（通用版）2022年高考化學一輪復習 第七章 化學反應速率和化學平衡 第3節(jié) 化學平衡常數(shù)及其計算學案 新人教版【考綱要求】 了解化學平衡常數(shù)(K)的含義。 能利用化學平衡常數(shù)進行相關計算。考點一化學平衡常數(shù)1定義在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，該常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)。2表達式對于反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，化學平衡常數(shù)K(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)。3意義及影響因素(1)K值越大，說明反應進行的程度越大，反應物的轉化率也越大。(2)K只隨溫度的變化而變化，與物質的濃度、壓強變化無關。4應用(1)判斷、比較可逆反應進行的程度一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應：K值正反應進行的程度平衡時生成物濃度平衡時反應物濃度反應物轉化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低(2)判斷正在進行的可逆反應是否達到平衡或反應進行的方向對于可逆反應：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，某時刻Qc，將Qc和K作比較可判斷可逆反應所處的狀態(tài)。(3)判斷可逆反應的反應熱升高溫度，若K值增大，則正反應為吸熱反應；若K值減小，則正反應為放熱反應。1平衡常數(shù)表達式中，可以是物質的任一濃度()2溫度升高，化學平衡常數(shù)一定增大()3催化劑能改變化學反應速率，也能改變平衡常數(shù)()4化學平衡發(fā)生移動，平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化()5將1 mol N2O4充入一恒壓容器中進行反應：N2O4(g)2NO2(g)。若在相同溫度下，上述反應改在體積為1 L 的恒容容器中進行，平衡常數(shù)增大()6化學方程式中化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平衡常數(shù)不會發(fā)生改變()答案：1.×2.×3.×4.5.×6.×題組一考查化學平衡常數(shù)的含義1已知反應：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反應：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2，該溫度下反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是()A反應的平衡常數(shù)K1B反應的平衡常數(shù)KC對于反應，恒容時，溫度升高，H2濃度減小，則該反應的焓變?yōu)檎礑對于反應，恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小解析：選B。在書寫平衡常數(shù)表達式時，純固體不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中，A錯誤；由于反應反應反應，因此平衡常數(shù)K，B正確；對于反應，溫度升高，H2濃度減小，則平衡左移，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，因此H<0，C錯誤；對于反應，在恒溫恒容下，增大壓強，如充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。2研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K12NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2則4NO2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)的平衡常數(shù)K (用K1、K2表示)。解析：K1，K2，K，所以K。答案：題組二考查化學平衡常數(shù)的應用3反應Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)，700 時平衡常數(shù)為1.47，900 時平衡常數(shù)為2.15。下列說法正確的是()A升高溫度該反應的正反應速率增大，逆反應速率減小B該反應的化學平衡常數(shù)表達式為KC該反應的正反應是吸熱反應D增大CO2濃度，平衡常數(shù)增大解析：選C。 A項，升溫，正、逆反應速率均增大，不正確；B項，該化學平衡常數(shù)表達式為K，不正確；C項，升溫，平衡常數(shù)增大，表明平衡向正反應方向移動，即正反應為吸熱反應，正確；D項，增大反應物濃度，平衡常數(shù)不變，不正確。4在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如表：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K 。(2)該反應為 反應(填“吸熱”或“放熱”)。(3)某溫度下，各物質的平衡濃度符合關系式：3c(CO2)·c(H2)5c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為 。(4)若830 時，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反應達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K 1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830 時，容器中的反應已達到平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的體積，平衡 移動(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”)。(6)若1 200 時，在某時刻反應體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 mol·L1、2 mol·L1、4 mol·L1、4 mol·L1，則此時上述反應 (填“向正反應方向進行”“向逆反應方向進行”或“處于平衡狀態(tài)”)。解析：(1)根據(jù)化學方程式CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)可知，該反應的平衡常數(shù)表達式為K(2)根據(jù)題干中的表格可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸增大，說明正反應為吸熱反應。(3)某溫度下，各物質的平衡濃度有如下關系：3c(CO2)·c(H2)5c(CO)·c(H2O)，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K可知，K3/50.6，平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度一定，平衡常數(shù)為定值，所以此時對應的溫度為700 。(4)化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物和生成物的濃度無關，所以只要在830 條件下，該反應平衡常數(shù)的數(shù)值都為1.0。(5)830 達到平衡，擴大容器體積的瞬間，反應物和生成物的濃度都減小相同的倍數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K可知，反應物和生成物同時改變相同的倍數(shù)，QcK，平衡不移動。(6)1 200 時，Qc，將各物質的濃度代入可得Qc4，而此溫度下的平衡常數(shù)為2.6，即Qc>K，所以該反應向逆反應方向進行。答案：(1)(2)吸熱(3)700 (4)等于(5)不(6)向逆反應方向進行考點二關于化學平衡常數(shù)的計算學生用書P1121一個模式“三段式”如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物質的量濃度分別為a mol·L1、b mol·L1，達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mx mol·L1。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)c始(mol·L1) a b 0 0c轉(mol·L1) mx nx px qxc平(mol·L1) amx bnx px qxK。2明確三個關系(1)對于同一反應物，起始量變化量平衡量。(2)對于同一生成物，起始量變化量平衡量。(3)各轉化量之比等于各反應物的化學計量數(shù)之比。3掌握四個公式(1)反應物的轉化率×100%×100%。(2)生成物的產率：實際產量占理論產量的百分數(shù)。一般來講，轉化率越大，原料利用率越高，產率越大。產率×100%。(3)平衡混合物中某組分的百分含量×100%。(4)某氣體組分的體積分數(shù)。題組一考查平衡常數(shù)與轉化率的關系1羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1，反應前CO物質的量為10 mol，平衡后CO物質的量為 8 mol。下列說法正確的是()A升高溫度，H2S濃度增大，表明該反應正反應是吸熱反應B通入CO后，正反應速率逐漸增大C反應前H2S物質的量為7 molDCO的平衡轉化率為80%解析：選C。A.升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，則該反應正反應為放熱反應，故不正確。B.通入CO后，正反應速率瞬間增大，之后化學平衡發(fā)生移動，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大，當正反應速率和逆反應速率相等時，反應達到新的化學平衡狀態(tài)，故不正確。C.設反應前H2S的物質的量為a mol，容器的容積為1 L，列“三段式”進行解題： CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)10 a00 2 2 2 2 8 a2 2 2化學平衡常數(shù)K0.1，解得a7，故正確。DCO的平衡轉化率為×100%20%，故不正確。2已知可逆反應：M(g)N(g)P(g)Q(g)H>0，請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應物的起始濃度分別為c(M)1 mol·L1，c(N)2.4 mol·L1；達到平衡后，M的轉化率為60%，此時N的轉化率為 。(2)若反應溫度升高，M的轉化率 (填“增大”“減小”或“不變”)。(3)若反應溫度不變，反應物的起始濃度分別為c(M)4 mol·L1，c(N)a mol·L1；達到平衡后，c(P)2 mol·L1，a 。(4)若反應溫度不變，反應物的起始濃度為c(M)c(N)b mol·L1，達到平衡后，M的轉化率為 。解析：(1) M(g)N(g)P(g) Q(g)起始量/mol·L1 1 2.40 0變化量/mol·L1 1×60% 1×60%因此N的轉化率為×100%25%。(2)由于該反應的H>0，即該反應為吸熱反應，因此升高溫度，平衡右移，M的轉化率增大。(3)根據(jù)(1)可求出各平衡濃度：c(M)0.4 mol·L1，c(N)1.8 mol·L1，c(P)0.6 mol·L1，c(Q)0.6 mol·L1，因此化學平衡常數(shù)K，由于溫度不變，因此K不變，新狀態(tài)達到平衡后，c(P)2 mol·L1，c(Q)2 mol·L1，c(M)2 mol·L1，c(N)(a2) mol·L1，K，解得a6。(4)設M的轉化率為x，則達到平衡后各物質的平衡濃度分別為c(M)b(1x) mol·L1，c(N)b(1x) mol·L1，c(P)bx mol·L1，c(Q)bx mol·L1，K，解得x41%。答案：(1)25%(2)增大(3)6(4)41%題組二考查壓強平衡常數(shù)的相關計算3一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示：已知：氣體分壓(p分)氣體總壓(p總)×體積分數(shù)。下列說法正確的是()A550 時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動B650 時，反應達平衡后CO2的轉化率為25.0%CT 時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動D925 時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp24.0p總解析：選B。A項，550 時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，由于保持了壓強不變，相當于擴大了體積，平衡正向移動，A項錯誤。B項，根據(jù)圖示可知，在650 時，CO的體積分數(shù)為40.0%，根據(jù)反應方程式：C(s)CO2(g)2CO(g)，設開始加入1 mol CO2，反應掉了x mol CO2，則有 C(s)CO2(g)2CO(g)始態(tài)：1 mol0變化：x mol 2x mol平衡： (1x) mol 2x mol因此有×100%40.0%，解得x0.25，則CO2的平衡轉化率為×100%25.0%，B項正確。C項，由題圖可知，T 時，CO與CO2的體積分數(shù)相等，在等壓下充入等體積的CO和CO2，對原平衡無影響，平衡不移動，C項錯誤。D項，925 時，CO的體積分數(shù)為96.0%，故Kp23.04p總，D項錯誤。4汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，尾氣中的主要污染物為CxHy、NO、CO、SO2及固體顆粒物等。活性炭可用于處理汽車尾氣中的NO，在1 L恒容密閉容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質的物質的量以及容器內壓強如下表：活性炭/molNO/molA/molB/molp/MPa200 2.0000.040 00.030 00.030 03.93335 2.0050.050 00.025 00.025 0p根據(jù)上表數(shù)據(jù)，寫出容器中發(fā)生反應的化學方程式： ，判斷p (填“”“”或“”)3.93 MPa。計算反應體系在200 時的平衡常數(shù)Kp (用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓×體積分數(shù))。解析：1 L恒容密閉容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，從不同溫度下測得平衡體系中各物質的物質的量以及容器內壓強數(shù)據(jù)可以看出：n(C)n(NO)n(A)n(B)1211，所以可以推斷出生成的A、B兩種氣體分別為N2和CO2，反應的化學方程式為C2NON2CO2。該反應的平衡常數(shù)Kp，容器的體積為1 L，平衡分壓之比等于平衡濃度之比，帶入表中數(shù)據(jù)計算得Kp。答案：C2NON2CO21Kp含義在化學平衡體系中，用各氣體物質的分壓代替濃度，計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)。2計算技巧(1)根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質的物質的量或物質的量濃度；(2)計算各氣體組分的物質的量分數(shù)或體積分數(shù)；(3)根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質的分壓，某氣體的分壓氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質的量分數(shù))；(4)根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp。 題組三考查速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關系5無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2轉換的熱化學方程式為N2O4(g)2NO2(g)H24.4 kJ·mol1。上述反應中，正反應速率v正k正·p(N2O4)，逆反應速率v逆k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則Kp (以k正、k逆表示)。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298 K、壓強100 kPa)，已知該條件下k正4.8×104 s1，當N2O4分解10%時，v正 kPa·s1。解析：上述反應中，正反應速率v正k正·p(N2O4)，逆反應速率v逆k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，平衡時，v正v逆，k正·p(N2O4)k逆·p2(NO2)，則Kp。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298 K、壓強100 kPa)，已知該條件下k正4.8×104 s1，當N2O4分解10%時，v正4.8×104 s1×100 kPa×3.9×106 kPa·s1。答案：3.9×1066(2016·高考海南卷)順­1，2­二甲基環(huán)丙烷和反­1，2­二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉化： 該反應的速率方程可表示為v(正)k(正)c(順)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時為常數(shù)，分別稱作正、逆反應速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知：t1溫度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.002 s1，該溫度下反應的平衡常數(shù)值K1 ；該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則H 0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2溫度下，圖中能表示順式異構體的質量分數(shù)隨時間變化的曲線是 (填曲線編號)，平衡常數(shù)值K2 ；溫度t2 t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是 。解析：(1)根據(jù)v(正)k(正)c(順)、k(正)0.006 s1，則v(正)0.006c(順)，v(逆)k(逆)c(反)、k(逆)0.002 s1，則v(逆)0.002c(反)，化學平衡狀態(tài)時正、逆反應速率相等，則0.006c(順)0.002c(反)，K1c(反)/c(順)0.006/0.0023；該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，說明斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應為放熱反應，則H小于0。(2)反應開始時，c(順)的濃度大，單位時間的濃度變化大，w(順)的變化也大，故B曲線符合題意；設順式異構體的起始濃度為x，該可逆反應左右物質系數(shù)相等，均為1，則平衡時，順式異構體濃度為0.3x，反式異構體濃度為0.7x，所以平衡常數(shù)值K20.7x/0.3x7/3；因為K1K2，放熱反應升高溫度時，平衡向逆反應方向移動，所以溫度t2大于t1。答案：(1)3小于(2)B7/3大于放熱反應升高溫度時平衡向逆反應方向移動學生用書P1141(2017·高考天津卷)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 時，該反應的平衡常數(shù)K2×105。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2 ，固體雜質不參與反應。第一階段：將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4；第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230 制得高純鎳。下列判斷正確的是()A增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數(shù)增大B第一階段，在30 和50 兩者之間選擇反應溫度，選50 C第二階段，Ni(CO)4分解率較低D該反應達到平衡時，v生成Ni(CO)44v生成(CO)解析：選B。增加c(CO)，平衡正向移動，但平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，A項錯誤；第一階段，50 時，反應速率較快且Ni(CO)4為氣態(tài)，能從反應體系中分離出來，B項正確；相同溫度下，第二階段與第一階段的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，則230 時，第二階段的平衡常數(shù)K5×104，反應進行的程度大，故Ni(CO)4分解率較高，C項錯誤；該反應達到平衡時，4v生成Ni(CO)4v生成(CO)，D項錯誤。2(2015·高考安徽卷)汽車尾氣中NO產生的反應為N2(g)O2(g)2NO(g)。一定條件下，等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應，如圖曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化，曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時N2的濃度隨時間的變化。下列敘述正確的是()A溫度T下，該反應的平衡常數(shù)KB溫度T下，隨著反應的進行，混合氣體的密度減小C曲線b對應的條件改變可能是加入了催化劑D若曲線b對應的條件改變是溫度，可判斷該反應的 H0解析：選A。 A項，由曲線a可知，達到平衡時c(N2)c1 mol·L1，則生成的c(NO)2(c0c1) mol·L1，故K。B項，反應物和產物都是氣體，當容器保持恒容時，混合氣體的密度始終保持不變。C項，催化劑的加入只能改變反應速率而不可能使平衡發(fā)生移動，故加入催化劑后達到平衡時，c(N2)仍為c1 mol·L1。D項，若曲線b改變的是溫度，根據(jù)達到平衡時曲線b對應的時間短，則對應溫度高，升高溫度時c(N2)減小，平衡正向移動，正反應為吸熱反應，H>0。32016·高考全國卷，27(1)(2)(3)(4)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2 溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。回答下列問題：(1)NaClO2的化學名稱為 。(2)在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·L1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如下表。離子SOSONONOClc/mol·L18.35×1046.87×1061.5×1041.2×1053.4×103寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式： 。增加壓強，NO的轉化率 (填“提高”“不變”或“降低”)。隨著吸收反應的進行，吸收劑溶液的pH逐漸 (填“增大”“不變”或“減小”)。由實驗結果可知，脫硫反應速率 脫硝反應速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是 。(3)在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。由圖分析可知，反應溫度升高，脫硫、脫硝反應的平衡常數(shù)均 (填“增大”“不變”或“減小”)。反應ClO2SO=2SOCl的平衡常數(shù)K表達式為 。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。從化學平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點是 。解析：(1)NaClO2中氯元素的化合價為3，NaClO2的名稱是亞氯酸鈉。(2)NaClO2溶液脫硝過程中，NO轉化為NO、NO，主要轉化為NO，書寫離子方程式時運用得失電子守恒、電荷守恒和元素守恒，得到4NO3ClO4OH=4NO2H2O3Cl。上述反應是氣體分子數(shù)減小的反應，增加壓強有利于反應正向進行，使NO的轉化率提高。根據(jù)上述反應可知，隨著吸收反應的進行，溶液中c(H)逐漸增大，pH逐漸減小。由實驗結果看出，溶液中含硫離子的濃度大于含氮離子的濃度，所以脫硫反應速率大于脫硝反應速率。這可能是因為NO溶解度較低、脫硝反應活化能較高等。(3)縱坐標是平衡分壓的負對數(shù)，反應溫度升高，SO2和NO的平衡分壓的負對數(shù)減小，即平衡分壓增大，說明平衡逆向移動，所以平衡常數(shù)減小。根據(jù)平衡常數(shù)表達式的規(guī)則書寫即可。(4)如果使用 Ca(ClO)2，則生成的SO會與Ca2結合，生成CaSO4沉淀，促使脫硫反應正向進行，提高SO2的轉化率。答案：(1)亞氯酸鈉(2)4NO3ClO4OH=4NO2H2O3Cl提高減小大于NO溶解度較低或脫硝反應活化能較高(3)減小(4)形成CaSO4沉淀，反應平衡向產物方向移動，SO2轉化率提高42015·高考全國卷，28(3)(4)碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知反應2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJ·mol1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為 kJ。(2)Bodensteins研究了下列反應：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數(shù)x(HI) 與反應時間t的關系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784根據(jù)上述實驗結果，該反應的平衡常數(shù)K的計算式為 。上述反應中，正反應速率為v正k正x2(HI)，逆反應速率為v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為 (以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min時，v正 min1。由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的關系可用下圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為 (填字母)。解析：(1)設1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂吸收的能量為x，則2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，無論是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，最終x(HI)均為0.784，說明此時已達到了平衡狀態(tài)。設HI的初始濃度為1 mol·L1，則： 2HI(g)H2(g) I2(g)初始濃度/mol·L1 100 轉化濃度/mol·L1 0.216 0.108 0.108平衡濃度/mol·L1 0.784 0.108 0.108K。建立平衡時，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正。由于該反應前后氣體分子數(shù)不變，故k逆k正k正。在t40 min 時，x(HI)0.85，則v正0.002 7 min1×0.8521.95×103 min1。因2HI(g)H2(g)I2(g)H0，升高溫度，v正、v逆均增大，且平衡向正反應方向移動，HI的物質的量分數(shù)減小，H2、I2的物質的量分數(shù)增大。因此，反應重新達到平衡后，相應的點分別應為A點和E點。答案：(1)299(2)1.95×103A、E學生用書P279(單獨成冊)一、選擇題1下列有關化學平衡常數(shù)的描述中正確的是()A化學平衡常數(shù)的大小取決于化學反應的內因，與其他外界條件無關B相同溫度下，反應ABC與反應CAB的化學平衡常數(shù)相同C反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0的化學平衡常數(shù)隨溫度升高而增大D反應A(g)B(g)2C(g)的平衡常數(shù)表達式為K解析：選D?；瘜W平衡常數(shù)內因由反應物本身的性質決定，外因只受溫度影響，A項錯；同溫下，同一反應的正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，一般不相等，B項錯；該反應為放熱反應，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，C項錯。2隨著汽車數(shù)量的逐年增多，汽車尾氣污染已成為突出的環(huán)境問題之一。反應：2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)可用于凈化汽車尾氣，已知該反應速率極慢，570 K時平衡常數(shù)為1×1059。下列說法正確的是()A提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑B提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COD570 K時，及時抽走CO2、N2，平衡常數(shù)將會增大，尾氣凈化效率更佳解析：選A。提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑，加快反應速率，A正確，B錯誤；題中反應為可逆反應，裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中仍然含有NO或CO，C錯誤；570 K時，及時抽走CO2、N2，尾氣凈化效率更佳，但平衡常數(shù)不變，D錯誤。3在淀粉­KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I(aq)。測得不同溫度下該反應的平衡常數(shù)K如表所示：t/515253550K1 100841689533409下列說法正確的是()A反應I2(aq)I(aq)I(aq)的H>0B其他條件不變，升高溫度，溶液中c(I)減小C該反應的平衡常數(shù)表達式為KD25 時，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于689解析：選B。選項A，溫度升高，平衡常數(shù)減小，因此該反應是放熱反應，H<0，錯誤；選項B，升高溫度，平衡逆向移動，c(I)減小，正確；選項C，K，錯誤；選項D，平衡常數(shù)僅與溫度有關，25 時，向溶液中加入少量KI固體，平衡正向移動，但平衡常數(shù)不變，仍然是689，錯誤。4某溫度下，將2 mol A和3 mol B充入一密閉容器中，發(fā)生反應：aA(g)B(g)C(g)D(g)，5 min后達到平衡，已知該溫度下其平衡常數(shù)K1，若溫度不變時將容器的體積擴大為原來的10倍，A的轉化率不發(fā)生變化，則()Aa3Ba2CB的轉化率為40% DB的轉化率為60%解析：選C。溫度不變，擴大容器體積(相當于減小壓強)時，A的轉化率不變，說明反應前后氣體的體積不變，即a1，A、B錯誤；設達到平衡時，B的轉化量為x mol，則A、B、C、D的平衡量分別為(2x) mol、(3x) mol、x mol、x mol，設容器體積為1 L，則平衡常數(shù)K1，解得x1.2，B的轉化率1.2÷3×100%40%，C正確，D錯誤。5在一個容積為2 L的密閉容器中，加入0.8 mol A2氣體和0.6 mol B2氣體，一定條件下發(fā)生如下反應：A2(g)B2(g)2AB(g)H<0，反應中各物質的濃度隨時間的變化情況如圖所示。下列說法不正確的是()A圖中a點的值為0.15B該反應的平衡常數(shù)K0.03C溫度升高，平衡常數(shù)K值減小D平衡時A2的轉化率為62.5%答案：B6在10 L密閉容器中，1 mol A和3 mol B在一定條件下反應：A(g)xB(g)2C(g)，2 min后反應達到平衡時，測得混合氣體共3.4 mol，生成0.4 mol C，則下列計算結果正確的是()A平衡時，物質的量之比n(A)n(B)n(C)2114Bx值等于3C該反應的平衡常數(shù)為8.54DB的平均反應速率為0.4 mol/(L·min)解析：選C。設轉化的A的物質的量為a，則 A(g)xB(g) 2C(g)起始物質的量(mol) 130轉化物質的量(mol) a xa 2a平衡物質的量(mol) 1a 3xa 2a則2a0.4 mol，得a0.2 mol。平衡時混合氣體的總物質的量為3.4 mol，則1a3xa2a3.4 mol，x4，B錯誤；平衡時A、B、C的物質的量分別為0.8 mol、2.2 mol、0.4 mol，所以比值為4112，A錯誤；K8.54，C正確；B的平均反應速率為0.8 mol/(10 L×2 min)0.04 mol/(L·min)，D錯誤。7在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應平衡常數(shù)與溫度的關系如下：溫度/2580230平衡常數(shù)5×10421.9×105下列說法不正確的是()A上述生成Ni(CO)4(g)的反應為放熱反應B25 時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常數(shù)為2×105C在80 時，測得某時刻，Ni(CO)4、CO濃度均為0.5 mol/L，則此時v(正)>v(逆)D80 達到平衡時，測得n(CO)0.3 mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2 mol/L解析：選C。根據(jù)表格所示，溫度升高平衡常數(shù)減小，則該反應為放熱反應，A項正確；25 時，K2×105，B項正確；Qc8>2，反應逆向進行，故v(正)<v(逆)，C項錯誤；80 時，c(CO)1 mol/L，K2，解得cNi(CO)42 mol/L，D項正確。8加熱N2O5，依次發(fā)生的分解反應為N2O5(g)N2O3(g)O2(g)，N2O3(g)N2O(g)O2(g)。在2 L密閉容器中充入8 mol N2O5，加熱到t ，達到平衡狀態(tài)后O2為9 mol，N2O3為3.4 mol，則t 時反應的平衡常數(shù)為()A8.5B9.6C10.2 D10.7解析：選A。 N2O5N2O3O2N2O3N2OO2n(始)/mol8 00 a0an(變)/mola aa bbbn(平)/mol8a aa ab b ab有ab9，ab3.4，得a6.2，b2.8，平衡時c(N2O5)0.9 mol·L1，c(N2O3)1.7 mol·L1，c(O2)4.5 mol·L1，反應的K8.5。9(2015·高考天津卷)某溫度下，在2 L的密閉容器中，加入1 mol X(g)和 2 mol Y(g)發(fā)生反應：X(g)mY(g)3Z(g)平衡時，X、Y、Z的體積分數(shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1 mol Z(g)，再次達到平衡后，X、Y、Z的體積分數(shù)不變。下列敘述不正確的是()Am2B兩次平衡的平衡常數(shù)相同CX與Y的平衡轉化率之比為11D第二次平衡時，Z的濃度為0.4 mol·L1解析：選D。A.根據(jù)再次加入1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z的體積分數(shù)不變，可知該反應是一個反應前后氣體分子數(shù)相等的反應，因此m2。B.由于溫度沒有變化，故兩次平衡的平衡常數(shù)不變。C.因為是按照化學方程式中化學計量數(shù)之比充入的反應物，因此二者的平衡轉化率相等。D.該反應前后氣體分子數(shù)不變，因此反應后氣體的物質的量與反應前一樣，都為4 mol，而平衡后Z的體積分數(shù)為10%，故平衡時Z的物質的量為4 mol×10%0.4 mol，容器體積為2 L，則Z的濃度為0.2 mol·L1。10N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H>0，T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)：t(s)05001 0001 500c(N2O5)(mol/L)5.003.522.502.50下列說法不正確的是()A500 s內N2O5分解速率為2.96×103 mol/(L·s)BT1溫度下的平衡常數(shù)為K1125，1 000 s時N2O5的轉化率為50%C其他條件不變時，T2溫度下反應到1 000 s時測得N2O5濃度為2.98 mol/L，則T1<T2DT1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T3溫度下的平衡常數(shù)為K3，若K1>K3，則T1>T3解析：選C。v(N2O5)2.96×103 mol/(L·s)，A正確；1 000 s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化，即達到了化學平衡，列出三段式： 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)起始(mol/L) 5.000 0轉化(mol/L) 2.50 5.00 1.25平衡(mol/L) 2.50 5.00 1.25則K125，(N2O5)×100%50%，B正確；1 000 s時，T2溫度下的N2O5濃度大于T1溫度下的N2O5濃度，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應，則降低溫度平衡向放熱反應方向移動，即T2<T1，C錯誤；對于吸熱反應來說，T越高，K越大，若K1>K3，則T1>T3，D正確。二、非選擇題11.氮的固定是幾百年來科學家一直研究的課題。(1)下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分化學平衡常數(shù)K的值。反應大氣固氮N2(g)O2(g)2NO(g)工業(yè)固氮N2(g)3H2(g)2NH3(g)溫度/272 00025400450平衡常數(shù)K3.84×10310.15×1080.5070.152分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應屬于 (填“吸熱”或“放熱”)反應。分析數(shù)據(jù)可知：人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因是 。(2)工業(yè)固氮反應中，在其他條件相同時，分別測定N2的平衡轉化率在不同壓強(p1、p2)下隨溫度變化的曲線，下圖所示的圖示中，正確的是 (填“A”或“B”)；比較p1、p2的大小關系： 。.目前工業(yè)合成氨的原理是N2(g)3H2(g)2NH3(g)。(3)在一定溫度下，將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應，達到平衡狀態(tài)時，測得氣體總物質的量為2.8 mol。達平衡時，H2的轉化率1 。已知平衡時，容器壓強為8 MPa，則平衡常數(shù)Kp (用平衡分壓代替濃度計算，分壓總壓×物質的量分數(shù))。解析：.(1)由表中數(shù)據(jù)可知隨溫度從27 升高到2 000 ，K值增大，說明平衡向正反應方向移動，則正反應是吸熱反應；大氣固氮的K值小，轉化率低。(2)工業(yè)固氮，隨溫度升高，K值減小，平衡向逆反應方向移動，N2的轉化率降低，所以圖A正確。取相同的溫度，p1p2，N2的轉化率升高，說明平衡向正反應方向移動，正反應是氣體體積減小的反應，說明壓強增大，p2p1。.(3)設達到平衡時，反應的N2的物質的量為a mol，列三段式： N23H22NH3n(始)/mol 1 3 0n(變)/mol a 3a 2an(平)/mol 1a 33a2a有(1a)(33a)2a2.8，解得a0.6，H2的轉化率(1)為×100%60%，N2的平衡分壓為(×8) MPa，H2、NH3的平衡分壓均為(×8) MPa，Kp。答案：.(1)吸熱大氣固氮的K值小，正向進行的程度小(或轉化率低)，不適合大規(guī)模生產(2)Ap2p1.(3)60%(或0.255或0.26)12二氧化錳是化學工業(yè)中常用的氧化劑和有機合成中的催化劑，其主要制備方法是碳酸錳熱分解，反應原理為2MnCO3O22MnO22CO2。經研究發(fā)現(xiàn)該反應過程為MnCO3MnOCO2，2MnOO2=2MnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)某溫度下該平衡體系的壓強為p，CO2、O2的物質的量分別為n1和n2，用平衡分壓代替平衡濃度，寫出碳酸錳熱分解反應的平衡常數(shù)表達式K (分壓總壓×物質的量分數(shù))；K與反應、的平衡常數(shù)K1、K2的關系為 。(2)反應在低溫下能自發(fā)進行，則其H (填“>”“<”或“”)0。(3)某科研小組對碳酸錳熱分解法制二氧化錳的條件(焙燒溫度和氣氛)進行了研究，結果如圖所示。該制備反應合適的焙燒溫度為 ，合適的水分含量條件為 。解析：(1)平衡常數(shù)表達式K，p(CO2)，p(O2)，代入可得K。反應2MnCO3O22MnO22CO2可由反應×2反應得到，所以K與K1、K2的關系為KK×K2。(2)反應是熵減少的反應，S<0，根據(jù)GHTS，在低溫下能自發(fā)進行，只有H<0才能使G<0，反應自發(fā)進行。(3)由題圖2分析，在350 左右碳酸錳轉化率比較高。由題圖3可知水分含量在30%左右碳酸錳轉化率比較高。答案：(1)KK×K2(2)<(3)350 水分含量為30%(或20%40%都正確)13研究氮氧化物的反應機理，對于消除對環(huán)境的污染有重要意義。升高溫度絕大多數(shù)的化學反應速率增大，但是2NO(g)O2(g)2NO2(g)的速率卻隨著溫度的升高而減小。某化學小組為研究該特殊現(xiàn)象的實質原因，查閱資料知2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步：2NO(g)N2O2(g)(快)v1正k1正c2(NO)v1逆k1逆c(N2O2)H10N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)v2正k2正c(N2O2)c(O2)v2逆k2逆c2(NO2)H20請回答下列問題：(1)反應2NO(g)O2(g)2NO2(g)的H (用H1和H2表示)。一定溫度下，反應2NO(g)O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，寫出k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達式K ，升高溫度，K值 (填“增大”“減小”或“不變”)。(2)決定2NO(g)O2(g)2NO2(g)反應速率的是反應。反應的活化能E1與反應的活化能E2的大小關系為E1 (填“”“”或“”)E2。根據(jù)速率方程分析，升高溫度該反應速率減小的原因是 。Ak2正增大，c(N2O2)增大Bk2正減小，c(N2O2)減小Ck2正增大，c(N2O2)減小Dk2正減小，c(N2O2)增大由實驗數(shù)據(jù)得到v2正c(O2)的關系可用如圖表示。當x點升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳狞c為 (填字母)。解析：(1)2NO(g)N2O2(g)H10，N2O2(g)O2(g)2NO2(g)H20，根據(jù)蓋斯定律，由得：2NO(g)O2(g)2NO2(g)HH1H2；2NO(g)O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)K××，平衡時，v2正v2逆，v1正v1逆，因此K；該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，K值減小。(2)反應的活化能越小，反應速率越快，決定2NO(g)O2(g)2NO2(g)反應速率的是反應，反應速率較慢，活化能較大，即E1E2。根據(jù)速率方程，A項，k2正增大，c(N2O2)增大，v2正增大，與題意不符，錯誤；B項，k2正減小，c(N2O2)減小，v2正減小，與題意相符，正確；C項，k2正增大，c(N2O2)減小，v2正的變化無法判斷，與題意不符，錯誤；D項，k2正減小，c(N2O2)增大，v2正的變化無法判斷，與題意不符，錯誤。根據(jù)上述分析，升高溫度，v2正減小，平衡向逆反應方向移動，c(O2)增大，因此當x點升高到某一溫度時，c(O2)增大，v2正減小，符合條件的為點a。答案：(1)H1H2減小(2)Ba14工業(yè)合成氨反應為N2(g)3H2(g)2NH3(g)，對其研究如下：(1)已知HH鍵的鍵能為436 kJ·mol1，NH鍵的鍵能為391 kJ·mol1，NN鍵的鍵能是945.6 kJ·mol1，則上述反應的H 。(2)上述反應的平衡常數(shù)K的表達式為 。若反應方程式改寫為N2(g)H2(g)NH3(g)，在該溫度下的平衡常數(shù)K1 (用K表示)。(3)在773 K時，分別將2 mol N2和6 mol H2充入一個固定容積為1 L的密閉容器中，隨著反應的進行，氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應時間t的關系如下表：t/min051015202530n(H2)/mol6.004.503.603.303.033.003.00n(NH3)/mol01.001.601.801.982.002.00該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3的濃度分別為3 mol·L1、3 mol·L1、3 mol·L1，則此時v正 (填“大于”“小于”或“等于”)v逆。由上表中的實驗數(shù)據(jù)計算得到“濃度­時間”的關系可用下圖中的曲線表示，表示c(N2)­t的曲線是 。在此溫度下，若起始充入4 mol N2和12 mol H2，則反應剛達到平衡時，表示c(H2)­t的曲線上相應的點為 。解析：(1)根據(jù)HE(反應物的總鍵能)E(生成物的總鍵能)，知H945.6 kJ·mol1436 kJ·mol1×3391 kJ·mol1×692.4 kJ·mol1。(2)該反應的平衡常數(shù)K，K1K。(3)該溫度下，25 min時反應處于平衡狀態(tài)，平衡時c(N2)1 mol·L1、c(H2)3 mol·L1、c(NH3)2 mol·L1，則K。在該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的N2、H2和NH3的濃度均為3 mol·L1，則QcK，反應向正反應方向進行，故v正大于v逆；起始充入4 mol N2和12 mol H2，相當于將充入2 mol N2和6 mol H2的兩個容器“壓縮”為一個容器，假設平衡不移動，則平衡時c(H2)6 mol·L1，而“壓縮”后壓強增大，反應速率加快，平衡正向移動，故平衡時3 mol·L1c(H2)6 mol·L1，且達到平衡的時間縮短，故對應的點為B。答案：(1)92.4 kJ·mol1(2)KK(或)(3)大于乙B