1、第第 37 讲讲化学平衡常数及转化率的计算化学平衡常数及转化率的计算 复习目标1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进行相关计算。3.能正确计算化学 反应的转化率()。 考点一考点一化学平衡常数的概念及应用化学平衡常数的概念及应用 1概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一 个常数，用符号 K 表示。 2表达式 对于一般的可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， 当在一定温度下达到平衡时， Kc pCcqD cmAcnB(固 体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。 3意义及影响因素 (1)
2、K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 4应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 (2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。 对于化学反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商：Qc cCcdD caAcbB。 QK，反应向正反应方向进行； QK，反应处于平衡状态； QK，反应向逆反应方向进行。 (3)判断可逆反应的热效应 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度() 错因：平衡常数表达式中，必须是各物质的平衡浓度。 (2)增大反应物的浓度，平衡正向
3、移动，化学平衡常数增大() 错因：平衡常数只与温度有关。 (3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大() 错因：升温，对于吸热反应，平衡常数增大，对于放热反应，平衡常数减小。 (4)一个可逆反应的正反应 K正与逆反应 K逆相等() 错因：它们互为倒数关系。 (5)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动() 错因：平衡常数发生改变，温度一定改变，所以化学平衡一定发生移动。 1书写下列化学反应的平衡常数表达式。 (1)Cl2H2OHClHClO (2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) (3)CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O (4)CO2 3H2OHCO 3O
4、H (5)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g) 答案(1)KcHClcHClO cCl2 (2)KcCOcH2 cH2O (3)K cCH3COOC2H5cH2O cCH3COOHcC2H5OH (4)KcOH cHCO 3 cCO2 3 (5)Kc(CO2) 2一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系 N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1 1 2N 2(g)3 2H 2(g)NH3(g)K2 2NH3(g)N2(g)3H2(g)K3 (1)K1和 K2，K1K22。 (2)K1和 K3，K1 1 K3。 3在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数： 反应：CO(g)CuO(s)C
5、O2(g)Cu(s)K1 反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)K2 反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K3 K3与 K1、K2的关系是 K3_。 答案 K1 K2 解析K3 cCO2cH2 cCOcH2O，K 2cH 2O cH2 ，结合 K1cCO2 cCO ，可知 K3K1 K2。 题组一平衡常数及影响因素 1对于反应 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0，下列有关说法正确的是() A平衡常数表达式为 KcCOcH2 cCcH2O B恒温条件下压缩容器的体积，平衡逆向移动，平衡常数 K 不发生变化 C升高体系温度，平衡常数 K 减小 D恒温恒压条件下，
6、通入氦气，平衡正向移动，平衡常数 K 不发生变化 答案BD 解析固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A 项错误；增大压强，平 衡逆向移动，K 不变，B 项正确；升温，该反应正向进行，K 增大，C 项错误；恒压条件下，通入氦气， 平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K 只与温度有关，温度不变，K 不发生变化，D 项正 确。 2(2020西安市铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可 溶于水，在水中易分解，产生的O为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下： 反应O3O2OH0平衡常数为 K1； 反应OO32
7、O2H0平衡常数为 K2； 总反应：2O33O2H0平衡常数为 K。 下列叙述正确的是() A降低温度，总反应 K 减小 BKK1K2 C适当升温，可提高消毒效率 D压强增大，K2减小 答案C 解析降温，总反应平衡向右移动，K 增大，A 项错误；K1cO2cO cO3 ，K2 c2O2 cOcO3，K c3O2 c2O3 K1K2，B 项错误；升高温度，反应平衡向右移动，c(O)增大，可提高消毒效率，C 项正确；平衡常 数只与温度有关，D 项错误。 题组二平衡常数的应用 3(2019宁夏高三调研)在恒容密闭容器中，由 CO 合成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，在其他 条件不变的情
8、况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是() A平衡常数 K cCH3OH cCOcH2 B该反应在 T1时的平衡常数比 T2时的小 CCO 合成甲醇的反应为吸热反应 D处于 A 点的反应体系从 T1变到 T2，达到平衡时 cH2 cCH3OH增大 答案D 解析A 项，因该反应中氢气前的系数为 2，则该反应的平衡常数的表达式为 K cCH3OH cCOc2H2，错误； B 项，由图像可知，反应从 T2到 T1时，甲醇的物质的量增大，根据平衡常数的计算式可知 T1时的平衡常 数比 T2时的大，错误；C 项，由图像可知在 T2温度下反应先达到平衡，反应速率较 T1快，则有 T2
9、T1， 从图像的纵坐标分析可得温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D 项，处于 A 点的反应体系从 T1变到 T2的过程中，平衡向逆反应方向移动，则 c(H2)增大，而 c(CH3OH)减小，达到平 衡时 cH2 cCH3OH应该增大，正确。 4在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，化学平衡常 数 K 与温度 T 的关系如下表： T / 7 00 8 00 8 50 1 000 1 200 K 0 .6 0 .9 1 .0 1. 7 2. 6 回答下列问题： (1)升高温度，化学平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)
10、方向移动。 (2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，此时的温度为_；在此 温度下，若该容器中含有 1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为 _(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。 答案(1)正反应(2)850 向正反应方向进行中 解析(1)由表格数据可知， 随着温度升高， 平衡常数增大， 说明升高温度化学平衡向正反应方向移动。 (2)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，则计算出 K1.0，即此时温度为 850 ，此温度下cCOcH2O c
11、CO2cH2 0.751.5 11.2 ”或“”)0。 (3)500 时测得反应在某时刻 H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(molL 1)分别为 0.8、0.1、 0.3、0.15，则此时 v正_(填“”“”或“”)v逆。 答案(1)K1K2(2)(3) 解析(1)K1 cCH3OH c2H2cCO， K2cCOcH2O cH2cCO2 ， K3cH2OcCH3OH c3H2cCO2 ， K3K1K2。 (2)根据 K3K1K2,500 、800 时，反应的平衡常数分别为 2.5、0.375；升温，K 减小，平衡左移， 正反应为放热反应，所以H0。 (3)500
12、时，K32.5 QcCH3OHcH2O c3H2cCO2 0.30.15 0.830.10.88K 3 故反应正向进行，v正v逆。 考点二考点二“三段式三段式”突破平衡常数、转化率的相关计算突破平衡常数、转化率的相关计算 1三段式计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化 量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 (1)分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 对于同一反应物，起始量变化量平衡量。 对于同一生成物，起始量变化量平衡量。 各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 (3)计算模式 对以下反应：m
13、A(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令 A、B 起始物质的量(mol)分别为 a、b，达到平衡后， A 的消耗量为 mx mol，容器容积为 V L。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g) 起始/molab00 变化/molmxnxpxqx 平衡/molamxbnxpxqx 则有K px V pqx V q amx V mbnx V n 。 c平(A)amx V molL 1。 (A)平mx a 100%，(A)(B)mx a nx b mb na。 (A) amx abpqmnx100%。 p平 p始 abpqmnx ab 。 (混)aMAbMB V gL 1。 M aMAbMB a
14、bpqmnx gmol 1。 生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越 高，产率越大。 产率实际产量 理论产量100%。 2Kp计算 (1)Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 (2)计算技巧： 第一步， 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步， 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体 的分压气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。 例如，N2(g)3H2(g)2NH3(
15、g)，压强平衡常数表达式为 Kp p2NH3 pN2p3H2。 已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0。某温度下，反应物的起始浓度 分别为 c(M)1 molL 1，c(N)2.4 molL1。 思考并解答下列问题： (1)若达到平衡后，M 的转化率为 60%，列出“三段式”，计算此时 N 的平衡浓度是多少？ (2)若反应温度升高，该反应的平衡常数、M 的转化率如何变化？ _。 (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)4 molL 1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P) 2 molL 1，则 M 的转化率为_，N 的起始浓度为_。 答案(1)
16、M(g)N(g)P(g)Q(g) 初始/molL 1 12.400 转化/molL 1 160%160%160% 160% 平衡/molL 1 0.41.80.60.6 由三段式得 N 的平衡浓度为 1.8 molL 1。 (2)由于该反应正向为吸热反应，温度升高，平衡右移，K 值增大，M 的转化率增大 (3)50%6 molL 1 解析(3)M(g)N(g)P(g)Q(g) 初始浓度/molL 1 4a00 转化浓度/molL 1 2222 平衡浓度/molL 1 42a222 X(M)2 4100%50% 温度不变，平衡常数不变，K0.60.6 0.41.8 22 42a2 1 2， 解得
17、 a6 即反应物 N 的起始浓度为 6 molL 1。 题组一化学平衡常数与转化率相结合计算 1羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中， 将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡： CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1 反应前 CO 的物质的量为 10 mol，平衡后 CO 的物质的量为 8 mol。下列说法正确的是() A升高温度，H2S 浓度增大，表明该反应是吸热反应 B通入 CO 后，正反应速率逐渐增大 C反应前 H2S 物质的量为 7 mol DCO 的平衡转化率为 80% 答案C 解析A 项，升高温度，H2S 浓度
18、增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热，错 误；B 项，通入 CO 气体瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率逐 渐减小，错误；C 项，设反应前 H2S 的物质的量为 n mol，容器的容积为 V L，则 CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1 n始/mol10n00 n转/mol2222 n平/mol8n222 K 2 V 2 V 8 V n2 V 0.1，解得 n7，正确；D 项，根据上述计算可知 CO 的转化率为 20%，错误。 2(2019湖北黄冈调研)已知反应：CH2=CHCH3(g)Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)
19、HCl(g)。在一定 压强下，按 w nCl2 nCH2=CHCH3向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数()与温 度(T)、w 的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是() A图甲中 w21 B图乙中，A 线表示正反应的平衡常数 C温度为 T1、w2 时，Cl2的转化率为 50% D若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大 答案BC 解析根据题中信息可知，增大 n(Cl2)，w 增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数()减小，故 w21， A 项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸
20、热反应，正 反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中 A 线表示逆反应 的平衡常数，B 项错误；由图乙知，温度为 T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平 衡常数 K1，当 w2 时，设 CH2=CHCH3和 Cl2的物质的量分别为 a mol、2a mol，参加反应的 Cl2的物 质的量为 b mol，利用三段式可列关系式 b2 ab2ab1，解得 b 2a 1 3，则 Cl 2的转化率约为 33.3%，C 项 错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀， 达到平衡时，装置内的气体压强将增大
21、，D 项正确。 题组二连续反应、竞争反应平衡常数的计算 3加热 N2O5依次发生的分解反应为N2O5(g)N2O3(g)O2(g)，N2O3(g)N2O(g)O2(g)。在 容积为 2 L 的密闭容器中充入 8 mol N2O5，加热到 t ，达到平衡状态后 O2为 9 mol，N2O3为 3.4 mol。则 t 时反应的平衡常数为() A10.7B8.5 C9.6D10.2 答案B 解析设 N2O5的转化浓度为 x molL 1，N2O3的转化浓度为 y molL1。 N2O5(g)N2O3(g)O2(g) 开始/molL 1 400 转化/molL 1 xxx 平衡/molL 1 4xxx
22、 N2O3(g)N2O(g)O2(g) 开始/molL 1 x0 x 转化/molL 1 yyy 平衡/molL 1 xyyxy 根据题意得 xy4.5 xy1.7 所以 x3.1 y1.4 所以反应的平衡常数为 KcO2cN2O3 cN2O5 4.51.7 43.1 8.5。 4CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g) 反应：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性， 在 1 L 密闭容器中充入 2 mol CO2和 4 mol H2， 测得有关物质的物质的 量随温度变化如图所
23、示： 该催化剂在较低温度时主要选择_(填“反应”或“反应”)。 520 时， 反应的平衡常数 K _(只列算式不计算)。 答案反应 0.21.22 1.424 解析温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应。 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g) 转化molL 1 0.20.80.20.4 2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g) 转化molL 1 0.41.20.20.8 c(CO2)(20.20.4)molL 11.4 molL1 c(H2)(40.81.2)molL 12 molL1 c(H2O)(0.40.8)molL 11.2 m
24、olL1 所以 K0.21.2 2 1.424 。 题组三分压常数的计算 5 在恒容密闭容器中， 加入足量的 MoS2和 O2， 仅发生反应： 2MoS2(s)7O2(g)2MoO3(s)4SO2(g) H。 测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示： (1)p1、p2、p3的大小：_。 (2)若初始时通入 7.0 mol O2，p2为 7.0 kPa，则 A 点平衡常数 Kp_(用气体平衡分压代替气体 平衡浓度计算，分压总压气体的物质的量分数，写出计算式即可)。 答案(1)p1p2p3(2)2 11 77 (kPa) 3 解析(1)该反应的正反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应
25、，增大压强平衡正向移动，氧气转 化率增大，所以压强：p1p2p3。(2)若初始时通入 7.0 mol O2，p2为 7.0 kPa，A 点氧气转化率为 50%， 则 A 点 n(O2)7.0 mol(150%)3.5 mol，生成 n(SO2)7.0 mol50% 7 4 2 mol，恒温恒容条件下气 体压强之比等于物质的量之比，所以 A 点压强为5.5 mol 7.0 mol7.0 kPa5.5 kPa，p(O 2)3.5 mol 5.5 mol5.5 kPa3.5 kPa，p(SO2)(5.53.5)kPa 2 kPa，则 A 点平衡常数 Kpp 4SO2 p7O2 24 3.57(kPa
26、) 3211 77 (kPa) 3 。 6SO2与 Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为 SO2(g)Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比 11 把 SO2 与 Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度 T 的关系如下图所示： 若反应一直保持在 p 压强条件下进行，则 M 点的分压平衡常数 Kp_(用含 p 的表达式表示， 用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压体积分数)。 答案 3 p 解析据图可知 M 点 SO2的转化率为 50%，不妨设初始投料为 2 mol SO2和 2 mol Cl2，则列三段式有 SO2(g)Cl2(g)SO2Cl2(g) 起始/m
27、ol220 转化/mol111 平衡/mol111 相同条件下气体压强之比等于物质的量之比， 所以 p(SO2)p(Cl2)p(SO2Cl2)1 3 p，所以 Kp 1 3 p 1 3 p1 3 p 3 p。 7丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下： C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H124 kJmol 1 (1)总压分别为 100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中 C3H8和 C3H6的物质的量分数随温度变化 关系如图所示： 100 kPa 时，C3H8和 C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是_、_。 (2)某温度下，在刚性容器中充入 C3H8，起始压强为 10 k
28、Pa，平衡时总压为 13.3 kPa，C3H8的平衡转 化率为_。该反应的平衡常数 Kp_kPa(保留 1 位小数)。 答案(1)ad(2)33%1.6 解析(1)C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H124 kJmol 1，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动， C3H8(g)的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大；根据化学方程式，该反应为气体体积增大的 反应，增大压强，C3H8的物质的量分数大于 10 kPa 时 C3H8的物质的量分数，因此表示 100 kPa 时，C3H8 的物质的量分数随温度变化关系的曲线是 a；增大压强，平衡逆向移动，C3H6的物质的量分数减小，因此
29、表示 100 kPa 时 C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是 d。(2)同温同体积条件下，气体的压强之比 等于气体物质的量之比，设 C3H8的平衡转化率为 x， C3H8(g)C3H6(g)H2(g) 起始/kPa1000 反应/kPa10 x10 x10 x 平衡/kPa10(1x)10 x10 x 则 10(1x)10 x10 x13.3，解得：x0.33，Kp3.3 kPa3.3 kPa 103.3kPa 1.6 kPa。 考点三考点三速率常数与化学平衡常数的关系速率常数与化学平衡常数的关系 1假设基元反应(能够一步完成的反应)为 aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)，其
30、速率可表示为 v kca(A)cb(B)，式中的 k 称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关， 但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有 不同的速率常数。 2正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，v正k正ca(A)cb(B)，v逆k逆cc(C)cd(D)，平衡常数 K c cCcdD caAcbB k正v逆 k逆v正，反应达到平衡时 v 正v逆，故 Kk 正 k逆。 例温度为 T1， 在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应 CH4(g)H2O(
31、g)CO(g)3H2(g) H206.3 kJmol 1，该反应中，正反应速率为 v 正k正c(CH4) c(H2O)，逆反应速率为 v逆k逆c(CO)c3(H2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。 已知 T1时，k 正k逆，则该温度下，平衡常数 K1_；当温度改变为 T2时，若 k正1.5k逆，则 T2_T1(填“”“”或“1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；则 T2T1。 1N2O4与 NO2之间存在反应 N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的 N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条 件下，该反应 N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)k1p(N2O4)
32、，v(NO2)k2p2(NO2)， 其中 k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数 Kp的关系是 k1_。 答案 1 2K pk2 解析Kpp 2NO2 pN2O4，平衡时 NO 2、N2O4的消耗速率之比为 v(NO2)v(N2O4)k2p2(NO2)k1p(N2O4) 21。 2利用 NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去 NO 的主要反应如下： 4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)H0 已知该反应速率 v正k正c4(NH3)c6(NO)， v逆k逆cx(N2)cy(H2O) (k正、 k逆分别是正、 逆反应速率常数)， 该反应的平衡常数
33、 Kk 正 k逆，则 x_，y_。 答案50 解析当反应达到平衡时有 v 正v逆，即 k正c4(NH3)c6(NO)k逆cx(N2)cy(H2O)，变换可得k 正 k逆 cxN2cyH2O c4NH3c6NO，该反应的平衡常数 K k正 k逆，平衡状态下 K c5N2 c4NH3c6NO，所以 x5，y0。 3苯乙烯是一种重要的化工原料，可采用乙苯催化脱氢法制备，反应如下： (g)H2(g)H17.6 kJmol 1 实际生产中往刚性容器中同时通入乙苯和水蒸气，测得容器总压和乙苯转化率随时间变化结果如图所 示。 (1)平衡时，p(H2O)_kPa，平衡常数 Kp_kPa(Kp为以分压表示的平衡
34、常数)。 (2)反应速率 vv正v逆k正p(乙苯)k逆p(苯乙烯)p(氢气)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。 计算 a 处的v 正 v逆_。 答案(1)8045(2)2.5 4.已知在一定温度下的可逆反应 N2O4(g)2NO2(g)中，v正k正c(N2O4)，v逆k逆c2(NO2)(k正、k逆只 是温度的函数)。若该温度下的平衡常数 K10，则 k正_k逆。升高温度，k正增大的倍数_(填 “大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。 答案10大于 解析当反应达到平衡时，v正v逆，即 k正c(N2O4)k逆c2(NO2)，k正k 逆c2NO2 cN2O4 k逆K10k逆； 该反应是吸热反
35、应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正增大的倍数大于 k逆增大的倍数。 5研究表明，反应 2H2(g)2NO(g)N2(g)2H2O(g)H664.1 kJmol 1中，正反应速率为 v 正k正c2(NO)c2(H2)，其中 k正为速率常数，此处只与温度有关。当 tt1时，v正v1，若此刻保持温度不 变，将 c(NO)增大到原来的 2 倍，c(H2)减少为原来的1 2，v 正v2。则有 v1_(填“”“”或 “”)v2。 答案 解析根据 v正k正c2(NO)c2(H2)，当 c(NO)增大到原来的 2 倍，c(H2)减少为原来的1 2时，v 1与 v2大 小相等。 62NO(g)O2(g)2
36、NO2(g)的反应历程如下： 反应：2NO(g)N2O2(g)(快)H10 v1正k1正c2(NO)，v1逆k1逆c(N2O2)； 反应：N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)H2”“”或“”)反应的活化能 E。 (2)已知反应速率常数 k 随温度升高而增大， 则升高温度后 k2正增大的倍数_k2逆增大的倍数(填 “大于”“小于”或“等于”)。 答案(1)k1 正k2正 k1逆k2逆 (2)小于 解析(1)由反应达平衡状态，所以 v1正v1逆、v2正v2逆，所以 v1正v2正v1逆v2逆，即 k1正c2(NO)k2 正c(N2O2)c(O2) k1逆c(N2O2)k2逆c2(NO2) ，
37、 则 有 K c2NO2 c2NOcO2 k1正k2正 k1逆k2逆 ； 因 为 决 定 2NO(g) O2(g)2NO2(g)速率的是反应，所以反应的活化能 E远小于反应的活化能 E。 12020全国卷，28(2)(3)(4)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO2的催化氧化：SO2(g)1 2O 2(g) 钒催化剂 SO3(g)H98 kJmol 1。回答下列问题： (2)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时，在 0.5 MPa、2.5 MPa 和 5.0 MPa 压强下， SO2平衡转化率随温度的
38、变化如图(b)所示。 反应在 5.0 MPa、 550 时的_， 判断的依据是_。影响的因素有_。 (3)将组成(物质的量分数)为 2m% SO2(g)、m% O2(g)和 q% N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p 条件下进行反应。平衡时，若 SO2转化率为，则 SO3压强为_，平衡常数 Kp _(以分压表示，分压总压物质的量分数)。 (4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为 vk( 1) 0.8(1n)。式中：k 为反应速率常数， 随温度 t 升高而增大；为 SO2平衡转化率，为某时刻 SO2转化率，n 为常数。在0.90 时，将一系 列温度下的 k、值代入上述速率方程，
39、得到 vt 曲线，如图(c)所示。 曲线上 v 最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度 tm。ttm后，v 逐渐 下降。原因是_。 答案(2)0.975该反应气体分子数减少， 增大压强， 提高。 5.0 MPa2.5 MPap2， 所以 p15.0 MPa 反应物的起始浓度(组成)、温度、压强 (3) 2mp 100m 11.5 mp 100m 0.5 (4)升高温度，k 增大使 v 逐渐提高，但降低使 v 逐渐下降。当 t tm，k 增大对 v 的提高大于引起的降低；当 ttm，k 增大对 v 的提高小于引起的降低 解析(2)反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的正反应是气体总分子
40、数减少的放热反应，其他条件相同 时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中 p15.0 MPa，p30.5 MPa。由图可知，反 应在 5.0 MPa、550 时 SO2的平衡转化率0.975。温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响 SO2 的平衡转化率，温度一定时，压强越大，越大；压强一定时，温度越高，越小。 (3)假设原气体的物质的量为 100 mol，则 SO2、O2和 N2的物质的量分别为 2m mol、m mol 和 q mol,2m mq100，利用“三段式法”计算： SO2(g) 1 2O 2(g)SO3(g) 起始量/mol2mm0 转化量/mol2mm2m
41、 平衡量/mol2m(1)m(1)2m 平衡时混合气体的总物质的量为 2m(1)molm(1)mol2m molq mol(3mmq ) mol， SO3的物质的量分数为 2m mol 3mmqmol100% 2m 100m100%， 则平衡时 SO 3的压强为 2m 100mp。 平衡时，SO2、O2的压强分别为 2m1 100m p、 m1 100mp，则平衡常数 K p 2m 100mp 2m1 100mp m1 100mp 0.5 11.5 m 100mp 0.5。 (4)在0.90 时，SO2催化氧化的反应速率为 vk( 0.901) 0.8(10.90n)。升高温度，k 增大使 v
42、 逐 渐提高，但降低使 v 逐渐下降。ttm时，k 增大对 v 的提高大于引起的降低； ttm后，k 增大对 v 的提高小于引起的降低。 22020全国卷，28(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相关 物质的燃烧热数据如下表所示： 物质 C2H6 (g) C2H4(g)H2(g) 燃烧热H/(kJmol 1) 1 560 1 411 286 H1_ kJmol 1。 提高该反应平衡转化率的方法有_、_。 容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的 平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物
43、质的量分数)。 答案137升高温度减小压强(或增大体积) 1 21p 解析先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式， 然后根据盖斯定律， H11 560kJmol 1(1 411 kJmol 1)(286 kJmol1)137 kJmol1。 C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1137 kJmol 1是一个气体分子数增大的吸热反应， 要提高反应物 的转化率，可以采取升高温度、减小压强(增大体积)等措施。 设容器中通入的乙烷和氢气均为 1 mol，则： C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)n(总) 初始量/mol101 转化量/mol 平衡量/mol112 Kp 2p 1 2p 1 2p
44、 1 21p。 32019全国卷，27(2)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生 产。回答下列问题： 某温度，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)I2(g)(g)2HI(g) H0，起始总压为 105Pa，平衡时总压增加了 20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数 Kp _Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。 A通入惰性气体B提高温度 C增加环戊烯浓度D增加碘浓度 答案40%3.56104BD 解析设容器中起始加入 I2(g)和环戊烯的物质的量均为 a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为 x，列 出三段式： (g)I
45、2(g)(g)2HI(g) 起始/molaa00 转化/molxxx2x 平衡/molaxaxx2x 根 据平 衡时 总压 强增 加了 20% ， 且恒 温恒 容时 ，压 强之 比 等于 气体 物质 的量 之比 ， 得 aa axaxx2x 1 1.2， 解得 x0.4a， 则环戊烯的转化率为 0.4a a 100%40%， 平衡时(g)、 I2(g)、 (g)、HI(g)的分压分别为p 总 4 、 p总 4 、 p总 6 、 p总 3 ，则 Kp p总 6 p总 3 2 p总 4 p 总 4 8 27p 总，根据 p总1.2105Pa，可得 Kp 8 271.210 5Pa3.56104Pa
46、。通入惰性气体，对反应的平衡无影响，A 项不符合题意；反应为吸热反 应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B 项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高 I2(g) 的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C 项不符合题意；增加 I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转 化率，D 项符合题意。 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1下列有关化学平衡常数的描述中正确的是() A化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因，与其他外界条件无关 B相同温度下，反应 ABC 与反应 CAB 的化学平衡常数相同 C反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0 的化学平衡常数随温度升高而增大 D
47、反应 A(g)B(g)2C(g)的平衡常数表达式为 K c2C cAcB 答案D 解析化学平衡常数内因由反应物本身的性质决定，外因只受温度影响，A 项错；同温下，同一反应 的正、逆反应的平衡常数互为倒数，一般不相等，B 项错；该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡 常数减小，C 项错。 2某温度下，在一个 2 L 的密闭容器中，加入 4 molA 和 2 mol B，发生反应：3A(g)2B(g)4C(s) 2D(g)，反应一段时间后达到平衡状态，测得生成 1.6 mol C。下列说法正确的是() A该反应的化学平衡常数 Kc 4Cc2D c3Ac2B BB 的平衡转化率是 40% C增大压
48、强，化学平衡常数增大 D增加 B 的量，B 的平衡转化率增大 答案B 解析化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质 C 是固体，A 错误；根据化学方程式 可知，平衡时 B 减少的物质的量是 0.8 mol，故 B 的平衡转化率为 40%，B 正确；化学平衡常数只与温度 有关，增大压强，化学平衡常数不变，C 错误；增加 B 的量，平衡向正反应方向移动，A 的转化率增大， 而 B 的转化率减小，D 错误。 3(2020长沙月考)某温度下气体反应达到化学平衡状态，平衡常数 KcAc 2B c2EcF ，恒容时，若温度 适当降低，F 的浓度增大。下列说法正确的是() A增大 c(A)、c(B
49、)，K 增大 B降低温度，正反应速率增大 C该反应的焓变为负值 D该反应的化学方程式为 2E(g)F(g)A(g)2B(g) 答案D 解析平衡常数 K 只随温度变化，不随浓度变化，A 不正确；降低温度，正、逆反应速率均减小，B 不正确；降温，F 的浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，C 不正确；根据 化学平衡常数表达式可知 A、B 是生成物，E、F 为反应物，且对应指数为其化学方程式前的计量数，D 正 确。 4可逆反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的 O2， 下列说法正确的是(K 为平衡常数，Q 为浓度商)() A
50、Q 变小，K 不变，O2转化率减小 BQ 不变，K 变大，SO2转化率减小 CQ 不变，K 变大，O2转化率增大 DQ 增大，K 不变，SO2转化率增大 答案A 解析当可逆反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的 O2，氧气的浓度增大，浓度商 Q 变小，平衡向右移动，氧气转化率减小，平衡常数只受温度影响，温度不 变平衡常数不变，故 A 正确。 5 某温度下， 反应 SO2(g)1 2O 2(g)SO3(g)的平衡常数 K150， 在同一温度下， 反应 SO3(g)SO2(g) 1 2O 2(g)的平衡常数 K2的值为() A2 500B100
