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【热点题型】34 关于平衡常数的计算
“三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算
(1)一个模式——“三段式”。
如反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L-1、bmol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L-1。
　　　　　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1)　a　　　　b　　　　0　　　0
变化/(mol·L-1)　mx　　　nx　　　px　　qx
平衡/(mol·L-1)　a-mx　b-nx　　　px　　qx
K=。
(2)明确三个量的关系。
①三个量:即起始量、变化量、平衡量。
②关系。
a.对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
b.对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
c.各反应物转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
(3)掌握四个公式。
①反应物的转化率=×100%=×100%。
②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=×100%。
③平衡时混合物中某一组分的质量分数=×100%。
④某组分的体积分数=×100%。
【专题训练】
1．在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)+(g)(g)+(g)。在500℃时，平衡常数K=9，若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02mol/L，则在此条件下CO的转化率为
A．25% B．50% C．75% D．80%
2．一定量的CO2与足量的碳在恒压(起始压强为P)密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：
已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是
A．一定温度下达到平衡后，充入一定量CO2 ，达到新平衡后，二氧化碳所占体积分数将变大
B．该反应△H＜0
C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．650℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=
3．温度°C，反应中所有物质均为气态。在起始温度、体积相同(°C、2L密闭容器)时，发生反应的部分数据见下表：
反应条件 反应时间
反应Ⅰ：恒温恒容 0 2 6 0 0
10 4.5
20 1
30 1
反应Ⅱ：绝热恒容 0 0 0 2 2
下列说法正确的是
A．对反应I，前10内的平均反应速率
B．在其他条件不变的情况下，若30时只向容器中再充入1和1，则平衡正向移动
C．对于反应I，进行30时，所占的体积分数为30%
D．达到平衡时，反应I、II对比：平衡常数
4．一定条件下，在容积为2 L的刚性容器中充入1 mol(g) 和2 mol H2，发生反应 (g)+2H2(g) (g) △H<0，反应过程中测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是
A．升高温度可增大反应速率，提高环戊二烯的平衡转化率
B．0~20 min内，H2的平均反应速率为0.05 mol/(L·min)
C．达到平衡时，环戊烷和环戊二烯的体积分数相同
D．该温度下平衡常数Kp=4.0 MPa-2
5．800℃时，可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=1。800℃时，测得某一时刻密闭容器中各组分的浓度如下表，下列说法正确的是
物质 CO H2O CO2 H2
浓度(mol/L) 0.002 0.003 0.0025 0.0025
A．此时， (正) > (逆)
B．一段时间后，气体压强降低
C．一段时间后，H2O的体积分数增加
D．一段时间后，正反应速率减小
6．MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成。其反应式为：
+CH3OH
为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇。TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为a，反应过程中液体体积变化忽略不计。
下列说法正确的是
A．X、Y两点温度不同，MTP的物质的量浓度不相等
B．X、Z两点的瞬时速率大小为
C．若Z点处于化学平衡，则210时反应的平衡常数
D．190时，0~150min之间的MTP的平均反应速率为
7．反应Fe3+ +SCN Fe(SCN)2+(血红色)，一定温度下达到平衡时，c(Fe3+)=0.04 mol·L 1，c(SCN ) = 0.1 mol·L 1，c[Fe(SCN)2+] = 0.68 mol·L 1.下列说法不正确的是
A．加入固体KSCN后，平衡正向移动
B．加水稀释，溶液颜色变浅，据此判断平衡逆向移动
C．该温度下，该反应的平衡常数K=170
D．加入铁粉，平衡逆向移动
8．某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2，加合适的催化剂(体积可以忽略不计)后发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H<0，反应过程中用压力计测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是
A．升高温度既能增大该反应的速率又能提高产率
B．往体系中充入一定量的氮气，CO的转化率增大
C．0~20min，H2的平均反应速率为0.0125mol.L-1.min-1
D．该温度下平衡常数Kp=5.7×10-2MPa-2
9．在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应 ，相关数据如表：
容器1 容器2 容器3
反应温度() 450 450 600
起始量 、 、
平衡浓度 c1 c2 c3
容器内总压强p p1 p2 p3
平衡转化率
平衡时的百分含量
平衡常数 K1 K2 K3
下列各项关系中全部正确的
A．c3C．、 D．、
10．合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题：
(1)德国化学家 F。 Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3.在1.01×105 Pa、250℃时，将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应，测得NH3体积分数为4%，其他条件不变，温度升高至450℃，测得NH3体积分数为2.5%，则可判断合成氨反应△H___________0(填“>”或“<”)。
(2)在2 L密闭绝热容器中，投入4 mol N2和6 mol H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：
温度/K T1 T2 T3 T4
n(NH3)/mol 3.6 3.2 2.8 2.0
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A．3v正(H2)=2v逆(NH3) B．容器内气体压强不变
C．混合气体的密度不变 D．混合气的温度保持不变
②温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T3。
③在T3温度下，达到平衡时N2的体积分数___________。
(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g)　△H。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则该反应的化学平衡常数Kp为___________(以k正、k逆表示)。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110 kPa)，已知该条件下k逆=5×102 kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=___________kPa·s-1。
(4)T℃时，在恒温恒容的密闭条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示：
①表示H2浓度变化的曲线是___________(填“A”、“B”或“C”。与(1)中的实验条件(1.01×105 Pa、450℃)相比，改变的条件可能是___________。
②在0～25 min内N2的平均反应速率为___________。在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。
11．碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
(1)向碘水中加入四氯化碳后充分振荡，静置后的现象是__。
(2)①已知反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)，该反应中相关化学键的键能数据如表所示：
共价键 H-H I-I H-I
键能/kJ·mol 1 436 151 299
则该反应的ΔH=___kJ·mol 1。
②下列叙述能说明上述反应已达到平衡的是___。
a.单位时间内生成nmolH2，同时生成nmolHI
b.温度和体积一定时，HI浓度不再变化
c.温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化
d.温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
(3)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3(IO被还原成I-)氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，写出I2析出时发生反应的离子方程式：__。依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率，将浓度均为0.020mol·L-1NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合，记录10~55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。
图中a点对应的NaHSO3反应速率为__mol·L-1·s-1。b、c两点对应的NaHSO3反应速率v(b)__v(c)(填“>”、“=”、“<”)。
(4)在1L真空密闭容器中加入amolNH4I固体，t℃时发生如下反应：
NH4I(s)=NH3(g)+HI(g)①
2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)②
2HI(g)=I2(g)+H2(g)③
达平衡时，体系中n(HI)=bmol，n(I2)=cmol，n(H2)=dmol，则n(N2)=__mol，t℃时反应①的平衡常数K值为__(用字母表示)。
12．催化氧化二氧化硫是 工业制硫酸的主要反应。
Ⅰ： K1(浓度平衡常数)
为研究该反应，某同学设计了以下三种已装固体催化剂的密闭容器装置。
(1)在初始体积与温度相同的条件下，甲、乙、丙中均按2 molSO2、1 molO2投料，达平衡时，三个容器中的转化率从大到小的顺序为________________(用“甲、乙、丙”表示)。
(2)在容器丙中，0.1 MPa下，在不同温度或不同投料方式下研究上述反应得到数据如下表。
实验序号 A组 B组 C组
反应温度
反应物投入量 、 、
含硫化合物的转化率 b c
反应的能量变化 放出a kJ 吸收79.08 kJ 放出d kJ
压强平衡常数()
①表中：a=____________；b=____________。
②已知用平衡分压(分压＝总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算，得到的平衡常数即为压强平衡常数，则____________；____________(填“”、“”或“”)。
③451℃下，若按、、进行投料，则反应开始时____________(填“”、“”或“”)。
(3)将上述固体催化剂换成气体，同样可以起到催化作用，此催化过程如下：
Ⅱ： (浓度平衡常数)
Ⅲ： (浓度平衡常数)
则=____________，____________(用含有、的表达式表示)。
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【热点题型】34 关于平衡常数的计算
“三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算
(1)一个模式——“三段式”。
如反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L-1、bmol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L-1。
　　　　　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1)　a　　　　b　　　　0　　　0
变化/(mol·L-1)　mx　　　nx　　　px　　qx
平衡/(mol·L-1)　a-mx　b-nx　　　px　　qx
K=。
(2)明确三个量的关系。
①三个量:即起始量、变化量、平衡量。
②关系。
a.对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
b.对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
c.各反应物转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
(3)掌握四个公式。
①反应物的转化率=×100%=×100%。
②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=×100%。
③平衡时混合物中某一组分的质量分数=×100%。
④某组分的体积分数=×100%。
【专题训练】
1．在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)+(g)(g)+(g)。在500℃时，平衡常数K=9，若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02mol/L，则在此条件下CO的转化率为
A．25% B．50% C．75% D．80%
【答案】C
【解析】
由题意可以得到三段式：
已知，则x=0.015mol/L，CO的转化率，故答案为：C。
2．一定量的CO2与足量的碳在恒压(起始压强为P)密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：
已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是
A．一定温度下达到平衡后，充入一定量CO2 ，达到新平衡后，二氧化碳所占体积分数将变大
B．该反应△H＜0
C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．650℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=
【答案】D
【解析】
A．一定温度下达到平衡后，由于是恒压容器，充入一定量CO2，利用建模思想思维得到容器体积变大，达到新平衡后，二氧化碳所占体积分数不变，故A错误；
B．升高温度，二氧化碳体积分数减小，说明平衡正向移动，即正向为吸热反应，故B错误；
C．T℃时，CO2和CO体积分数相等，若充入等体积的CO2和CO，利用建模思想得到容器体积变大，平衡向不移动，故C错误；
D．650℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=，故D正确。
综上所述，答案为D。
3．温度°C，反应中所有物质均为气态。在起始温度、体积相同(°C、2L密闭容器)时，发生反应的部分数据见下表：
反应条件 反应时间
反应Ⅰ：恒温恒容 0 2 6 0 0
10 4.5
20 1
30 1
反应Ⅱ：绝热恒容 0 0 0 2 2
下列说法正确的是
A．对反应I，前10内的平均反应速率
B．在其他条件不变的情况下，若30时只向容器中再充入1和1，则平衡正向移动
C．对于反应I，进行30时，所占的体积分数为30%
D．达到平衡时，反应I、II对比：平衡常数
【答案】D
【分析】
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H＜0，反应Ⅰ是恒温恒容容器，反应是放热反应，Ⅱ为逆向恒容绝热，温度降低，平衡正向进行。列出反应的三段式进行计算。
【解析】
A． 对反应I，前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=v(H2)=× =0.025mol L-1 min-1，故A错误；
B． 在其他条件不变的情况下，若30时只向容器中再充入1和1，Qc= ，则平衡不移动，故B错误；
C． 对于反应I，进行30时，所占的体积分数为= =50%，故C错误；
D． 达到平衡时，反应I、II对比：Ⅱ为逆向恒容绝热，温度降低，平衡正向进行，平衡常数，故D正确；
故选D。
4．一定条件下，在容积为2 L的刚性容器中充入1 mol(g) 和2 mol H2，发生反应 (g)+2H2(g) (g) △H<0，反应过程中测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是
A．升高温度可增大反应速率，提高环戊二烯的平衡转化率
B．0~20 min内，H2的平均反应速率为0.05 mol/(L·min)
C．达到平衡时，环戊烷和环戊二烯的体积分数相同
D．该温度下平衡常数Kp=4.0 MPa-2
【答案】C
【分析】
同温、同体积，压强比等于物质的量比， ，x=0.5mol；
【解析】
A． (g)+2H2(g) (g) ，正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，环戊二烯的平衡转化率降低，故A错误；
B．根据以上分析，0~20 min内，H2的平均反应速率为0.025 mol/(L·min)，故B错误；
C．根据以上分析，达到平衡时，环戊烷和环戊二烯的物质的量都是0.5mol，环戊烷和环戊二烯的体积分数相同，故C正确；
D．该温度下平衡常数MPa-2，故D错误；
选C。
5．800℃时，可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=1。800℃时，测得某一时刻密闭容器中各组分的浓度如下表，下列说法正确的是
物质 CO H2O CO2 H2
浓度(mol/L) 0.002 0.003 0.0025 0.0025
A．此时， (正) > (逆)
B．一段时间后，气体压强降低
C．一段时间后，H2O的体积分数增加
D．一段时间后，正反应速率减小
【答案】C
【解析】
A．Qc==1.04>K，所以平衡逆向移动，此时， (正)< (逆)，故A错误；
B．反应前后气体分子数不变，体系压强不变，所以达到平衡后，气体压强不变，故B错误；
C．Qc==1.04>K，所以平衡逆向移动，一段时间后，H2O的体积分数增加，故C正确；
D. 反应逆向进行，说明 (正)< (逆)，随着反应进行，CO和H2O的浓度增大，正反应速率增大，故D错误；
故选：C。
6．MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成。其反应式为：
+CH3OH
为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇。TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为a，反应过程中液体体积变化忽略不计。
下列说法正确的是
A．X、Y两点温度不同，MTP的物质的量浓度不相等
B．X、Z两点的瞬时速率大小为
C．若Z点处于化学平衡，则210时反应的平衡常数
D．190时，0~150min之间的MTP的平均反应速率为
【答案】D
【解析】
A．X、Y两点TOME的转化率相同，TOME的初始浓度也相同，所以MTP的物质的量浓度相同，A不正确；
B．X点时反应还在进行当中，Z点时反应已衡状态，所以两点的瞬时速率大小为，B不正确；
C．由于不断从反应体系中移出CH3OH，混合气中的CH3OH浓度无法确定，所以210时反应的平衡常数无法计算，C不正确；
D．190时，0~150min之间TOME的转化率为67%，则150min时产物MTP的浓度为0.67amol/L，所以MTP的平均反应速率为，D正确；
故选D。
7．反应Fe3+ +SCN Fe(SCN)2+(血红色)，一定温度下达到平衡时，c(Fe3+)=0.04 mol·L 1，c(SCN ) = 0.1 mol·L 1，c[Fe(SCN)2+] = 0.68 mol·L 1.下列说法不正确的是
A．加入固体KSCN后，平衡正向移动
B．加水稀释，溶液颜色变浅，据此判断平衡逆向移动
C．该温度下，该反应的平衡常数K=170
D．加入铁粉，平衡逆向移动
【答案】B
【解析】
A． 加入固体KSCN后，c(SCN )浓度增大，平衡正向移动，故A正确；
B． 加水稀释，溶液颜色变浅，也可能是由于c[Fe(SCN)2+]浓度降低，引起溶液颜色变浅，不能据此判断平衡逆向移动，故B错误；
C． 该温度下，该反应的平衡常数K==170，故C正确；
D． 加入铁粉，与铁离子反应生成亚铁离子，铁离子浓度减小，平衡逆向移动，故D正确；
故选B。
8．某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2，加合适的催化剂(体积可以忽略不计)后发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H<0，反应过程中用压力计测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是
A．升高温度既能增大该反应的速率又能提高产率
B．往体系中充入一定量的氮气，CO的转化率增大
C．0~20min，H2的平均反应速率为0.0125mol.L-1.min-1
D．该温度下平衡常数Kp=5.7×10-2MPa-2
【答案】D
【解析】
A．根据CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H<0可知，正反应放热，升温平衡逆向移动，故升温不能提高转化率，A错误；
B．2L的密闭容器中通入N2，反应物和生成物的浓度均不发生变化，平衡不移动，故CO的转化率不变，B错误；
C．根据pV=nRT，同温同体积下，n与p成正比，设平衡时的总物质的量为x，，解得x=2mol，设反应的CO的物质的量为y，由三段式可得：
，1-y+2-2y+y=2mol，解得y=0.5mol，0~20min，H2的平均反应速率v=，C错误；
D．根据C选项的三段式可知，平衡后CO的分压为×8.4MPa=2.1 MPa，H2的分压为×8.4MPa=4.2MPa，CH3OH的分压为×8.4MPa=2.1 MPa，Kp===5.7×10-2MPa-2，D正确；
故选D。
9．在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应 ，相关数据如表：
容器1 容器2 容器3
反应温度() 450 450 600
起始量 、 、
平衡浓度 c1 c2 c3
容器内总压强p p1 p2 p3
平衡转化率
平衡时的百分含量
平衡常数 K1 K2 K3
下列各项关系中全部正确的
A．c3C．、 D．、
【答案】D
【解析】
A．容器1与容器3起始投入量相同，容器3得温度更高，温度升高，由于是放热反应，平衡逆向移动，所以c3＜c1，总物质的量增加，p3＞p1，故A错误；
B．对比容器的特点，将容器1和容器2对比容器2中加入4molSO3等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO2、2molO2，容器2中起始反应物物质的量为容器1的2倍，容器2相当于在容器1达到平衡后增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡时，根据A选项分析可知，故B错误；
C．容器1与容器2温度相同，故，根据B选项分析可知，故C错误；
D．容器3温度高于容器2，由于反应放热，所以，若容器2是容器1容积的2倍，两者建立的平衡完全相同，此时应存在，由于容器2的平衡相当于容器1的平衡加压，将减小，则，故D正确；
故选D。
10．合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题：
(1)德国化学家 F。 Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3.在1.01×105 Pa、250℃时，将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应，测得NH3体积分数为4%，其他条件不变，温度升高至450℃，测得NH3体积分数为2.5%，则可判断合成氨反应△H___________0(填“>”或“<”)。
(2)在2 L密闭绝热容器中，投入4 mol N2和6 mol H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：
温度/K T1 T2 T3 T4
n(NH3)/mol 3.6 3.2 2.8 2.0
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A．3v正(H2)=2v逆(NH3) B．容器内气体压强不变
C．混合气体的密度不变 D．混合气的温度保持不变
②温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T3。
③在T3温度下，达到平衡时N2的体积分数___________。
(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g)　△H。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则该反应的化学平衡常数Kp为___________(以k正、k逆表示)。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110 kPa)，已知该条件下k逆=5×102 kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=___________kPa·s-1。
(4)T℃时，在恒温恒容的密闭条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示：
①表示H2浓度变化的曲线是___________(填“A”、“B”或“C”。与(1)中的实验条件(1.01×105 Pa、450℃)相比，改变的条件可能是___________。
②在0～25 min内N2的平均反应速率为___________。在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。
【答案】(1)＜ (2) ①BD ② ＜ ③ 36.1% (3) 2×105 (4) ① A 加压或降温 ② 0.002 mol L-1 min-1 0.73
【解析】
(1)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，由题意可知，温度升高，氨气体积分数减小说明平衡向逆反应方向移动，合成氨反应为放热反应，反应热△H＜0，故答案为：＜；
(2) ①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)说明正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，故错误；
B．合成氨反应是气体体积减小的反应，容器内气体压强不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度不变不能判断反应是否达到平衡状态，故错误；
D．合成氨反应是放热反应，在密闭绝热容器中，反应放出的热量使混合气的温度升高，则混合气的温度保持不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
BD正确，故答案为：BD；
②合成氨反应是放热反应，温度升高，氨气的物质的量减小，由表格数据可知，温度T1时氨气的物质的量大于T3，则温度T1＜T3，故答案为：＜；
③由表格数据可知，温度T3时氨气的物质的量为2.8mol，由题意可建立如下三段式：
由三段式所得数据可知，达到平衡时氮气的体积分数为×100%=36.1%，故答案为：36.1%；
(3)当反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，则v正=k正·p(N2O4)=v逆=k逆·p2(NO2)，==Kp；设四氧化二氮起始物质的量为1mol，当四氧化二氮分解10%时，四氧化二氮的物质的量为(1—1×10%)=0.9mol、二氧化氮的物质的量为1mol×10%×2=0.2mol，则二氧化氮的分压为×110 kPa=20 kPa，v逆=5×102 kPa-1·s-1×(20 kPa)2= 2×105kPa·s-1，故答案为：；2×105；
(4) ①由图可知，A、B的浓度减小，代表反应物，A、B的浓度的变化量之比为(0.6—0.45)mol/L：(0.2—0.15)mol/L=3:1，则曲线A代表氢气浓度的变化；设容器的体积为VL，平衡时氨气的体积分数为×100%=14.3%＞4.5%，则与实验条件为1.01×105 Pa、450℃相比，平衡向正反应方向移动，该反应为气体体积减小的放热反应，改变的条件可能为增大压强或降低温度，故答案为：A；加压或降温；
②由题给数据可知，在0～25 min内氮气的平均反应速率为=0.002 mol L-1 min-1，平衡时反应的平衡常数为=0.73 mol-2·L2，故答案为：0.002 mol L-1 min-1；0.73。
11．碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
(1)向碘水中加入四氯化碳后充分振荡，静置后的现象是__。
(2)①已知反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)，该反应中相关化学键的键能数据如表所示：
共价键 H-H I-I H-I
键能/kJ·mol 1 436 151 299
则该反应的ΔH=___kJ·mol 1。
②下列叙述能说明上述反应已达到平衡的是___。
a.单位时间内生成nmolH2，同时生成nmolHI
b.温度和体积一定时，HI浓度不再变化
c.温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化
d.温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
(3)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3(IO被还原成I-)氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，写出I2析出时发生反应的离子方程式：__。依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率，将浓度均为0.020mol·L-1NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合，记录10~55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。
图中a点对应的NaHSO3反应速率为__mol·L-1·s-1。b、c两点对应的NaHSO3反应速率v(b)__v(c)(填“>”、“=”、“<”)。
(4)在1L真空密闭容器中加入amolNH4I固体，t℃时发生如下反应：
NH4I(s)=NH3(g)+HI(g)①
2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)②
2HI(g)=I2(g)+H2(g)③
达平衡时，体系中n(HI)=bmol，n(I2)=cmol，n(H2)=dmol，则n(N2)=__mol，t℃时反应①的平衡常数K值为__(用字母表示)。
【答案】(1)液体分为两层，上层为浅黄色(或无色)，下层为紫色 (2) -11 bc (3)IO+5I-+6H+=3I2+3H2O 5×10-5 < (4) b(+b)
【解析】
(1) 四氯化碳与水互不相溶，且I2在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度，所以向碘水中加入四氯化碳后充分振荡，静置后的现象是：液体分为两层，上层为浅黄色(或无色)，下层为紫色；
(2)①，所以；
②a．通过化学方程式可以看出，H2和HI的化学计量数之比为1:2，单位时间内生成nmolH2，同时生成2nmolHI，反应达到平衡，a项错误；
b．当温度体积一定时，HI的浓度不再变化，其物质的量也不变，表明反应达到平衡，b项正确；
c．气态的I2为紫色，氢气和碘化氢气体均为无色。当温度体积一定时，混合气体颜色不再变化，表明各物质的物质的量不再变化，反应达到平衡，c项正确；
d．对于此反应而言，反应物化学计量数之和和生成物化学计量数的比值为1:1，所以反应前后全部物质的物质的量之和不变，根据pv=nRT，当温度、压强和物质的量一定时，体积为定值，不会变化。根据质量守恒定律，反应前后总质量不变。，质量和体积均不变，密度也不会改变，故密度不再变化无法判断反应是否达到平衡，d项错误；
答案选bc。
(3) 当NaHSO3完全消耗会有I2析出，是过量的KIO3与I-反应生成I2，离子方程式为：；由图可知，a点为(10,80)，反应在80s时有I2析出，NaHSO3反应速率为；升高温度，反应速率加快，c点温度高于b点，所以v(b)＜v(c)；
(4)达平衡时，I2的物质的量为cmol，I2是反应③的产物，根据反应③可知，此反应中生成了cmolH2，平衡时，n(H2)=dmol，所以反应②生成了(d-c)mol H2，反应②中N2和H2的化学计量数之比为1:3，所以n(N2)mol；反应③中生成cmolI2，代表反应③消耗了2cmolHI，平衡时，HI的物质的量为bmol，表明反应①生成了(b+2c)molHI，根据化学计量数可知，反应①生成了(b+2c)molNH3，在反应②中生成了molN2，表明反应②消耗了molNH3，平衡时，n(NH3)=，反应①的平衡常数，因为体积为1L，所以。
12．催化氧化二氧化硫是 工业制硫酸的主要反应。
Ⅰ： K1(浓度平衡常数)
为研究该反应，某同学设计了以下三种已装固体催化剂的密闭容器装置。
(1)在初始体积与温度相同的条件下，甲、乙、丙中均按2 molSO2、1 molO2投料，达平衡时，三个容器中的转化率从大到小的顺序为________________(用“甲、乙、丙”表示)。
(2)在容器丙中，0.1 MPa下，在不同温度或不同投料方式下研究上述反应得到数据如下表。
实验序号 A组 B组 C组
反应温度
反应物投入量 、 、
含硫化合物的转化率 b c
反应的能量变化 放出a kJ 吸收79.08 kJ 放出d kJ
压强平衡常数()
①表中：a=____________；b=____________。
②已知用平衡分压(分压＝总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算，得到的平衡常数即为压强平衡常数，则____________；____________(填“”、“”或“”)。
③451℃下，若按、、进行投料，则反应开始时____________(填“”、“”或“”)。
(3)将上述固体催化剂换成气体，同样可以起到催化作用，此催化过程如下：
Ⅱ： (浓度平衡常数)
Ⅲ： (浓度平衡常数)
则=____________，____________(用含有、的表达式表示)。
【答案】(1)丙＞甲＞乙 (2) ①237.24 40% ② 135 MPa-1 ＞ ③ ＞ (3) -41.8 kJ/mol
【解析】
(1)正向为气体体积减小的放热反应，因此升高温度会使平衡逆向移动，增大压强将使平衡正向移动，乙装置为绝热恒容装置，反应过程中温度会升高，相较于甲而言，因此平衡时SO2的转化率小于甲，而丙装置为恒温恒压装置，反应过程中气体的物质的量将减小，活塞将左移，相较于甲装置压强将增大，因此平衡时SO2的转化率大于甲，故三个容器中的转化率从大到小的顺序为丙＞甲＞乙；
(2)①A组达到平衡时含硫化合物的转化率为60%，则反应消耗SO2的物质的量为4mol×60%=2.4mol，由可知，每消耗2mol SO2时放出197.7kJ能量，则A组达到平衡时放出197.7kJ×=237.24kJ能量，故a=237.24；B组达到平衡时吸收79.08kJ能量，由热化学方程式可知，每消耗2mol SO3时，吸收197.7kJ能量，则平衡时含硫化合物的转化率为×100%=40%，故答案为237.24；40%；
②容器丙为恒压装置，A组达到平衡时，n(SO2)=4mol-4mol×60%=1.6mol，n(O2)=2mol-2mol×60%=0.8mol，n(SO3)=2.4mol，则平衡时总压为0.1MPa，各物质分压为p(SO3)=×0.1MPa=0.05MPa，p(SO2)=×0.1MPa=MPa，p(O2)=×0.1MPa=MPa，则KP1===135MPa-1；升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数将减小，因此KP1>KP1；
③451℃下，若按、、进行投料，气体总物质的量为0.4mol+0.4mol+0.4mol=1.2mol，则p(SO3)=p(SO2)=p(O2)=×0.1MPa=MPa，QP===30MPa-1；
(3)将Ⅱ×2+III可得I，根据盖斯定律可知，×2+(-114.1kJ/mol)=-197.7 kJ/mol，则=-41.8 kJ/mol；方程式系数乘以相关数值后，平衡常数相关幂也会乘以相同数值，方程式相减所得新方程的平衡常数为原方程的平衡常数相除而得，方程III=方程I-方程II×2，因此K3=。
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