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第35讲　化学平衡常数及其相关计算
【备考目标】　1.了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.掌握平衡常数和平衡转化率计算的一般方法。3.了解速率常数与化学平衡常数的关系并能进行有关计算。
考点1　化学平衡常数
1．化学平衡常数
(1)表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时化学平衡常数可表示为K＝。
[注意]　固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。
(2)意义及影响因素
①K越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大(当K>105时，该反应进行基本完全)。
②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
③催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。
2．化学平衡常数的应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K越小，说明正反应进行的程度越小，反应物的转化率越低。
K ＜10－5 10－5～105 ＞105
反应程度 很难进行 可逆 可接近完全
(2)判断反应是否达到平衡或向哪个方向进行
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。
Q＜K 反应向正反应方向进行，v正＞v逆
Q＝K 反应处于化学平衡状态，v正＝v逆
Q＞K 反应向逆反应方向进行，v正＜v逆
(3)判断反应的热效应
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(× )
(2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数(× )
(3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大(× )
(4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(× )
(5)Cl2＋H2O HCl＋HClO的平衡常数表达式K＝(× )
(6)某一化学反应的平衡常数与反应的温度有关，还与反应本身有关(√ )
(7)温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数(√ )
(8)当生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积比值小于K时，v正(9)化学平衡常数K发生变化，平衡一定移动(√ )
题组练习
一、化学平衡常数及其应用
1．一定温度下，反应MgCl2(l) Mg(l)＋Cl2(g)达到平衡时，下列说法错误的是(　　 )
A．该反应的平衡常数K＝c(Cl2)
B．将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度增大
C．减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变
D．温度升高该反应的化学平衡常数K增大
解析：选B。固体或液体纯物质一般不列入平衡常数，A正确；K＝c(Cl2)，温度不变，平衡常数不变，因此将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度不变，B错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，C正确；镁在氯气中燃烧是放热反应，则MgCl2(l) Mg(l)＋Cl2(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，D正确。
2．已知反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0。
(1)此反应的平衡常数表达式为K＝________。
(2)温度降低，则K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)已知1 100 ℃时，K＝0.263。若1 100 ℃时测得c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.01 mol·L－1，此时该反应________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率________(填“>”“<”或“＝”)逆反应速率。
答案：(1)　(2)减小　(3)不处于　<
3．(人教选择性必修1 P54T9)在一个容积不变的密闭容器中发生反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示。
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
请填写下列空白。
(1)该反应的平衡常数表达式为K＝________________，该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)在830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)若1 200 ℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则此时上述反应的平衡移动方向为____________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
解析：(1)由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应。
(2)温度不变，化学平衡常数不变，830 ℃时，K＝1.0。
(3)1 200 ℃时，K＝2.6，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则Q＝＝4>2.6，说明此时反应向逆反应方向进行。
答案：(1)　吸热　(2)等于　(3)逆反应方向
二、化学平衡常数与速率常数的关系
4．(2023·河南郑州模拟)氨气去除NO的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，反应速率与浓度之间存在如下关系：v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。350 ℃时，在2 L恒容密闭容器中，通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)发生反应，保持温度不变，5 min后反应达平衡，NO的转化率为50%。下列说法正确的是(　　 )
A．用NH3表示的化学反应速率为0.06 mol·L－1·min－1
B．350 ℃时，该反应的平衡常数为0.5
C．其他条件不变，往反应后的容器中再通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)，重新达平衡时NO的体积分数增大
D．当温度改变为T ℃时，若k正＝k逆，则T>350
解析：选C。由题意可得如下三段式：
　　　　　4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)
起(mol/L)　0.45　　0.6　　　　0　　　0
变(mol/L)　0.2　　0.3　　　0.25　　0.3
平(mol/L)　0.25　　0.3　　　0.25　　0.3
由三段式数据可知，用氨气表示的化学反应速率为＝0.04 mol·L－1·min－1，A错误；由三段式数据可知，350 ℃时，反应的平衡常数为＝0.25，B错误；其他条件不变，往反应后的容器中再通入0.9 mol氨气和1.2 mol一氧化氮，相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，一氧化氮的体积分数增大，C正确；反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，则反应速率k正·c4(NH3)·c6(NO)＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，＝＝K，当k正＝k逆时，平衡常数K＝1>0.25说明平衡向正反应方向移动，该反应为放热反应，则反应温度小于350 ℃，D错误。
5．(2023·山东青岛模拟)T1温度下，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生如下反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0。实验测得：v正＝k正c2(NO2)，v逆＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　 )
容器编号 物质的起始浓度/(mol·L－1) 物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2)
Ⅰ 0.6 0 0 0.2
Ⅱ 0.3 0.5 0.2
Ⅲ 0 0.5 0.35
A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K＝
B．若改变温度为T2，且T2>T1，则k正∶k逆<0.8
C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的大
D．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17
解析：选D。根据反应方程式和容器Ⅰ中O2的平衡浓度可知：平衡时，c(NO)＝0.4 mol·L－1，c(NO2)＝0.2 mol·L－1，则T1温度下，该反应的平衡常数K＝＝＝0.8。平衡时，正、逆反应速率相等，则有k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，所以K＝＝，A错误；由于该反应正反应是吸热反应，温度T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k正∶k逆>0.8，B错误；针对容器Ⅰ内反应可知：NO2的转化率为＝，容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为，则：
　　　　　　2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)
开始(mol/L)　0.3 　 　0.5　　　0.2
转化(mol/L)　0.2 　 　0.2　　　0.1
平衡(mol/L)　0.1 　 　0.7　　　0.3
浓度商Q＝＝14.7>0.8，所以容器Ⅱ中NO2的转化率小于，即容器Ⅱ中起始平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C错误； T1温度下，该反应的平衡常数K＝0.8，容器Ⅱ中浓度商Q＝＝0.56<0.8，反应正向进行，气体的总量大于1 mol，而容器Ⅲ中反应向左进行，气体的总量小于0.85 mol，所以达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，D正确。
考点2　化学平衡常数与平衡转化率的计算
1．常用的四个公式
(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。
(2)生成物的产率＝×100%。
一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
(3)平衡时混合物中某组分的百分含量＝×100%。
(4)某组分的体积分数＝×100%。
2．平衡常数的计算步骤
(1)写出有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。
(2)利用“三段式”，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。
(3)将平衡浓度代入平衡常数表达式。
(4)注意单位的统一。
3．压强平衡常数
(1)理解Kp的含义
在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。
(2)计算技巧
题组练习
一、化学平衡常数与平衡转化率的计算
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)　K＝0.1。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的物质的量为7 mol D．CO的平衡转化率为80%
解析：选C。A项，升高温度，H2S浓度增大，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气体的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)
n(始)/mol　10　　n　　　　0　　　0
n(转)/mol　2　　2　　　　 2　　　2
n(平)/mol　8　　n－2　　　2　　　2
K＝＝0.1，解得n＝7，正确；D项，根据上述计算可知CO的平衡转化率为20%，错误。
2．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 mol·L－1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq) B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a mol·L－1时，A的转化率随时间的变化如下表所示：
t/min 0 21 36 50 65 80 100 ∞
A的转化率/% 0 13.3 20.0 27.8 33.3 40.0 45.0 75.0
(1)反应进行到100 min时，B的浓度为____mol·L－1。
(2)v正(t＝50 min)________(填“>”“<”或“＝”)v逆(t＝∞ min)。
(3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，平衡时B的转化率为________。
(5)研究发现，其他条件不变时，减小盐酸的浓度，反应速率减慢，但平衡时B的含量不变，原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)100 min时，A的转化率为45%，所以c(B)＝0.45a mol·L－1。(2)一定温度下，化学反应速率受反应物浓度的影响，在反应建立平衡的过程中，反应物浓度不断减小，所以v正(t＝50 min)＞v逆(t＝∞ min)＝v正(t＝∞ min)。
(3)　　　　　　　A(aq) B(aq)
起始/(mol·L－1)　　c　 　 　0
转化/(mol·L－1) 　 cα　　 　cα
平衡/(mol·L－1)　 c－cα　 　cα
K＝＝，温度一定时，K是常数，则增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将不变。(4)由表知，该温度下，A在t＝∞ min时转化率为75%，则平衡常数K＝＝＝＝3；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，则
　　　　　　 A(aq) B(aq)
起始/(mol·L－1)　0　　　a
转化/(mol·L－1)　x　　　x
平衡/(mol·L－1)　x　　　a－x
则K＝＝3，得x＝0.25a，平衡时B的转化率为×100%＝25%。
答案：(1)0.45a　(2)＞　(3)不变　(4)3　25%　(5)盐酸是催化剂，催化剂浓度减小，反应速率减慢，催化剂不影响化学反应的限度
二、压强平衡常数
3．N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0。向恒容密闭容器加入N2O5。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5的浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.35 0.35
反应开始时体系压强为p0，第3 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。该温度下反应的平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量的分数，请列出用p0表示平衡常数表达式，不用计算)。
解析：　　　　　 2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)
开始/(mol·L－1) 　 1.00　　　0.00　 　0.00
转化/(mol·L－1) 　 0.65　　　1.30　 　0.325
平衡/(mol·L－1) 　 0.35　　　1.30　 　0.325
根据表中数据可知3 min时达到平衡状态，设容器的体积为V L，＝＝1.975，平衡时总压为1.975p0，
该温度下平衡常数Kp＝＝。
答案：1.975　
4．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)　ΔH。
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)。
解析：(1)该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强平衡正向移动，氧气转化率增大，所以压强：p1＞p2＞p3。(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×(1－50%)＝3.5 mol，生成n(SO2)＝×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×7.0 kPa＝5.5 kPa，p(O2)＝×5.5 kPa＝3.5 kPa，p(SO2)＝(5.5－3.5) kPa＝2 kPa，则A点平衡常数Kp＝＝＝。
答案：(1)p1＞p2＞p3　(2)
三、连续反应、竞争反应平衡常数的计算
多平衡体系中平衡常数计算的基本思路
5．CO2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Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
反应Ⅱ：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的变化如图所示：
该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝____________(只列算式不计算)。
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Ⅰ。
　　　 　　 　　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
转化/(mol·L－1)　 0.2　 　 0.8 　0.2　　　0.4
　 　　 　2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)
转化/(mol·L－1) 0.4　 　 1.2　　0.2　　　0.8
c(CO2)＝(2－0.2－0.4) mol·L－1＝1.4 mol·L－1
c(H2)＝(4－0.8－1.2) mol·L－1＝2 mol·L－1
c(H2O)＝(0.4＋0.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1
所以K＝。
答案：反应Ⅰ　
6．(2023·辽宁东北育才学校期末)利用介孔限域催化温室气体CO2加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一。反应如下：
i．CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
ii.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
iii.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH3＝－90.6 kJ·mol－1
将H2、CO2以体积比3∶1充入恒容密闭容器中，在某介孔限域催化剂存在下发生反应i和ii。CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的总的物质的量之比)随温度变化的曲线如图所示：
(1)CO2加氢制甲醇，________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，________温有利于提高平衡时CH3OH的产率。结合上图阐述实际生产选用300～320 ℃反应温度的原因：__________________________________。
(2)312 ℃时反应i的Kx＝________________________。(Kx是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)
解析：(1)CO2加氢制甲醇，升温反应速率加快，故高温有利于提高反应速率，由ii＋iii得反应i，反应i为放热反应，降温平衡正向移动，故低温有利于提高平衡时CH3OH的产率。(2)由图可知312 ℃ 时CO2的转化率为12.5%，甲醇的选择性为80%，假设氢气为3 mol，CO2为1 mol，则反应i消耗CO2的物质的量为1 mol×12.5%×80%＝0.1 mol，反应ii消耗CO2的物质的量为1 mol×12.5%－0.1 mol＝0.025 mol，则可列出三段式，
　　　　CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
转化(mol) 0.1　 　0.3　　 　0.1　 　　0.1
　　　　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
转化(mol)　0.025　0.025　0.025　 0.025
则平衡时刻，n(CO2)＝(1－0.125) mol＝0.875 mol，n(H2)＝(3－0.3－0.025) mol＝2.675 mol，n(CH3OH)＝0.1 mol，n(H2O)＝0.1 mol＋0.025 mol＝0.125 mol，气体总物质的量为(0.875＋2.675＋0.1＋0.125＋0.025)＝3.8 mol，故反应i的Kx＝。
答案：(1)高　低　温度低，反应速率太慢，且CO2转化率低，温度高，甲醇选择性低　(2)
高考真题
1．(2023·湖南高考)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x＝]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．x1B．反应速率：vb正C．点a、b、c对应的平衡常数：KaD．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
解析：选B。图像分析如下：
结合图像分析可知，A项正确，B项错误；该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数增大，结合图像可知平衡常数Ka2．(2022·重庆高考)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1：NH4HCO3(s) NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　p1＝3.6×104 Pa
反应2：2NaHCO3(s) Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)　p2＝4×103 Pa
该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是(　　)
A．反应2的平衡常数为4×106 Pa2 B．通入NH3，再次平衡后，总压强增大
C．平衡后总压强为4.36×105 Pa D．缩小体积，再次平衡后总压强不变
解析：选B。反应2的平衡常数为Kp2＝p(CO2)p(H2O)＝p2××p2×＝4×106 Pa2，A正确；刚性密闭容器，温度不变平衡常数不变，再次达平衡后，容器内各气体分压不变，总压强不变，B错误；Kp2＝p(CO2)p(H2O)＝p2××p2×＝4×106 Pa2，p(CO2)＝p(H2O)＝2×103 Pa，Kp1＝c(NH3)c(CO2)p(H2O)＝(1.2×104)3 Pa3，p(NH3)＝＝4.32×105 Pa，所以总压强为：p(NH3)＋p(CO2)＋p(H2O)＝4.36×105 Pa，C正确；达平衡后，缩小体积，平衡逆向移动，温度不变，平衡常数不变，再次平衡后总压强不变，D正确。
3．(2022·浙江6月选考节选)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。
回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：2H2S(g)＋SO2(g) S8(s)＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5 mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3 mol·L－1，计算该温度下的平衡常数K＝________。
解析：根据方程式可知该温度下平衡常数K＝＝ ＝8.0×108。
答案：8.0×108
4．(2022·全国卷甲节选)(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa
①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol－1，Kp＝________Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______________________________。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝________Pa。
解析：(1)①根据盖斯定律，“反应ⅱ－反应ⅰ”得到反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，则ΔH＝－51 kJ/mol－172 kJ/mol＝－223 kJ/mol；则Kp＝＝＝1.2×1014 Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，ΔS>0，而ΔH小于0，故ΔG<0，反应是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变且是吸热过程。
③对于碳氯化反应，反应前后气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。
(2)从图中可知，1 400 ℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝＝ Pa＝7.2×105 Pa。
答案：(1)①－223　1.2×1014　②碳氯化反应气体分子数增加，ΔS>0，而ΔH小于0，故ΔG<0，反应是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变且是吸热过程　③向左　变小　(2)7.2×105
5．(2022·湖南高考节选)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1
反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系______(填“吸收”或“放出”)热量________________________________________________________________________
kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
解析：设反应Ⅰ中水转化的物质的量为a mol，反应Ⅱ中水转化的物质的量为b mol，可列出以下式子：
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
始/mol　　　1　　 0　　　0
变/mol　　　a　 a　　　a
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
始/mol　　a　 　 1－a　　0　 　 a
变/mol　　b　 　 b　　　b b
平/mol　　a－b　1－a－b　b a＋b
根据H2O(g)的转化率为50%，可得×100%＝50%，CO的物质的量为0.1 mol，即a－b＝0.1，解得a＝0.3，b＝0.2，则反应Ⅰ吸收能量0.3 mol×131.4 kJ·mol－1＝39.42 kJ，反应Ⅱ放出热量为0.2 mol×41.1 kJ·mol－1＝8.22 kJ，故整个过程是吸热过程，吸收热量为39.42 kJ－8.22 kJ＝31.2 kJ。由以上计算可知：n(H2O)＝0.5 mol，n(H2)＝0.5 mol，n(CO)＝0.1 mol，n(CO2)＝0.2 mol，n(总)＝(0.5＋0.5＋0.1＋0.2) mol＝1.3 mol，由物质的量之比等于压强之比可得＝，p＝0.26 MPa，Kp＝＝0.02 MPa。
答案：吸收　31.2　0.02 MPa
6．(2023·全国卷乙节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)
平衡时pSO3 T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2＝________(用pSO3、pSO2表示)。在929 K 时，p总＝84.6 kPa，pSO3＝35.7 kPa，则pSO2＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。
解析：(3)由题给反应(Ⅰ)可知平衡体系中pSO2＝pSO3＝1.5 kPa，则由题图可知，660 K时，该反应的平衡总压p总＝1.5×2 kPa＝3.0 kPa。Kp(Ⅰ)＝pSO2·pSO3＝(1.5 kPa)2＝2.25(kPa)2。由题图可知，随反应温度升高，pSO3增大，则升高温度，平衡正向移动，Kp(Ⅰ)增大。(4)设初始时，pSO3＝pSO2＝x，SO3在第二个反应中转化了a，则：
2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)
初始　　　x　　　　x　　 　0
转化　　　a　　　　a　　　 0.5a
平衡　　x－a 　　 x＋a　　 0.5a
pSO2－pSO3＝(x＋a)－(x－a)＝2a＝4×0.5a＝4pO2，故pO2＝(pSO2－pSO3)；
p总＝pSO3＋pSO2＋pO2＝35.7 kPa＋pSO2＋＝84.6 kPa，则pSO2＝46.26 kPa，pO2＝2.64 kPa，Kp(Ⅱ)＝＝ kPa。
答案：(3)3.0　2.25　增大　(4)　46.26　
7．(2023·湖南高考节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①C6H5C2H5(g)＋O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g)　ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1
②
③
计算反应④的 ；
(2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入________mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。
(3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2
⑥
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是 ，理由是 ；
,
解析：(1)根据盖斯定律，由①－②－③，可得④C6H5C2H5(g) C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)　ΔH4＝－4 386.9 kJ· mol－1－(－4 263.1 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋118 kJ·mol－1。
(2)当乙苯的平衡转化率为50%时，由题中信息可得：
　　 　 　C6H5C2H5(g) C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)
　 1 　　　　　0 　　　　　　0
0.75 0.75 0.75
0.25 0.75 0.75
温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数Kp＝＝ kPa，设充入x mol水蒸气时乙苯的平衡转化率提高到75%，则：
温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数不变，Kp＝
kPa＝ kPa，解得x＝5。(3)反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，则曲线a代表苯乙烯的选择性；反应④⑤的正反应为气体分子数增大的反应，反应⑥的正反应为气体分子数不变的反应，在恒温恒压下以水蒸气作稀释气，乙苯的转化率增大，即减小压强，反应④⑤向正反应方向移动，反应⑥平衡不移动，故曲线b代表的是苯。
答案：(1)＋118　(2)5　(3)苯　反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，苯乙烯的选择性最大；在恒温恒压下，随乙苯转化率的增大，反应⑤正向移动，反应⑥不移动，则曲线b代表产物苯
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．在一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K，则相同温度时反应4NH3(g) 2N2(g)＋6H2(g)的反应热和化学平衡常数为(　　 )
A．2ΔH和2K B．－2ΔH和K2 C．－2ΔH和K－2 D．2ΔH和－2K
解析：选C。根据热化学方程式的意义，4NH3(g) 2N2(g)＋6H2(g)的反应热为－2ΔH，再根据平衡常数的表达式，得出其平衡常数为K－2，C项正确。
2．(2023·安徽皖江名校联考)在PdCl2 CuCl2做催化剂和适宜的温度条件下，用O2将HCl氧化为Cl2：4HCl(g)＋O2(g) 2H2O(g)＋2Cl2(g)　ΔH<0。下列有关说法不正确的是(　　 )
A．降低温度，可提高Cl2产率
B．提高，该反应的平衡常数增大
C．若断开1 mol H—Cl键的同时有1 mol H—O键断开，则表明该反应达到平衡状态
D．该反应的平衡常数表达式K＝
解析：选B。此反应正向为放热反应，降低温度，平衡正向移动，可提高氯气产率，A正确；温度不变，平衡常数不变，B不正确；若断开1 mol H—Cl键的同时有1 mol H—O键断开，说明正、逆反应速率相等，则表明该反应达到平衡状态，C正确；各组分均为气体，平衡常数表达式正确，D正确。
3．(2023·江苏淮安期中)海洋中蕴藏着各种油气及矿物资源，海洋的开发利用潜力巨大。甲烷(可燃冰的主要成分)可以用来制氢气，其原理如下： CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋216 kJ·mol－1。下列有关说法正确的是(　　 )
A．升高温度不利于CH4转化率的上升
B．使用适当的催化剂可以提高反应速率
C．反应的平衡常数可表示为K＝
D．增大压强能提高反应中CH4的平衡转化率
解析：选B。该反应正反应为吸热反应，温度升高，平衡向吸热反应的方向移动，因此甲烷的转化率上升，A错误；催化剂可以提高化学反应速率，B正确；反应的平衡常数K＝，C错误；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，故向逆反应方向移动，甲烷的转化率减小，D错误。
4．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g) 2AB(g)　ΔH＜0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　 )
A．图中a的值为0.15 B．该反应的平衡常数K＝0.03
C．温度升高，平衡常数K值减小 D．平衡时A2的转化率为62.5%
解析：选B。根据图像和已知信息可得：
　　　　 　 　　　　A2(g)＋B2(g) 2AB(g)
起始浓度/(mol·L－1)　 0.4　　0.3　　 0
转化浓度/(mol·L－1)　 0.25　 0.25　 0.5
平衡浓度/(mol·L－1)　　a　 0.05　 0.5
则有a＝0.4－0.25＝0.15，A正确；该反应的平衡常数K＝≈33.33，B错误；该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，C正确；平衡时A2的转化率为×100%＝62.5%，D正确。
5．利用I2O5可消除CO污染，其反应为I2O5(s)＋5CO(g) 5CO2(g)＋I2(s)；不同温度下，向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2气体体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．b点时，CO的转化率为20% B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态
C．b点和d点的化学平衡常数：Kb＞Kd D．0到0.5 min反应速率v(CO)＝0.3 mol·L－1·min－1
解析：选C。
　　　　　5CO(g) ＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)
起始量/mol　2　　　　　 　 　0
转化量/mol　y　　　　　　　 y
b点量/mol　2－y　　　　　　 y
根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.80，得y＝1.6 mol，转化率＝×100%＝×100%＝80%，A错误；化学方程式两边化学计量数相等，所以压强始终不变，不能做平衡状态的标志，B错误；生成物CO2体积分数b点比d点大，说明b点时反应进行的程度大，则化学平衡常数：Kb＞Kd，C正确； 0～0.5 min时：
　　　　　5CO(g) ＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)
起始量/mol　 2　　　　 　　 0
转化量/mol　 x　　　　 　　　x
a点量/mol　 2－x　　　　 　 x
据a点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.30，得x＝0.6 mol，则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)＝＝0.6 mol·L－1·min－1，D错误。
6．(2023·河北部分学校联考)高炉炼铁中的一个反应为FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＞0，在1 100 ℃下，若CO起始浓度为1.2 mol/L，10 min后达到平衡时CO2的体积分数为，下列说法错误的是(　　 )
A．1 100 ℃下，此反应的平衡常数K＝0.2
B．达到平衡过程中，反应的平均速率为v(CO)＝0.02 mol·L－1·min－1
C．达到平衡后，若增大c(CO2)，则达到新平衡时，增大
D．测得某时刻c(CO)＝0.8 mol/L，则此时v正解析：选C。列三段式：
　　　　　　FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)
起始(mol/L)　　　　　1.2　　　　　　0
变化(mol/L)　　　　　x　　　　　　　x
平衡(mol/L)　　　　　1.2－x　　　 　x
平衡时CO2的体积分数×100%＝，解得x＝0.2 mol/L，c(CO)＝1 mol/L，c(CO2)＝0.2 mol/L。1 100 ℃下此反应的平衡常数K＝＝＝0.2，A正确；反应的平均速率为v(CO)＝＝0.02 mol/(L·min)，B正确；该反应属于反应前后气体分子数不变的反应，加压平衡不移动，该反应生成物中只有CO2是气体，达到平衡后，若增大c(CO2)，等效于加压，平衡不移动，则达到新平衡时，不变，C错误；达到平衡时，c(CO)＝1 mol/L，测得某时刻c(CO)＝0.8 mol·L－1，说明反应还未达到平衡，反应逆向进行，则此时v正7．氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。利用如下装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数Kp。
步骤Ⅰ：关闭K3，打开K1和K2，开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1；
步骤Ⅱ：关闭K2，缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变，读取压强数值。
记录25 ℃、30 ℃下压强分别为12.0 kPa、17.1 kPa。下列说法错误的是(　　)
A．氨基甲酸铵分解反应的ΔH>0
B．该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp＝2.56×1011 Pa3
C．步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，Kp测量值偏小
D．步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏大
解析：选C。升高温度平衡右移，正反应为吸热反应，A项正确；25 ℃平衡时，p(NH3)＝12.0 kPa×＝8 kPa，p(CO2)＝12.0 kPa×＝4 kPa，Kp＝(8 000 Pa)2×4 000 Pa＝2.56×1011 Pa3，B项正确；步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，说明未抽成真空状态，装置留有空气，最终测压仪所测压强偏大，Kp测量值偏大，C项错误；步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，说明U形管右侧压强较大，即所测压强偏大，Kp测量值偏大，D项正确。
8．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。T ℃时，在2 L恒容密闭容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2模拟一定条件下工业固氮，体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　 )
A．2 min内NH3的平均反应速率为0.112 5 mol·L－1·min－1
B．T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数增大
C．容器内压强不再变化说明反应达到平衡，且2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．T ℃时，该反应的平衡常数为6.25
解析：选B。2 min内NH3的平均反应速率为v＝＝＝0.112 5 mol·L－1·min－1，故A正确；T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，B错误；该反应是反应前后气体体积减小的反应，当容器内压强不再变化说明反应达到平衡，根据速率之比等于计量数之比得到2v正(H2)＝3v逆(NH3)，C正确；T ℃时，平衡时氨气的物质的量为0.8 mol，则氮气消耗0.4 mol，剩余氮气0.8 mol，氢气消耗1.2 mol，剩余氢气0.8 mol，因此该反应的平衡常数为K＝＝6.25，D正确。
9．(2023·江苏泰州联考)CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有：
反应Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
ΔH2＝a kJ·mol－1
在恒压、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性＝×100%，下列说法错误的是(　　 )
A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化
B．a>0
C．平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D．200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率
解析：选C。反应Ⅰ焓变小于零，升高温度，平衡Ⅰ逆向移动，则平衡时CH3OCH3选择性随温度升高会下降，结合图像可知，②表示平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化曲线；曲线①随温度升高而上升，说明反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡Ⅱ正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化、曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应Ⅱ为吸热反应，焓变大于零，故a>0，A正确、B正确。 n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3，若只发生反应Ⅰ，则二氧化碳和氢气的平衡转化率之比为1∶1，若只发生反应Ⅱ，则二氧化碳转化率和氢气转化率之比为3∶1，由于两个反应均发生，则1∶1＜二氧化碳转化率与氢气的转化率之比＜3∶1；温度升高平衡Ⅰ逆向移动，平衡Ⅱ正向移动，二氧化碳转化率和氢气转化率之比越来越远离1∶1，故图中虚线不可能表示氢气的平衡转化率，C错误。使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂，则单位时间内生成CH3OCH3的速率加快，可提高CH3OCH3的生产效率，D正确。
10．向2 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2(g)和2 mol Cl2(g)，发生如下反应：SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g)。测得不同温度下SO2(g)的转化率α(SO2)与时间(t)的关系如图所示。假设反应速率方程为v正＝k正·c(SO2)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(SO2Cl2)(k是速率常数，与温度有关)，下列说法错误的是(　　 )
A．该反应的ΔH＜0 B．T1时，＝20
C．M点：> D．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
解析：选D。由图知，T2＞T1，温度越高，SO2的转化率越小，说明正反应是放热反应，ΔH＜0，A项正确；T1时，SO2的平衡转化率为80%，平衡时，c(SO2)＝0.2 mol·L－1，c(Cl2)＝0.2 mol·L－1，c(SO2Cl2)＝0.8 mol·L－1，可算出K＝＝20，B项正确；M点为非平衡点，反应正向进行，浓度商小于K，C项正确；由于该反应ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，v正二、非选择题(共2题，共15分)
11．(8分)(1)工业合成NH3的反应，解决了世界约三分之一人口的粮食问题。已知：N2＋3H2 2NH3，且该反应的v正＝k正·c(N2)·c3(H2)，v逆＝k逆·c2(NH3)，则反应N2＋H2 NH3的平衡常数K＝________(用k正和k逆表示)。(2分)
(2)500 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，模拟合成氨的反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 10 20 30 40 ＋∞
压强/MPa 20 17 15 13.2 11 11
①达到平衡时N2的转化率为________。(2分)
②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝________(Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。(2分)
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示，若升高温度再次达到平衡时，可能的点为________(从点“A、B、C、D”中选择)。(2分)
解析：(1)当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡，即v正＝v逆＝k正·c(N2)·c3(H2)＝k逆·c2(NH3) ，则反应N2＋H2 NH3的平衡常数K＝＝。(2)假设到平衡时氮气转化浓度为x mol/L，则有：
　　　　 　 　　　　N2 ＋　3H2 2NH3
起始浓度/(mol/L) 0.5 1.5 0
改变浓度/(mol/L) x 3x 2x
平衡浓度/(mol/L) 0.5－x 1.5－3x 2x
根据压强之比等于物质的量之比分析，有关系式：＝，解x＝0.45。①达到平衡时N2的转化率为0.45/0.5×100%＝90%。②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝＝48 MPa－2。③合成氨的反应为放热反应，若升温，则反应速率增大，平衡逆向移动，氨气的体积分数减小，可能的点为A。
答案：(1) 　(2)①90%　②48 MPa－2　③A
12．(7分)(2023·山东省实验中学模拟)研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题：
(1)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1　K1
Ⅱ.C(s)＋2H2O(g) CO2(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋90.3 kJ·mol－1　K2
Ⅲ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.0 kJ·mol－1　K3
三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示K1、K3的曲线依次是______、______。(4分)
(2)CO2在Cu ZnO催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0
②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0
在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示：
CO2 H2 CH3OH CO H2O 总压强/kPa
起始/mol 0.5 0.9 0 0 0 p0
平衡/mol 0.3 p
若容器内反应①、②均达到平衡时，p0＝1.4p，反应①的平衡常数Kp＝________(kPa)－2。(用含p的式子表示，分压＝总压×气体物质的量分数)(3分)
解析：(1)Ⅰ、Ⅱ为吸热反应，Ⅲ为放热反应，所以K1、K2随温度升高而增大，K3随温度升高而减小，又K1＝，K2＝，K3＝，则K1×K3＝K2，结合图象数据可知，1 000 ℃时，曲线c中，K1＝2，曲线b中，K2＝16，曲线d中，K3＝8符合题意，则c为K1、d为K3。
(2)恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，设达到平衡时气体的物质的量为n，则n∶(0.5＋0.9)＝p∶1.4p，解得n＝1 mol，反应前后气体减少的物质的量为0.4 mol，反应②中反应前后气体物质的量不变，反应①中反应后气体减少的物质的量为生成甲醇气体的2倍，则生成甲醇气体的物质的量为0.2 mol，反应①中生成的n(H2O)＝n(CH3OH)＝0.2 mol，则反应②中生成的n(H2O)＝0.3 mol－0.2 mol＝0.1 mol，所以反应②中生成的n(CO)＝0.1 mol，消耗的n(CO2)＝0.2 mol＋0.1 mol＝0.3 mol，剩余的n(CO2)＝0.5 mol－0.3 mol＝0.2 mol，剩余的n(H2)＝0.9 mol－0.6 mol－0.1 mol＝0.2 mol，p(CO2)＝×p＝0.2p，同理可得：p(H2)＝0.2p，p(H2O)＝0.3p，p(CH3OH)＝0.2p，反应①的平衡常数K＝＝＝。
答案：(1)c　d　(2)
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第35讲　化学平衡常数及其相关计算
【备考目标】　1.了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.掌握平衡常数和平衡转化率计算的一般方法。3.了解速率常数与化学平衡常数的关系并能进行有关计算。
考点1　化学平衡常数
1．化学平衡常数
(1)表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时化学平衡常数可表示为K＝ 。
[注意]　固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。
(2)意义及影响因素
①K越大，反应物的转化率 ，正反应进行的程度 (当K>105时，该反应进行基本完全)。
②K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
③催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。
2．化学平衡常数的应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K越小，说明正反应进行的程度越小，反应物的转化率越低。
K ＜10－5 10－5～105 ＞105
反应程度 很难进行 可逆 可接近完全
(2)判断反应是否达到平衡或向哪个方向进行
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。
Q＜K 反应向正反应方向进行，v正＞v逆
Q＝K 反应处于化学平衡状态，v正＝v逆
Q＞K 反应向逆反应方向进行，v正＜v逆
(3)判断反应的热效应
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( )
(2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数( )
(3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大( )
(4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大( )
(5)Cl2＋H2O HCl＋HClO的平衡常数表达式K＝( )
(6)某一化学反应的平衡常数与反应的温度有关，还与反应本身有关( )
(7)温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数( )
(8)当生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积比值小于K时，v正(9)化学平衡常数K发生变化，平衡一定移动( )
题组练习
一、化学平衡常数及其应用
1．一定温度下，反应MgCl2(l) Mg(l)＋Cl2(g)达到平衡时，下列说法错误的是(　　 )
A．该反应的平衡常数K＝c(Cl2)
B．将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度增大
C．减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变
D．温度升高该反应的化学平衡常数K增大
2．已知反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0。
(1)此反应的平衡常数表达式为K＝________。
(2)温度降低，则K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)已知1 100 ℃时，K＝0.263。若1 100 ℃时测得c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.01 mol·L－1，此时该反应________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率________(填“>”“<”或“＝”)逆反应速率。
3．(人教选择性必修1 P54T9)在一个容积不变的密闭容器中发生反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示。
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
请填写下列空白。
(1)该反应的平衡常数表达式为K＝________________，该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)在830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)若1 200 ℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则此时上述反应的平衡移动方向为____________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
二、化学平衡常数与速率常数的关系
4．(2023·河南郑州模拟)氨气去除NO的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，反应速率与浓度之间存在如下关系：v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。350 ℃时，在2 L恒容密闭容器中，通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)发生反应，保持温度不变，5 min后反应达平衡，NO的转化率为50%。下列说法正确的是(　　 )
A．用NH3表示的化学反应速率为0.06 mol·L－1·min－1
B．350 ℃时，该反应的平衡常数为0.5
C．其他条件不变，往反应后的容器中再通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)，重新达平衡时NO的体积分数增大
D．当温度改变为T ℃时，若k正＝k逆，则T>350
5．(2023·山东青岛模拟)T1温度下，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生如下反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0。实验测得：v正＝k正c2(NO2)，v逆＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　 )
容器编号 物质的起始浓度/(mol·L－1) 物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2)
Ⅰ 0.6 0 0 0.2
Ⅱ 0.3 0.5 0.2
Ⅲ 0 0.5 0.35
A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K＝
B．若改变温度为T2，且T2>T1，则k正∶k逆<0.8
C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的大
D．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17
考点2　化学平衡常数与平衡转化率的计算
1．常用的四个公式
(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。
(2)生成物的产率＝×100%。
一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
(3)平衡时混合物中某组分的百分含量＝×100%。
(4)某组分的体积分数＝×100%。
2．平衡常数的计算步骤
(1)写出有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。
(2)利用“三段式”，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。
(3)将平衡浓度代入平衡常数表达式。
(4)注意单位的统一。
3．压强平衡常数
(1)理解Kp的含义
在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。
(2)计算技巧
题组练习
一、化学平衡常数与平衡转化率的计算
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)　K＝0.1。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的物质的量为7 mol D．CO的平衡转化率为80%
2．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 mol·L－1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq) B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a mol·L－1时，A的转化率随时间的变化如下表所示：
t/min 0 21 36 50 65 80 100 ∞
A的转化率/% 0 13.3 20.0 27.8 33.3 40.0 45.0 75.0
(1)反应进行到100 min时，B的浓度为____mol·L－1。
(2)v正(t＝50 min)________(填“>”“<”或“＝”)v逆(t＝∞ min)。
(3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，平衡时B的转化率为________。
(5)研究发现，其他条件不变时，减小盐酸的浓度，反应速率减慢，但平衡时B的含量不变，原因是________________________________________________________________________。
二、压强平衡常数
3．N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0。向恒容密闭容器加入N2O5。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5的浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.35 0.35
反应开始时体系压强为p0，第3 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。该温度下反应的平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量的分数，请列出用p0表示平衡常数表达式，不用计算)。
4．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)　ΔH。
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)。
三、连续反应、竞争反应平衡常数的计算
多平衡体系中平衡常数计算的基本思路
5．CO2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Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
反应Ⅱ：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的变化如图所示：
该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝____________(只列算式不计算)。
6．(2023·辽宁东北育才学校期末)利用介孔限域催化温室气体CO2加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一。反应如下：
i．CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
ii.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
iii.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH3＝－90.6 kJ·mol－1
将H2、CO2以体积比3∶1充入恒容密闭容器中，在某介孔限域催化剂存在下发生反应i和ii。CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的总的物质的量之比)随温度变化的曲线如图所示：
(1)CO2加氢制甲醇，________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，________温有利于提高平衡时CH3OH的产率。结合上图阐述实际生产选用300～320 ℃反应温度的原因：__________________________________。
(2)312 ℃时反应i的Kx＝________________________。(Kx是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)
高考真题
1．(2023·湖南高考)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x＝]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．x1B．反应速率：vb正C．点a、b、c对应的平衡常数：KaD．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
2．(2022·重庆高考)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1：NH4HCO3(s) NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　p1＝3.6×104 Pa
反应2：2NaHCO3(s) Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)　p2＝4×103 Pa
该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是(　　)
A．反应2的平衡常数为4×106 Pa2
B．通入NH3，再次平衡后，总压强增大
C．平衡后总压强为4.36×105 Pa
D．缩小体积，再次平衡后总压强不变
3．(2022·浙江6月选考节选)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。
回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：2H2S(g)＋SO2(g) S8(s)＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5 mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3 mol·L－1，计算该温度下的平衡常数K＝________。
4．(2022·全国卷甲节选)(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa
①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol－1，Kp＝________Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_____________________________。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝________Pa。
5．(2022·湖南高考节选)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1
反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系______(填“吸收”或“放出”)热量____kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
6．(2023·全国卷乙节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)
平衡时pSO3 T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2＝________(用pSO3、pSO2表示)。在929 K 时，p总＝84.6 kPa，pSO3＝35.7 kPa，则pSO2＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。
7．(2023·湖南高考节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①C6H5C2H5(g)＋O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g)　ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1
②
③
计算反应④的 ；
(2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入________mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。
(3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2
⑥
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是 ，理由是 ；
,
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．在一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K，则相同温度时反应4NH3(g) 2N2(g)＋6H2(g)的反应热和化学平衡常数为(　　 )
A．2ΔH和2K B．－2ΔH和K2 C．－2ΔH和K－2 D．2ΔH和－2K
2．(2023·安徽皖江名校联考)在PdCl2 CuCl2做催化剂和适宜的温度条件下，用O2将HCl氧化为Cl2：4HCl(g)＋O2(g) 2H2O(g)＋2Cl2(g)　ΔH<0。下列有关说法不正确的是(　　 )
A．降低温度，可提高Cl2产率
B．提高，该反应的平衡常数增大
C．若断开1 mol H—Cl键的同时有1 mol H—O键断开，则表明该反应达到平衡状态
D．该反应的平衡常数表达式K＝
3．(2023·江苏淮安期中)海洋中蕴藏着各种油气及矿物资源，海洋的开发利用潜力巨大。甲烷(可燃冰的主要成分)可以用来制氢气，其原理如下： CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋216 kJ·mol－1。下列有关说法正确的是(　　 )
A．升高温度不利于CH4转化率的上升
B．使用适当的催化剂可以提高反应速率
C．反应的平衡常数可表示为K＝
D．增大压强能提高反应中CH4的平衡转化率
4．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g) 2AB(g)　ΔH＜0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　 )
A．图中a的值为0.15 B．该反应的平衡常数K＝0.03
C．温度升高，平衡常数K值减小 D．平衡时A2的转化率为62.5%
5．利用I2O5可消除CO污染，其反应为I2O5(s)＋5CO(g) 5CO2(g)＋I2(s)；不同温度下，向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2气体体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．b点时，CO的转化率为20% B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态
C．b点和d点的化学平衡常数：Kb＞Kd D．0到0.5 min反应速率v(CO)＝0.3 mol·L－1·min－1
6．(2023·河北部分学校联考)高炉炼铁中的一个反应为FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＞0，在1 100 ℃下，若CO起始浓度为1.2 mol/L，10 min后达到平衡时CO2的体积分数为，下列说法错误的是(　　 )
A．1 100 ℃下，此反应的平衡常数K＝0.2
B．达到平衡过程中，反应的平均速率为v(CO)＝0.02 mol·L－1·min－1
C．达到平衡后，若增大c(CO2)，则达到新平衡时，增大
D．测得某时刻c(CO)＝0.8 mol/L，则此时v正7．氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。利用如下装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数Kp。
步骤Ⅰ：关闭K3，打开K1和K2，开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1；
步骤Ⅱ：关闭K2，缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变，读取压强数值。
记录25 ℃、30 ℃下压强分别为12.0 kPa、17.1 kPa。下列说法错误的是(　　)
A．氨基甲酸铵分解反应的ΔH>0
B．该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp＝2.56×1011 Pa3
C．步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，Kp测量值偏小
D．步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏大
8．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。T ℃时，在2 L恒容密闭容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2模拟一定条件下工业固氮，体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　 )
A．2 min内NH3的平均反应速率为0.112 5 mol·L－1·min－1
B．T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数增大
C．容器内压强不再变化说明反应达到平衡，且2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．T ℃时，该反应的平衡常数为6.25
9．(2023·江苏泰州联考)CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有：
反应Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
ΔH2＝a kJ·mol－1
在恒压、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性＝×100%，下列说法错误的是(　　 )
A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化
B．a>0
C．平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D．200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率
10．向2 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2(g)和2 mol Cl2(g)，发生如下反应：SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g)。测得不同温度下SO2(g)的转化率α(SO2)与时间(t)的关系如图所示。假设反应速率方程为v正＝k正·c(SO2)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(SO2Cl2)(k是速率常数，与温度有关)，下列说法错误的是(　　 )
A．该反应的ΔH＜0 B．T1时，＝20
C．M点：> D．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
二、非选择题(共2题，共15分)
11．(8分)(1)工业合成NH3的反应，解决了世界约三分之一人口的粮食问题。已知：N2＋3H2 2NH3，且该反应的v正＝k正·c(N2)·c3(H2)，v逆＝k逆·c2(NH3)，则反应N2＋H2 NH3的平衡常数K＝________(用k正和k逆表示)。(2分)
(2)500 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，模拟合成氨的反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 10 20 30 40 ＋∞
压强/MPa 20 17 15 13.2 11 11
①达到平衡时N2的转化率为________。(2分)
②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝________(Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。(2分)
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示，若升高温度再次达到平衡时，可能的点为________(从点“A、B、C、D”中选择)。(2分)
12．(7分)(2023·山东省实验中学模拟)研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题：
(1)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1　K1
Ⅱ.C(s)＋2H2O(g) CO2(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋90.3 kJ·mol－1　K2
Ⅲ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.0 kJ·mol－1　K3
三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示K1、K3的曲线依次是______、______。(4分)
(2)CO2在Cu ZnO催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0
②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0
在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示：
CO2 H2 CH3OH CO H2O 总压强/kPa
起始/mol 0.5 0.9 0 0 0 p0
平衡/mol 0.3 p
若容器内反应①、②均达到平衡时，p0＝1.4p，反应①的平衡常数Kp＝________(kPa)－2。(用含p的式子表示，分压＝总压×气体物质的量分数)(3分)
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