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第21讲　化学平衡
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1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2.掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
5.掌握化学平衡常数与转化率的计算。
6.掌握化学平衡图像的分析
考点二
化学平衡常数与转化率
知识点一　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，K＝(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)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：Q＝。
Q＜K，反应向正反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
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判断
(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。
练习
1．书写下列化学反应的平衡常数表达式。
(1)Cl2＋H2OHCl＋HClO
(2)C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)
(3)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
(4)CO＋H2OHCO＋OH－
(5)CaCO3(s)
CaO(s)＋CO2(g)
答案　(1)K＝
(2)K＝
(3)K＝
(4)K＝
(5)K＝c(CO2)
2．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系
①N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)　K1
②N2(g)＋H2(g)
NH3(g)　K2
③2NH3(g)
N2(g)＋3H2(g)　K3
(1)K1和K2，K1＝K。
(2)K1和K3，K1＝。
3．在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：
反应①：CO(g)＋CuO(s)
CO2(g)＋Cu(s)　K1
反应②：H2(g)＋CuO(s)
Cu(s)＋H2O(g)　K2
反应③：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)　K3
K3与K1、K2的关系是K3＝_____________________________。
答案　
解析　K3＝，K2＝，结合K1＝，可知K3＝。
题组练习
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)　ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　)
A．平衡常数表达式为K＝
B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，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，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化
答案　D
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，B项错误；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①　O3O2＋[O]　ΔH>0　平衡常数为K1；
反应②　[O]＋O32O2　ΔH<0　平衡常数为K2；
总反应：2O33O2　ΔH<0　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
B．K＝K1＋K2
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；K1＝，K2＝，K＝＝K1·K2，B项错误；升高温度，反应①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(　　)
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A．平衡常数K＝
B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C．CO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＝，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＞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，达到平衡时应该增大，正确。
4．在体积为1L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/℃
700
800
850
1000
1200
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”)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1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，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K＝1.0，即此时温度为850℃，此温度下＝<1.0，故反应向正反应方向进行中。
5．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
化学反应
平衡常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)＋CO(g)
CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)＋CO2(g)
H2O(g)＋CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)＋CO2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)
K3
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)反应③的ΔH________(填“>”或“＜”)0。
(3)500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正____________(填“＞”“＝”或“＜”)v逆。
答案　(1)K1·K2　(2)＜　(3)＞
解析　(1)K1＝，K2＝，K3＝，K3＝K1·K2。
(2)根据K3＝K1·K2,500℃、800℃时，反应③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ΔH＜0。
(3)500℃时，K3＝2.5
Q＝＝≈0.88＜K3
故反应正向进行，v正＞v逆。
知识点二　“三段式”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
①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
③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：mA(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mxmol，容器容积为VL。
　　　
mA(g)　＋　nB(g)
pC(g)＋qD(g)
起始/mol
a
b
0
0
变化/mol
mx
nx
px
qx
平衡/mol
a－mx
b－nx
px
qx
则有①K＝。
②c平(A)＝mol·L－1。
③α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
④φ(A)＝×100%。
⑤＝。
⑥(混)＝g·L－1。
⑦＝g·mol－1。
⑧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%。
2．Kp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(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。
练习
已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)＋N(g)
P(g)＋Q(g)　ΔH>0。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1。
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)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，则M的转化率为________，N的起始浓度为________。
答案　(1)　　　　M(g)＋　N(g)
　P(g)＋　Q(g)
初始/mol·L－1　　1　　　?2.4　　　?0　　　0
转化/mol·L－1　　1×60%　1×60%1×60%?1×60%
平衡/mol·L－1　　0.4　　1.8　　?0.6　　???0.6
由三段式得N的平衡浓度为1.8mol·L－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%　6mol·L－1
解析　(3)　　　　　M(g)　＋N(g)
P(g)＋Q(g)
初始浓度/mol·L－1　　?4　　　　a　　　0　　0
转化浓度/mol·L－1　　?2　　　　2　　　2　　2
平衡浓度/mol·L－1
4－2
a－2　　　2　　2
X(M)＝×100%＝50%
温度不变，平衡常数不变，K＝＝＝，
解得a＝6，即反应物N的起始浓度为6mol·L－1。
题组练习
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)　K＝0.1
反应前CO的物质的量为10mol，平衡后CO的物质的量为8mol。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7mol
D．CO的平衡转化率为80%
答案　C
解析　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nmol，容器的容积为VL，则
　
CO(g)＋H2S(g)
COS(g)＋H2(g)　K＝0.1
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)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝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(φ)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(　　)
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A．图甲中w2＞1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、w＝2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　C
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(φ)减小，故w2＞1，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项正确；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K＝1，当w＝2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＝1，解得＝，则Cl2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，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①N2O5(g)
N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)
N2O(g)＋O2(g)。在容积为2L的密闭容器中充入8molN2O5，加热到t℃，达到平衡状态后O2为9mol，N2O3为3.4mol。则t℃时反应①的平衡常数为(　　)
A．10.7
B．8.5
C．9.6
D．10.2
答案　B
解析　设N2O5的转化浓度为x
mol·L－1，N2O3的转化浓度为y
mol·L－1。
　　　　　　N2O5(g)
N2O3(g)＋O2(g)
开始/mol·L－1
4
0
0
转化/mol·L－1
x
x
x
平衡/mol·L－1
4－x
x
x
　　　　　　N2O3(g)
N2O(g)＋O2(g)
开始/mol·L－1
x
0
x
转化/mol·L－1
y
y
y
平衡/mol·L－1
x－y
y
x＋y
根据题意得
所以x＝3.1
y＝1.4
所以反应①的平衡常数为K＝＝＝8.5。
4．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1L密闭容器中充入2molCO2和4molH2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：
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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)。
答案　反应Ⅰ　
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＝。
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)　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：
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(1)p1、p2、p3的大小：________。
(2)若初始时通入7.0molO2，p2为7.0kPa，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)p1＞p2＞p3　(2)(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，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7.0molO2，p2为7.0kPa，A点氧气转化率为50%，则A点n(O2)＝7.0mol×(1－50%)＝3.5mol，生成n(SO2)＝×4＝2mol，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×7.0kPa＝5.5kPa，p(O2)＝×5.5kPa＝3.5kPa，p(SO2)＝(5.5－3.5)kPa＝
2kPa，则A点平衡常数Kp＝＝(kPa)－3＝(kPa)－3。
6．SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)
SO2Cl2(g)。按投料比1∶1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：
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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　
解析　据图可知M点SO2的转化率为50%，不妨设初始投料为2molSO2和2molCl2，则列三段式有
　　　SO2(g)＋Cl2(g)
SO2Cl2(g)
起始/mol　2　　　2　　　　0
转化/mol　1　　　1　　　　1
平衡/mol　1　　　1　　　　1
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)＝?p，所以Kp＝＝。
7．丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：
C3H8(g)
C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124kJ·mol－1
(1)总压分别为100kPa、10kPa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：
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100kPa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10kPa，平衡时总压为13.3kPa，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)a　d　(2)33%　1.6
解析　(1)C3H8(g)
C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124kJ·mol－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10kPa时C3H8的物质的量分数，因此表示100kPa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，因此表示100kPa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/kPa　　10　　　??0　　　　0
反应/kPa　　10x　　　10x　　　10x
平衡/kPa　10(1－x)
　10x　　　10x
则10(1－x)＋10x＋10x＝13.3，解得：x＝0.33，Kp＝≈1.6kPa。
知识点三　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)，其速率可表示为v＝k·ca(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＝＝，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝。
[典题示例]　温度为T1，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.3kJ·mol－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“<”)。
答案　1　>
解析　解题步骤及过程：
步骤1　代入特殊值：平衡时v正＝v逆，即k正·c(CH4)·c(H2O)＝k逆·c(CO)·c3(H2)；
步骤2　适当变式求平衡常数，K1＝＝；k正＝k逆，K1＝1
步骤3　求其他K2＝＝；k正＝1.5k逆，K2＝1.5；1.5>1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；则T2>T1。
题组练习
1．N2O4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)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(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　Kpk2
解析　Kp＝，平衡时NO2、N2O4的消耗速率之比为v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1。
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)　ΔH＜0
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K＝，则x＝________，y＝________。
答案　5　0
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＝，该反应的平衡常数K＝，平衡状态下K＝，所以x＝5，y＝0。
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：
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(g)＋H2(g)　ΔH＝＋17.6kJ·mol－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。
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(1)平衡时，p(H2O)＝________kPa，平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(2)反应速率v＝v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＝____。
答案　(1)80　45　(2)2.5
4.已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g2NO2(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K＝10，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·K＝10k逆；该反应是吸热反应，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)　ΔH＝－664.1kJ·mol－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t＝t1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，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)减少为原来的时，v1与v2大小相等。
6．2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的反应历程如下：
反应Ⅰ：2NO(g)
N2O2(g)(快)　ΔH1<0
v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)；
反应Ⅱ：N2O2(g)＋O2(g)
2NO2(g)(慢)　ΔH2<0　v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)。
(1)一定条件下，反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)达到平衡状态，平衡常数K＝__________(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。反应Ⅰ的活化能EⅠ____________(填“>”“<”或“＝”)反应Ⅱ的活化能EⅡ。
(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)　<　(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)，则有K＝＝；因为决定2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)速率的是反应Ⅱ，所以反应Ⅰ的活化能EⅠ远小于反应Ⅱ的活化能EⅡ。
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精品试卷·第
2
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