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练习2　化学平衡常数及计算
1. (2024·如皋适应性一)工业上用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染，反应原理为CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867.0 kJ/mol。不同的催化剂催化该反应的最佳活性温度不同。下列说法正确的是( 　　)
A. 上述反应平衡常数K＝
B. 其他条件不变时，反应单位时间，NO2去除率随温度升高而增大的原因可能是平衡常数变大
C. 其他条件不变，在低温下使用高效催化剂可提高CH4的平衡转化率
D. 反应中若采用高分子分离膜及时分离出水蒸气，可以使反应的平衡常数增大
2. (2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是( 　　)
A. 该反应ΔS＜0
B. 该反应的平衡常数K＝
C. 题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D. 该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
3. (2023·海安期初)在新型催化剂RuO2作用下，O2氧化HCl可获得Cl2：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下列关于该反应的说法正确的是( 　　)
A. 该反应ΔH＞0
B. RuO2的使用能降低该反应的焓变
C. 该条件下，氧化性：O2> Cl2
D. 反应的平衡常数为K＝
4. (1) (2024·镇江期初)草酸可用于除去水中钙沉积物，反应为CaCO3＋H2C2O4CaC2O4＋H2CO3，其平衡常数K与Ksp(CaCO3)、Ksp(CaC2O4)、Ka1(H2C2O4)、Ka2(H2C2O4)、Ka1(H2CO3)、Ka2(H2CO3)的代数关系式为K＝____________。
(2) (2023·镇江期初)反应2AgCl(s)＋CrO(aq)Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)的平衡常数K＝_____________________[已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.2×10－12]。
(3) (2023·海安中学)已知：Ga3＋＋4OH－[Ga(OH)4]－　K≈1.0×1034。为探究Ga(OH)3在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH)3＋NH3·H2O[Ga(OH)4]－＋NH的平衡常数K′＝_______________[20 ℃，Kb(NH3·H2O)≈2.0×10－5，Ksp[Ga(OH)3]≈1.0×10－35]。
(4) (2024·连云港中学)已知：Ksp(CoC2O4)＝4×10－8、Ka1(H2C2O4)＝5×10－2、Ka2(H2C2O4)＝5×10－5。
①反应Co2＋＋H2C2O4CoC2O4↓＋2H＋的平衡常数为_______________。
②制取CoC2O4·2H2O时使用(NH4)2C2O4溶液而不是Na2C2O4溶液的原因是________________________ ________________________。
5. (2023·无锡太湖中学)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数和温度的关系如下表：
温度/℃ 700 800 900 1 000 1 200
平衡常数 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0
(1) 该反应的ΔH___0(填“<”“>”或“＝”)。
(2) 900 ℃时，向一个固定容积为2 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.80 mol B，若反应初始到2 s内A浓度变化0.05 mol/L，则A的平均反应速率v(A)＝__________________________________________。该反应达到平衡时，A的转化率为_________，若这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，则平衡时A的转化率______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3) 1 200 ℃时，若向另一相同容器中充入0.30 mol A、0.40 mol B、0.40 mol C和0.50 mol D，此时v正______(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
6. (2023·华罗庚中学)研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。雨水中含有来自大气中的CO2，溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)。已知25 ℃时，CO2(aq)＋H2O(l)H2CO3(aq)　K＝，正反应的速率可表示为v(CO2)＝k1·c(CO2)，逆反应的速率可表示v(H2CO3)＝k2·c(H2CO3)，则k2＝_______________(用含k1的代数式表示)。
7. (2024·苏州模拟)水煤气变换反应的机理按以下步骤进行：
ⅰ. CO(g)＋H2O(g)HCOOH(g)
ⅱ. HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)
在一定温度，100 kPa下，将等物质的量的CO和H2O(g)充入2 L恒容密闭容器中，达到平衡时测得HCOOH与CO2的压强之比为1∶3，CO的转化率为40%，则反应ⅰ的平衡常数Kp＝____________________ (kPa)－1(用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp，某组分分压＝总压×物质的量分数)。
8. (2024·如皋中学适应性)CO2和H2制备甲醇，反应体系中涉及以下两个反应：
Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
将CO2和H2按物质的量之比1∶3混合通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，容器内压强随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 20 40 60 80
压强/MPa p0 0.95p0 0.92p0 0.90p0 0.90p0
反应Ⅰ的速率可表示为v＝k·p(CO2)·p3(H2)(k为常数)，平衡时p(H2O)＝0.15p0，则反应在60 min时反应Ⅰ的速率v＝___________________________(用含p0、k的式子表示)，反应Ⅱ的Kp＝_________。
9. (2023·南京29中)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度的变化如图1所示。
图1 图2
(1) 图1中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强为108 kPa，则该温度下反应的平衡常数Kp＝_______________ kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
(2) 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。相应的速率、压强关系如图2所示，一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝_______________，在图2上标出的点中，能表示反应达到平衡状态的点为______(填字母)。
10. (2024·连云港一模)NO分解ICl制取I2和Cl2的原理如下：
反应Ⅰ. 2ICl(g)＋2NO(g)2NOCl(g)＋I2(g)K1
反应Ⅱ. 2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　K2
反应的－lgK～T(K值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图1所示。
图1
(1) 430 K时，反应2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)的K为____________。
(2) 410 K时，向容积不变的容器中充入1 mol NO和1 mol ICl进行反应，测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。
图2
在0～t1时间段内，容器中压强增大的主要原因是______________________________________ ________________________________________________________________。第21讲　化学平衡　化学平衡常数及计算
练习1　化学平衡状态
1. (2023·无锡太湖中学)在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡的标志是(C)
A. C的生成速率与A的生成速率相等
B. 单位时间内生成1 mol A的同时生成3 mol B
C. 混合气体的总物质的量不再变化
D. A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2
【解析】 C的生成速率与A的生成速率之比为2∶1时，表明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，A错误；生成A和生成B都是逆反应，不能判定反应达到平衡状态，B错误；正反应为气体物质的量减少的反应，混合气体的总物质的量不再变化，说明反应达到平衡状态，C正确；反应过程中，A、B、C的物质的量之比与初始量和转化率有关，A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2，反应不一定达到平衡状态，D错误。
2. (2023·盐城五校)德国化学家弗里茨·哈伯因合成氨工业化而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是(A)
A. 若生成3 mol H—H的同时生成6 mol N—H，说明该反应已处于平衡状态
B. 达到化学平衡状态时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C. 达到化学平衡状态时，N2、H2和NH3的反应速率之比为1∶3∶2
D. 达到化学平衡状态时，正反应和逆反应速率都为0
【解析】 生成3 mol H—H的同时生成6 mol N—H，即生成3 mol H2的同时又生成2 mol NH3，说明该反应已处于平衡状态，A正确；达到化学平衡状态时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不一定相等，B错误；反应过程中，N2、H2和NH3的反应速率之比始终为1∶3∶2，不能说明该反应已处于平衡状态，C错误；达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为0，D错误。
3. (2023·苏州期中)接触法制备硫酸中的关键步骤是SO2在V2O5催化作用下与空气中O2在接触室发生可逆反应，其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ/mol。在一定温度下，向恒压密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，反应一段时间后，可以作为该反应达到化学平衡状态的标志的是(B)
A. c(SO2)与c(O2)之比不变
B. n(SO2)与n(SO3)之比不变
C. 混合气体的总压强保持不变
D. 单位时间内生成2n mol SO2同时生成n mol O2
【解析】 起始c(SO2)∶c(O2)＝2∶1，反应时消耗c(SO2)∶c(O2)＝2∶1，故体系中c(SO2)与c(O2)之比始终是2∶1，A错误；反应正向进行，n(SO2)与n(SO3)之比减小，n(SO2)与n(SO3)之比不变说明达到平衡状态，B正确；恒压密闭容器，混合气体的总压强保持不变，C错误；单位时间内生成2n mol SO2同时生成n mol O2，只有逆反应，D错误。
4. (2023·如东期中)工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在恒温恒容的容器中，可作为合成氨平衡标志的是(A)
A. 混合气体的总物质的量不再变化
B. 混合气体的密度保持不变
C. 单位时间内生成3 mol H2同时消耗2 mol NH3
D. c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
【解析】 气体总物质的量是变量，混合气体的总物质的量不再变化，说明达到平衡状态，A正确；气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的密度始终保持不变，B错误；单位时间内生成3 mol H2同时消耗2 mol NH3，不能说明正、逆反应速率相等，C错误；c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，不能判断浓度是否还发生改变，反应不一定平衡，D错误。
5. (2023·常州中学)反应C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)分两步进行，其能量变化如图所示。下列说法错误的是(C)
A. 高温下反应①可以自发正向进行
B. 当恒温恒容容器中气体压强不变时，该反应已达到平衡
C. 反应①的活化能为300 kJ/mol
D. 选择合适的催化剂，可以降低反应②的活化能，加快总反应的反应速率
【解析】 由图可知，反应① 的ΔH＞0，ΔS＞0，高温下ΔH－TΔS＜0，反应自发进行，A正确；总反应是气体分子数增加的反应，当恒温恒容容器中气体压强不变时，说明反应达到平衡，B正确；反应①的活化能为[－300－(－477)]kJ/mol＝177 kJ/mol，C错误；反应②的活化能大于反应①的活化能，则反应②是总反应的决速步骤，选择合适的催化剂，降低反应② 的活化能，加快总反应的反应速率，D正确。
6. 已知：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制温度为T1。下列可以作为反应达到平衡状态的判据是①④(填序号)。
①气体的压强不变
②v正(N2O4)＝2v逆(NO2)
③K不变
④容器内颜色不变
⑤容器内气体的密度不变
7. 恒容密闭容器中，可作为2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)达到平衡状态的标志的是①③⑤⑦(填序号)。
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③混合气体的颜色不再改变
④混合气体的密度不再改变的状态
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定
⑦混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定
练习2　化学平衡常数及计算
1. (2024·如皋适应性一)工业上用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染，反应原理为CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867.0 kJ/mol。不同的催化剂催化该反应的最佳活性温度不同。下列说法正确的是(C)
A. 上述反应平衡常数K＝
B. 其他条件不变时，反应单位时间，NO2去除率随温度升高而增大的原因可能是平衡常数变大
C. 其他条件不变，在低温下使用高效催化剂可提高CH4的平衡转化率
D. 反应中若采用高分子分离膜及时分离出水蒸气，可以使反应的平衡常数增大
【解析】 水为气体，应列入平衡常数表达式，A错误；该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，B错误；其他条件不变，低温下平衡正向移动，可提高CH4的平衡转化率，而催化剂可以加快反应速率，更快达到平衡，C正确；平衡常数只与温度有关，D错误。
2. (2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(C)
A. 该反应ΔS＜0
B. 该反应的平衡常数K＝
C. 题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D. 该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
【解析】 该反应是气体体积增大的反应，ΔS>0，A错误；平衡常数表达式中，分子与分母颠倒了，B错误；由CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)知，C元素的化合价由－4→＋4，H元素的化合价由＋1→0，每消耗2 mol H2S，转移8 mol e－，故该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为4×6.02×1023，D错误。
3. (2023·海安期初)在新型催化剂RuO2作用下，O2氧化HCl可获得Cl2：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下列关于该反应的说法正确的是(C)
A. 该反应ΔH＞0
B. RuO2的使用能降低该反应的焓变
C. 该条件下，氧化性：O2> Cl2
D. 反应的平衡常数为K＝
【解析】 该反应是熵减反应，该反应在一定条件下能发生，说明该反应的ΔH<0，A错误；催化剂不能改变反应的焓变，B错误；氧化剂的氧化性强于氧化产物，该条件下氧化性：O2> Cl2，C正确；水为气体，应列入平衡常数表达式，D错误。
4. (1) (2024·镇江期初)草酸可用于除去水中钙沉积物，反应为CaCO3＋H2C2O4CaC2O4＋H2CO3，其平衡常数K与Ksp(CaCO3)、Ksp(CaC2O4)、Ka1(H2C2O4)、Ka2(H2C2O4)、Ka1(H2CO3)、Ka2(H2CO3)的代数关系式为K＝。
(2) (2023·镇江期初)反应2AgCl(s)＋CrO(aq)Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)的平衡常数K＝2.7×10－8[已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.2×10－12]。
(3) (2023·海安中学)已知：Ga3＋＋4OH－[Ga(OH)4]－　K≈1.0×1034。为探究Ga(OH)3在氨水中能否溶解，计算反应Ga(OH)3＋NH3·H2O?? [Ga(OH)4]－＋NH的平衡常数K′＝2×10－6[20 ℃，Kb(NH3·H2O)≈2.0×10－5，Ksp[Ga(OH)3]≈1.0×10－35]。
(4) (2024·连云港中学)已知：Ksp(CoC2O4)＝4×10－8、Ka1(H2C2O4)＝5×10－2、Ka2(H2C2O4)＝5×10－5。
①反应Co2＋＋H2C2O4CoC2O4↓＋2H＋的平衡常数为62. 5。
②制取CoC2O4·2H2O时使用(NH4)2C2O4溶液而不是Na2C2O4溶液的原因是防止生成沉淀时产生Co(OH)2。
【解析】 (2) 2AgCl(s)＋CrO(aq)Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)的平衡常数K＝＝＝＝＝2.7×10－8。
(3) Ga(OH)3＋NH3·H2O [Ga(OH)4]－＋NH可由Ga(OH)3(s)Ga3＋(aq)＋3OH－(aq)、NH3·H2OOH－＋NH、Ga3＋＋4OH－[Ga(OH)4]－三个反应相加得到，Ga(OH)3＋NH3·H2O?? [Ga(OH)4]－＋NH的平衡常数＝Ksp[Ga(OH)3]·Kb(NH3·H2O)·K＝1.0×10－35×2.0×10－5×1.0×1034＝2×10－6。
(4) ① Co2＋＋H2C2O4CoC2O4↓＋2H＋的平衡常数K＝＝×＝＝＝62.5。
5. (2023·无锡太湖中学)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数和温度的关系如下表：
温度/℃ 700 800 900 1 000 1 200
平衡常数 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0
(1) 该反应的ΔH>0(填“<”“>”或“＝”)。
(2) 900 ℃时，向一个固定容积为2 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.80 mol B，若反应初始到2 s内A浓度变化0.05 mol/L，则A的平均反应速率v(A)＝0.025 mol/(L·s)。该反应达到平衡时，A的转化率为80%，若这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，则平衡时A的转化率不变(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3) 1 200 ℃时，若向另一相同容器中充入0.30 mol A、0.40 mol B、0.40 mol C和0.50 mol D，此时v正大于(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
【解析】 (2) v(A)＝＝0.025 mol/(L·s)。设反应达到平衡时，A的浓度变化为x mol/L，列三段式：
　 　　　　 A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)
起始/(mol/L) 0.1 0.4 0 0
变化/(mol/L) x x x x
平衡/(mol/L) 0.1－x 0.4－x x x
平衡常数K＝＝1，解得x＝0.08，A的转化率＝×100%＝80%。容器容积固定，向其中充入氩气，各组分浓度不变，平衡不移动，A的转化率不变。(3) 保持温度不变，向另一相同容器中充入0.30 mol A、0.40 mol B、0.40 mol C和0.50 mol D，Q＝＝<2＝K，反应正向进行，v正>v逆。
6. (2023·华罗庚中学)研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。雨水中含有来自大气中的CO2，溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)。已知25 ℃时，CO2(aq)＋H2O(l)H2CO3(aq)　K＝，正反应的速率可表示为v(CO2)＝k1·c(CO2)，逆反应的速率可表示v(H2CO3)＝k2·c(H2CO3)，则k2＝600k1(用含k1的代数式表示)。
【解析】 当反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，则由v(H2CO3)＝v(CO2)可得k2·c(H2CO3)＝k1·c(CO2)，＝＝K＝，k2＝600k1。
7. (2024·苏州模拟)水煤气变换反应的机理按以下步骤进行：
ⅰ. CO(g)＋H2O(g)HCOOH(g)
ⅱ. HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)
在一定温度，100 kPa下，将等物质的量的CO和H2O(g)充入2 L恒容密闭容器中，达到平衡时测得HCOOH与CO2的压强之比为1∶3，CO的转化率为40%，则反应ⅰ的平衡常数Kp＝0.005 28 (kPa)－1(用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp，某组分分压＝总压×物质的量分数)。
【解析】 设CO和H2O的物质的量为1 mol，CO的转化率为40%，则转化的CO为0.4 mol，列三段式：
　　　CO(g)＋H2O(g)HCOOH(g)
起始/mol 1 1 0
变化/mol 0.4 0.4 0.4
平衡/mol 0.6 0.6 0.4
设ⅱ中转化的HCOOH为x mol，列三段式：
　　　HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 0.4 0 0
变化/mol x x x
平衡/mol 0.4－x x x
平衡时HCOOH与CO2压强之比为1∶3即物质的量之比为1∶3，可得＝，解得x＝0.3，所以平衡时HCOOH、CO2、H2的物质的量分别为0.1 mol、0.3 mol、0.3 mol，n(总)＝0.6 mol＋0.6 mol＋0.1 mol＋0.3 mol＋0.3 mol＝1.9 mol，总压为100 kPa，则 CO、H2O、HCOOH的分压分别为100 kPa×、100 kPa×、100 kPa×，反应ⅰ的平衡常数Kp＝＝≈0.005 28(kPa)－1。
8. (2024·如皋中学适应性)CO2和H2制备甲醇，反应体系中涉及以下两个反应：
Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
将CO2和H2按物质的量之比1∶3混合通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，容器内压强随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 20 40 60 80
压强/MPa p0 0.95p0 0.92p0 0.90p0 0.90p0
反应Ⅰ的速率可表示为v＝k·p(CO2)·p3(H2)(k为常数)，平衡时p(H2O)＝0.15p0，则反应在60 min时反应Ⅰ的速率v＝0.012 5kp(用含p0、k的式子表示)，反应Ⅱ的Kp＝0.3。
【解析】 起始CO2和H2物质的量之比为1∶3，起始时CO2和H2分别为0.25p0、0.75p0。反应Ⅱ反应前后压强不变，反应Ⅰ反应前后压强减小。平衡时压强减小0.1p0，反应Ⅰ消耗的CO2、H2压强为0.05p0、0.15p0，生成的CH3OH和水压强为0.05p0、0.05p0，平衡时水的压强为0.15p0，则反应Ⅱ消耗的CO2、H2压强为0.1p0、0.1p0，生成的CO和水压强为0.1p0、0.1p0，平衡时CO2、H2压强为0.1p0、0.5p0，v＝k×0.1p0×(0.5p0)3＝0.012 5kp。平衡时CO和水压强为0.1p0、0.15p0，反应Ⅱ的Kp＝＝0.3。
9. (2023·南京29中)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α(N2O4)]随温度的变化如图1所示。
图1 图2
(1) 图1中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强为108 kPa，则该温度下反应的平衡常数Kp＝115.2 kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
(2) 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。相应的速率、压强关系如图2所示，一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝k2Kp，在图2上标出的点中，能表示反应达到平衡状态的点为BD(填字母)。
【解析】 (1) N2O4的起始压强为108 kPa，a点时，N2O4的转化率为40%，则平衡时，N2O4(g)、NO2 (g)压强分别为108 kPa×0.6、108 kPa×0.8，Kp＝＝115.2 kPa。(2) v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，即2k1·p(N2O4)＝k2·p2(NO2)，Kp＝＝，k1＝k2Kp。达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，由图可知，B、D两点的速率符合2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，故B、D点为平衡点。
10. (2024·连云港一模)NO分解ICl制取I2和Cl2的原理如下：
反应Ⅰ. 2ICl(g)＋2NO(g)2NOCl(g)＋I2(g)K1
反应Ⅱ. 2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　K2
反应的－lgK～T(K值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图1所示。
图1
(1) 430 K时，反应2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)的K为10－4。
(2) 410 K时，向容积不变的容器中充入1 mol NO和1 mol ICl进行反应，测得反应过程中容器内压强与时间的关系如图2所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。
图2
在0～t1时间段内，容器中压强增大的主要原因是反应Ⅰ为放热反应，随着反应的进行容器中的温度上升，导致容器内的压强增大。
【解析】 (1) 430 K时，－lgK1＝1.1、－lgK2＝2.9，则K1＝＝10－1.1、K2＝＝10－2.9，反应2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)的K＝＝K1·K2＝10－1.1×10－2.9＝10－4。(2) 随着温度升高，－lgK1逐渐增大、－lgK2逐渐减小，即随着温度的升高K1逐渐减小、K2逐渐增大，说明反应Ⅰ为放热反应、反应Ⅱ为吸热反应，在0～t1时间段内，随着反应Ⅰ的进行，容器中的温度上升，导致容器内的压强增大。第21讲　化学平衡　化学平衡常数及计算
练习1　化学平衡状态
1. (2023·无锡太湖中学)在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡的标志是( 　　)
A. C的生成速率与A的生成速率相等
B. 单位时间内生成1 mol A的同时生成3 mol B
C. 混合气体的总物质的量不再变化
D. A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2
2. (2023·盐城五校)德国化学家弗里茨·哈伯因合成氨工业化而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是( 　　)
A. 若生成3 mol H—H的同时生成6 mol N—H，说明该反应已处于平衡状态
B. 达到化学平衡状态时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C. 达到化学平衡状态时，N2、H2和NH3的反应速率之比为1∶3∶2
D. 达到化学平衡状态时，正反应和逆反应速率都为0
3. (2023·苏州期中)接触法制备硫酸中的关键步骤是SO2在V2O5催化作用下与空气中O2在接触室发生可逆反应，其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ/mol。在一定温度下，向恒压密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，反应一段时间后，可以作为该反应达到化学平衡状态的标志的是( 　　)
A. c(SO2)与c(O2)之比不变
B. n(SO2)与n(SO3)之比不变
C. 混合气体的总压强保持不变
D. 单位时间内生成2n mol SO2同时生成n mol O2
4. (2023·如东期中)工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在恒温恒容的容器中，可作为合成氨平衡标志的是( 　　)
A. 混合气体的总物质的量不再变化
B. 混合气体的密度保持不变
C. 单位时间内生成3 mol H2同时消耗2 mol NH3
D. c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
5. (2023·常州中学)反应C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)分两步进行，其能量变化如图所示。下列说法错误的是( 　　)
A. 高温下反应①可以自发正向进行
B. 当恒温恒容容器中气体压强不变时，该反应已达到平衡
C. 反应①的活化能为300 kJ/mol
D. 选择合适的催化剂，可以降低反应②的活化能，加快总反应的反应速率
6. 已知：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制温度为T1。下列可以作为反应达到平衡状态的判据是______(填序号)。
①气体的压强不变
②v正(N2O4)＝2v逆(NO2)
③K不变
④容器内颜色不变
⑤容器内气体的密度不变
7. 恒容密闭容器中，可作为2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)达到平衡状态的标志的是____________(填序号)。
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③混合气体的颜色不再改变
④混合气体的密度不再改变的状态
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定
⑦混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定

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