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第二章　化学反应速率与化学平衡
第二节　化学平衡
第2课时　化学平衡常数
目
录
知识点二　转化率及化学平衡常数的简单计算
课时作业
知识点一　化学平衡常数
即时演练
1.变化观念与平衡思想:认识化学平衡常数的概念,能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡状态。2.证据推理与模型认知:构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法),理清计算的思路。
核心素养发展目标
一
知识点一　化学平衡常数
1.浓度商(Q)
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意时刻的
称为浓度商,常用Q表示。
2.化学平衡常数(K)
(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
化学平衡时,各物质的浓度间存在K=,K是常数,称为化学平衡常数,简称平衡常数。
(2)意义
化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值。平衡常数的大小反映了可逆反应进行的程度,K越大,正反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全。一般来说,当K>105时,该反应就进行得基本完全了。
(3)应用
①判断反应进行的程度
K越大,说明正向反应进行的程度越大,反应进行得越完全,反应物的转化率越大;反之,反应进行得越不完全,转化率就越小。
②判断反应的方向
对于一般的可逆反应,浓度商Q与平衡常数K存在:
Q=K 反应处于平衡状态,v正=v逆
Qv逆
Q>K 反应向逆反应方向进行,v正③判断可逆反应的热效应
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)平衡常数表达式中,可以是任一物质的浓度。 (　 　)
(2)化学方程式中化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数不会发生改变。(　 　)
(3)K越大,表明可逆反应正向进行的程度越大。(　 　)
(4)催化剂既能改变速率常数,也能改变化学平衡常数。(　 　)
(5)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。(　 　)
基础诊断
×
×
√
×
×
化学平衡常数深度理解
(1)化学平衡常数表达式书写注意事项
①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度,且不出现固体或纯液体的浓度。
②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数都会相应改变。
(2)若两反应的平衡常数分别为K1、K2
①两反应相加所得反应的平衡常数:K=K1·K2。
②两反应相减所得反应的平衡常数:K=。
归纳提升
1.已知298.15 K时,可逆反应Pb2+(aq)+Sn(s) Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常数K=2.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol·L-1,则反应进行的方向是(　 　)
A.向右进行 B.向左进行
C.处于平衡状态 D.无法判断
解析:由题意知,Q==1A
2.三个反应常温时的平衡常数的数值如下所示,下列说法错误的是(　 　)
①2NO(g) N2(g)+O2(g)　K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　K2=2×1081
③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92
A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=
B.常温下,水分解产生O2,此时平衡常数的数值约为5×10-80
C.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
D.反应④2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)的平衡常数K4=
B
解析:由题意知,A正确;2分子气态水分解产生O2的反应为2H2O(g)
2H2(g)+O2(g),所以该反应的平衡常数K==(2×1081)-1=5×10-82,B错误;平衡常数越大表明该反应进行的程度越大,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的反应平衡常数分别为K1=1×1030、K==5×10-82、K3=4×10-92,K1>K>K3,所以三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2,C正确;由盖斯定律可知,目标反应④可由①-③得到,所以该反应的平衡常数K4=,D正确。
3.对于下列反应,其反应过程的能量变化如图所示:
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g) B(g)+C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)+C(g) D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g) D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是 (　 　)
A.K3=K1+K2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.加催化剂,反应①的反应热降低,反应速率加快
D.增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
B
解析:K3=,K1=,K2=,则K3=K1·K2,A错误;根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+ΔH2,B正确;加催化剂,反应①的活化能降低,反应速率加快,反应热不变,C错误;增大压强,对化学平衡常数无影响,则K1、K2、K3不变,D错误。
二
知识点二　转化率及化学平衡常数的简单计算
1.平衡转化率
(1)定义
对于反应:aA+bB cC+dD,反应物A的转化率可以表示为α(A)=×100%。
(2)意义
平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应的限度,平衡常数基于反应,而平衡转化率基于反应物,因此平衡转化率能更直观地反映某一反应物转化的程度。
2.平衡常数及平衡转化率的相关计算
(1)计算模型——“三段式”法
　　　 　　 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a-mx b-nx px qx
(2)思维模型——三步骤
①巧设未知量,列全三段式:找已知量,设转化量(若能由已知量列三段式就不必设量)。
②抽提关键量,找准关系式:依据转化量之比等于__________之比或关键量列等式关系。
③解答设问题,求解问题项:根据求解量,计算问题项。
化学计量数
(3)常常计算的物理量及其公式(用上述三段式中的量填空,设容器容积为V L)
①平衡常数K=。
②平衡时A的物质的量浓度:c(A)= mol·L-1。
③平衡时A的转化率:α=__________,A、B的转化率之比为α(A)︰α(B)=。
④平衡时A的体积分数:φ(A)=________________________。
⑤平衡时和开始时的压强之比:=。
⑥生成物产率=____________________________。
×100%
×100%
×100%
1.将2 mol N2(g)与5 mol H2(g)放入2 L的密闭容器中,在一定条件下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0达到平衡,测得平衡时NH3(g)的浓度为1.0 mol·L-1。则此条件下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数K为 (　 　)
A.2　　 B.1　　
C.0.5　　 D.0.25
C
解析:由于平衡时NH3(g)的浓度为1.0 mol·L-1,则平衡时c(N2)=
=0.5 mol·L-1,c(H2)==1 mol·L-1,故反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为=2,相同反应条件下,2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的平衡常数K=0.5,C正确。
2.在773 K时,CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=9,若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,则在此条件下CO的转化率是 (　 　)
A.60%　　 B.50%　　
C.75%　　 D.25%
C
解析:设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L-1,则平衡时c(CO)=c(H2O)
=(0.020-x) mol·L-1,c(CO2)=c(H2)=x mol·L-1。K==9,解得x=0.015,则CO的转化率为×100%=75%。
3.反应SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2 mol·L-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,则在该温度下:
(1)此反应的平衡常数为__。
解析:设平衡时SO2的浓度为x mol·L-1,则
SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)
初始浓度/(mol·L-1) 2 2 0 0
平衡浓度/(mol·L-1) x x 2-x 2-x
由题意可知×100%=50%,x=1,K==1。
1
(2)在上述温度下,若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L-1,NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L-1,达到化学平衡状态时,计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。
①c(SO3)=______ mol·L-1,c(SO2)=______ mol·L-1。
②SO2的转化率为______,NO2的转化率为______。
1.2
1.8
40%
60%
解析:设达平衡时NO的浓度为y mol·L-1,则
　　　　　　 SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)
初始浓度/(mol·L-1) 3 2 0 0
平衡浓度/(mol·L-1) 3-y 2-y y y
因为温度不变,平衡常数不变,K=1,则=1,y=1.2。①反应达到
平衡时,c(SO3)=1.2 mol·L-1;c(SO2)=3 mol·L-1-1.2 mol·L-1=1.8 mol·L-1。
②SO2的转化率α(SO2)=×100%=40%;NO2的转化率α(NO2)=
×100%=60%。
化学平衡计算的解题思路
思维建模
三
即时演练
D
1.某温度下,可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是(　 　)
A.温度越高,K一定越大
B.如果m+n=p,则K=1
C.若缩小反应器的容积,增大压强,则K增大
D.K越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
解析:该反应的热效应不确定,温度升高,K不一定增大,A错误;K=,故由m+n=p,无法计算K的数值,B错误;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,C错误;K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,D正确。
C
2.反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平衡后,保持温度不变,再通入O2,重新达到平衡,则新平衡与旧平衡相比,的值 (　 　)
A.变小 B.变大
C.不变 D.无法确定
解析:,K只与温度有关,温度不变,则K不变,故选C。
B
3.一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体混合充入容积为2 L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),2 min末反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是 (　 　)
A.此温度下该反应的平衡常数K=2
B.A的平衡转化率为60%
C.x=1
D.A和B的平衡转化率相等
解析:根据题意可列“三段式”:
　　　　　　　　　　3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 1 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.6 0.2 0.2x 0.4
平衡浓度/(mol·L-1) 0.4 0.8 0.2x 0.4
根据题意可知0.2x=0.4,解得x=2,C错误;K==0.5,A错误;A的平衡转化率为×100%=60%,B的平衡转化率为×100%=20%,B正确,D错误。
C
4.下列反应在210 ℃时达到平衡:
①PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH1>0　K1=1
②CO(g)+Cl2(g) COCl2(g)　ΔH2<0　K2=5×104
③COCl2(g) CO(g)+Cl2(g)　ΔH3>0　K3
(1)根据反应①的平衡常数K的表达式,平衡时下列等式必定成立的是__(仅为数值,填字母)。
A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
B.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1
C.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)
解析:反应①K1==1,故c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2),但其值不一定均等于1,故选C。
(2)反应②和反应③的平衡常数表达式____(填“相同”或“不同”),K3=________。
解析:反应②与反应③互为可逆反应,所以K2与K3不同,K3==2×10-5。
(3)降低Cl2浓度,反应③的平衡常数K3将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:平衡常数只随温度变化而变化,故Cl2浓度改变,K3不变。
不同
2×10-5
不变
四
课时作业8
A
1.(3分)下列关于平衡常数K的说法正确的是(　 　)
A.平衡常数K与反应本身及温度有关
B.改变反应物浓度能改变平衡常数K
C.加入催化剂可能会改变平衡常数K
D.K越大,反应物的转化率越小
解析:平衡常数K只与反应本身及温度有关,改变其他条件,平衡常数不变,A正确,B、C错误;K越大,正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大,D错误。
D
2.(3分)850 K时,在一密闭反应器中充入一定量的SO2和O2,当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为0.002 0 mol·L-1、0.002 5 mol·L-1和0.002 0 mol·L-1,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为 (　 　)
A.25 B.0.002 5
C.40 D.400
解析:对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为0.002 0 mol·L-1、0.002 5 mol·L-1和0.002 0 mol·L-1, K==400,故选D。
3.(3分)气态含氮化合物及其相关反应是新型科研热点。
已知:①N2(g)+O2(g) 2NO(g)　ΔH1　K1;
②4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)　ΔH2　K2;
③4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g)　ΔH3　K3。
下列关系式正确的是 (　 　)
A.ΔH3=ΔH2-3ΔH1;K3=
B.ΔH3=ΔH2-3ΔH1;K3=K2-3K1
C.ΔH3=ΔH2+3ΔH1;K3=K2×
D.ΔH3=ΔH2+3ΔH1;K3=K2+3K1
A
解析:根据盖斯定律,反应③=反应②-3×反应①,则ΔH3=ΔH2-3ΔH1,K3=,A项正确。
4.(3分)在一定容积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
下列说法错误的是 (　 　)
A.该反应化学平衡常数的表达式K=
B.该反应为吸热反应
C.某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为830 ℃
D.700 ℃下,测得某容器中CO2、H2、CO、H2O浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v正>v逆
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
D
解析:平衡常数表达式为生成物浓度幂的乘积除以反应物浓度幂的乘积,A正确;K随温度升高而增大,说明升温促进正反应进行,反应吸热,B正确;当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1.0,对应表格中830 ℃,C正确;700 ℃时,K=0.6,此时浓度商Q=1.0>K,反应逆向进行,v逆>v正,D错误。
5.(3分)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2 L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①的平衡常数为 (　 　)
A.10.7 B.8.5
C.9.6 D.10.2
B
解析:设反应①中生成的O2的物质的量为x mol,则生成的N2O3的物质的量也为x mol。根据题意可知,反应②转化的n(N2O3)=(9.0-x) mol,则有x-(9.0-x)=3.4,解得x=6.2。达到平衡状态时n(N2O5)=1.8 mol。容器容积为2.0 L,则反应①的平衡常数K==8.5。
B
6.(3分)已知反应:3X(g)+2Y(g) 2Z(g)。常温时,在容积为2 L的密闭容器中充入6.0 mol X和2.0 mol Y,达到平衡状态时测得n(Z)=0.8 mol。下列说法错误的是(　 　)
A.平衡时容器内X的物质的量为4.8 mol
B.平衡时容器内Y的浓度为1.2 mol·L-1
C.常温时的平衡常数:K≈0.03
D.达到平衡时,X的转化率为20%
解析:根据题意,应用三段式法计算:
　　　　　　　3X(g)+2Y(g) 2Z(g)
起始量/mol 6.0 2.0 0
转化量/mol 1.2 0.8 0.8
平衡量/mol 4.8 1.2 0.8
根据以上分析可知,A项正确;容器的容积为2 L,则平衡时X、Y、Z的浓度分别为2.4 mol·L-1、0.6 mol·L-1、0.4 mol·L-1,B项错误;常温时的平衡常数K=≈0.03,C项正确;达到平衡时,X的转化率为×100%=
20%,D项正确。
7.(3分)工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷:CH4(g) + H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0,在一定条件下,向容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g),测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (　 　)
A.达到平衡时,CH4(g)的转化率为25%
B.0~10 min内,v(CO)=0.075 mol·L-1·min-1
C.该反应的化学平衡常数K=0.187 5
D.当CH4(g)的消耗速率与H2O(g)的生成速率相等时,反应达到平衡
B
解析:根据题图可知,反应进行到10 min时达到平衡状态,氢气和水蒸气的平衡浓度均是0.75 mol·L-1,因此消耗水蒸气的浓度是1 mol·L-1-0.75 mol·L-1=0.25 mol·L-1,则:
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 　 1 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.25 0.25 0.25 0.75
平衡浓度/(mol·L-1) 0.75 0.75 0.25 0.75
所以达到平衡时,CH4(g)的转化率为×100%=25%,A正确;0~10 min内,v(CO)==0.025 mol·L-1·min-1,B错误;该反应的化学平衡常数K==0.187 5,C正确;CH4(g)的消耗与H2O(g)的生成表示的反应方向相反,且二者化学计量数相同,则二者速率相等时反应达到平衡状态,D正确。
B
8.(3分)恒容密闭容器(忽略固体体积的影响及温度对物质状态的影响)中一定量X发生反应2X(s) Y(g)+2Z(g),实验测得不同温度下的平衡数据如下。下列有关叙述正确的是(　 　)
温度/℃ 15 20 25
平衡气体总浓度/ (×10-3 mol·L-1) 2.1 3.0 6.3
A.10 ℃时,当反应达到平衡时,Z的体积分数小于
B.15 ℃时,当气体的密度不变时,反应已达到平衡
C.20 ℃时,向平衡体系中再充入0.01 mol Y和0.02 mol Z,达到平衡后Y的浓度增大
D.25 ℃时,根据平衡常数的大小,可以判断该反应进行得基本完全了
解析:反应混合气体中Y和Z的体积比始终是1︰2,Z的体积分数恒为,A错误;容器容积始终不变,X为固体,故反应中气体的质量为变量,则混合气体的密度不变,说明反应已达到平衡,B正确;20 ℃时,温度不变,平衡常数不变,且K=c(Y)c2(Z),向平衡体系中再充入0.01 mol Y和0.02 mol Z,达到平衡后Y和Z的浓度之比仍为1︰2,则Y的浓度不变,C错误;结合A分析,25 ℃时,平衡时c(Y)=2.1×10-3 mol·L-1、c(Z)=4.2×10-3 mol·L-1,K= c(Y)c2(Z)=2.1×10-3×(4.2×10-3)2≈3.7×10-8<105,则该反应进行程度很小,D错误。
9.(12分)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO和Cl2反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g)。
(1)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示。
①反应开始到10 min时,NO的平均反应速率v(NO)=____ mol·L-1·min-1。
解析:10 min时,c(NOCl)=1 mol·L-1,则转化的NO的物质的量浓度为1 mol·L-1,则v(NO)=
②T2时该反应的平衡常数K=__。
③T2时Cl2的平衡转化率为______。
×100%=50%。
0.1
2
50%
(2)若按投料比n(NO)︰n(Cl2)=2︰1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示。
①在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为______。
解析:设n(NO)为2 mol,n(Cl2)为1 mol。①根据题图B,在压强为p的条件下,M点NO的转化率为50%,根据2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g)可知,容器内总的气体减小的体积为反应的NO的体积的一半,因此NO的体积分数等于其物质的量分数,为×100%=40%。
40%
②若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的压强平衡常数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)。
解析: 2NO(g)　+　Cl2(g) 2NOCl(g)
起始量/mol 2 1 0
反应量/mol 1 0.5 1
平衡量/mol 1 0.5 1
平衡分压　 p×
M点的压强平衡常数Kp=。
10.(14分)回答下列问题。
(1)已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡:
Fe3+　K1
Fe3++6F- 　K2
向含的溶液中加入NaF后,溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应,其离子方程式为________________________________ ________,平衡常数为(用K1和K2表示)。
[Fe(SCN)6]3-+6F- [FeF6]3-
+6SCN-
解析:向含[Fe(SCN)6]3-的溶液中加入NaF后,溶液颜色由红色转变为无色,说明[Fe(SCN)6]3-和F-转化为[FeF6]3-,其离子方程式为[Fe(SCN)6]3-+6F- [FeF6]3-+6SCN-, Fe3+
相减得到[Fe(SCN)6]3-+6F- [FeF6]3-+6SCN-,所以平衡常数为。
(2)溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq),大部分以水合CO2的形式存在,水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25 ℃时,H2CO3(aq) CO2(aq) +H2O(l)的平衡常数K=600,正反应的速率可表示为v(H2CO3)=k1·c(H2CO3),逆反应的速率可表示为v(CO2)=k2·c(CO2),则k2=(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,k1·c(H2CO3)=k2·c(CO2),=K=600,解得k2=。
(3)在一定温度下,向容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)。
吸收
31.2
0.02 MPa
解析:设反应达平衡时,反应Ⅰ消耗x mol H2O(g)、反应Ⅱ消耗y mol H2O(g),由题中信息可得:
Ⅰ.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
起始量/mol 1 　 0 0
变化量/mol x 　 x x
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
变化量/mol y y 　 y 　y
平衡量/mol x-y 1-x-y y x+y
则x+y=50%×1,x-y=0.1,解得x=0.3,y=0.2,故整个体系的热量变化为+131.4 kJ·mol-1×0.3 mol-41.1 kJ·mol-1×0.2 mol=+31.2 kJ(吸收热量)。起始时,气体物质的量为1 mol,压强为0.2 MPa,平衡时气体总物质的量是1.3 mol,则总压强为0.26 MPa,故反应Ⅰ的平衡常数Kp==
=0.02 MPa。
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本课结束第2课时　化学平衡常数
1.变化观念与平衡思想:认识化学平衡常数的概念,能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡状态。2.证据推理与模型认知:构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法),理清计算的思路。
知识点一　化学平衡常数
1.浓度商(Q)
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为浓度商,常用Q表示。
2.化学平衡常数(K)
(1)表达式
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到化学平衡时,各物质的浓度间存在K=,K是常数,称为化学平衡常数,简称平衡常数。
(2)意义
化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值。平衡常数的大小反映了可逆反应进行的程度,K越大,正反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全。一般来说,当K>105时,该反应就进行得基本完全了。
(3)应用
①判断反应进行的程度
K越大,说明正向反应进行的程度越大,反应进行得越完全,反应物的转化率越大;反之,反应进行得越不完全,转化率就越小。
②判断反应的方向
对于一般的可逆反应,浓度商Q与平衡常数K存在:
Q=K 反应处于平衡状态,v正=v逆
Qv逆
Q>K 反应向逆反应方向进行,v正③判断可逆反应的热效应
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)平衡常数表达式中,可以是任一物质的浓度。 (　×　)
(2)化学方程式中化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数不会发生改变。(　×　)
(3)K越大,表明可逆反应正向进行的程度越大。 (　√　)
(4)催化剂既能改变速率常数,也能改变化学平衡常数。 (　×　)
(5)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。 (　×　)
化学平衡常数深度理解
(1)化学平衡常数表达式书写注意事项
①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度,且不出现固体或纯液体的浓度。
②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数都会相应改变。
(2)若两反应的平衡常数分别为K1、K2
①两反应相加所得反应的平衡常数:K=K1·K2。
②两反应相减所得反应的平衡常数:K=。
1.已知298.15 K时,可逆反应Pb2+(aq)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常数K=2.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol·L-1,则反应进行的方向是(　A　)
A.向右进行 B.向左进行
C.处于平衡状态 D.无法判断
解析:由题意知,Q==12.三个反应常温时的平衡常数的数值如下所示,下列说法错误的是(　B　)
①2NO(g)N2(g)+O2(g)　K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　K2=2×1081
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92
A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=
B.常温下,水分解产生O2,此时平衡常数的数值约为5×10-80
C.常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
D.反应④2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的平衡常数K4=
解析:由题意知,A正确;2分子气态水分解产生O2的反应为2H2O(g) 2H2(g)+O2(g),所以该反应的平衡常数K==(2×1081)-1=5×10-82,B错误;平衡常数越大表明该反应进行的程度越大,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的反应平衡常数分别为K1=1×1030、K==5×10-82、K3=4×10-92,K1>K>K3,所以三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2,C正确;由盖斯定律可知,目标反应④可由①-③得到,所以该反应的平衡常数K4=,D正确。
3.对于下列反应,其反应过程的能量变化如图所示:
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g)B(g)+C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)+C(g)D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是 (　B　)
A.K3=K1+K2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.加催化剂,反应①的反应热降低,反应速率加快
D.增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
解析:K3=,K1=,K2=,则K3=K1·K2,A错误;根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+
ΔH2,B正确;加催化剂,反应①的活化能降低,反应速率加快,反应热不变,C错误;增大压强,对化学平衡常数无影响,则K1、K2、K3不变,D错误。
知识点二　转化率及化学平衡常数的简单计算
1.平衡转化率
(1)定义
对于反应:aA+bBcC+dD,反应物A的转化率可以表示为α(A)=
×100%。
(2)意义
平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应的限度,平衡常数基于反应,而平衡转化率基于反应物,因此平衡转化率能更直观地反映某一反应物转化的程度。
2.平衡常数及平衡转化率的相关计算
(1)计算模型——“三段式”法
　　　 　　 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a-mx b-nx px qx
(2)思维模型——三步骤
①巧设未知量,列全三段式:找已知量,设转化量(若能由已知量列三段式就不必设量)。
②抽提关键量,找准关系式:依据转化量之比等于化学计量数之比或关键量列等式关系。
③解答设问题,求解问题项:根据求解量,计算问题项。
(3)常常计算的物理量及其公式(用上述三段式中的量填空,设容器容积为V L)
①平衡常数K=。
②平衡时A的物质的量浓度:c(A)= mol·L-1。
③平衡时A的转化率:α=×100%,A、B的转化率之比为α(A)︰α(B)=。
④平衡时A的体积分数:φ(A)=×100%。
⑤平衡时和开始时的压强之比:=。
⑥生成物产率=×100%。
1.将2 mol N2(g)与5 mol H2(g)放入2 L的密闭容器中,在一定条件下反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)　ΔH<0达到平衡,测得平衡时NH3(g)的浓度为1.0 mol·L-1。则此条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数K为 (　C　)
A.2　　 B.1　　
C.0.5　　 D.0.25
解析:由于平衡时NH3(g)的浓度为1.0 mol·L-1,则平衡时c(N2)==0.5 mol·L-1,c(H2)==1 mol·L-1,故反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为=2,相同反应条件下,2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数K=0.5,C正确。
2.在773 K时,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=9,若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,则在此条件下CO的转化率是 (　C　)
A.60%　　 B.50%　　
C.75%　　 D.25%
解析:设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L-1,则平衡时c(CO)=c(H2O)=(0.020-x) mol·L-1,c(CO2)=c(H2)=x mol·L-1。K==9,解得x=0.015,则CO的转化率为×100%=75%。
3.反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2 mol·L-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,则在该温度下:
(1)此反应的平衡常数为1。
(2)在上述温度下,若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L-1,NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L-1,达到化学平衡状态时,计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。
①c(SO3)=1.2 mol·L-1,c(SO2)=1.8 mol·L-1。
②SO2的转化率为40%,NO2的转化率为60%。
解析:(1)设平衡时SO2的浓度为x mol·L-1,则
SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)
初始浓度/(mol·L-1) 2 2 0 0
平衡浓度/(mol·L-1) x x 2-x 2-x
由题意可知×100%=50%,x=1,K==1。(2)设达平衡时NO的浓度为y mol·L-1,则
　　　　　　 SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)
初始浓度/(mol·L-1) 3 2 0 0
平衡浓度/(mol·L-1) 3-y 2-y y y
因为温度不变,平衡常数不变,K=1,则=1,y=1.2。①反应达到平衡时,c(SO3)=1.2 mol·L-1;c(SO2)=3 mol·L-1-1.2 mol·L-1=1.8 mol·L-1。②SO2的转化率α(SO2)=×100%=40%;NO2的转化率α(NO2)=×100%=60%。
化学平衡计算的解题思路
1.某温度下,可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是(　D　)
A.温度越高,K一定越大
B.如果m+n=p,则K=1
C.若缩小反应器的容积,增大压强,则K增大
D.K越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
解析:该反应的热效应不确定,温度升高,K不一定增大,A错误;K=,故由m+n=p,无法计算K的数值,B错误;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,C错误;K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,D正确。
2.反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡后,保持温度不变,再通入O2,重新达到平衡,则新平衡与旧平衡相比,的值 (　C　)
A.变小 B.变大
C.不变 D.无法确定
解析:,K只与温度有关,温度不变,则K不变,故选C。
3.一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体混合充入容积为2 L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),2 min末反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是 (　B　)
A.此温度下该反应的平衡常数K=2
B.A的平衡转化率为60%
C.x=1
D.A和B的平衡转化率相等
解析:根据题意可列“三段式”:
　　　　　　　　　　 3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 1 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.6 0.2 0.2x 0.4
平衡浓度/(mol·L-1) 0.4 0.8 0.2x 0.4
根据题意可知0.2x=0.4,解得x=2,C错误;K==0.5,A错误;A的平衡转化率为×100%=60%,B的平衡转化率为×100%=20%,B正确,D错误。
4.下列反应在210 ℃时达到平衡:
①PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH1>0　K1=1
②CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)　ΔH2<0　K2=5×104
③COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)　ΔH3>0　K3
(1)根据反应①的平衡常数K的表达式,平衡时下列等式必定成立的是C(仅为数值,填字母)。
A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
B.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1
C.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)
(2)反应②和反应③的平衡常数表达式不同(填“相同”或“不同”),K3=2×10-5。
(3)降低Cl2浓度,反应③的平衡常数K3将不变(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:(1)反应①K1==1,故c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2),但其值不一定均等于1,故选C。(2)反应②与反应③互为可逆反应,所以K2与K3不同,K3==2×10-5。(3)平衡常数只随温度变化而变化,故Cl2浓度改变,K3不变。
(总分:50分)
1.(3分)下列关于平衡常数K的说法正确的是 (　A　)
A.平衡常数K与反应本身及温度有关
B.改变反应物浓度能改变平衡常数K
C.加入催化剂可能会改变平衡常数K
D.K越大,反应物的转化率越小
解析:平衡常数K只与反应本身及温度有关,改变其他条件,平衡常数不变,A正确,B、C错误;K越大,正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大,D错误。
2.(3分)850 K时,在一密闭反应器中充入一定量的SO2和O2,当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为0.002 0 mol·L-1、0.002 5 mol·L-1和0.002 0 mol·L-1,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为 (　D　)
A.25 B.0.002 5
C.40 D.400
解析:对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为0.002 0 mol·L-1、0.002 5 mol·L-1和0.002 0 mol·L-1,K==400,故选D。
3.(3分)气态含氮化合物及其相关反应是新型科研热点。
已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH1　K1;
②4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)　ΔH2　K2;
③4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH3　K3。
下列关系式正确的是 (　A　)
A.ΔH3=ΔH2-3ΔH1;K3=
B.ΔH3=ΔH2-3ΔH1;K3=K2-3K1
C.ΔH3=ΔH2+3ΔH1;K3=K2×
D.ΔH3=ΔH2+3ΔH1;K3=K2+3K1
解析:根据盖斯定律,反应③=反应②-3×反应①,则ΔH3=ΔH2-3ΔH1,K3=,A项正确。
4.(3分)在一定容积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数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
下列说法错误的是 (　D　)
A.该反应化学平衡常数的表达式K=
B.该反应为吸热反应
C.某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为830 ℃
D.700 ℃下,测得某容器中CO2、H2、CO、H2O浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v正>v逆
解析:平衡常数表达式为生成物浓度幂的乘积除以反应物浓度幂的乘积,A正确;K随温度升高而增大,说明升温促进正反应进行,反应吸热,B正确;当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1.0,对应表格中830 ℃,C正确;700 ℃时,K=0.6,此时浓度商Q=1.0>K,反应逆向进行,
v逆>v正,D错误。
5.(3分)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2 L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①的平衡常数为 (　B　)
A.10.7 B.8.5
C.9.6 D.10.2
解析:设反应①中生成的O2的物质的量为x mol,则生成的N2O3的物质的量也为x mol。根据题意可知,反应②转化的n(N2O3)=(9.0-x) mol,则有x-(9.0-x)=3.4,解得x=6.2。达到平衡状态时n(N2O5)=1.8 mol。容器容积为2.0 L,则反应①的平衡常数K==8.5。
6.(3分)已知反应:3X(g)+2Y(g)2Z(g)。常温时,在容积为2 L的密闭容器中充入6.0 mol X和2.0 mol Y,达到平衡状态时测得n(Z)=0.8 mol。下列说法错误的是 (　B　)
A.平衡时容器内X的物质的量为4.8 mol
B.平衡时容器内Y的浓度为1.2 mol·L-1
C.常温时的平衡常数:K≈0.03
D.达到平衡时,X的转化率为20%
解析:根据题意,应用三段式法计算:
　　　　　　 　3X(g) + 2Y(g) 2Z(g)
起始量/mol 6.0 2.0 0
转化量/mol 1.2 0.8 0.8
平衡量/mol 4.8 1.2 0.8
根据以上分析可知,A项正确;容器的容积为2 L,则平衡时X、Y、Z的浓度分别为2.4 mol·L-1、0.6 mol·L-1、0.4 mol·L-1,B项错误;常温时的平衡常数K=≈0.03,C项正确;达到平衡时,X的转化率为×100%=20%,D项正确。
7.(3分)工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH>0,在一定条件下,向容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g),测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (　B　)
A.达到平衡时,CH4(g)的转化率为25%
B.0~10 min内,v(CO)=0.075 mol·L-1·min-1
C.该反应的化学平衡常数K=0.187 5
D.当CH4(g)的消耗速率与H2O(g)的生成速率相等时,反应达到平衡
解析:根据题图可知,反应进行到10 min时达到平衡状态,氢气和水蒸气的平衡浓度均是0.75 mol·L-1,因此消耗水蒸气的浓度是1 mol·L-1-0.75 mol·L-1=0.25 mol·L-1,则:
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 　 1 　 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.25 0.25 0.25 0.75
平衡浓度/(mol·L-1) 0.75 0.75 0.25 0.75
所以达到平衡时,CH4(g)的转化率为×100%=25%,A正确;0~10 min内,v(CO)==0.025 mol·L-1·min-1,B错误;该反应的化学平衡常数K==0.187 5,C正确;CH4(g)的消耗与H2O(g)的生成表示的反应方向相反,且二者化学计量数相同,则二者速率相等时反应达到平衡状态,D正确。
8.(3分)恒容密闭容器(忽略固体体积的影响及温度对物质状态的影响)中一定量X发生反应2X(s)Y(g)+2Z(g),实验测得不同温度下的平衡数据如下。下列有关叙述正确的是(　B　)
温度/℃ 15 20 25
平衡气体总浓度/ (×10-3 mol·L-1) 2.1 3.0 6.3
A.10 ℃时,当反应达到平衡时,Z的体积分数小于
B.15 ℃时,当气体的密度不变时,反应已达到平衡
C.20 ℃时,向平衡体系中再充入0.01 mol Y和0.02 mol Z,达到平衡后Y的浓度增大
D.25 ℃时,根据平衡常数的大小,可以判断该反应进行得基本完全了
解析:反应混合气体中Y和Z的体积比始终是1︰2,Z的体积分数恒为,A错误;容器容积始终不变,X为固体,故反应中气体的质量为变量,则混合气体的密度不变,说明反应已达到平衡,B正确;20 ℃时,温度不变,平衡常数不变,且K=c(Y)c2(Z),向平衡体系中再充入0.01 mol Y和0.02 mol Z,达到平衡后Y和Z的浓度之比仍为1︰2,则Y的浓度不变,C错误;结合A分析,25 ℃时,平衡时c(Y)=2.1×10-3 mol·L-1、c(Z)=4.2×10-3 mol·L-1,K=c(Y)c2(Z)=2.1×10-3×
(4.2×10-3)2≈3.7×10-8<105,则该反应进行程度很小,D错误。
9.(12分)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO和Cl2反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。
(1)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示。
①反应开始到10 min时,NO的平均反应速率v(NO)=0.1 mol·L-1·min-1。
②T2时该反应的平衡常数K=2。
③T2时Cl2的平衡转化率为50%。
(2)若按投料比n(NO)︰n(Cl2)=2︰1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示。
①在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为40%。
②若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的压强平衡常数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)。
解析:(1)①10 min时,c(NOCl)=1 mol·L-1,则转化的NO的物质的量浓度为1 mol·L-1,则v(NO)=
×100%=50%。(2)设n(NO)为2 mol,n(Cl2)为1 mol。①根据题图B,在压强为p的条件下,M点NO的转化率为50%,根据2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)可知,容器内总的气体减小的体积为反应的NO的体积的一半,因此NO的体积分数等于其物质的量分数,为×100%=40%。
② 2NO(g)　+　Cl2(g)2NOCl(g)
起始量/mol 2 1 0
反应量/mol 1 0.5 1
平衡量/mol 1 0.5 1
平衡分压　 p×
M点的压强平衡常数Kp=。
10.(14分)回答下列问题。
(1)已知F与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡:
F　K1
Fe3++6F-　K2
向含[Fe(SCN)6的溶液中加入NaF后,溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应,其离子方程式为[Fe(SCN)6]3-+6F-[FeF6]3-+6SCN-,平衡常数为(用K1和K2表示)。
(2)溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq),大部分以水合CO2的形式存在,水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25 ℃时,H2CO3(aq)CO2(aq)+H2O(l)的平衡常数K=600,正反应的速率可表示为v(H2CO3)=k1·c(H2CO3),逆反应的速率可表示为v(CO2)=k2·c(CO2),则k2=(用含k1的代数式表示)。
(3)在一定温度下,向容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,整个体系吸收(填“吸收”或“放出”)热量31.2 kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp=0.02 MPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
解析:(1)向含[Fe(SCN)6]3-的溶液中加入NaF后,溶液颜色由红色转变为无色,说明[Fe(SCN)6]3-和F-转化为[FeF6]3-,其离子方程式为[Fe(SCN)6]3-+6F-[FeF6]3-+6SCN-,
相减得到[Fe(SCN)6]3-+6F-
[FeF6]3-+6SCN-,所以平衡常数为。(2)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,k1·c(H2CO3)=k2·c(CO2),=K=600,解得k2=。(3)设反应达平衡时,反应Ⅰ消耗x mol H2O(g)、反应Ⅱ消耗y mol H2O(g),由题中信息可得:
Ⅰ.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
起始量/mol 1 　 0 0
变化量/mol x x x
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
变化量/mol y y 　 y 　 y
平衡量/mol x-y 1-x-y y x+y
则x+y=50%×1,x-y=0.1,解得x=0.3,y=0.2,故整个体系的热量变化为+131.4 kJ·mol-1×0.3 mol-41.1 kJ·mol-1×0.2 mol=+31.2 kJ(吸收热量)。起始时,气体物质的量为1 mol,压强为0.2 MPa,平衡时气体总物质的量是1.3 mol,则总压强为0.26 MPa,故反应Ⅰ的平衡常数Kp===0.02 MPa。

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