1、第第 3 3 讲讲化学平衡常数化学平衡常数化学反应进行的方向化学反应进行的方向 考试要点核心素养 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.能正确计算化学反应物质的转化率 ()。 3.了解化学反应的方向与化学反应的焓 变与熵变的关系。 4.掌握化学反应在一定条件下能否自发 进行的判断依据,能够利用化学反应的 焓变和熵变判断化学反应的方向。 5.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。 1.变化观念与平衡思想:能从化学平衡常数的角度 分析化学反应,运用化学平衡常数解决问题。能多 角度、动态地分析化学反应的转化率,运用化学反 应原理解决实际问题。
2、 2.证据推理与模型认知:可以通过分析、推理等方 法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关 系,建立模型。能运用模型(Qc与K的关系)解释化 学平衡的移动,揭示现象的本质和规律。 3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿 色化学观念,能运用化学平衡原理对与化学有关的 社会热点问题做出正确的价值判断。 一、化学平衡常数的含义和应用 1.化学平衡常数 (1)含义 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,简称平衡常数,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),平衡常数的表达 式:K
3、= ?(C)?(D) ?(A)?(B) 。 注意a.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。 b.平衡常数表达式中物质的浓度均为平衡状态时的浓度。 (3)意义 K值越大,说明正反应能够进行的程度越大,反应物的转化率越大;反之,K值 越小,转化得越不完全,转化率就越小。(当K10 5时,该反应基本进行完全) (4)影响因素 K只受温度的影响,与反应物或生成物的浓度无关。 2.化学平衡常数的应用 (1)判断、比较可逆反应进行的程度 一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应: K值 正反应进行 的程度 平衡时生成物 浓度 平衡时反应物 浓度 反应物 转化率 越大越大越大越小越高 越小
4、越小越小越大越低 (2)判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡 对于一般可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),浓度商Qc=? ?(C)?(D) ?(A)?(B)。 及时提醒浓度商表达式中物质的浓度为任意时刻浓度。 (3)判断可逆反应的反应热 升高温度,若K值增大,则正反应为吸热反应;若K值减小,则正反应为放热反 应。 (4)计算转化率:利用温度不变时,平衡常数不变列方程求解。 3.转化率 转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,用来表示反应限 度。对于反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),反应物 A 的转化率可以表示为 (A
5、)=A 的初始浓度-A 的平衡浓度 A 的初始浓度 100%。 二、化学平衡常数与转化率的计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时,要注意条理清楚地列 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.明确三个量起始量、变化量、平衡量 N2+3H22NH3 起始量130 变化量abc 平衡量1-a3-bc 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 对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。 对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。 各变化量之比等于各物质的化学计量数之比。 3.掌握四个公式 (1)反应物的转化率=
6、?(变化) ?(起始)100%= ?(变化) ?(起始)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。一般来说,转化率越大,原料 利用率越高,产率越大。产率=实际产量 理论产量100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量= 平衡量 平衡时各物质的总量100%。 (4)某组分的体积分数= 某组分的物质的量 混合气体总的物质的量100%。 4.答题模板 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始量(mol/L)ab00 变化量(mol/L)mxnxpxqx 平衡量(mol/L)a-mx b-nxpxqx (1)平衡常数K= (?)?(?)? (?-?)?(?-?)
7、?。 (2)转化率=某反应物转化的量 某反应物起始的量100%,如(A)平= ? ? 100%。 (3)百分含量:(A)= ?-? (?-?)+(?-?)+?+?100%。 (4)平衡后与初始时压强之比: ?平 ?始= (?-?)+(?-?)+?+? ?+? 。 (5)平均摩尔质量:?= ?(A)+?(?) (?-?)+(?-?)+?+?gmol -1。 三、化学反应进行的方向 1.自发过程 (1)含义 在一定条件下,不需要借助外力作用就能进行的过程。 (2)特点 2.化学反应方向的判据 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡
8、常数表达式为K=?(CO)?(H2) ?(C)?(H2?) () (2)增大反应物浓度,平衡正向移动,平衡常数增大() (3)升高温度,平衡常数一定增大() (4)平衡常数发生变化,化学平衡一定发生移动() (5)化学平衡发生移动,平衡常数一定发生变化() (6)反应 A(g)+B(g)C(g)达到平衡后,温度不变,增大压强,平衡正向移动,平衡常数增大 () (7)放热过程均可以自发进行,吸热过程均不能自发进行() (8)反应 CaCO3CaO+CO2是一个熵增的过程() (9)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素 () (10)H0 时,反应能自发进行() 答案(1)(2)(3)(4)(5
9、)(6)(7)(8)(9)(10) 2.已知反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)H0。 (1)此反应的平衡常数表达式为K=。 (2)温度降低,则K值(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)已知 1100时,K=0.263,此时测得c(CO2)=0.025molL -1,c(CO)=0.1molL-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“”“ ?(CO2) ?(CO) =0.25v逆 3.分析下列反应,在任何温度下均能自发进行的是() A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g)H=+163kJmol -1 B.Ag(s)+1 2C
10、l2(g) AgCl(s)H=-127kJmol -1 C.HgO(s)Hg(l)+1 2O2(g) H=+91kJmol -1 D.H2O2(l) 1 2O2(g)+H2O(l) H=-98kJmol -1 答案D 考点一考点一化学平衡常数的含义和应用化学平衡常数的含义和应用 题组一平衡常数表达式的书写 1.(2020 广东深圳调研)高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=?(CO)?(H2?) ?(CO2)?(H2)。恒容时,温度升高,H2 浓度减小。下列说法正确的是() A.该反应是焓变为正值 B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小 C.升高温度,逆反应速率减小 D.该反应的化学方程式为
11、 CO+H2OCO2+H2 答案A由题意知,温度升高,平衡向正反应方向移动,说明正反应为吸热反应,故该反应的焓 变为正值,A 项正确;恒温恒容下,增大压强,H2浓度不会减小,B 项错误;升高温度,正、逆反应速 率都会增大,C 项错误;该反应的化学方程式应为 CO2+H2CO+H2O,D 项错误。 2.(2020 福建漳州模拟)已知下列反应的平衡常数:H2(g)+S(s)H2S(g) K1;S(s)+O2(g)SO2(g)K2;则反应 H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是 () A.K1+K2B.K1-K2C.K1K2D.?1 ?2 答案DH2(g)+S(s)H2S(g)
12、的平衡常数K1=?(H2?) ?(H2) ,S(s)+O2(g)SO2(g)的平衡常数K2=?(SO2) ?(O2) , 反应 H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数K=?(H2?)?(O2) ?(H2)?(SO2)= ?1 ?2,D 项正确。 题组二影响化学平衡常数的因素 3.(2020 湖北武汉模拟)在恒容密闭容器中,反应 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H0,达 到平衡后,其他条件不变。仅改变某一条件,下列说法正确的是() A.增大 H2的浓度,可提高 CO2转化率,K增大 B.升高温度,可提高反应速率,K增大 C.升高温度,正反应速率减小,逆
13、反应速率增大,平衡逆向移动 D.改用高效催化剂,可增大反应速率,平衡不移动,K不变 答案D增大 H2的浓度,反应正向进行,可提高 CO2转化率,K不变,A 项错误;HT2T3),SiHCl3的平衡转化率增大,说明正反 应是吸热反应,A 项错误;增大氢气的浓度可提高 SiHCl3的平衡转化率,B 项正确;因正反应是吸 热反应,升高温度,平衡正向移动,反应的平衡常数增大,C 项错误;增大压强,平衡逆向移 动,SiHCl3的平衡转化率降低,D 项错误。 题组三化学平衡常数的应用 5.已知反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K与温度的关系如下表: 温度/400500830
14、平衡常数K1091 (1)该反应的H(填“”“=”或“”)0。 (2)500时,若 CO 和 H2O 的起始浓度均为 0.060molL -1,则在该条件下,CO 的平衡转化率为 。 (3)在 1000时,平衡常数K=0.5,当 CO、H2O(g)、CO2、H2的物质的量浓度相等时,该反应 (填“达到平衡状态”“正向进行”或“逆向进行”)。 答案(1)(2)75%(3)逆向进行 解析(1)由题给表格中数据可知,温度越高,平衡常数K越小,说明温度升高,反应逆向进行,正 反应为放热反应,HK,故反应逆向进行。 6.(2020 湖北黄冈模拟)二氧化氮可由 NO 和 O2生成,已知在 2L 密闭容器内
15、,800时反 应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H,n(NO)、n(O2)随时间的变化如表所示: 时间/s012345 n(NO)/mol0.2000.1000.0800.0500.0500.050 n(O2)/mol0.1000.0500.0400.0250.0250.025 已知:K800K1000,则该反应的H(填“大于”或“小于”)0,用 O2表示 02s 内该反应 的平均速率为。 答案小于0.015molL -1s-1 解析由已知条件知升高温度化学平衡常数减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应是放热 反应。用 O2表示 02s 内该反应的平均速率为 0.100mol-0.0
16、40mol 2L 2s =0.015molL -1s-1。 考点二考点二化学平衡常数的相关计算化学平衡常数的相关计算 题组一有关浓度平衡常数的计算 1.(2020 江西吉安模拟)某温度下在 2L 密闭容器中加入一定量 A,发生以下化学反 应:2A(g)B(g)+C(g)H=-48.25kJmol -1,反应过程中 B、A 的浓度比与时间 t有如图所 示关系,若测得第 15min 时c(B)=1.6molL -1,下列结论正确的是( ) A.该温度下此反应的平衡常数为 3.2 B.A 的初始物质的量为 8mol C.反应到达平衡时,放出的热量是 193kJ D.反应达平衡时,A 的转化率为 40
17、% 答案Bc(B)=1.6molL -1,则 n(B)=3.2mol,由题图可推知n(A)=1.6mol,列“三段式”为 2A(g)B(g)+C(g) 起始/molx00 转化/mol6.43.23.2 平衡/mol1.63.23.2 可以计算出x=8mol,则K=1.61.6 0.82 =4,故 A 错误、B 正确;到达平衡时生成 B 的物质的量为 3.2mol, 放出的热量是 3.2mol48.25kJmol -1=154.4kJ,C 错误;A 的转化率为8mol-1.6mol 8mol 100%=80%,D 错误。 题组二有关压强平衡常数的计算 2.(2020 贵州遵义模拟)在 1.0L
18、 密闭容器中放入 0.10molA(g),在一定温度下进行反 应:A(g)B(g)+C(g)H=+85.1kJmol -1。 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表: 时间(t)/h0124816202530 总压强(p)/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53 回答下列问题: (1)欲提高 A 的平衡转化率,可采取的措施有。 (2)由总压强p和起始压强p0计算反应物 A 的转化率(A)的表达式为,平 衡时 A 的转化率为,反应的平衡常数K=。 答案(1)升高温度、减小压强 (2) ? ?0 -1 100%94.1%1.5 解析(1)因
19、正反应为气体物质的量增大的吸热反应,故采取升温、减压措施均可使反应正向移 动,提高反应物的转化率。 (2)在同体积的容器中,压强之比等于气体的物质的量之比,则有p(A)=p-p0,故 A 的转化率的表 达式为?-?0 ?0 100%= ? ?0 -1 100%;25h 时反应已达平衡状态,则将表中数据代入表达式可知,平衡 时 A 的转化率(A)= 9.53 4.91 -1 100%94.1%;依据“三段式”列式进行求解: A(g)B(g)+C(g) 起始/(molL -1) 0.1000 转化/(molL -1) 0.09410.09410.0941 平衡/(molL -1) 0.10-0.0
20、9410.09410.0941 K=0.0941 2 0.0059 1.5。 3.工业上可用 H2和 CO2制备甲醇,其反应的化学方程式为 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某 温度下,将 1molCO2和 3molH2充入 2L 恒容密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的 压强关系如下表: 时间/h123456 ?后 ?前 0.900.850.830.810.800.80 (1)用 H2表示前 2h 内的平均反应速率v(H2)=。 (2)在 300、8MPa 下,将 CO2和 H2按物质的量之比 13 通入一恒压密闭容器中发生反应,达到 平衡时,测得 CO2
21、的平衡转化率为 50%,则该反应条件下的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。 答案(1)0.225molL -1h-1 (2) 1 48 解析(1)恒温恒容时,气体的压强之比等于其物质的量之比,2h 时, ?后 ?前=0.85,设消耗 CO2的物质 的量为xmol,根据方程式: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 有(4-2?)mol 4mol =0.85,解得x=0.3,故前 2h 内的平均反应速率v(H2)= 0.3mol3 2L 2h =0.225molL -1h-1。 (2)设开始时投入 CO2和 H2的物质的量分别为 1mol
22、、3mol,CO2的平衡转化率为 50%,列“三段 式”: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 起始量/mol1300 转化量/mol0.51.50.50.5 平衡量/mol0.51.50.50.5 则平衡时p(CO2)=p(CH3OH)=p(H2O)=8MPa0.5mol 3mol =4 3MPa,p(H2)=8MPa 1.5mol 3mol =4MPa,故该反应条件下 的平衡常数Kp= 4 3 4 3 4 34 3= 1 48。 4.汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污染源,其中存在大量 NO。实验发现,NO 易发生反应 2NO(g)N2O2(g)并快速达到平衡。向真
23、空钢瓶中充入一定量的 NO 进行反应,测得温度T1和T2 时 NO 的转化率随时间变化的结果如图所示。 在温度T2下,达到平衡时体系的总压强为 200kPa,X 点 N2O2的物质的量分数为,X 点对应 的平衡常数Kp=(用分压表示);提高 NO 平衡转化率的条件为 (任答两点)。 答案78.6%0.086降低温度、增大压强 解析根据题意,假设开始时充入 NO 的物质的量为 1mol,列“三段式”进行求解: 2NO(g)N2O2(g) 起始/mol10 转化/mol0.880.44 平衡/mol0.120.44 X 点 N2O2的物质的量分数= 0.44mol 0.12mol+0.44mol1
24、00%78.6%;Kp= 2000.44 0.56 (2000.12 0.56) 20.086。由题图可知,降低 温度、增大压强均可提高 NO 平衡转化率。 考点三考点三化学反应进行的方向化学反应进行的方向 1.(2020 湖北荆州模拟)下列反应过程中,H0 且S0 的是 () A.NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) B.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) C.4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) D.HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l) 答案BA 项是熵减的放热反应;C 项是熵减的放热反应;D 项是放热反应。 2.(2020 安徽铜陵模拟)对
25、于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是() A.若H0,则任何温度下都能自发进行 B.若H0、S0 B.反应 3C(s)+CaO(s)CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行,说明该反应的H0 C.反应 BaSO4(s)+4C(s)BaS(s)+4CO(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的H0 D.反应 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在常温下能够自发进行,则该反应的H0,反应的S0,则H0,错 误。 2.(2020 辽宁沈阳模拟)研究发现,液态苯是优质储氢材料:C6H6(l)+3H2(g)C6H12(l)。一定温 度下,在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气,经反应
26、达到平衡后,测得 c(H2)=2molL -1。保持温度不变,将体积压缩至原来一半,达到新平衡时 c(H2)为() A.1molL -1 B.2molL -1 C.3molL -1 D.4molL -1 答案B该可逆反应中只有一种气体,平衡常数K= 1 ?3(H2),温度不变,则平衡常数 K不变,氢气浓 度不变,B 项正确。 3.将 BaO2放入密闭真空容器中,反应 2BaO2(s)2BaO(s)+O2(g)达到平衡,保持温度不变,缩小 容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是() A.平衡常数减小B.BaO 量不变 C.氧气压强不变D.BaO2量减少 答案C化学平衡常数只与温度有关,温度
27、不变,平衡常数不变,故 A 错误;缩小容器体积,压强 增大,反应向逆反应方向进行,则 BaO 的量减小,故 B 错误;温度不变,平衡常数不变,由K=c(O2) 知氧气浓度不变,则压强不变,故 C 正确;缩小容器容积,反应向逆反应方向进行,则 BaO2量增加, 故 D 错误。 4.在一定条件下,将 1mol/LCO 和 2mol/L 水蒸气混合后发生如下变 化:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),若反应达平衡时测得 CO 转化率为 40%,则该条件下该反应的 平衡常数为() A.0.25B.0.17 C.0.44D.1.0 答案B根据“三段式”进行计算: CO(g)+H2O(g)C
28、O2(g)+H2(g) 起始浓度(mol/L)1200 转化浓度(mol/L)140%0.40.40.4 平衡浓度(mol/L)0.61.60.40.4 平衡常数K=0.40.4 0.61.60.17。 5.(2020 福建三明月考)在 25时,密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表: 物质XYZ 初始浓度/(molL -1) 0.10.20 平衡浓度/(molL -1) 0.050.050.1 下列说法错误的是() A.反应达平衡时,X 的转化率为 50% B.反应可表示为 X+3Y2Z,其平衡常数为 1600 C.增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动,平衡常数增大 D.
29、改变温度可以改变此反应的平衡常数 答案C反应达到平衡时,X 的转化率为(0.1-0.05)molL -1 0.1molL-1 100%=50%,A 正确;根据浓度变化量之 比等于化学计量数之比可知,c(X)c(Y)c(Z)=0.050.150.1=132,则反应的化 学方程式为 X+3Y2Z,K= ?2(Z) ?(X)?3(?)= (0.1)2 0.05(0.05)3=1600,B 正确;平衡常数只与温度有关,增大压 强反应向生成 Z 的方向进行,平衡常数不变,C 错误;平衡常数只受温度的影响,温度改变时,化学 平衡常数一定改变,D 正确。 6.(2020 山东泰安模拟)某绝热恒容容器中充入
30、2molL -1NO 2,发生反应 2NO2(g) N2O4(g) H=-56.9kJmol -1,下列分析不正确的是 () A.5s 时 NO2的转化率为 75% B.03s 内v(NO2)增大是因为体系温度升高 C.3s 时化学反应处于平衡状态 D.9s 时再充入 N2O4,平衡后K较第一次平衡时大 答案C分析题图可知,05s 内c(NO2)=2molL -1-0.5molL-1=1.5molL-1,NO 2的转化率为 1.5molL-1 2molL-1 100%=75%,A 项正确;该反应的正反应是放热反应,在绝热恒容容器中,随着反应进行 不断放出热量,体系温度升高,反应速率增大,B 项
31、正确;3s 时二氧化氮反应速率最大,37s 内 v(NO2)随时间减小,7s 后v(NO2)不变,反应才处于平衡状态,C 项错误;9s 时反应处于平衡状态, 再充入 N2O4,平衡逆向进行,体系温度降低,平衡常数增大,D 项正确。 7.CO 可用于合成甲醇,化学方程式为 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。 (1)上图是反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在不同温度下 CO 的转化率随时间变化的曲线。 该反应的焓变H(填“”“”“”或“=”)K2。在T1温度下,往体 积为 1L 的密闭容器中,充入 1molCO 和 2molH2,测得 CO 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化
32、如图所示。 则该反应的平衡常数为。 (2)在容积为 1L 的恒容容器中,分别研究在 230、250和 270三种温度下合成甲醇的规律。 如图是上述三种温度下 H2和 CO 的起始组成比n(H2)/n(CO),起始时 CO 的物质的量均为 1mol与 CO 平衡转化率的关系,则曲线 Z 对应的温度是;该温度下上述反应的化学平衡常数 为。曲线上 a、b、c 点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关 系为。 答案(1)12(2)2704K1=K2T1;T2平衡时 CO 转化率小于T1平衡 时 CO 转化率,升高温度平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,HT1,正反应为
33、放热反应,则K1K2。列出“三段式”: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 起始浓度(molL -1) 120 转化浓度(molL -1) 0.751.50.75 平衡浓度(molL -1) 0.250.50.75 则该反应的平衡常数为 0.75 0.250.52=12。 (2)该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,CO 的转化率减小。在横坐标 上任取一点作横坐标的垂直线,可见 CO 的转化率:XYZ,则 X、Y、Z 对应的温度依次为 230、 250、270。由题图知,该温度下n(H2)/n(CO)=1.5(起始 H2、CO 物质的量分别为 1.5mol、 1mol)
34、时,CO 的平衡转化率为 50%,列“三段式”: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 起始浓度(molL -1) 11.50 转化浓度(molL -1) 150%=0.510.5 平衡浓度(molL -1) 0.50.50.5 270下的化学平衡常数为 0.5 0.50.52=4。a、b 点的温度相同,则 K1=K2,c 点温度低于 a、b 点,温度 升高平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,则K1=K20,请回答下列问题: (1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1molL -1,c(N)=2.4molL-1,达到平衡后,M 的 转化率为 60%,此时 N 的转化率为。 (
35、2)若反应温度升高,M 的转化率(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4molL -1,c(N)=amolL-1,达到平衡 后,c(P)=2molL -1,则 a=。 (4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=bmolL -1,达到平衡后,M 的转化率为 (保留一位小数)。 答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41.4% 解析(1)由题给信息可知 M(g)+N(g)P(g)+Q(g) 起始浓度(molL -1) 12.40 0 转化浓度(molL -1) 160%160% 因此 N 的转化率为1molL -160% 2.
36、4molL-1 100%=25%。(2)H0,说明该反应为吸热反应,升高温度,平衡 右移,M 的转化率增大。(3)根据(1)可求出各物质的平衡浓度:c(M)=0.4molL - 1,c(N)=1.8molL-1,c(P)=0.6molL-1,c(Q)=0.6molL-1,因此化学平衡 常数 K= ?(P)?(Q) ?(M)?(N)= 0.60.6 0.41.8= 1 2。若反应温度不变,反应达平衡后,c(P)=2molL -1,c(Q)=2molL-1,则 c(M)=4molL -1-2molL-1= 2molL -1,c(N)=(a-2)molL-1,K=?(P)?(Q) ?(M)?(N)=
37、 22 2(?-2)= 1 2,解得 a=6。 (4)设 M 的转化率为x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)=b(1-x)molL 1,c(N)=b(1- x)molL -1,c(P)=bxmolL-1,c(Q)=bxmolL-1,K=?(P)?(Q) ?(M)?(N)= ? ?(1-?)?(1-?)= 1 2,解得 x41.4%。 B B 组组综合提升综合提升 9.(2020 江西宜春模拟)N2O5是一种新型硝化剂,一定温度下发生反应 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H0,T1温度下的部分实验数据如下表,则下列说法错误的是 () t/s050010001500 c(N2
38、O5)/(molL -1) 5.003.522.502.50 A.500s 内 N2O5的分解速率为 2.9610 -3molL-1s-1 B.T1温度下的平衡常数为K1=125,1000s 时转化率为 50% C.其他条件不变时,T2温度下反应到 1000s 时测得 N2O5(g)浓度为 2.98molL -1,则 T1T2,则K1K2 答案C因正反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,且能较快达到平衡,其他条件不变 时,T2温度下反应到 1000s 时测得 N2O5(g)浓度为 2.98molL -1,比 T1温度下 N2O5(g)的浓度高,说 明平衡向逆反应方向移动,则T2T1,C 项错
39、误。 10.(2020 北京西城模拟)已知:2CrO4 2-+2H+ Cr2O7 2-+H 2O。25时,调节初始浓度为 1.0molL -1 的 Na2CrO4溶液的 pH,测定平衡时溶液中c(Cr2O7 2-)和 c(H +),获得如图所示的曲线。下列说法不 正确的是() A.平衡时,pH 越小,c(Cr2O7 2-)越大 B.A 点 CrO4 2-的平衡转化率为 25% C.A 点 CrO4 2-转化为 Cr 2O7 2-的平衡常数 K=10 14 D.平衡时,若溶液中c(Cr2O7 2-)=c(CrO 4 2-),则 c(H +)2.010-7molL-1 答案BpH 越小,c(H +
40、)越大,越有利于平衡正向移动,平衡时 c(Cr2O7 2-)越大,A 项正确;由题图 可知,A 点c(Cr2O7 2-)=0.25molL-1,消耗的 c(CrO4 2-)=0.25molL-12=0.5molL-1,CrO 4 2-的平衡 转化率为 50%,B 项错误;A 点时,平衡常数K= ?(Cr2O7 2-) ?2(CrO4 2-)?2(H+)= 0.25 0.52(1.010-7)2=10 14,C 项正确;若溶液 中c(Cr2O7 2-)=c(CrO 4 2-),则二者约为 0.33molL-1,此时,c(H+)b B.增大压强,反应不移动 C.升高温度,反应向正反应方向移动 D.
41、反应、均为放热反应 答案C题给信息中的+=,因此K3=K1K2,则a=1.471.622.38,b=1.682.15 0.78,ab,A 项正确;反应是等体积反应,增大压强,平衡不移动,B 项正确;由a约为 2.38,b约 为 0.78 可知,随温度升高,K2、K3均减小,反应、均向逆反应方向移动,反应、均为放热 反应,故 C 项不正确、D 项正确。 12.(2019 辽宁五校联考)近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。 汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要 内容之一。请回答下列问题: (1)已知:N2(g)+O2(g)2N
42、O(g)H1=+180.5kJmol -1 C(s)+O2(g)CO2(g)H2=-393.5kJmol -1 2C(s)+O2(g)2CO(g)H3=-221kJmol -1 若某反应的平衡常数表达式为K=?(N2)? 2(?O2) ?2(NO)?2(CO),则此反应的热化学方程式为 。 (2)N2O5在一定条件下可发生分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),某温度下向恒容密闭容器中 加入一定量 N2O5,测得 N2O5浓度随时间的变化如下表: t/min012345 c(N2O5)/(molL -1) 1.000.710.500.350.250.17 反应开始时体系压强为p0
43、,第 2min 时体系压强为p1,则p1p0=。25min 内用 NO2表 示的该反应的平均反应速率为。 一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量 N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态 的是(填字母)。 a.NO2和 O2的浓度比保持不变 b.容器中压强不再变化 c.2v正(NO2)=v逆(N2O5) d.气体的密度保持不变 (3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将平衡常数表达式中平衡浓度用平 衡分压代替。反应 NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)中v正=k正p(NO2)p(CO),v逆=k 逆p(NO)p(CO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为
44、 (用k正、k逆表示)。 (4)密闭反应器中按n(N2)n(H2)=13 投料后,在 200、400、600下,合成 NH3反应达到 平衡时,混合物中 NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示(已知该反应为放热反应)。 曲线 a 对应的温度是。 M 点对应的 H2的转化率是。 答案(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5kJmol -1 (2)74(或 1.751)0.22molL -1min-1 b (3) ?正 ?逆 (4)20075% 解析(1)若某反应的平衡常数表达式为K=?(N2)? 2(?O2) ?2(NO)?2(CO),则其化学方程式为 2N
45、O(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),将题中 3 个已知热化学方程式依次编号为,根据盖斯 定律,由2-,可得H=-393.5kJmol -12-180.5kJmol-1-(-221kJmol-1)=- 746.5kJmol -1。 (2)根据题表中数据列“三段式”为 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) 开始/(molL -1) 1.0000 转化/(molL -1) 0.501.000.25 2min 时/(molL -1) 0.50 1.000.25 该反应在恒温恒容条件下发生,反应前后气体的压强之比等于物质的量之比,也等于物质的量浓 度之比,所以p1p0=(0.50+1
46、.00+0.25)1.00=74。25mi n 内,v(N2O5)=(0.50-0.17)molL -1 (5-2)min =0.11molL -1min-1,v(NO 2)=2v(N2O5)=0.22molL -1min-1。反应 过程中 NO2和 O2的浓度比始终保持不变,a 项不能说明反应已经达到化学平衡状态;该反应在反 应前后气体总分子数不相等,反应过程中容器中压强为变量,容器中压强不再变化可以说明反应 已经达到化学平衡状态,b 项符合题意;v正(NO2)=2v逆(N2O5)时,正、逆反应速率相等,而 2v正 (NO2)=v逆(N2O5)时,正、逆反应速率不相等,c 项不能说明反应已经
47、达到化学平衡状态;反应物和 生成物全为气体,气体总质量不变,容器恒容,故反应过程中气体密度始终不变,d 项不能说明反 应已经达到化学平衡状态。(3)Kp=?(NO)?(CO2) ?(NO2)?(CO),已知 v正=k正p(NO2)p(CO),v逆=k 逆p(NO)p(CO2),平衡时正、逆反应速率相等,即k正p(NO2)p(CO)=k逆p(NO)p(CO2),则 ?(NO)?(CO2) ?(NO2)?(CO)= ?正 ?逆,故 Kp= ?正 ?逆。(4)合成氨反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NH3 的产率降低,NH3的物质的量分数减小,在相同条件下,曲线 a 对应 NH3的物质的量分数最高,其反 应温度最低,所以曲线 a 对应的温度为 200。M 点 NH3的物质的量分数为 60%,设 NH3为 0.6xmol,则 N2、H2共为 0.4xmol,因为反应器中按n(N2)n(H2)=13 投料,结合 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知,M 点时 H2为 0.3xmol,转化的 H2的物质的量为 0.9xmol,所以 M 点 对应 H2的转化率= 0.9? 0.9?+0.3?100%=75%。
