1、第第 2 课时课时化学平衡常数化学平衡常数 【课程标准要求】 1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量。知道化学平衡常数的含义。 2.能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的简单计算。 3.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。 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)，其平衡常数的表达式为： Kc p（C）cq（D） cm（A）cn（B）。 2.意义 (1)化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行 的程度。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定 量体现。 (2)K 值
2、越大，说明反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，反应进行得就 越不完全，转化率就越小。一般来说，当 K105时，该反应进行得基本完全。 (3)对有固体、纯液体参加或生成的反应来说，固体和纯液体的浓度视为“1”。 (4)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关。 3.浓度商 任意时刻 Qc p（C）cq（D） cm（A）cn（B）。 【微自测】 1.下列关于化学平衡常数的说法中正确的是() A.在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B.由化学平衡常数 K 可以推断一个可逆反应进行的限度 C.化学平衡常数 K 与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D.当改变反应物的浓度时，化学平衡常数一
3、定会发生改变 答案B 解析K 与温度有关，温度不同时化学平衡常数不同，故 A 错误；化学平衡常数 K 可以推断一个可逆反应进行的程度，K 越大，正向进行的趋势越大，故 B 正确； 化学平衡常数 K 只与温度有关，与反应物浓度、体系的压强无关，故 C 错误；当 改变反应物的浓度时，如温度不变，则化学平衡常数不变，故 D 错误。 2.合成氨反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)，K 1 2N 2(g)3 2H 2(g)NH3(g)，K 2NH3(g)N2(g)3H2(g)，K 若 Ka，则 K_、K _。 答案a 1 a 解析写出表达式 K c2（NH3） c（N2）c3（H2），K c（NH
4、3） c1 2（N 2）c3 2（H 2） ，则 K a， K1 a。 一、化学平衡常数及应用一、化学平衡常数及应用 【活动探究】 水煤气变换反应，主要应用在以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工 业，另外在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整 制氢反应中大量 CO 的去除。一氧化碳和氢气都是会燃烧的气体，工业上把这种 混合气， 叫“水煤气”。 水煤气制备的其中一步反应为： CO(g)H2O(g)CO2(g) H2(g)，其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示： t/7008008301 0001 200 K0.60.91.01.72.6 (1)工业生产
5、水煤气反应的化学平衡常数 K 的表达式是什么？ 提示：K c（CO2）c（H2） c（CO）c（H2O） (2)该反应的正反应是放热反应还是吸热反应？ 提示：该反应的 K 随温度的升高而增大，故该反应的正反应是吸热反应，H0。 (3)830 时密闭容器中进行水煤气的变换反应： CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) 达到平衡，保持温度不变，向容器中再充入 1 mol CO(g)和 H2O(g)平衡常数(K)如 何变化？ 提示：平衡常数 K 只随温度的变化而变化，温度不变，K 值不变。 (4)800 时， 发生上述反应， 某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为 c(CO2)2 mol/L、c
6、(H2)1.5 mol/L、c(CO)1 mol/L、c(H2O)3 mol/L 则下一时刻，反应 向哪个方向进行？ 提示：此时刻下的浓度商 Qc（CO2）c（H2O） c（CO）c（H2O） 21.5 13 1K，所以反应向 逆反应方向进行。 (5)Shibata 曾做过下列实验： 使纯 H2缓慢地通过处于 721 下的过量氧化钴CoO(s)，发生如下反应： CoO(s)H2(g)Co(s)H2O(g)K10.025 在相同温度下用 CO 还原 CoO(s)，发生如下反应： CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)K20.02 则水煤气变换反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g
7、)的平衡常数(K)是多少？ 提示：由可得：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，KK2 K1 0.02 0.0250.8。 【核心归纳】 1.化学平衡常数 K 的表达式及关系 (1)书写平衡常数表达式时，固体、纯液体(如水、乙醇等)的浓度可视为 1，一般 不列入平衡常数表达式中。 如 Cr2O2 7(aq)H2O(l)2CrO2 4(aq)2H (aq)， 平衡 常数 Kc 2（CrO2 4）c2（H ） c（Cr2O2 7） 。 (2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，书写的 方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数也不同，但这些平衡 常数可以
8、相互换算。 (3)对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即 K正 1 K 逆 。 2.化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度 K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大， 反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，反应进行得越不完全，转化率就 越小。 (2)判断反应的热效应 若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。 (3)判断反应进行方向 对于可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)在任意状态下，浓度关系用 Q cp（C）cq（D） cm（A）cn（B）表示。 则：当 QK 时
9、，反应处于平衡状态，v正v逆。 当 QK 时，反应向正反应方向进行，v正v逆。 当 QK 时，反应向逆反应方向进行，v正v逆。 (1)书写化学平衡常数的注意事项 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)Kc2(SO3)/c2(SO2)c(O2)不要漏掉 c2(SO3)、 c2(SO2)的幂指数。 CO2(g)C(s)2CO(g)Kc2(CO)/c(CO2) 不能包括 c(C)。 FeCl3(aq)3KSCN(aq)3KCl(aq)Fe(SCN)3 Fe3 (aq)3SCN(aq) Fe(SCN)3 KcFe(SCN)3/c(Fe3 )c3(SCN)不能包括 c(KCl)。 (2)化学平衡常数的“
10、变”与“不变” 浓度、压强、催化剂等影响化学反应的因素发生变化时，K 值不变。 H0 的反应，T 升高(降低)，K 减小(增大)；H0 的反应，T 升高(降低)，K 增大(减小)。 一定温度下的同一个可逆反应，其各物质的化学计量数同除以(乘以)n 以后，K 值变为nK(Kn)。 【实践应用】 1.对于反应 3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)的平衡常数 K，下列说法正确的 是() A.Kc 4（H2）c（Fe3O4） c3（Fe）c4（H2O） B.K c4（H2） c4（H2O） C.增大 c(H2O)或减小 c(H2)，会使该反应平衡常数减小 D.改变反应的温度，平衡常数
11、不一定变化 答案B 解析K 的表达式中不包括固体和纯液体反应物、生成物的浓度，故 A 错误，B 正确。一个给定的化学反应，其 K 值大小与温度有关，而与反应物、生成物的浓 度变化无关，故 C、D 错误。 2.某温度下，对于反应 mA(g)nB(g)pC(g)的平衡常数 K，下列说法正确的是 () A.K 值越大，表明该反应越有利于 C 的生成，反应物的转化率越大 B.若缩小反应器的容积，则 K 增大 C.温度越高，K 一定越大 D.如果 mnp，则 K1 答案A 解析B 错误，对于一个确定的化学反应，K 只是温度的函数，与压强无关；C 错误，该反应的H 的正、负号未知，不能确定温度升高后 K
12、变化的情况；D 错 误，K cp（C） cm（A）cn（B），故由 mnp 不能确定 K1。 3.300 mL 恒容密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的 CO 气体，一定条件下发生 反应：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，其平衡常数与温度的关系如下表： T/2580230 K510421.910 5 下列说法不正确的是() A.该反应为放热反应 B.在 25 时，Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常数为 210 5 C.在 80 时，测得某时刻 Ni(CO)4、CO 的浓度均为 0.5 molL 1，则此时 v 正v 逆 D.在 80 达到平衡时，充入一定量的 Ni(CO
13、)4气体，再次平衡后，CO 的体积分 数增大，平衡常数减小 答案D 解析A 正确，由表格数据分析，K 随着 T 的升高而减小，则反应 Ni(s) 4CO(g)Ni(CO)4(g)是放热反应； B 正确； 在相同温度下， 令 Ni(CO)4(g)Ni(s) 4CO(g)的平衡常数为 K1，K1 1 K 1 5104 210 5 ；C 正确，Ni(s) 4CO(g)Ni(CO)4(g)，80 ，KcNi(CO)4/c4(CO)2，当 cNi(CO)4c(CO) 0.5 mol/L，0.5/0.5482，故化学反应向左进行，v正v逆；D 错误，平衡常 数只与温度有关。 二、化学平衡常数与转化率的计算
14、 【核心归纳】 1.化学平衡常数的计算模板“三段式法” mA（g）nB（g）pC（g）qD（g）起始（mol/L） ab00转化（mol/L）mxnxpx qx平衡（mol/L）amxbnxpxqx 则 T 下该反应的化学平衡常数为 K （px）p（qx）q （amx）m（bnx）n。 其中：反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度 生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度。 2.计算过程中三个常用“量” (1)平衡转化率 含义：平衡时已转化的某反应物的量与转化前(初始时)该反应物的量之比，常 用表示平衡转化率。 表达式 对于可逆反应 aAbBcCdD AA 的初始浓度A 的平衡浓度 A 的初始浓度 100%
15、c 始（A）c平（A） c始（A） 100% A A 的初始物质的量A 的平衡物质的量 A 的初始物质的量 100% n始（A）n平（A） n始（A） 100% (2)混合物组分的百分含量 平衡量 平衡时各物质的总量100% (3)某组分(气体)的体积分数某组分（气体）的物质的量 混合气体总的物质的量 100% 典例在容积均为 1 L 的密闭容器 A(500 ，恒温)、B(起始 500 ，绝热)两个 容器中分别加入 0.1 mol N2O、0.4 mol CO 和相同催化剂，发生反应：N2O(g) CO(g)N2(g)CO2(g)H362.8 kJ/mol 实验测得 A、B 两容器中 N2O
16、的转化率随时间的变化关系如图所示： 回答下列问题： (1)B 容器中 N2O 的转化率随时间的变化关系是上图中的_曲线。 (2)500 时该反应的化学平衡常数 K_(用分数表示)。 答案(1)a(2) 1 45 解析(1)反应 N2O(g)CO(g)N2(g)CO2(g)的H0， 容器 B(绝热)的起始温 度为 500 ，反应正向进行放出热量，体系的温度升高，反应速率加快，达到平 衡的时间缩短，故 B 容器 N2O 的转化率随时间的变化关系的是曲线 a。 (2)图中曲线 b 对应 A 容器中 N2O 的转化率，达到平衡时 N2O 转化率为 25%，则 有： N2O（g）CO（g）N2（g）CO
17、2（g）起始（mol/L） 0.10.400转化（mol/L）0.0250.0250.025 0.025平衡（mol/L）0.0750.3750.0250.025 K c（N2）c（CO2） c（N2O）c（CO） 0.0250.025 0.0750.375 1 45。 规律方法化学平衡计算的解题思路 【实践应用】 1.某温度下，向容积为 1 L 的密闭反应器中充入 0.10 mol SO3，当反应容器中的气 体压强不再变化时，测得 SO3的转化率为 20%，则该温度下反应 2SO2(g) O2(g)2SO3(g)的平衡常数为() A.8.0102B.1.6103 C.3.2103D.4.01
18、02 答案B 解析设生成的 O2的物质的量为 x mol， 2x 0.10100%20% x0.01， Kc 2（SO2）c（O2） c2（SO3） 0.02 1 2 0.01 1 0.08 1 2 1 1 600， 所以逆反应的平衡常数为 1 600，B 正确。 2.在一定温度下，反应：1 2H 2(g)1 2X 2(g)HX(g)的平衡常数为 10，若将 1.0 mol HX(g)通入体积为 1.0 L 的密闭容器中，在该温度下 HX(g)的最大分解率接近于 () A.5%B.17%C.25%D.35% 答案B 解析该温度下 HX(g) 1 2H 2(g)1 2X 2(g)的平衡常数 K1
19、 K 1 10。 设 HX 的分解率为 x K c1 2（H 2）c1 2（X 2） c（HX） （1 2x） 1 2（ 1 2x） 1 2 1x 1 2x 1x 1 10 解得 x1 617%。 核心体系建构 1.已知可逆反应 N2(g)3H2(g)高温、高压 催化剂 2NH3(g)，其平衡常数表达式正确的是 () A.Kc（N2）c（H2） c（NH3） B.Kc（N2）c 3（H2） c（NH3） C.K c2（NH3） c（N2）c3（H2） D.K c（NH3） c（N2）c3（H2） 答案C 2.当把 N2O4放入密闭容器中， 并建立 N2O4(g)2NO2(g)平衡后， 保持温度
20、不变， 再通入一定量的 N2O4气体，待反应达到新的平衡后，新平衡与旧平衡相比， c2（NO2） c（N2O4）( ) A.变大B.不变 C.变小D.无法确定 答案B 解析对于反应：N2O4(g)2NO2(g)，c 2（NO2） c（N2O4）K，对于确定的化学反应， 温度不变，K 不变。 3.对于可逆反应 FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，在一定温度下，其平衡常数为 K，则下列说法正确的是() A.K c（Fe）c（CO2） c（FeO）c（CO） B.达到平衡状态时，c(CO2)不一定等于 c(CO) C.改变反应的温度，平衡常数不一定变化 D.加入 CO(g)，达到新平衡时，
21、K 增大 答案B 解析A 项，FeO、Fe 为固体，因此 Kc（CO2） c（CO） ，错误；B 项，虽然两者的化 学计量数相等，但平衡时，两者的浓度不一定相等，正确；C 项，K 的大小受温 度影响，温度改变则 K 发生变化，错误；D 项，只要温度不变 K 则不变，错误。 4.某温度时，反应 SO2(g)1 2O 2(g)SO3(g)的平衡常数 K50。在同一温度下， 反应 2SO3(g)2SO2(g)O2(g)的平衡常数 K1应为() A.2 500B.100 C.410 4 D.210 2 答案C 解析由题意知，该温度下，K c（SO3） c（SO2）c1 2（O 2） ，K1c 2（SO
22、2）c（O2） c2（SO3） ， 则 K1 1 K2410 4。 5.二氧化硫是常用的化工原料，也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境 化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，SO2催化氧化生成 SO3：2SO2(g) O2(g) 催化剂 2SO3(g)，某温度下，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系 如图所示。 根据图示回答下列问题： (1)将 2.0 mol SO2和 1.0 mol O2置于 10 L 密闭容器中，反应达平衡后，体系总压 强为 0.10 MPa。该反应的平衡常数等于_。 (2)平衡状态由 A 变到 B 时，平衡常数 K(A)_(填“”“”或 “”)K(B)
23、。 答案(1)800(2) 解析(1)A 点体系总压强为 0.10 MPa，表示可逆反应达平衡状态，此时 SO2的平 衡转化率为 80%， K c2（SO3） c2（SO2）c（O2） （0.16）2 （0.04）20.02800。 (2)平衡状态 A 到平衡状态 B 时，改变的是压强，温度没有发生变化，所以平衡常 数不变：K(A)K(B)。 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.下列有关化学平衡常数的描述中正确的是() A.化学平衡常数的大小取决于化学反应本身，与其他外界条件无关 B.相同温度下，反应 A(g)B(g)C(g)与反应 C(g)A(g)B(g)的化学平衡 常数相同 C.
24、反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0 的化学平衡常数随温度升高而增大 D.反应 A(g)B(g)2C(g)的平衡常数表达式为 K c2（C） c（A）c（B） 答案D 解析A.化学平衡常数的大小取决于化学反应本身，并且只与温度有关，A 项错 误；B.相同温度下，反应 A(g)B(g)C(g)与反应 C(g)A(g)B(g)的化学 平衡常数互为倒数，B 项错误；C.反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0 的化 学平衡常数随温度升高而减小，C 项错误；D.反应 A(g)B(g)2C(g)的平衡常 数达式为 K c2（C） c（A）c（B），D 项正确。 2.2 000 K 时
25、，反应 CO(g)1 2O 2(g)CO2(g)的平衡常数为 K，则相同温度下反 应 2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常数 K为() A.1 K B.K2 C. 1 K2 D. 1 K1 2 答案C 解析平衡常数与化学方程式的写法有关，对于题干中的两个反应，K c（CO2） c（CO）c1 2（O 2） ，Kc 2（CO）c（O2） c2（CO2） ，所以 K 1 K2。 3.关于平衡常数 K，下列说法中正确的是() A.K 值越大，反应越容易进行 B.对任一给定的可逆反应，温度升高，K 值增大 C.对同一可逆反应 K 值越大，反应物的转化率越高 D.加入催化剂或增大反应物浓度，K
26、值将增大 答案C 解析对于给定的可逆反应，化学平衡常数越大，反应进行的程度越大，但反应 不一定容易进行，A 项错误，C 项正确；化学平衡常数与催化剂和反应物浓度无 关，只与温度有关，与温度的关系视具体反应而定，B、D 项错误。 4.下列关于平衡常数 K 的说法中，正确的是() 平衡常数K只与反应本身及温度有关改变反应物浓度或生成物浓度都会改 变平衡常数 K加入催化剂不改变平衡常数 K平衡常数 K 只与温度有关， 与反应的本身及浓度、压强无关 A.B.C.D. 答案D 解析平衡常数 K 是一个温度常数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变 化学平衡，故加入催化剂不改变平衡常数 K。 5.将 4
27、 mol SO2与 2 mol O2放入 4 L 的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡： 2SO2O22SO3，测得平衡时 SO3的浓度为 0.5 molL 1。则此条件下的平衡常 数 K 为() A.4B.0.25C.0.4 D.0.2 答案A 平衡时各自的浓度 c(SO2)0.5 molL 1，c(O2)0.25 molL1，c(SO3)0.5 molL 1，K 0.52 0.520.254。 6.常温常压下，O3溶于水产生的游离氧原子O有很强的杀菌消毒能力，发生的反 应如下：() 反应：O3O2OH0平衡常数为 K1 反应：OO32O2H0平衡常数为 K2 总反应：2O33O2H0平衡
28、常数为 K 下列叙述正确的是() A.降低温度，K 减小B.KK1K2 C.增大压强，K2减小D.升高温度，K1增大 答案D 解析A.降低温度，K 增大，故 A 错误；B.方程式相加，平衡常数应该相乘，因 此 KK1K2，故 B 错误；C.增大压强，平衡常数不变，故 C 错误；D.反应为吸 热反应，升高温度，K1增大，D 正确。 7.在一定温度下的密闭容器中，加入 1 mol CO 和 1 mol H2O 发生反应：CO(g) H2O(g)CO2(g)H2(g)，达到平衡时测得 n(H2)0.5 mol，下列说法不正确的 是() A.在该温度下，反应的平衡常数 K1 B.平衡常数与反应温度无关
29、 C.CO 的平衡转化率为 50% D.平衡时 n(H2O)0.5 mol 答案B 解析CO（g）H2O（g）CO2（g）H2（g） 起始/mol1100转化/mol0.50.5 0.50.5平衡/mol0.50.50.50.5 由化学方程式及以上数据判断可得 A、C、D 项正确；平衡常数与反应温度有关， B 项错误。 8.下列有关平衡常数的说法正确的是() A.改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大 B.2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数表达式为 Kc 2（NO2） c（N2O4） C.对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D.CO2(g) H2(g) 催
30、化剂 高温 CO(g) H2O(g) 的 平 衡 常 数 表 达 式 为 K c（CO）c（H2O） c（CO2）c（H2） 答案D 解析A 项，平衡常数只随温度变化，错误；B 项，该反应的平衡常数的表达式 为 Kc（N2O4） c2（NO2），错误；C 项，对于给定的可逆反应，正、逆反应的平衡常数互 为倒数，错误。 9.将固体NH4I置于密闭容器中， 在一定温度下发生下列反应： NH4I(s)NH3(g) HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)。达到平衡时，c(H2)0.5 molL 1，c(HI)4 molL 1，则此温度下反应的平衡常数为( ) A.9B.16 C.20D.25 答
31、案C 解析平衡时 c(HI)4 molL 1，HI 分解生成 H2 的浓度为 0.5 molL 1，NH4I 分 解生成的 HI 的浓度为 4 molL 120.5 molL15 molL1，所以 NH4I 分解生 成的 NH3的浓度为 5 molL 1， 故反应的平衡常数 Kc(NH3)c(HI)5420。 10.化学平衡常数 K 的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志。 常温下， 下列反 应的平衡常数的数值如下： 2NO(g)N2(g)O2(g)K111030 2H2(g)O2(g)2H2O(l)K221081 2CO2(g)2CO(g)O2(g)K3410 92 下列说法正确的是() A
32、.常温下，NO 分解产生 O2的平衡常数表达式为 K1c(N2)c(O2)/c (NO) B.常温下，水分解产生 O2，此时平衡常数的数值为 510 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 H2OCO2 D.以上说法都不正确 答案C 解析由反应可知， NO分解产生O2的平衡常数表达式为K1c（N2）c（O2） c2（NO） ， A错误； 反应2H2(g)O2(g)2H2O(l)的K221081， 则反应2H2O(l)2H2(g) O2(g)的平衡常数为 K 1 K2 1 21081510 82，B 错误；常温下，NO、H2O、 CO2三种化合
33、物分解放出 O2的平衡常数 K 逐渐减小，则分解放出 O2的倾向由大 到小的顺序为 NOH2OCO2，C 正确，D 错误。 11.已知某温度下，反应 H2(g)S(s)H2S(g)的平衡常数为 K1、反应 S(s) O2(g)SO2(g)的平衡常数为 K2。则该温度下反应 H2(g)SO2(g)O2(g) H2S(g)的平衡常数为() A.K1K2B.K1K2 C.K1K2D.K1/K2 答案D 解析在反应中应注意 S 为固体，故 K1c（H2S） c（H2） ，K2c（SO2） c（O2） ，反应 H2(g) SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数 Kc（O2）c（H2S） c（H2）
34、c（SO2） K1 K2。 12.(拔高题)下列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表 所示： 化学反应平衡常数 温度 973 K1 173 K Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)H1 K11.472.15 Fe(s)H2O(g)FeO(s)H2(g)H2 K22.381.67 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H3 K3？ 则下列说法正确的是() A.H10，H20 B.反应的反应热满足关系：H2H1H3 C.反应的平衡常数满足关系：K1K3K2 D.升高温度 K3增大 答案B 解析由表中数据可知，升高温度，K1增大，K2减小，说明H10，H20
35、，A 错误；根据盖斯定律，由可得，则有H2H1H3，B 正确；由于反 应，则有，故平衡常数满足关系：K1K3K2，C 错误；反 应的H3H2H1，由于H10、H20，则H30，升温度 K3减小，D 错误。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.对燃煤烟气和汽车尾气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能 减排等目的。汽车尾气脱硝脱碳的主要原理为：2NO(g)2CO(g) 催化剂 N2(g) 2CO2(g)H0。一定条件下，在一密闭容器中，用传感器测得该反应在不同 时间的 NO 和 CO 浓度如下表： 时间/s012345 c(NO)/ molL 1 1.00 10 3 4.50 1
36、0 4 2.50 10 4 1.50 10 4 1.00 10 4 1.00 10 4 c(CO)/ molL 1 3.60 10 3 3.05 10 3 2.85 10 3 2.75 10 3 2.70 10 3 2.70 10 3 (1)写出该反应的平衡常数表达式_ _。 (2)前 2 s 内的平均反应速率 v(N2)_；达到平衡时，CO 的转化率为 _。 答案(1)K c（N2）c2（CO2） c2（NO）c2（CO） (2)1.87510 4 molL 1s1 25% 解析(1)反应 2NO(g)2CO(g) 催化剂 N2(g)2CO2(g)的平衡常数表达式为 K c（N2）c2（CO
37、2） c2（NO）c2（CO）。 (2)v(NO)（1.000.25）10 3 molL 1 2 s 3.7510 4 molL 1s1，由 2NO(g) 2CO(g) 催化剂 N2(g)2CO2(g)可知，v(N2)1 2v(NO) 3.7510 4 molL 1s1 2 1.87510 4 molL 1s1；CO 转化率参加反应的 CO 物质的量浓度 CO 初始物质的量浓度 100% （3.602.70）10 3 molL 1 3.6010 3 molL 1 100%25%。 14.一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的 CO2气体，发生反 应：Fe(s)CO2(g)FeO(
38、s)CO(g)H0，CO2的浓度与时间的关系曲线如 图所示。 010 min 内， 用 CO 表示的化学反应速率为_， 该反应 平衡常数的表达式为_，该条件下反应的平衡 常数为_；若铁粉足量，CO2的起始浓度为 2.0 molL 1，则平衡时 CO2 的 浓度为_molL 1。 答案0.1 mol/(Lmin)K c（CO） c（CO2） 2.01.33 解析用 CO 表示的化学反应速率 v(CO)v(CO2)(1.50.5) molL 110 min 0.1 molL 1min1，该反应的平衡常数表达式为 Kc(CO)/c(CO2)；平衡时 CO2 和 CO 的浓度分别为 0.5 molL
39、1 和 1.0 molL 1， 平衡常数 Kc(CO)/c(CO2)1.0/0.5 2.0；若 CO2的起始浓度为 2.0 molL 1，根据化学方程式可知，参与反 应 CO2的浓度与生成 CO 的浓度相等，设为 x molL 1，则平衡时二氧化碳的浓度 为(2.0 x) molL 1，Kc(CO)/c(CO2)x/(2.0 x)2.0，则 x1.33。 15.煤化工中常需研究反应在不同温度下的平衡常数，C、CO 与水蒸气之间的相 互反应是煤化工中的重要反应。 (1)已知在一定温度下： C(s)CO2(g)2CO(g)K C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K1 CO(g)H2O(g)H2
40、(g)CO2(g)K2 则 K、K1、K2之间的关系是_。 (2)已知反应 CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)在 500 时的平衡常数为 9。在 500 时，若 CO、H2O 的起始浓度为 0.020 molL 1，则在该条件下，CO 的最大 转化率为_。 (3)向 V L 的密闭容器中通入 10 mol CO 和 10 mol 水蒸气，在 T 下达到平衡时， 急速除去水蒸气(除水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得 放出的热量为 2 842 kJ(已知该条件下 1 mol CO 完全燃烧放出 283 kJ 热量，1 mol H2完全燃烧放出 286 kJ 热量)，则
41、 T 时该反应的平衡常数 K_。 答案(1)KK1 K2(或 K 1KK2)(2)75%(3)0.44 解析(1)由于 Kc 2（CO） c（CO2），K 1c（H 2）c（CO） c（H2O） ，K2 c（H2）c（CO2） c（CO）c（H2O）， 则K1 K2 c2（CO） c（CO2），故 K K1 K2。 (2)设平衡时 H2的浓度为 x molL 1，则 CO（g）H2O（g）H2（g）CO2（g）起始（molL 1） 0.0200.02000转化（molL 1） xxx x平衡（molL 1） 0.020 x0.020 xxx 根据题意可知，K x2 （0.020 x）29，解得
42、 x0.015，则 CO 的转化率(CO) 0.015 0.020100%75%。(3)设反应中消耗 CO 的物质的量为 x mol，则平衡时 CO、 H2O(g)、H2、CO2的物质的量分别为(10 x) mol、(10 x) mol、x mol、x mol。根 据 CO 和 H2完全燃烧时的放热数据可得，283(10 x)286x2 842，解得 x 4，T 时，该反应的平衡常数 K （x/V）2 （10 x）/V2 42 620.44。 微专题微专题 2压强平衡常数压强平衡常数(Kp)知识技能型知识技能型 【核心归纳】 1.压强平衡常数 对于有气体参加的可逆反应体系：aA(g)bB(g)
43、cC(g)达到化学平衡时，各气 体的分压表示为：p(A)、p(B)、p(C)。用某种气体(如 A)的平衡分压p(A)代替物 质的量浓度c(A)来表示平衡常数，即 Kp pc（C） pa（A）pb（B），K p称作该可逆反应 的压强平衡常数。 2.气体分压的计算方法 (1)由 A(g)、B(g)、C(g)组成的混合气体，根据阿伏加德罗定律，T、n总和 V 都确 定时，p总也是确定的。 (2)若 A(g)、B(g)、C(g)的物质的量分数分别用 x、y、z 表示，则各气体的分压 物质的量分数p总，即 A、B、C 的分压分别为：p(A)p总x；p(B)p总y；p(C) p总z。 典例(2020全国卷
44、)接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO2的催化氧化： SO2(g)1 2O 2(g)SO3(g)H98 kJ/mol，将组成(物质的量分数)为 2m% SO2(g)、m% O2(g)和 q% N2(g)的混合气体通入反应器，在温度 t，压强 p 条件下进 行反应。平衡时若 SO2转化率为，则 SO3的压强为_，平衡常数 Kp _(以分压表示，分压总压物质的量分数)。 答案 2m 100mp （1）1.5（ mp 100m） 0.5 解析设通入的 SO2、O2和 N2共 100 mol，则 SO2、O2和 N2物质的量分别为 2m mol、m mol、q mol 平衡时反应器中气体的总物质的量为
45、： 2m(1)m(1)2mq(3mqm) mol(100m) 则各组分的分压为：p(SO3) 2m 100mp p(SO2)2m（1） 100m p p(O2)m（1） 100m p Kp p（SO3） p（SO2）p1 2（O 2） 2m 100mp 2m（1） 100m pm（1） 100m p1 2 （1）3 2（ mp 100m） 1 2 。 规律方法 压强平衡常数的计算流程 【迁移应用】 1.环戊二烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备反应为 解聚 二聚 H0 该反应在刚性容器中进行。实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的沸点。 某温度下， 通入总压为 100 kPa 的双环戊烯
46、和水蒸气， 达到平衡后总压为 160 kPa， 双环戊二烯的转化率为 80%，则 p(H2O)_ kPa，平衡常数 Kp _ kPa(Kp为用分压表示的平衡常数)。 答案25960 解析某温度下，通入总压为 100 kPa 的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压 为 160 kPa，则增压 60 kPa，双环戊二烯的转化率为 80%，则反应前双环戊二烯 的分压为60 kPa 80% 75 kPa，则 p(H2O)100 kPa75kPa25kPa，平衡时双环 戊二烯、 环戊二烯的平衡分压分别为 15 kPa、 120 kPa， 平衡常数 Kp（120 kPa） 2 15 kPa 960 kPa。
47、 2.(2020全国卷)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g) H137 kJ/mol，容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述 反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平 衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。 答案 （1） （2） （1）p 解析设起始时加入的乙烷和氢气各为 1 mol，列出三段式， 平衡时，C2H6、C2H4和 H2平衡分压分别为 1 2p、 2p 和 1 2p，则反应的平 衡常数为 Kp （1）p （2） （1）。 微专题微专题 3速率常数及其应用速率常数及其应用知识技能型知识技能型 【核心归纳】 1
48、.速率常数含义 (1)含义 速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为 1 molL 1 时的反应速率。在相 同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 (2)应用 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数， 在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方 程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 2.速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于反应：aAbB=gGhH 则 vkca(A)cb(B)(其中 k 为速率常数)。 如：SO2Cl2SO2Cl2vk1c(SO2Cl2) 2N
49、O22NOO2vk2c2(NO2) 2H22NON22H2Ovkc2(H2)c2(NO) 3.速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度 不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 典例(2018课标全国)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。 对于反应 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)H48 kJ/mol， 采用大孔弱碱性阴 离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如 图所示。 (1)343 K 时反应的平衡转化率_%。平衡常数 K343 K_
50、(保留 2 位小数)。 (2)比较 a、b 处反应速率大小：va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。 反应速率 vv正v逆k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向 反应速率常数，x 为物质的量分数，计算 a 处的v 正 v逆_(保留 1 位小数)。 答案(1)220.02(2)大于1.3 解析(1)温度越高， 反应越先达到平衡， 根据图示， 左侧曲线对应的温度为 343 K， 343 K 时反应的平衡转化率为 22%。设开始时加入 SiHCl3的浓度为 a molL 1，根 据化学方程式和 SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2C
