1、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 分析近年来全国卷均对化学平衡常数都作了考查。主要考查形式有四种：书写化学平衡常数表达式； 计算平衡常数；运用平衡常数判断反应方向；判断平衡常数与外界因素关系等。计算平衡常数易错点主要 有：用物质的量替代浓度直接计算，忘了体积；固体或液体物质引入平衡常数表达式中；读图像不精确等。 图像、数据信息是高考考查难点和区分点，高考通过信息给予多样化，考查接受、加工、同化新信息能力。 从近几年高考看，选择有机反应、溶液中进行的反应考查化学平衡问题成为命题热点；化学反应进行方向 判断融入反应原理综合题中。 预测 2022 年必将把握化学平衡常数这
2、一平衡理论核心，关注考查方向：(1)根据图像、数据表、或转 化率、各物质浓度求平衡常数 K；(2)根据平衡常数、lgK 与温度关系图像判断正反应是吸热还是放热； (3)在平衡状态投入反应物和产物，利用平衡常数数据和判断反应方向；(4)有关有机反应、溶液中反应的平 衡常数计算或转化率的计算，可能涉及 pH、Ksp、Kw 等常数计算。 一、化学平衡常数 二、化学反应进行的方向 化学平衡常数化学平衡常数 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数学表达式：对于反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)来说，K
3、c p（C）cq（D） cm（A）cn（B）。 注意：不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。例如： CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)Kc(CO2) Cr2O2 7(aq)H2O(l)2CrO2 4(aq)2H (aq) Kc 2（CrO2 4）c2（H ） c（Cr2O2 7） 同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如： N2O4(g)2NO2(g)Kc 2（NO2） c（N2O4） 1 2N 2O4(g)NO2(g)K c（NO2） c 1 2（N2O4） K 2NO2(g)N2O4(g)Kc（N2O4） c2（NO2） 1
4、 K 因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 (2)对于气体反应，写平衡常数表达式时，除可以用平衡时的物质的量浓度表示外，也可以用平衡时各 气体的分压来表示。例如： N2(g)3H2(g)2NH3(g)Kp p2（NH3） p（N2）p3（H2） 其中：p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为 NH3、N2、H2的平衡分压，某气体平衡分压平衡时总压该气体 的物质的量分数。 3平衡常数的意义 (1)平衡常数可表示反应进行的程度。K 越大，反应进行的程度越大，K105时，可以认为该反应已经 进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条
5、件有关。 (2)K 的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。 4浓度商：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 称为浓度商(Q)。对于化学反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商：Qc cCcdD caAcbB。 QK，反应向正反应方向进行； QK，反应处于平衡状态； QK，反应向逆反应方向进行。 化学平衡计算模式 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 mx，容器容积为 V L。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g
6、) 起始(mol)ab00 变化(mol)mxnxpxqx 平衡(mol)amxbnxpxqx (1)v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。 (2)K错误错误! px/V p qx/V q amx/Vmbnx/Vn(Q 是任意时刻的错误 错误!，则有 QK，v 正v逆；Qv 逆)。 (3)c(A)平n A 平 V amx V 。 (4)(A)n A 消耗 nA 起始 100%mx a 100%。 (5)(A)n A 平 n总 100%。 (6)平衡时与起始时的压强比p 平 p始 n平 n始 abpqmnx ab (同 T、V 时)，混合
7、气体的密度比1 2 M 1 M 2 (同 T、P 时)，1 2 V2 V1(同质量的气体时)等。 (7)混合气体的密度 (混)m V错误 错误!(gL 1)(T、V 不变时， 不变)。 (8)混合气体的平均摩尔质量 M m n错误 错误!(gmol 1)。 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度() (2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数() (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大() (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大() (5)Cl2H2OHClHClO 的平衡常数表达式() (6)某一化学反应的平衡常数与反应的温度有关，还与反应本身有关
8、() (7)与某一化学反应的平衡常数化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响() (8)两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变() (9)温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数() (10)当生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积比值小于 K 时，v正H2OCO2 D温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 【解析】A 项，NO(g) 1 2N 2(g)1 2O 2(g)的平衡常数为( 1 K1) 1 210 15，错误；B 项，H2和 O2之间的 反应需要点燃才能进行，错误；C 项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出 O2的平衡常数依次为 110
9、30、510 82、41092，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D 项，反应为放热反应，升 高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。 【答案】C 例例 2某温度下，在一个 2 L 的密闭容器中，加入 4 mol X 和 2 mol Y 进行如下反应：3X(g) 2Y(g)4Z(s)2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成 1.6 mol Z，则下列说法正确的是() A该反应的化学平衡常数表达式是 B此时，Y 的平衡转化率是 40% C增大该体系的压强，化学平衡常数增大 D增加 Y，Y 的平衡转化率增大 【解析】化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质 Z 是固体，A 错
10、误；根据化学方程 式可知，平衡时减少的 Y 的物质的量是 1.6 mol1 20.8 mol，所以 Y 的转化率为 0.8 mol 2 mol 100%40%，B 正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C 错误；增加 Y 后平衡右移，X 的转化率增大， 而 Y 的转化率减小，D 错误。 【答案】B 例例 3在淀粉 KI 溶液中存在下列平衡：I2(aq)I (aq) I 3(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常 数 K 如表所示： t/515253550 K1 100841689533409 下列说法正确的是() A反应 I2(aq)I (aq) I 3(aq)的H0 B其他条件不
11、变，升高温度，溶液中 c(I 3)减小 C该反应的平衡常数表达式为 D25 时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡常数 K 小于 689 【解析】选项 A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，H0，错误；选项 B，温度升 高，平衡逆向移动，c(I 3)减小，正确；选项 C，错误；选项 D，平衡常数仅与温度有 关，25 时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是 689，错误。 【答案】B 化学反应进行的方向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自动进行的过程。 (2)特点 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对
12、外部做功或放出热量)。 在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 3化学反应方向的判据 (1)焓判据 放热过程中体系能量降低，HS(l)S(s)； c反应前无气体，反应后有气体产生的过程； d反应前后都有气体，但气体的物质的量增加的反应。 熵判据：体系的混乱度增大，S0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故 只用熵变来判断反应方向也不全面。 (3)复合判据 在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的 复合判据为HTS。 当HTS 0 时
13、，反应不能自发进行 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 HSHTS反应情况 永远是负值在任何温度下均自发进行 永远是正值在任何温度下均非自发进行 低温为正，高温为负低温时非自发，高温时自发 低温为负，高温为正低温时自发，高温时非自发 (1)H0 的反应在温度低时不能自发进行() (2)一定温度下，反应 MgCl2(l)Mg(l)Cl2(g)的H0、S0() (3)反应 NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0() (5)SO2(g)=S(g)O2(g)H0，S0，该反应不能自发进行() (6)SO2(g)2H2S(g)=3S(s)2H2O(l)H0() (
14、8)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向() (9)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一 定条件下也可自发进行() (10)NH4HCO3(g)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol 1能自发进行，原因是体系有自发 地向混乱度增加的方向转变的倾向() 答案答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 【典例】【典例】 例例 1(2021浙江 6 月选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是() A1molCH4(g)1molH2(g)B1molH2O(g)
15、2molH2O(g) C1molH2O(s)1molH2O(l)D1molC(s，金刚石)1molC(s，石黑) 【解析】A 项，CH4(g)和 H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔 质量大，所以熵值 1molCH4(g)1molH2(g)，A 错误；B 项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越 大，所以熵值 1molH2O(g)2molH2O(g)，B 正确；C 项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)S(l)S(s)， 所以熵值 1molH2O(s)1molH2O(l)，C 错误；D 项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结 构更
16、有序，熵值更低，所以熵值 1molC(s，金刚石)1molC(s，石黑)，D 错误；故选 B。 【答案】B 例例 2下列反应在任何温度下均能自发进行的是() A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol 1 BAg(s)1 2Cl 2(g)=AgCl(s)H127 kJmol 1 CHgO(s)=Hg(l)1 2O 2(g)H91 kJmol 1 DH2O2(l)=1 2O 2(g)H2O(l)H98 kJmol 1 【解析】对于 A 项，H0，S0，即任何温度下反应都不能自发进行； 对于 B 项，H0，S0，在较低温度下，HTS0， S0，若使反应自发进行，即HTS0，必须升
17、高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于 D 项，H0，在任何温度下，HTS0，在常 温下不能自发进行，则表明反应吸热，即说明该反应的H0，C 正确；D 项，常温下，2NO(g) O2(g)=2NO2(g) 的S0，能够自发进行，则表明反应放热，即该反应的H0，D 正确。故选 B。 【答案】B 1只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数 K 与化学平衡移动的关系叙述不正确的是() AK 值不变，平衡可能移动 B平衡向右移动时，K 值不一定变化 CK 值有变化，平衡一定移动 D相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大 2 倍，K 值也增大两倍 【答案】D 【解析】因改变压强或浓度引起化
18、学平衡移动时，K 值不变，A 项和 B 项均正确；K 值只与温度有关， K 值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C 项正确；相同条件下，同一个反应的方程式 的化学计量数增大 2 倍，K 值应该变为 K2 原，D 项错误。 2已知吸热反应 2CO(g)=2C(s)O2(g)，设H 和S 不随温度而变，下列说法中正确的是() A.低温下能自发进行B.高温下能自发进行 C.任何温度下都能自发进行D.任何温度下都不能自发进行 【答案】D 【解析】已知反应 2CO(g)=2C(s)O2(g)的H0，S0，所以HTS0，反应任何温度下都是 不能自发进行，D 项正确。 3下列说法正确的是()
19、A反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)的H0 B反应 2CO2NO=N22CO2在常温下能自发进行，则反应的H0，S0 C反应 TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H0 能自发进行，其原因是S0 D反应 4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 【答案】C 【解析】该反应的正反应为气体分子数减少的反应，S0，A 项错误；从反应方程式中气体物质化学 计量系数来看，物质的量在减小，即熵减小，但反应能自发，则该反应是放热反应，H1.8、bv 【答案】C 【解析】A 项，恒温恒压时，反应 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为气体体积
20、减小的反应，与容器 平衡相比相当于压强增大，平衡向生成 SO3方向移动，所以容器中 SO2转化率小于容器中 SO2的转化 率，故 A 正确；B 项，容器平衡体系中保持容器压强不变，再充入 0.10mol SO3(g)，和原平衡等效，所 以新平衡后 SO3浓度不变， 故 B 正确； C 项， 绝热恒容时， SO3为反应物， 发生 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) 反应，正反应为吸热反应，温度降低，平衡向生成 SO3方向移动，a1.8；恒温恒压时，反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为气体体积减小的反应，与容器平衡相比相当于压强增大，平衡向生成 SO3方向移动， b1.8， 故
21、 C 错误； D 项， 容器中反应达到平衡状态时， c(SO3)=1.8mol/L， c(SO2)= 2 1.8 1 mol/L=0.2mol/L， c(O2)= 10.9 1 =0.1mol/L，化学平衡常数 K= 2 22 1.8 0.20.1 =8100，若起始时向容器中充入 0.10mol SO2(g)、 0.20molSO2(g)和 0.10mol SO3(g)，浓度商 Qc= 2 2 0.10 0.100.20 =5v，故 D 正确；故选 C。 8在恒温条件下，向盛有食盐的 2L 恒容密闭容器中加入 0.2mol NO2、0.2moI NO 和 0.1mol Cl2，发 生如下两个
22、反应： 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)H10 平衡常数 K1 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)H20 平衡常数 K2 10 分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少 20%，10 分钟内用 ClNO(g)表示 的平均反应 速率 v(ClNO)=7.510-3mol/(Lmin)。下列说法正确的是 A平衡时 NO2的转化率为 50% B平衡后 c(NO)=2.510-2molL-1 C其它条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数 K2增大 D反应 4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数为 K22
23、-K1 【答案】A 【解析】A 项，10min 时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少 20%，则平衡时混合气体总物质 的量为(0.2+0.2+0.1)mol(1-20%)=0.4mol，10min 内用 ClNO(g)表示的平均反应速率 v(ClNO)=7.510-3mol/(Lmin)，则平衡时 n(ClNO)=7.510-3mol/(Lmin)10min2L=0.15mol，设中反应的 NO2为 x mol，中反应的 Cl2为 ymol，则： 则 0.5x+2y=0.15，(0.2-x+0.2-2y+0.1-y)+0.5x+2y=0.4，联立方程，解得 x=0.1、y=0.05，故平衡
24、时 NO2 的转化率为 0.2mol-0.1mol 100%=50% 0.2mol ，故 A 正确；B 项，由 A 项分析，平衡后 c(NO)= -1 (0.2-2y)mol(0.2-2 0.05) =0.05mol L 2L2L ，故 B 错误；C 项，平衡常数只受温度影响，温度不 变，平衡常数不变，则其它条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡常数 K2不变，故 C 错误；D 项， 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)H10 平衡常数 K1；2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) H20 平衡常数 K2；由盖斯定律可知，由2-可得反应 4NO2(g)+2NaC
25、1(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，则 4NO2(g)+2NaC1(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数 2 1 2 K K K ，故 D 错误；故选 A。 9工业上主要采用甲醇与 CO 的羰基化反应来制备乙酸，发生反应如下： CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入 0.20mol 的 CH3OH(g)和 0.22mol 的 CO，测 得甲醇的转化率随温度变化如图所示。假设在 T2温度下，达到平衡时容器的体积为 2L。下列说法正确的 是() A该反应的平衡常数 T1T2 BB 点时 CO 的转化率约为 27.7% C
26、T1时，该反应的正反应速率：B 点大于 A 点 D T2时向上述已达平衡的恒压容器中， 再通入 0.12molCH3OH 和 0.06molCO 气体时容器体积变为 4L， 此时平衡不发生移动 【答案】D 【解析】A 项，根据图可知，甲醇的转化率随着温度的升高而减小，说明升高温度，平衡逆向移动， 平衡常数减小，因此平衡常数 T1T2，故 A 错误；B 项，根据图像，B 点时 CH3OH 的转化率为 80%，即 反应的甲醇为 0.16mol，则反应的 CO 为 0.16mol，CO 的转化率= 0.16mol 0.22mol 100%=72.7%，故 B 错误；C 项，T1时，A 点未达到平衡，
27、此时甲醇的浓度大于 B 点甲醇的浓度，浓度越大，反应速率越快，因此温度 为 T1时，该反应的正反应速率：B 点小于 A 点，故 C 错误；D 项，根据图像，温度为 T2时， CH3OH 的 转化率为 60%，即反应的甲醇为 0.12mol，则反应的 CO 为 0.12mol，平衡时甲醇为 0.08mol，则反应的 CO 为 0.10mol， 平衡时容器的体积为 2L， 平衡浓度分别为甲醇为 0.04mol/L， CO 为 0.05mol/L。 再通入 0.12 mol CH3OH 和 0.06 mol CO 的混合气体，容器体积变为 4L，此时浓度分别为甲醇为 0.08mol+0.12mol
28、4L =0.05mol/L，CO 为 0.10mol+0.06mol 4L =0.04mol/L， Qc= 0.054 1 0.0 =K= 0.045 1 0.0 ， 平衡不移动，故 D 正确；故选 D。 10某 1 L 恒容密闭容器中，CH4、H2O(g)的起始浓度分别为 1.8 molL 1和 3.6 molL1，二者反应生 成 CO2和 H2，该反应的部分物质的浓度随时间变化的关系如图所示(部分时间段的浓度变化未标出)，其中 第 6 min 开始升高温度。下列有关判断正确的是() AX 是 H2 B增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小 C第一次平衡时的平衡常数约为 0.91 D若 5 m
29、in 时向容器中再加入 0.7 mol 的 CH4和 0.7 mol 的 CO2，则平衡正向移动 【答案】C 【解析】根据图像 04 min CH4减少 0.5 molL 1，X 增加 0.5 molL1，则 X 为 CO2，A 项错误；温 度不变时，增大压强，平衡常数不变，B 项错误；4 min 时，反应第一次达到平衡状态： CH4(g)2H2O(g)CO2(g)4H2(g) 起始/molL 1 1.83.600 转化/molL 1 0.51.00.52.0 平衡/molL 1 1.32.60.52.0 平衡常数K0.52.0 4 1.32.62 mol2L 20.91mol2L2，C 项正
30、确；若5 min时向容器中再加入0.7 mol 的 CH4和 0.7 mol 的 CO2，则浓度商 Q1.22.0 4 2.02.62 mol2L 21.42 mol2L20.91 mol2L2，反应逆向移动，D 项错误。 11 已知： 乙二醛可被催化氧化为乙醛酸， 其反应为 2OHCCHO(g)O2(g)2OHCCOOH(g)H。 一定条件下，按照 nO2 nOHCCHO 1 2的投料比进行上述反应，乙二醛的平衡转化率()和催化剂的催化效率 随温度的变化如图所示。下列叙述正确的是() AH0 Bb 点时，乙二醛的体积分数为 33.33% C生成乙醛酸的速率：v(a)v(b)v(c) Da、b
31、、c 三点中，a 点乙醛酸的体积分数最小 【答案】B 【解析】A 项，随着温度的升高，转化率降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则H0， 错误；B 项，b 点时转化率是 60%，则根据方程式可知 2OHCCHO(g)O2(g)2OHCCOOH(g) 起始量/mol210 转化量/mol1.20.61.2 平衡量/mol0.80.41.2 因此乙二醛的体积分数为0.8 2.4100%33.33%，正确；C 项，温度越高，催化效率越高，化学反应速率 越快，而 b 点的温度低、催化效率高，c 点的温度高、催化效率低，所以无法比较速率大小，错误；D 项， a、b、c 三点中，a 点转化率最大，则
32、乙醛酸的体积分数最大，错误。 12一定条件下，反应 2NH3(g)N2(g)3H2(g)H0，达到平衡时 N2的体积分数与温度、压 强的关系如图所示。下列说法正确的是() A压强：p1p2 Bb、c 两点对应的平衡常数：KcKb Ca 点：2v正(NH3)3v逆(H2) Da 点：NH3的转化率为1 3 【答案】B 【解析】该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则 p1Kb，故 B 正确；反 应速率之比等于化学计量数之比， 3v正(NH3)2v逆(H2)， 故 C 错误； 对于反应 2NH3(g)N2(g)3H2(g)， 假设反应前氨的物质的量为 1 mol，反应
33、的氨的物质的量为 x mol，则 x 2 1x 0.1，解得 x1 4，因此氨的转 化率为1 4，故 D 错误。 13 CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此， 控制和治理 CO2是解决温室效应的有效途径。 已知反应 Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为 K1； 反应 Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为 K2。 在不同温度时 K1、K2的值如下表： 温度(绝对温度)K1K2 9731.472.38 11732.151.67 (1)推导反应 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数 K 与 K1、K2的关系式： _。 (
34、2)通过 K 值的计算，(1)中的反应是_反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)在一体积为 10L 的密闭容器中， 加入一定量的 CO2和 H2O(g)， 在 1173 开时发生反应并记录前 5min 的浓度，第 6min 时改变了反应的条件。各物质的浓度变化如下表： 时间/minCO2H2OCOH2 00.20000.300000 20.17400.27400.02600.0260 3c1c2c3c3 4c1c2c3 50.07270.17270.12730.1273 60.03500.13500.1650 前 2min，用 CO 表示的该化学反应的速率是：_。 在 34min 之间，反应处
35、于_状态(填“平衡”或“非平衡”)。 第 6min 时，平衡向_方向移动，可能的原因是_。 【答案】(1)K= 1 2 K K (2)吸热(3)v(CO)=0.0130molL-1nin-1平衡 右或正反应升高温度或降低了 H2浓度 【解析】(1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡常数 K 的表达式 K= 2 22 c CO c H O c COc H ； Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为 K1= 2 c CO c CO ；Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常 数为 K2= 2 2 c H c H O ，由平衡常数分析计算可知，
36、K 与 K1、K2二者的关系为 K= 1 2 K K ；(2)973 时， K= 1 2 K K = 1.47 2.15 =0.68；1173 时，K= 1 2 K K = 2.38 1.67 =1.43；故升高温度，K 值增大，平衡正向移动，(1)中的反应 是吸热反应；(3)前 2min，用 CO 表示的该化学反应的速率 c(CO)= 0.026mol 10 2 L min =0.013mol/(Lmin)；由 表中数据可知， 3min、 4min 时， 反应混合物对应物质的浓度不变， 处于与平衡状态； 表 6min 时， CO2 浓度降低、H2O 的浓度减小、CO 的浓度增大，说明平衡向正
37、反应移动，正反应为吸热反应，可能是升高 温度，由于氢气物质的量未知，也可能是降低氢气浓度。 14100 kPa 时，反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)中 NO 的平衡转化率与温度的关系曲线如图 1， 反应 2NO2(g)N2O4(g)中 NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图 2。 (1)图 1 中 A、B、C 三点表示不同温度、压强下 2NO(g)O2(g)2NO2(g)达到平衡时 NO 的转化率， 则_点对应的压强最大。 (2)100 kPa、25 时，2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中 N2O4的物质的量分数为_，N2O4的分压 p(N2O4)_kPa，列式计算平衡常数 Kp
38、_(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算，分压 总压物质的量分数)。 (3)100 kPa、25 时，V mL NO 与 0.5V mL O2混合后最终气体的体积为_ mL。 【答案】(1)B(2)66.7%66.7 pN2O4 p2NO2 10066.7% 100166.7%2 kPa 10.06 kPa1 (3)0.6V 【解析】(1)图 1 中曲线为等压线，A、C 在等压线下方，B 在等压线上方，A、C 点相对等压线，NO 的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，为减小压强所致，B 点相对等压线，NO 的平衡转化率增大，则平 衡正向移动，为增大压强所致，故压强最大的点为 B 点。(2)100 kPa
39、、25 时，NO2的平衡转化率为 80%， 设起始时 NO2的浓度为 a，则平衡时 NO2的浓度为 0.2a、N2O4的浓度为 0.4a，故 N2O4的物质的量分数为 0.4a 0.2a0.4a100%66.7%。N 2O4的分压 p(N2O4)100kPa66.7%66.7 kPa。KppN 2O4 p2NO2 10066.7% 100166.7%2 kPa 10.06kPa1。(3)100 kPa、25 时，V mL NO 与 0.5V mL O2生成 V mL NO2 ，2NO2(g) N2O4(g)平衡体 系中 NO2的转化率为 80%，知平衡时气体的体积为 V mL(180%)V m
40、L80%1 20.6V mL。 15近年来，全球丙烯需求快速增长，研究丙烷制丙烯有着重要的意义。 相关反应有： C3H8在无氧条件下直接脱氢：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) H1=+124 kJmol1 逆水煤气变换：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2 CO2氧化 C3H8脱氢制取丙烯：C3H8(g)+CO2(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) H3 已知：CO 和 H2的燃烧热分别为 283.0 kJmol1、285.8 kJmol1； H2O(g)=H2O(l)H=44 kJmol1 请回答： (1)反应的H2=_kJmol1 。 (2)下列说法正确的
41、是_ A升高温度反应的平衡常数增大 B选择合适的催化剂可以提高丙烷平衡转化率和丙烯选择性 C反应能自发，则S0 D恒温恒压下通入水蒸气有利于提高丙烷转化率 (3)在不同压强下(0.1 MPa、0.01 MPa)，反应中丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图所示，请 计算 556反应的平衡常数 Kp=_(对于气相反应，用某组分 B 的平衡压强 p(B)代替物质的量 浓度 c(B)也可表示平衡常数，记作 Kp，如 p(B)=px(B)，p 为平衡总压强，x(B)为平衡系统中 B 的物质的量 分数)。 (4)反应须在高温下进行，但温度过高时易发生副反应，导致丙烯选择性降低，且高温将加剧催化剂 表面积
42、炭，导致催化剂迅速失活。工业上常用 CO2氧化 C3H8脱氢制取丙烯。请说明原因： _。 (5)研究表明，二氧化碳氧化丙烷脱氢制取丙烯可采用铬的氧化物为催化剂，其反应机理如图 2 所示。 该工艺可以有效消除催化剂表面的积碳，维持催化剂活性，原因是 _。 【答案】(1)41.2(2)AD(3)0.0125 MPa (4)CO2能与 H2发生反应使反应平衡正移，提高丙烯产率 (5)CO2+C=2CO，可以消除催化剂表面的积炭 【解析】(1)已知：CO 和 H2的燃烧热分别为 283.0 kJmol1、285.8 kJmol1，可得 CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g) H=283.0 k
43、Jmol1 H2(g)+ 1 2 O2(g)=H2O(l) H=285.8 kJmol1 H2O(g)=H2O(l)H=44 kJmol1 根据盖斯定律， 将-， 整理可得 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2 kJ/mol； (2)A 项， 反应 I 的正反应是吸热反应，升高温度，反应的化学平衡正向移动，使其化学平衡常数增大，A 正确； B 项，选择合适的催化剂只能改变反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此不能提高丙烷平衡转化率， B 错误；C 项，根据(1)计算可知反应热化学方程式为 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2 kJ/mo
44、l，该反应的正反应是吸热反应，反应不能自发，C 错误；D 项，该反应的正反应是气体体积增大的 反应，在恒温恒压下通入水蒸气，体系的体积增大，化学平衡正向移动，因此有利于提高丙烷转化率，D 正确；故选 AD；(3)对于反应：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)H1=+124 kJmol1，该反应的正反 应是气体体积增大的吸热反应，在温度不变时，增大压强，化学平衡逆向移动，C3H8的转化率降低，C3H6 含量降低，所以最上边斜线表示的是压强为 0.1 MPa 的 C3H8的转化，下边斜线表示的是 0.01 MPa 的 C3H8 的转化。若压强在压强为 0.1 MPa，温度为 556时，假设丙烷
45、的物质的量是 1 mol，反应消耗物质的量是 x， 根据图象可知丙烷在 A 点的物质的量分数 50%， 则平衡时各种气体的物质的量分别是 n(C3H8)=(1-x)mol， n(C3H6)=n(H2)=x mol，由于 C3H8的含量是 50%，则 1-x =50% (1-x)+x+x ，解得 x= 1 3 ，气体总物质的量 n(气)=1+ 1 3 = 4 3 ，所以此时的平衡常数 Kp=0.0125MPa；(4)反应须在高 温下进行，但温度过高时易发生副反应，会导致丙烯选择性降低，且高温将加剧催化剂表面积炭，导致催 化剂迅速失活。工业上常用 CO2氧化 C3H8脱氢制取丙烯，这是由于 CO2
46、能与 H2发生反应，使反应平 衡正向移动，从而可提高丙烯产率；(5)(i)反应为 3C3H8+2CrO3=3C3H6+3H2O+Cr2O3；(ii)反应为 Cr2O3+3CO2=2CrO3+3CO，总反应方程式为：C3H8(g)+CO2(g)=C3H6(g)+H2O(g)+CO(g)。该工艺可以有效消 除催化剂表面的积碳，维持催化剂活性，这是由于 C 能够与 CO2反应会产生 CO，使 C 脱离催化剂表面， 从而可以消除催化剂表面的积炭。 16在一个体积为 2 L 的真空密闭容器中加入 0.5 mol CaCO3，发生反应 CaCO3(s)CaO(s) CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度
47、随温度的变化关系如下图所示，图中 A 表示 CO2的平衡浓度与温度 的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时 CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列 问题： (1)该反应正反应为_(填“吸”或“放”)热反应，温度为 T5时，该反应耗时 40 s 达到平衡，则 T5 时，该反应的平衡常数数值为_。 (2)如果该反应的平衡常数 K 值变大，该反应_(选填字母)。 a一定向逆反应方向移动 b在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c一定向正反应方向移动 d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)请说明随温度的升高，曲线 B 向曲线 A 逼近的原因： _。 (4)保持温度、体积不变，充
48、入 CO2气体，则 CaCO3的质量_，CaO 的质量_，CO2的 浓度_(填“增大”，“减小”或“不变”)。 (5)在 T5下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入 0.5 mol N2，则最后平衡时容器中 的 CaCO3的质量为_ g。 【答案】(1)吸0.2(2)bc (3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短 (4)增大减小不变(5)10 【解析】(1)T5时，c(CO2)0.20 molL 1，Kc(CO2)0.20 molL1。(2)K 值增大，平衡正向移动， 正反应速率大于逆反应速率。(4)体积不变，增大 c(CO2)，平衡左移，CaCO3质量增大，Ca
49、O 质量减小，由 于温度不变，K 不变，所以 c(CO2)不变。(5)保持体积、温度不变，充入 N2，平衡不移动，c(CO2)仍等于 0.20 molL 1，其物质的量为 0.4 mol，所以剩余 CaCO3的物质的量为 0.5 mol0.4 mol0.1 mol，其质量为 10 g。 1(2020北京卷北京卷)一定温度下，反应 I2(g)+H2(g)2Hl(g)在密闭容器中达到平衡时，测得 c(I2)=0.11mmolL-1，c(HI)=0.78mmolL-1。相同度温下，按下列 4 组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是 (注：1mmolL-1=10-3molL-1) () ABCD c(I
50、2)/mmolL-11.000.220.440.11 c(H2)/mmolL-11.000.220.440.44 c(HI)/mmolL-11.001.564.001.56 【答案】C 【解析】题目中缺少 c(H2)，则无法计算 K，则不能通过 Qc与 K 的关系判断平衡的移动方向，但可比 较 4 个选项中 Qc的大小关系，Qc越大，则可能逆向移动。Qc(A)= ? ?=1， Qc(B)= ?h? ?=50.28，Qc(C)= ? ?=82.64，Qc(D)= ?h? ?=50.28，Qc(C)的值 最大，故选 C。 2【2019 天津卷天津卷】氮、磷、砷、锑、铋、镆为元素周期表中原子序数依次
