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1、1 课时 34 化学平衡常数的应用和计算 知识点一 化学平衡常数的概念及应用 【考必备清单】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表达式(1)对于反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，Kcp（C）cq（D）cm（A）cn（B）。如：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数表达式 Kc（CO）c（H2）c（H2O）。名师点拨 固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不写入平衡常数表达式中，但水蒸气需写入。计算时，代入平衡常数表达式的浓度是平衡浓度。(2)化学平衡常数是指某一个具体反应的平衡常数，当化
2、学反应方向改变或化学计量数改变时，化学平衡常数也发生改变，例如：化学方程式 平衡常数表达式 相互关系 2NH3(g)N2(g)3H2(g)K1c（N2）c3（H2）c2（NH3）K11K2()用K2表示 K3 K2(或 K12_2)()用K2表示 N2(g)3H2(g)2NH3(g)K2c2（NH3）c（N2）c3（H2）12N2(g)32H2(g)NH3(g)K3c（NH3）c12（N2）c32（H2）实例 已知下列反应在某温度下的平衡常数：H2(g)S(s)H2S(g)K1 S(s)O2(g)SO2(g)K2 则在该温度下反应 H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数为 K1
3、/K2。(用 K1、K2表示)名师点拨 2 化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 正、逆反应的平衡常数互为倒数。若化学方程式中各物质的化学计量数都变成 n 倍或1n倍，则化学平衡常数变为原来的 n 次幂或1n次幂。两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。3意义与影响因素(1)K 值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4应用(1)判断可逆反应进行的程度 K 105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应可接近完全 (2)判断化学反应进行的方向 对于化学反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任
4、意状态，浓度商 Qcc（C）cd（D）ca（A）cb（B）。QK，反应向逆反应方向进行。(3)判断可逆反应的热效应 【夯基础小题】1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)3H(aq)的 平 衡 常 数 表 达 式 为K c3（H）c（Fe3）c3（H2O）()(2)恒温、恒容条件下，发生反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡，向容器中再充入 1 mol 3 SO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大()(3)化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关；温度越高，化学平衡常数越大()(4)改变条件，使反应物的平衡转化
5、率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大()(5)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数()(6)平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2高温下，某反应达到平衡状态，平衡常数 Kc（CO）c（H2O）c（CO2）c（H2）。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的焓变为正值 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 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)解析：选 A 根据平衡常数的表达式可得出该反应的化学方程式为 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)；升高温度
6、，正、逆反应速率均增大，H2浓度减小，平衡正向移动，说明正反应是吸热的，焓变为正值；在恒温恒容下，增大压强的方法有多种，H2浓度变化不确定。3在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)K1 反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)K2 反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K3(1)反应的平衡常数表达式为_。(2)反应的 K3与 K1、K2的关系是 K3_。解析：(2)K3c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O），K2c（H2O）c（H2），结合 K1c（CO2）c（CO），可知 K3K1K2。答案：(1)K1c（CO
7、2）c（CO）(2)K1K2 知识点二 化学平衡常数(K)、转化率的相关计算【考必备清单】1明确三个量起始量、变化量、平衡量 4 N2 3H2催化剂高温、高压2NH3 起始量 1 3 0 转化量 a b c 平衡量 1a 3b c 反应物的平衡量起始量转化量。生成物的平衡量起始量转化量。各物质转化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。转化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住转化浓度是解题的关键。2掌握四个公式(1)反应物的转化率n（转化）n（起始）100%c（转化）c（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。
8、一般地，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%。3谨记一个答题模板 对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令 A、B 起始物质的量分别为 a mol、b mol，达到平衡后，A 的转化量为 mx mol，容器容积为 V L，则有以下关系：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol amx bnx px qx 则有：KpxVpqxVqamxVmb
9、nxVn c平(A)amxV molL1(A)平mxa100%，(A)(B)mxanxbmbna 5 (A)amxab（pqmn）x100%p平p始ab（pqmn）xab 混aM（A）bM（B）V gL1 平衡时体系的平均摩尔质量：MaM（A）bM（B）ab（pqmn）x gmol1 名师点拨 计算平衡常数时代入的必须是各物质的平衡浓度(对于反应前后气体总体积不变的反应，也可以用各物质平衡时的物质的量)。平衡常数的单位是一个复合单位，可写，也可以不写。【探题源规律】典例(1)(2019全国卷)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的
10、技术成为科学研究的热点。Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于 11、41、71 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数 K(300)_K(400)(填“大于”或“小于”)。设 HCl 初始浓度为 c0，根据进料浓度比 c(HCl)c(O2)11 的数据计算 K(400)_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_。(2)(2019全国卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料
11、，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应：(g)I2(g)(g)2HI(g)H389.3 kJmol1。若起始总压为 105 Pa，平衡时总压增加了 20%，环戊烯6 的转化率为_，该反应的平衡常数 Kp_Pa。解析(1)由图像知，随着温度的升高，HCl 的平衡转化率降低，所以 4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)的 HK(400)。在温度一定的条件下，c(HCl)和 c(O2)的进料比越大，HCl 的平衡转化率越低，所以题图中自上而下三条曲线是 c(HCl)c(O2)(进料浓度比)为 11、41、71 时的变化曲线。当 c(H
12、Cl)c(O2)11 时，列三段式：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)起始浓度（mol/L）c0 c0 0 0 转化浓度mol/L）0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0 平衡浓度（mol/L）(10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c0 K(400)（0.42c0）2（0.42c0）2（10.84）4c40（10.21）c0 0.4220.422（10.84）4（10.21）c0。c(HCl)c(CO2)过高时，HCl 转化率较低；当 c(HCl)c(O2)过低时，过量的 O2和 Cl2分离时能耗较高。(2)设碘和环戊烯的物质的量均为
13、1 mol，达平衡时转化的物质的量为 x mol，由题意得：(g)I2(g)(g)2HI(g)初始物质的量/mol 1 1 0 0 转化物质的量/mol x x x 2x 平衡物质的量/mol 1x 1x x 2x 7 平衡时，容器内气体总物质的量为(2x)mol，则有（2x）mol2 mol2 mol100%20%，解得 x0.4，则环戊烯的转化率为0.4 mol1 mol100%40%，总压强为 105 Pa(120%)1.2105 Pa，因此各种气体的分压为 p()1.2105 Pa0.6 mol2.4 mol0.3105 Pa，p(I2)1.2105 Pa0.6 mol2.4 mol0
14、.3105 Pa，p()1.2105 Pa0.4 mol2.4 mol0.2105 Pa，p(HI)1.2105 Pa0.8 mol2.4 mol0.4105 Pa，反应的平衡常数 Kp p（）p（HI）2p（）p（I2）0.2105 Pa（0.4105 Pa）20.3105 Pa0.3105 Pa3.56104 Pa。答案(1)大于（0.42）2（0.42）2（10.84）4（10.21）c0 O2和 Cl2分离能耗较高、HCl 转化率较低(2)40%3.56104 规律方法 压强平衡常数(Kp)的计算方法(1)Kp的含义 在化学平衡体系中，用各气体物质的平衡分压替代平衡浓度计算的平衡常数叫
15、压强平衡常数，用 Kp表示。(2)计算流程 【夯基础小题】8 1某温度下，将 2 mol A 和 3 mol B 充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)B(g)C(g)D(g)，5 min 后达到平衡，已知该温度下其平衡常数 K1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的 10 倍，A 的转化率不发生变化，则()Aa1 Ba2 CB 的转化率为 40%DB 的转化率为 60%解析：选 AC 温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A 的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即 a1，A 正确，B 错误；设达到平衡时，B 的转化量为 x mol，则A、B、C、D 的平衡量分别为(2x)mol、
16、(3x)mol、x mol、x mol，设容器体积为 1 L，则平衡常数 K1x2（2x）（3x），解得 x1.2，B 的转化率1.23100%40%，C 正确，D 错误。2 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 molL1，c(HI)4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为_。解析：由平衡时 H2的浓度，可求得反应分解消耗 HI 的浓度，c分解(HI)0.5 molL121 molL1，故式生成 c(HI)c平衡(HI)c分解(HI)4 molL11 molL15 m
17、olL1，则c平衡(NH3)5 molL1，根据平衡常数表达式 Kc平衡(NH3)c平衡(HI)5420。答案：20 易错提醒 本题易错填成 25。原因是将式生成的 c(HI)5 molL1代入公式中计算，而未代入平衡时 HI 的浓度(4 molL1)。计算平衡常数时，应严格按照平衡常数的计算公式计算，代入的一定是物质的平衡浓度。3.在恒容密闭容器中通入 CH4与 CO2，使其物质的量浓度均为 1.0 molL1，在一定条件下发生反应：CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)，测得 CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：9 则：(1)该反应的 H_(填“”)0。(2)压强 p1
18、、p2、p3、p4由大到小的关系为_。压强为 p4时，在 b 点：v(正)_(填“”)v(逆)。(3)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)，则该反应的平衡常数的表达式 Kp_；如果 p40.36 MPa，求 a 点的平衡常数 Kp_。(保留 3 位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)解析：(1)根据图示，压强不变时，升高温度，CH4的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动。根据升温时，平衡向吸热反应方向移动可知，正反应为吸热反应，H0。(2)该平衡的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，
19、平衡向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故 p4p3p2p1。压强为 p4时，b 点未达到平衡，反应正向进行，故v(正)v(逆)。(3)由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知，用平衡压强表示的平衡常数 Kpp2（CO）p2（H2）p（CO2）p（CH4）。压强为 p4时，a 点 CH4的平衡转化率为 80%，则平衡时 c(CH4)c(CO2)0.2 molL1，c(CO)c(H2)1.6 molL1，则 p(CH4)p(CO2)p40.20.221.62118p4，p(CO)p(H2)p41.60.221.62818p4，故 Kp818p42818p42118p4118p484p241821
20、.64。答案：(1)(2)p4p3p2p1 (3)p2（CO）p2（H2）p（CO2）p（CH4）1.64 10 知识点三 核心素养迁移化学反应速率常数及其应用 1速率常数含义 速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为 1 molL1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。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=gG
21、hH 则 vkca(A)cb(B)(其中 k 为速率常数)。如：SO2Cl2SO2Cl2 vk1c(SO2Cl2)2NO22NOO2 vk2c2(NO2)2H22NON22H2O vk3c2(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 全国卷)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 kJmol1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl
22、3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_(保留 2 位小数)。11 (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)。解析(1)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线 a 达到平衡的时间短，则曲线 a 代表 343 K 时 SiHCl3的转化率变化，曲线 b 代表 323 K 时 SiHCl3的转化率变化。由题图可知
23、，343 K 时反应的平衡转化率 22%。设起始时 SiHCl3(g)的浓度为 1 molL1，则有 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)起始/(molL1)1 0 0 转化/(molL1)0.22 0.11 0.11 平衡/(molL1)0.78 0.11 0.11 则 343 K 时该反应的平衡常数 K343 Kc（SiH2Cl2）c（SiCl4）c2（SiHCl3）（0.11 molL1）2（0.78 molL1）20.02。(2)温度越高，反应速率越快，a 点温度为 343 K，b 点温度为 323 K，故反应速率：vavb。反应速率 vv正v逆k正x2SiHCl
24、3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则有 v正k正x2SiHCl3，v逆k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反应达到平衡状态时 v正v逆，即 k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此时 SiHCl3的平衡转化率 22%，经计算可得 SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为 0.78、0.11、0.11，则有 k正0.782k逆0.112，k正k逆0.1120.7820.02。a 处 SiHCl3的平衡转化率 20%，此时 SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为 0.8、0.1、0.1，则有 答案(1)22 0.02(2)大于
25、1.3 12 1(2019南宁期末)反应 2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)中，每生成 7 g N2，放出 166 kJ的热量，该反应的速率表达式为 vkcm(NO)cn(H2)(k、m、n 待测)，其反应包含下列两步：2NOH2=N2H2O2(慢)H2O2H2=2H2O(快)T 时测得有关实验数据如下：序号 c(NO)/(molL1)c(H2)/(molL1)速率/(molL1 min1)0.006 0 0.001 0 1.8104 0.006 0 0.002 0 3.6104 0.001 0 0.006 0 3.0105 0.002 0 0.006 0 1.2104 下列说
26、法错误的是()A整个反应速率由第步反应决定 B正反应的活化能一定是 C该反应速率表达式：v5 000c2(NO)c(H2)D该反应的热化学方程式为 2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)H664 kJmol1 解析：选 B A由、两反应知，反应过程中反应慢的反应决定反应速率，整个反应速率由第步反应决定，正确；B.反应慢，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是，错误；C.比较实验、数据可知，NO 浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率增大一倍，比较实验、数据可知，H2浓度不变，NO 浓度增大一倍，反应速率增大四倍，据此得到速率方程：vkc2(NO)c(H2)，依据实验中数据计算 k5
27、 000，则速率表达式为 v5 000c2(NO)c(H2)，正确；D.反应 2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)中，每生成 7 g N2放出 166 kJ 的热量，生成 28 g N2放热 664 kJ，热化学方程式为 2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)H664 kJmol1，正确。13 2(2019洛阳联考)已知化学反应：NO2CONOCO2，当 t250 时，vkc(NO2)c(CO)。以上两式中 v 为反应速率，k 为速率常数(一定温度下为定值)。下列叙述正确的是()A当 NO2和 CO 的浓度相等时，升高或降低温度，反应速率不变 B因反应前后气体分子数目
28、不变，故改变压强反应速率不变 C增大 NO2的浓度为原来的 2 倍，反应速率一定变为原来的 2 倍 D当温度低于 250 时，改变 CO 的浓度，反应速率基本不变 解析：选 CD 升高温度，反应速率加快，降低温度，反应速率减慢，A 项错误；该反应前后气体分子数目不变，改变压强，平衡不移动，但反应速率对应改变，B 项错误；增大 NO2的浓度为原来的 2 倍，若 t250，根据 vkc(NO2)c(CO)可知，反应速率变为原来的 2 倍，C 项正确；当温度低于 250 时，根据 vkc2(NO2)可知，一定温度下，反应速率只与 c(NO2)有关，改变 CO 的浓度，反应速率不变，D 项正确。3研究
29、氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是 2NO(g)O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：2NO(g)N2O2(g)(快)v1正k1正c2(NO)v1逆k1逆c(N2O2)H10 N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)v2正k2正c(N2O2)c(O2)v2逆k2逆c2(NO2)H20 请回答下列问题：(1)一定温度下，反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用 k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡
30、常数表达式 K_，根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是_(填字母)。ak2正增大，c(N2O2)增大 bk2正减小，c(N2O2)减小 ck2正增大，c(N2O2)减小 14 dk2正减小，c(N2O2)增大(2)由实验数据得到 v2正c(O2)的关系可用如图表示。当 x 点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为_(填字母)。解析：(1)由反应达到平衡状态可知，v1 正v1 逆、v2 正v2 逆，所以 v1正v2 正v1 逆v2 逆，即 k1 正c2(NO)k2 正c(N2O2)c(O2)k1 逆c(N2O2)k2 逆c2(NO2)，则 Kc2（NO2）c2（NO）c
31、（O2）k1正k2正k1逆k2逆。(2)因为决定 2NO(g)O2(g)2NO2(g)速率的是反应，升高温度，v2 正减小，平衡向逆反应方向移动，c(O2)增大，因此当 x 点升高到某一温度时，c(O2)增大，v2 正减小，符合条件的点为 a。答案：(1)k1正k2正k1逆k2逆 c(2)a 4(2016海南高考)顺1，2二甲基环丙烷和反1，2二甲基环丙烷可发生如下转化：该反应的速率方程可表示为：v(正)k(正)c(顺)和 v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和 k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.0
32、02 s1，该温度下反应的平衡常数值 K1_；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，则 H_0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填 曲 线 编 号)，平 衡 常 数 值 K2 _；温 度t2_t1(填“小 于”“等 于”或“大 于”)，判 断 理 由 是_。解析：(1)根据 v(正)k(正)c(顺)、k(正)0.006 s1，则 v(正)0.006c(顺)；k(逆)0.002 s1，v(逆)k(逆)c(反)0.002c(反)；化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则 0.006c(顺)0.002c(反)，K1c(反)/c(
33、顺)0.0060.0023；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则 H 小于零。15 (2)反应开始时，c(顺)的浓度大，单位时间的浓度变化大，w(顺)的变化也大，故 B 曲线符合题意，设顺式异构体的起始浓度为 x，该可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为 1，则平衡时，顺式异构体为 0.3x，反式异构体为 0.7x，所以平衡常数值 K20.7x0.3x73，因为K1K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度 t2大于 t1。答案：(1)3 小于(2)B 73 大于 放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 随堂检测反
34、馈 1(2017全国卷)H2S 与 CO2在高温下发生反应：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K 时，将 0.10 mol CO2与 0.40 mol H2S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02。H2S 的平衡转化率 1_%，反应平衡常数 K_。在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03，H2S 的转化率 2_1，该反应的 H_0。(填“”“B 2(2019全国卷)水煤气变换CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata
35、 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)，氧化钴部分被还原为金属钴 Co(s)，平衡后气体中 H2的物质的量分数为 0.025 0。在同一温度下用 CO 还原 CoO(s)，平衡后气体中 CO 的物质的量分数为 0.019 2。根据上述实验结果判断，还原 CoO(s)为 Co(s)的倾向是 CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的 CO(g)和 H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 H2的物质的量分数为_(填标号)。A0.25 B0.25 C0.250.50 D0.50 E0.50 解析：(1
36、)根据题目提供的实验数据可知，用 H2还原 CoO 制取金属 Co，反应的化学方程式为 H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)，平衡混合气体中 H2的物质的量分数为 0.025 0,K1c(H2O)/c(H2)(10.025 0)/0.025 039；CO 还原 CoO 制取金属 Co 的化学方程式为 CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)，平衡混合气体中 CO 的物质的量分数为 0.019 2，K2c(CO2)/c(CO)(10.019 2)/0.019 2 51.08。K1K2，说明还原 CoO 制取金属 Co 的倾向 CO大于 H2。(2)H2(g)CoO(s)Co(s)H2
37、O(g)CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)17 根据盖斯定律，可得 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)设起始 CO、H2O 的物质的量为 a mol，转化的物质的量为 x mol，容器容积为 1 L，则：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/(molL1)a a 0 0 转化/(molL1)x x x x 平衡/(molL1)ax ax x x 则该反应的 Kx2/(ax)2K2/K1 1.31，求得：x0.534a，则平衡时 H2的物质的量分数约为0.534a2a0.267。答案：(1)大于(2)C 课时跟踪检测 一、选择题(本题共 10 小题，每小题只有一个
38、选项符合题意)1对于 3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)反应的化学平衡常数的表达式为()AKc（Fe3O4）c（H2）c（Fe）c（H2O）BKc（Fe3O4）c4（H2）c（Fe）c4（H2O）CKc4（H2O）c4（H2）DKc4（H2）c4（H2O）解析：选 D 在化学平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质，则 3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)反应的化学平衡常数的表达式为 Kc4（H2）c4（H2O）。2反应 Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)，700 时平衡常数为 1.47，900 时平衡常数为2.15。下列说法正确的是()A升高温
39、度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小 B该反应的化学平衡常数表达式为 Kc(FeO)c(CO)/c(CO2)c(Fe)C该反应的正反应是吸热反应 D增大 CO2浓度，平衡常数增大 解析：选 C A 项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B 项，固体物质浓度视为常18 数，不列入平衡常数的表达式，该反应的化学平衡常数表达式为 Kc（CO）c（CO2），错误；C 项，温度升高，K 增大，则该反应的正反应为吸热反应，C 正确；D 项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。3某温度下，反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数 K125，在同一温度
40、下，反应SO3(g)SO2(g)12O2(g)的平衡常数 K2的值为()A0.2 B5 C50 D0.01 解析：选 A K1c2（SO3）c2（SO2）c（O2）25，K2c（SO2）c12（O2）c（SO3）1K10.2，A 项正确。4O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的O为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应 O3O2O H0 平衡常数为 K1；反应 OO32O2 H0 平衡常数为 K2；总反应：2O33O2 HH2OCO2 D以上说法都不正确 解析：选 C 由反应可知，NO 分解产生 O2的平衡常数表达
41、式为 K1c（N2）c（O2）c2（NO），A 错 误；反 应 2H2(g)O2(g)2H2O(l)的 平 衡 常 数 为 K2 21081，则 反 应2H2O(l)2H2(g)O2(g)的平衡常数为 K1K212108151082，B 错误；常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出 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。7 将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法错误
42、的是()20 AC 点对应状态的平衡常数 K(C)103.638 B该反应的 H0 CNH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态 D30 时，B 点对应状态的 v(正)0，正确；C 项，体系中两种气体的物质的量之比始终不变，所以 NH3的体积分数不变时，该反应不一定达到平衡状态，错误；D 项，30 时，B 点未平衡，最终要达平衡状态，平衡常数的负对数要变大，此时的lgQK，因此 B 点对应状态的 v(正)0 B利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质 C在上述平衡体系中加入 CCl4，平衡不移动 D25 时，在上述平衡体系中加入少量 KI 固体，平衡常数 K 不变 解析：选 BD A 项，由图
43、像数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆23 反应方向移动，故正反应方向为放热反应，即 HT1，则k逆k正1.25 解析：选 B 在平衡状态下，v正v逆，即 k正c2(NO2)k逆c2(NO)c(O2)，可求出 Kk正k逆，A 错误；由容器中反应列三段式：2NO2(g)2NO(g)O2(g)起始(molL1)0.6 0 0 转化(molL1)0.4 0.4 0.2 平衡(molL1)0.2 0.4 0.2 可以求出平衡常数 K0.420.20.220.8，根据容器的起始投料，浓度商 Q0.520.20.32590.8，说明反应继续向逆反应方向进行，达到平衡时，容器中 NO 的体
44、积分数应小于 50%，C 错误；由于该反应的正反应是吸热反应，若 T2T1，所以升温至 T2时平衡常数增大，即k正k逆0.8，则k逆k正1.25，D 错误。15T 时，在甲、乙、丙三个容积均为 2 L 的恒容密闭容器中投入 SO2(g)和 O2(g)，发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，5 min 时甲达到平衡。其起始量及 SO2的平衡转化率如表所示。容器 甲 乙 丙 起始量 n(SO2)/mol 0.4 0.8 0.8 n(O2)/mol 0.24 0.24 0.48 SO2的平衡转化率 80%1 2 下列叙述不正确的是()A05 min 内，甲中 SO2的反应速率为 0.03
45、2 molL1min1 BT 时，该反应的平衡常数 K400 C平衡时，SO2的转化率：280%1 D平衡时，丙中气体平均相对分子质量与甲相同 解析：选 CD A 项，05 min 内，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)开始/(mol)0.4 0.24 0 26 转化/(mol)0.32 0.16 0.32 平衡/(mol)0.08 0.08 0.32 平衡浓度/(mol/L)0.04 0.04 0.16 甲中 SO2的反应速率0.32 mol2 L5 min0.032 molL1min1，正确；B 项，根据 A 项三段式可知，该温度下，平衡常数 K0.1620.0420.04400，正确
46、；C 项，由甲、乙可知，氧气的浓度相同，二氧化硫的浓度增大会促进氧气的转化，二氧化硫转化率减小，由乙、丙可知，二氧化硫浓度相同，氧气浓度增大二氧化硫转化率增大，则平衡时，SO2的转化率：180%2，错误；D 项，体积相同，丙中的起始浓度为甲的 2 倍，但由于该反应是气体体积改变的反应，体积不变增加浓度，压强增大，平衡正向移动，则丙中转化率增大，气体质量不变，气体物质的量不同，平衡时，丙中气体平均相对分子质量与甲不相同，错误。三、非选择题(本题共 2 小题)16(2019湘潭模拟)NO、NO2是汽车尾气中重要的含氮氧化物。回答下列问题：(1)某温度下，反应的平衡常数如下：a2NO2(g)N2(g
47、)2O2(g)K16.71016 b2NO(g)N2(g)O2(g)K22.21030 分解反应趋势较大的反应是_(填“a”或“b”)；反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)的 K_。(2)已知反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)的正反应速率 v(正)k1cm(NO)cn(O2)，其中 k1为速率常数，可通过下列实验数据计算 k1、m、n。组别 起始浓度/(molL1)初始速率molL1s1 NO O2 1 0.02 0.012 5 7.98103 2 0.02 0.025 0 15.96103 3 0.04 0.012 5 31.92103 则 k1_，m_，n_。27 (3)已知
48、反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)的历程可表示为 第一步：NONOk1k1N2O2 快速平衡 第二步：N2O2O2k2 2NO2 慢反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)k1c2(NO)，v(逆)k1c(N2O2)。下列叙述正确的是_(填序号)。A第一步反应的平衡常数 Kk1k1 Bv(第一步的正反应)v(第二步的反应)C第二步的活化能比第一步的活化能高 D第二步中 N2O2与 O2的碰撞 100%有效(4)一定条件下测得恒容容器中 NO、O2、NO2浓度发生如图变化。NO 的平衡转化率为_。该温度下反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)的平衡常数
49、为_(保留整数)。解析：(1)平衡常数越大，反应越容易进行，反应 b 的平衡常数大于反应 a，则 b 的分解反应趋势较大；根据盖斯定律，由反应 ba 可得：2NO(g)O2(g)2NO2(g)，则该反应的平衡常数为 KK2K12.210306.710163.281013。(2)由组 1 和 2 可知，NO 浓度不变时，氧气的浓度增大 1 倍，正反应速率增大 1 倍，故 n1；由组 1 和 3 可知，氧气的浓度不变时，NO 的浓度增大 1 倍，正反应速率变为原来的 4倍，故 m2；将 m2 和 n1 代入第 1 组数据：7.98103molL1s1k1(0.02 molL1)20.012 5 m
50、olL1，解得 k11 596 L2mol2s1。(3)第一步反应的平衡常数 Kc（N2O2）c2（NO），达到平衡时 v(正)v(逆)，则有 k1c2(NO)k28 1c(N2O2)，得c（N2O2）c2（NO）k1k1，Kc（N2O2）c2（NO）k1k1，A 正确；v(第一步的正反应)是快反应，v(第二步的反应)是慢反应，则有 v(第一步的正反应)v(第二步的反应)，B 错误；第二步的反应慢，活化能高，第二步的活化能比第一步的活化能高，C 正确；第二步是慢反应，说明N2O2与 O2的有效碰撞的几率较小，不可能达到 100%，D 错误。(4)由题图可知，经过 6 000 s 达到平衡时，c