資源簡介

(共382張PPT)
一輪重點鞏固
方向比努力更重要
研究考綱·辨明考向
衡
常
數
學
化
平
率
計
算
轉
與
化
考綱要求
考綱解讀 考向預測
1.了解化學平衡常數(K)的含義。 2.能利用化學平衡常數進行相關計算。 3.能正確計算化學反應的轉化率(α)。 1.化學平衡常數是近幾年高考的重點和熱點，在高考中常常考查平衡常數的表達式、影響因素、判斷平衡移動方向、平衡常數的計算等。
2.預計在今后的高考會從不同角度考查平衡常數的計算如用平衡分壓等計算平衡常數、利用平衡常數分析平衡移動方向、利用平衡常數的表達式分析反應之間平衡常數的關系、結合圖像圖表考查平衡常數等，考查考生的分析能力、數據處理能力。
核心素養 思維導圖
1.變化觀念與平衡思想：能從化學平衡常數的角度分析化學反應，運用化學平衡常數解決問題。能多角度、動態地分析化學反應的轉化率，運用化學反應原理解決實際問題。 2.證據推理與模型認知：知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立模型。能運用模型(Qc與K的關系)解釋化學平衡的移動，揭示現象的本質和規律。 3.科學態度與社會責任：具有可持續發展意識和綠色化學觀念，能運用化學平衡原理對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷。
名師備考建議
本講內容是高考的重點與熱點，在高考中的考點主要有兩個：一是化學平衡常數的計算及利用化學平衡常數進行化學平衡移動方向的判斷和反應是放熱還是吸熱等；二是焓變、熵變與化學反應方向的關系。化學平衡常數及轉化率的理解和應用是壓軸題，特別是涉及二者的計算更是重點和難點，通常結合圖像加以分析，并聯系生產、生活實際考查學生知識運用能力，特別是用平衡分壓等代替平衡濃度來表示平衡常數的題目更應加以關注。
預計在2024年高考中仍然會延續近幾年的題型特點，會進一步將化學反應速率、化學平衡常數與化工生產、生活實際的轉化率的計算相結合，考查化學反應速率和化學平衡在社會生產、生活、科學等領域的應用，考生應予以重視。
真題再現·明確考向
√
1. (2023年江蘇卷)金屬硫化物(MxSy)催化反應CH4(g)＋2H2S(g)＝CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然氣中的H2S，又可以獲得H2。下列說法正確的是
A. 該反應的△S＜0
B. 該反應的平衡常數K＝
C. 題圖所示的反應機理中，步驟Ⅰ可理解為
H2S中帶部分負電荷的S與催化劑中的M之
間發生作用
D. 該反應中每消耗1molH2S，轉移電子的數目約為2×6.02×1023
2. (2023年重慶卷)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個反應：
反應Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
反應Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
在恒容條件下，按V(CO2)∶V(H2)＝1∶1投料比進行反應，平衡時含碳物質體積分數隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是
A. 反應Ⅰ的△H＜0，反應Ⅱ的△H＞0
B．M點反應Ⅰ的平衡常數K＜1
C．N點H2O的壓強是CH4的3倍
D．若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，
則曲線之間交點位置不變
√
3．(2022年廣東卷)恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是
A. 該反應的△H＜0
B. a為n(H2O)隨溫度的變化曲線
C. 向平衡體系中充入惰性氣體，平衡不移動
D. 向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉化率增大
√
解析：A．從圖示可以看出，平衡時升高溫度，氫氣的物質的量減少，則平衡正向移動，說明該反應的正反應是吸熱反應，即ΔH＞0，故A錯誤；
B．從圖示可以看出，在恒容密閉容器中，隨著溫度升高氫氣的平衡時的物質的量減少，則平衡隨著溫度升高正向移動，水蒸氣的物質的量增加，而a曲線表示的是物質的量不隨溫度變化而變化，故B錯誤；
C．容器體積固定，向容器中充入惰性氣體，沒有改變各物質的濃度，平衡不移動，故C正確；
D．BaSO4是固體，向平衡體系中加入BaSO4，不能改變其濃度，因此平衡不移動，氫氣的轉化率不變，故D錯誤；
√
4. (2022年海南卷)某溫度下，反應CH2＝CH2(g)＋H2O(g) CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡，下列說法正確的是
A. 增大壓強，v正＞v逆，平衡常數增大
B. 加入催化劑，平衡時CH3CH2OH(g)的濃度增大
C. 恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反應方向移動
D. 恒容下，充入一定量的CH2＝CH2(g)，CH2＝CH2(g)的平衡轉化率增大
解析：A．該反應是一個氣體分子數減少的反應，增大壓強可以加快化學反應速率，正反應速率增大的幅度大于逆反應的，故v正>v逆，平衡向正反應方向移動，但是因為溫度不變，故平衡常數不變，A不正確；
B．催化劑不影響化學平衡狀態，因此，加入催化劑不影響平衡時CH3CH2OH(g)的濃度，B不正確；
C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的濃度增大，平衡向正反應方向移動，C正確；
D．恒容下，充入一定量的CH2＝CH2(g)，平衡向正反應方向移動，但是CH2＝CH2(g)的平衡轉化率減小，D不正確；
√
5. (2022年湖南卷)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發生反應：2X(g)＋Y(g) Z(g) △H，其中甲為絕熱過程，乙為恒溫過程，兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是
A. △H＞0
B. 氣體的總物質的量：na＜nc
C. a點平衡常數：K＞12
D. 反應速率：va正＜vb正
解析：A．甲容器在絕熱條件下，隨著反應的進行，壓強先增大后減小，根據理想氣體狀態方程PV=nRT可知，剛開始壓強增大的原因是因為容器溫度升高，則說明上述反應過程放熱，即△H＜0，故A錯誤；
B．根據A項分析可知，上述密閉溶液中的反應為放熱反應，圖中a點和c點的壓強相等，因甲容器為絕熱過程，乙容器為恒溫過程，若兩者氣體物質的量相等，則甲容器壓強大于乙容器壓強，則說明甲容器中氣體的總物質的量此時相比乙容器在減小即氣體總物質的量：na＜nc，故B正確；
D．根據圖像可知，甲容器達到平衡的時間短，溫度高，所以達到平衡的速率相對乙容器的快，即Va正＞Vb正，故D錯誤。
√
7. (2022年江蘇卷)乙醇－水催化重整可獲得H2。其主要反應為①C2H5OH(g)＋3H2O(g)＝2CO2(g)＋6H2(g) △H＝173.3kJ mol－1，②CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) △H＝41.2kJ mol－1，在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3時，若僅考慮上述反應，平衡時CO2和CO的選擇性及H2的產率隨溫度的變化如圖所示。
√
解析：根據已知反應①C2H5OH(g)＋3H2O(g)＝2CO2(g)＋6H2(g) △H＝173.3kJ mol－1，反應②CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) △H＝41.2kJ mol－1，且反應①的熱效應更大，故溫度升高的時候對反應①影響更大一些，即CO2選擇性增大，同時CO的選擇性減小，根據CO的選擇性的定義可知③代表CO2的選擇性，①代表CO的選擇性，②代表H2的產率，以此解題。
A．由分析可知②代表H2的產率，A錯誤；
B．由分析可知升高溫度，平衡時CO的選擇性減小，B錯誤；
C．兩種物質參加反應增大一種物質的濃度，會降低該物質的平衡轉化率，C錯誤；
D．加入CaO(s)與水反應放熱，對反應①影響較大，可以增大H2產率，或者選用對反應①影響較大的高效催化劑，也可以增大H2產率，D正確；
8. (2021年海南卷)制備水煤氣的反應C(s)＋H2O(g) H2(g)＋CO(g) △H＞0 ，下列說法正確的是( )
A. 該反應△S＜0
B. 升高溫度，反應速率增大
C. 恒溫下，增大總壓，H2O(g)的平衡轉化率不變
D. 恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡常數增大
√
解析：A．該反應的正反應是氣體體積增大的反應，所以△S＞0，A錯誤；
B．升高溫度，物質的內能增加，分子運動速率加快，有效碰撞次數增加，因此化學反應速率增大，B正確；
C．恒溫下，增大總壓，化學平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，使H2O(g)的平衡轉化率減小，C錯誤；
D．恒溫恒壓下，加入催化劑，化學平衡不移動，因此化學平衡常數不變，D錯誤；
√
11．(2018年浙江11月選考)已知：2SO2(g)+ O2(g) 2SO3 (g) △H＝－197.8kJmol—1。起始反應物為SO2 和 O2(物質的量之比為2∶1，且總物質的量不變)。SO2 的平衡轉化率(%)隨溫度和壓強的變化如下表，下列說法不正確的是
A．一定壓強下降低溫度，SO2 的轉化率增大
B．在不同溫度、壓強下，轉化相同物質的量的SO2 所需要的時間相等
C．使用催化劑可以縮短反應達到平衡所需的時間
D．工業生產通常不采取加壓措施是因為常壓下SO2 的轉化率已相當高
√
解析：A、由表格數據及勒夏特列原理知，針對放熱反應，一定壓強下降低溫度，平衡正向移動，反應物SO2的轉化率増大，選項A正確；B、由于在不同溫度、壓強下，化學反應速率不一定相等，故轉化相同物質的量的SO2所需要的時間不一定相等，選項B錯誤；C、催化劑對化學平衡移動無影響，但可以縮短到達平衡所花的時間，選項C正確；D、由圖中數據可知，不同溫度下，1.01×105Pa（常壓）下SO2的轉化率分別為99.2%，97.5％，93.5％，已經相當高了，且加壓后轉化率升高并不明顯，所以沒有必要通過加壓提高轉化率，選項D正確。答案選B。
a．溫度越高，反應速率越大
b．α=0.88的曲線代表平衡轉化率
c．α越大，反應速率最大值對應溫度越低
d．可根據不同α下的最大速率，選擇最佳生產溫度
cd
(ii)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉化率關系如下圖所示，催化性能最佳的是_______(填標號)。
(iii)設O2的平衡分壓為P，SO2的平衡轉化率為αe，用含P和αe的代數式表示上
述催化氧化反應的Kp＝_____________ (用平衡分壓代替平衡濃度計算)。
d
解析：(3)(i)a．根據不同轉化率下的反應速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應速率先加快后減慢，a錯誤；
b．從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉化率越低反應速率越快，但在轉化率小于88%的時的反應速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是平衡轉化率，b錯誤；
c．從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率不斷減小，最大反應速率d．從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率出現的溫度也逐漸降低，這時可以根據不同轉化率選擇合適的反應溫度以減少能源的消耗，d正確；
出現的溫度也逐漸降低，c正確；
故答案選cd；
3
2.25
增大
46.26
14．(2023年福建卷)探究甲醇對丙烷制丙烯的影響。丙烷制烯烴過程主要發生的反應有
i．C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋124kJ mol－1 △S1＝127J K-1 mol－1 Kp1
ii．C3H8(g)＝C2H4(g)＋CH4(g) △H2＝＋82kJ mol－1 △S2＝135J K-1 mol－1 Kp2
iii．C3H8(g)＋2H2(g)＝3CH4(g) △H3＝－120kJ mol－1 △S3＝27.5J K-1 mol－1 Kp3
已知：Kp為用氣體分壓表示的平衡常數，分壓＝物質的量分數×總壓。在0.1Mpa、t℃下，丙烷單獨進料時，平衡體系中各組分的體積分數φ見下表。
物質 丙烯 乙烯 甲烷 丙烷 氫氣
體積分數(%) 21 23.7 55.2 0.1 0
(1)比較反應自發進行(△G＝△H－T△S＜0)的最低溫度，反應i____反應ii(填“＞”或“＜”)。
(2)①在該溫度下，Kp2遠大于Kp1，但φ(C3H6)和φ(C2H4)相差不大，說明反應iii的正向進行有利于反應i的__________反應和反應ⅱ的___________反應(填“正向”或“逆向”)。
②從初始投料到達到平衡，反應i、ii、iii的丙烷消耗的平均速率從大到小的順序為：__________。
＞
正向
逆向
ii＞i＞iii
ab
15. (2022年全國甲卷)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫療器械等工業領域有著重要用途，目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4，再進一步還原得到鈦。回答下列問題：
(1) TiO2轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g) △H1＝172kJ mol－1，Kp1＝1.0×10-2
(ⅱ)碳氯化：
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)＝TiCl4(g)＋2CO(g) △H2＝－51kJ mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa
①反應2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) △H為_______kJ mol－1，Kp＝ 。
②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化，其原因是__________________________
_____________________________________________________________________
。
③對于碳氯化反應：增大壓強，平衡_______移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉化率_______(填“變大”“變小”或“不變”)。
－223
1.2×1014
碳氯化反應氣體分子數增加， H小于0，是熵增、放熱過程，熵判據與焓判據均是自發過程，而直接氯化的體系氣體分子數不變、且是吸熱過程
向左
變小
(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。
①反應C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)的平衡常數Kp(1400℃)＝_______Pa。
②圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉化為TiCl4，但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度，其原因是_________________________________________
。
(3) TiO2碳氯化是一個“氣—固—固”反應，有利于TiO2 －C“固－固”接觸的措施是 。
7.2×105
為了提高反應速率，在相同時間內得到更多
的TiCl4產品，提高效益
將兩固體粉碎后混合，同時鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”
16. (2022年全國乙卷節選)油氣開采、石油化工、煤化工等行業廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：
(3)在1470K、100kPa反應條件下，將n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合氣進行H2S熱分解反應。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉化率為________，平衡常數Kp＝________kPa。
50%
4.76
(4)在1373K、100kPa反應條件下，對于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合氣，熱分解反應過程中H2S轉化率隨時間的變化如下圖所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉化率________，理由是___________________
。
②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對應圖中曲線________，計算其在0～0.1s之間，H2S分壓的平均變化率為________kPa s-1。
越高
n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分壓越小，平衡向正反應方向進行，H2S平衡轉化率越高
d
24.9
解析：①由于正反應是體積增大的可逆反應，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，相當于降低壓強，平衡向正反應方向移動，因此H2S平衡轉化率越高；
17. (2022年1月浙江選考節選)工業上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經過系列反應可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：
(3)一氧化碳變換反應：CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41kJ·mol-1。
①一定溫度下，反應后測得各組分的平衡壓強(即組分的物質的量分數×總壓)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，則反應的平衡常數K的數值為________。
②維持與題①相同的溫度和總壓，提高水蒸氣的比例，使CO的平衡轉化率提高到90%，則原料氣中水蒸氣和CO的物質的量之比為________。
9.0
1.8∶1
③生產過程中，為了提高變換反應的速率，下列措施中合適的是________。
A．反應溫度愈高愈好 B．適當提高反應物壓強
C．選擇合適的催化劑 D．通入一定量的氮氣
④以固體催化劑M催化變換反應，若水蒸氣分子首先被催化劑的活性表面吸附而解離，能量-反應過程如圖2所示。
用兩個化學方程式表示該催化反應歷程(反應機理)：步驟Ⅰ：____________________；步驟Ⅱ：____________________________。
BC
M＋H2O＝MO＋H2
MO＋CO＝M＋CO2
③A．反應溫度過高，會引起催化劑失活，導致反應速率變慢，A不符合題意；
B．適當增大壓強，可加快反應速率，B符合題意；
C．選擇合適的催化劑有利于加快反應速率，C符合題意；
D．若為恒容條件，通入氮氣對反應速率無影響，若為恒壓條件，通入氮氣后，容器體積變大，反應物濃度減小，反應速率變慢，D不符合題意；
故答案選BC；
④水分子首先被催化劑吸附，根據元素守恒推測第一步產生H2，第二步吸附CO產生CO2，對應反應歷程依次為：M＋H2O＝MO＋H2、MO＋CO＝M＋CO2。
18. (2022年6月浙江卷節選)主要成分為H2S的工業廢氣的回收利用有重要意義。
(1)回收單質硫。將三分之一的H2S燃燒，產生的SO2與其余H2S混合后反應：2H2S(g)＋SO2(g) 1/8S8(s)＋2H2O(g)。在某溫度下達到平衡，測得密閉系統中各組分濃度分別為c(H2S)＝2.0×10-5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10-5mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10-3mol·L－1，計算該溫度下的平衡常數K＝ 。
8×108 L·mol－1
19. (2022年海南卷節選)某空間站的生命保障系統功能之一是實現氧循環，其中涉及反應：CO2 (g)＋4H2(g) 2H2O(g)＋CH4(g)
回答問題：
(2)已知：CO2 (g)＋4H2(g) 2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常數(K)與反應溫度(t)之間的關系如圖1所示。
①若反應為基元反應，且反應的△H與活化能(Ea)的關系為|△H|＞Ea。補充完成該反應過程的能量變化示意圖(圖2)_______。
②某研究小組模擬該反應，溫度t下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.4molH2，反應平衡后測得容器中n(CH4)＝0.05mol。則CO2的轉化率為 ，反應溫度t約為_______℃。
50%或0.5
660.2
解析：(2)①由CO2 (g)＋4H2(g) 2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常數(K)與反應溫度(t)之間的關系圖可知，K隨著溫度升高而減小，故該反應為放熱反應。若反應為基元反應，則反應為一步完成，由于反應的△H與活化能(Ea)的關系為|△H|＞Ea，由圖２信息可知Ea＝akJ mol－1，
則|△H|＞akJ mol－1，該反應為放熱反應
，生成物的總能量小于反應物的，因此
該反應過程的能量變化示意圖為：
20. (2022年河北卷節選)氫能是極具發展潛力的清潔能源，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。
(2)工業上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發生如下反應。
Ⅰ．CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
①下列操作中，能提高CH4(g)平衡轉化率的是_______ (填標號)。
A．增加CH4(g)用量 B．恒溫恒壓下通入惰性氣體
C．移除CO(g) D．加入催化劑
BC
0.43
解析：(2)①A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的轉化率，但是CH4(g)平衡轉化率減小，A不符合題意；
B．恒溫恒壓下通入惰性氣體，相當于減小體系壓強，反應混合物中各組分的濃度減小，反應Ⅰ的化學平衡正向移動，能提高CH4(g)平衡轉化率，B符合題意；
C．移除CO(g)，減小了反應混合物中CO(g)的濃度，反應Ⅰ的化學平衡正向移動，能提高CH4(g)平衡轉化率，C符合題意；
D．加入催化劑不能改變平衡狀態，故不能提高CH4(g)平衡轉化率，D不符合題意；
綜上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡轉化率的是BC；
21. (2022年湖南卷節選)2021年我國制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑。回答下列問題：
(1)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，起始壓強為0.2MPa時，發生下列反應生成水煤氣：
Ⅰ．C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) △H1＝＋131.4kJ mol－1
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41.1kJ mol－1
①下列說法正確的是_______；
A．平衡時向容器中充入惰性氣體，反應Ⅰ的平衡逆向移動
B．混合氣體的密度保持不變時，說明反應體系已達到平衡
C．平衡時H2的體積分數可能大于2/3
D．將炭塊粉碎，可加快反應速率
BD
②反應平衡時，H2O(g)的轉化率為50%，CO的物質的量為0.1mol。此時，整個體系_______(填“吸收”或“放出”)熱量_______________kJ，反應Ⅰ的平衡常數Kp＝ (以分壓表示，分壓=總壓×物質的量分數)。
吸收
31.2
0.02MPa
解析：(1)①A．在恒溫恒容條件下，平衡時向容器中充入情性氣體不能改變反應混合物的濃度，因此反應Ⅰ的平衡不移動，A說法不正確；
B．在反應中有固體C轉化為氣體，氣體的質量增加，而容器的體積不變，因此氣體的密度在反應過程中不斷增大，當混合氣體的密度保持不變時，說明反應體系已達到平衡，B說法正確；
C．若C(s)和H2O(g)完全反應全部轉化為CO2(g)和H2(g)，由C(s)+ 2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g)可知，H2的體積分數的極值為2/3，由于可逆反應只有一定的限度，反應物不可能全部轉化為生成物，因此，平衡時H2的體積分數不可能大于2/3，C說法不正確；
D．將炭塊粉碎可以增大其與H2O(g)的接觸面積，因此可加快反應速率，D說法正確；
②反應平衡時，H2O(g)的轉化率為50%，則水的變化量為0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物質的量為0.1mol，則根據O原子守恒可知CO2的物質的量為0.2mol，生成0.2mol CO2時消耗了0.2mol CO，故在反應Ⅰ實際生成了0.3molCO。根據相關反應的熱化學方程式可知，生成0.3mol CO要吸收熱量39.42kJ ，生成0.2mol CO2要放出熱量8.22kJ此時，因此整個體系吸收熱量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；由H原子守恒可知，平衡時H2的物質的量為0.5mol，CO的物質的量為0.1mol，CO2的物質的量為0.2mol，水的物質的量為0.5mol，
22．(2022年遼寧卷節選)工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破，目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎，其反應為：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H＝－92.4kJ mol－1 △S＝－200J K-1 mol-1
回答下列問題：
(2)____溫(填“高”或“低”，下同)有利于提高反應速率，_____溫有利于提高平衡轉化率，綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素，工業常采用400～500℃。
針對反應速率與平衡產率的矛盾，我國科學家提出了兩種解決方案。
高
低
(3)方案二：M－LiH復合催化劑。
下列說法正確的是___________。
a．300℃時。復合催化劑比單一催化劑效率更高
b．同溫同壓下，復合催化劑有利于提高氨的平衡產率
c．溫度越高，復合催化劑活性一定越高
a
(4)某合成氨速率方程為：v＝kcα(N2)cβ(H2) cγ(NH3)，根據表中數據，γ＝___________；
實驗 c(N2)mol·L－1 c(H2)mol·L－1 c(NH3)mol·L－1 vmol·L－1·s－1
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨過程中，需要不斷分離出氨的原因為___________。
a．有利于平衡正向移動 b．防止催化劑中毒 c．提高正反應速率
－1
a
解析：(2)其他條件一定時，升高溫度，可以提供更高的能量，使活化分子百分數增大，反應速率加快；合成氨反應是放熱反應，要提高平衡轉化率，即使反應平衡正向移動，應降低溫度；故答案為：高、低；
(3)由題圖可知，300℃時，復合催化劑催化時合成氨反應的反應速率比單-催化劑催化時大很多，說明300℃時復合催化劑比單一催化劑效率更高，a正確；同溫同壓下，復合催化劑能提高反應速率，但不能使平衡發生移動，故不能提高氨的平衡產率，b錯誤；溫度過高，復合催化劑可能會失去活性，催化效率反而降低，c錯誤；故選a；
(4)將實驗1、3中數據分別代入合成氨的速率方程可得：①q＝k mα nβ pγ，③10q＝k mα nβ (0.1p)γ，可得γ＝－1。合成氨過程中，不斷分離出氨，即降低體系中c(NH3)，生成物濃度下降，平衡向正反應方向移動，但不會提高正反應速率，a正確，c錯誤；反應主產物即氨不能使催化劑中毒，b錯誤。
23．(2022屆八省八校節選)甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制備及用途在工業上有重要的意義。
(2)對于反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，v正＝k正p(CO2)p3(H2)，v逆＝k逆p(CH3OH)p(H2O)。其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，p為氣體分壓(分壓=物質的量分數×總壓)。
在540K下，按初始投料比
n(CO2)∶n(H2)＝3∶1、
n(CO2)∶n(H2)=1∶1、
n(CO2)∶n(H2)=1∶3，
得到不同壓強條件下
H2的平衡轉化率關系圖：
①比較a、b、c各曲線所表示的投料比大小順序為 (用字母表示)。
②點N在線b上，計算540K的壓強平衡常數Kp＝ (用平衡分壓代替平衡濃度計算)。
③540K條件下，某容器測得某時刻p(CO2)=0.2MPa，p(CH3OH)=p(H2O)=0.1MPa，p(H2)=0.4MPa，此時v正∶v逆= 。
a>b>c
0.5(MPa)-2
0.64
24. (2021年高考全國甲卷)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題：
(2)合成總反應在起始物n(H2)/n(CO2)＝3時，在不同條件下達到平衡，設體系中甲醇的物質的量分數為x(CH3OH)，在t＝250℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。
①用各物質的平衡分壓表示總反應的平衡常數，表達式Kp＝ ；
②圖中對應等壓過程的曲線是_______，判斷的理由是
；
③當x(CH3OH)＝0.10時，CO2的平衡轉化率α＝ ，反應條件可能為
或 。
b
總反應ΔH<0，升高溫度時平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質的量分數變小
33.3%
5×105Pa，210℃ 9×105Pa，250℃
解析：(2)①二氧化碳加氫制甲醇的總反應為CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g)，因此利用各物質的平衡分壓表示總反應的平衡常數，表達式Kp=，故答案為：。
②該反應正向為放熱反應，升高溫度時平衡逆向移動，體系中x(CH3OH)將減小，因此圖中對應等壓過程的曲線是b，故答案為：b；總反應ΔH<0，升高溫度時平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質的量分數變小。
24.8
大于
KP1 KP2
大于
26. (2021年廣東卷)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
a)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H1 b)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H2
c)CH4(g) C(s)+2H2(g) H3 d)2CO(g) CO2(g)+C(s) H4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) H5
ac
27. (2021年6月浙江選考節選)含硫化合物是實驗室和工業上的常用化學品。請回答：
(2)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－198kJ mol－1。850K時，在一恒容密閉反應器中充入一定量的SO2和O2，當反應達到平衡后測得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0×10-3mol·L－1、8.0×10-3mol·L－1和4.4×10-3mol·L－1。
①該溫度下反應的平衡常數為 。
②平衡時SO2的轉化率為 。
6.7×103mol·L－1
88%
28. (2021年1月八省聯考重慶卷節選)內酯在化工、醫藥、農林等領域有廣泛的應用。
(1)內酯可以通過有機羧酸異構化制得。某羧酸A在0.2 mol/L鹽酸中轉化為內酯B的反應可表示為A(aq) B(aq)，忽略反應前后溶液體積變化。一定溫度下，當A的起始濃度為a mol/L時，A的轉化率隨時間的變化如下表所示：
t/min 0 21 36 50 65 80 100 ∞
A的轉化率/% 0 13.3 20.0 27.8 33.3 40.0 45.0 75.0
①反應進行到100 min時，B的濃度為_______mol/L。
②v正(t =50 min)_______v逆 (t =∞min)(填“>”“＜”或“=”)。
③增加A的起始濃度，A在t =∞min時轉化率將_______(填“增大”“減小”或“不變”)。
0.45a
＞
不變
④該溫度下，平衡常數K= ﹔在相同條件下，若反應開始時只加入B，B的起始濃度也為a mol/L，平衡時B的轉化率為 。
⑤研究發現，其他條件不變時，減小鹽酸的濃度，反應速率減慢，但平衡時B的含量不變，原因是__________________________________________________。
3
25%
鹽酸是催化劑，催化劑能改變反應速率但不影響化學平衡
解析：結合已知條件、按化學反應速率的定義、化學平衡常數的定義等列式計算、運用影響速率的因素理論判斷速率的相對大小；應用電化學原理判斷陰陽極、書寫電極方程式；
(1)①由表知，反應進行到100 min時，A的轉化率為45.0%，則根據化學方程式A(aq) B(aq)，B的濃度為0.45amol/L。②一定溫度下，化學反應速率受反應物濃度影響，在反應建立平衡的過程中，反應物濃度在不斷減小，所以v正(t =50 min)>v逆 (t =∞min)= v正 (t =∞min)。
29．(2020年新課標Ⅲ)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點研究領域。回答下列問題：
(2)理論計算表明，原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在體系壓強為0.1MPa，反應達到平衡時，四種組分的物質的量分數x隨溫度T的變化如圖所示。
(3)根據圖中點A(440K，0.39)，計算該溫度時反應的平衡常數
Kp=_____________________________________ (MPa) 3(列出計算式。以分壓表示，分壓=總壓×物質的量分數)。
30．(2020年山東新高考)探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　 ΔH3
回答下列問題：
(2)一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1 mol CO2和3 mol H2發生上述反應，達到平衡時，容器中CH3OH(g)為ɑ mol，CO為b mol，此時H2O(g)的濃度為__________mol﹒L 1(用含a、b、V的代數式表示，下同)，反應Ⅲ的平衡常
數為___________________________。
(3)不同壓強下，按照n(CO2)∶n(H2)=1：3投料，實驗測定CO2的平衡轉化率和CH3OH的平衡產率隨溫度的變化關系如下圖所示。
乙
p1、p2、p3
T1時以反應Ⅲ為主，反應Ⅲ前后氣體分子數相等，壓強改變對平衡沒有影響
A
解析：根據蓋斯定律計算反應熱；利用三個反應，進行濃度和化學平衡常數的計算；結合圖形根據勒夏特列原理考慮平衡移動的方向，確定溫度和壓強變化時，CO2的平衡轉化率和CH3OH的平衡產率之間的關系得到相應的答案。
(3)反應I和II為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則CH3OH的平衡產率減少，所以圖甲表示CH3OH的平衡產率，圖乙中，開始升高溫度，由于反應I和II為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CO2的平衡轉化率降低，反應III為吸熱反應，升高溫度反應III向正反應方向移動，升高一定溫度后以反應III為主，CO2的平衡轉化率又升高，所以圖乙表示CO2的平衡轉化率；壓強增大，反應I和II是氣體體積減小的反應，反應I和II平衡正向移動，反應III氣體體積不變化，平衡不移動，故壓強增大CH3OH的平衡產率增大，根據圖所以壓強關系為：p1>p2>p3；溫度升高，反應I和II平衡逆向移動，反應III向正反應方向移動，所以T1溫度時，三條曲線交與一點的原因為：T1時以反應III為主，反應III前后分子數相等，壓強改變對平衡沒有影響；
(4)根據圖示可知，溫度越低，CO2的平衡轉化率越大，CH3OH的平衡產率越大，壓強越大，CO2的平衡轉化率越大，CH3OH的平衡產率越大，所以選擇低溫和高壓，答案選A。
31.[2019年全國卷Ⅰ，28(1)(2)(4)]水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0]是重要的化工過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業領域中。回答下列問題：
(1)Shibata曾做過下列實驗：①使純H2緩慢地通過處于721 ℃下的過量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質的量分數為0.025 0。
②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.019 2。
根據上述實驗結果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO______H2(填“大于”或“小于”)。
大于
(2)721 ℃時，在密閉容器中將等物質的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當的催化劑進行反應，則平衡時體系中H2的物質的量分數為____(填標號)。
A.<0.25　 B.0.25　 C.0.25～0.50
D.0.50　 E.>0.50
C
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的 和pCO相等、 和
相等。
計算曲線a的反應在30～90 min內的平均速率　(a)
＝________ kPa·min－1。467 ℃時 和pCO隨時間變化關系的曲線分別是___、___。489 ℃時
和pCO隨時間變化關系的曲線分別是___、___。
0.004 7
b
c
a
d
32.[2019年全國卷Ⅱ，27(2)]環戊二烯( )是重要的有機化工原料，廣泛用于
農藥、橡膠、塑料等生產。回答下列問題：
某溫度，等物質的量的碘和環戊烯( )在剛性容器內發生反應 (g)＋I2(g)
(g)＋2HI(g)　ΔH>0，起始總壓為105 Pa，平衡時總壓增加了20%，環戊烯的轉化率為______，該反應的平衡常數Kp＝__________Pa。達到平衡后，欲增加環戊烯的平衡轉化率，可采取的措施有____(填標號)。
A.通入惰性氣體 B.提高溫度
C.增加環戊烯濃度 D.增加碘濃度
40%
3.56×104
BD
解析：設容器中起始加入I2(g)和環戊烯的物質的量均為a，平衡時轉化的環戊烯的物質的量為x，列出三段式：
(g)　＋　I2(g)=== (g)＋2HI(g)
起始：　 a a 　 0 　 0
轉化：　 x x 　 x 　 2x
平衡：　 a－x a－x 　 x 　 2x
反應為吸熱反應，提高溫度，平衡正向移動，可提高環戊烯的平衡轉化率，B項符合題意；
增加環戊烯濃度，能提高I2(g)的平衡轉化率，但環戊烯的平衡轉化率降低，C項不符合題意；
增加I2(g)的濃度，能提高環戊烯的平衡轉化率，D項符合題意。
33.[2019年全國卷Ⅲ，28(1)(3)]近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。回答下列問題：
(1)Deacon發明的直接氧化法為：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉化率隨溫度變化的關系：
可知反應平衡常數K(300 ℃)_____K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。設HCl初始濃度為c0，根據進料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數據計算K(400 ℃)＝
_____________________(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是____________________、_______________。
大于
O2和Cl2分離能耗較高
HCl轉化率較低
解析：由題給HCl平衡轉化率隨溫度變化的關系圖可知，隨溫度升高，HCl平衡轉化率降低，則此反應為放熱反應，溫度越高，平衡常數越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。結合題圖可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃時HCl的平衡轉化率為84%，列出三段式：
　 4HCl(g)　＋　O2(g)　===　2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
轉化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低會使O2和Cl2分離的能耗較高，過高則會造成HCl轉化率較低。
(3)在一定溫度的條件下，進一步提高HCl的轉化率的方法是________________
____________________________________________。(寫出2種)
增加反應體系壓強、及時除去產物
解析：若想提高HCl的轉化率，應該促使平衡正向移動，該反應為氣體體積減小的反應，根據勒夏特列原理，可以增大壓強，使平衡正向移動；也可以及時除去產物，較小產物濃度，使平衡正向移動；
34.(2019年海南，14)由γ-羥基丁酸生成γ-丁內酯的反應如下：
在298 K下，γ-羥基丁酸水溶液的初始濃度為0.180 mol·L－1，測得γ-丁內酯的濃度隨時間變化的數據如表所示。回答下列問題：
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞
c/mol· L－1 0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
(1)該反應在50～80 min內的平均反應速率為________mol·L－1·min－1。
(2)120 min時γ-羥基丁酸的轉化率為_________。
0.000 7
0.5(50%)
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞
c/mol· L－1 0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
(3)298 K時該反應的平衡常數K＝____。
(4)為提高γ-羥基丁酸的平衡轉化率，除適當控制反應溫度外，還可采取的措施是_______________。
將γ-丁內酯移走
35．(2018年全國卷Ⅰ)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫藥等工業中得到廣泛應用。回答下列問題：
(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25 ℃時N2O5(g)分解反應：
其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示(t＝∞時，N2O5(g)完全分解)：
t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
＋53.1
30.0
6.0×10－2
大于
溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2生成N2O4為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高
③若提高反應溫度至35 ℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35 ℃)______63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是___________________________________
___________________________________________________________________
__________。
④25 ℃時，N2O4(g) 2NO2(g)
反應的平衡常數Kp＝________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數，計算結果保留一位小數)。
13.4
36．(2018年高考全國卷Ⅲ，28(3)①②)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對于反應2SiHCl3(g)=== SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。
(1)343 K時反應的平衡轉化率α＝________%。平衡常數K343 K＝________(保留兩位小數)。
(2)在343 K下：要提高SiHCl3轉化率，可采取的措施是________________；要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有________________、______________ __。
22　 0.02
及時移去產物
改進催化劑
提高反應物壓強(濃度)
核心知識梳理
1.概念
在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物 與反應物 的比值是一個常數，用符號 表示。
濃度冪之積
濃度冪之積
K
考點一、化學平衡常數的概念及應用
(3)化學平衡常數與化學方程式的關系
化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。若反應方向改變，則平衡常數改變。若化學方程式中各物質的化學計量數等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數也會改變。如：
(4)平衡常數與方程式的關系
①在相同溫度下，對于給定的可逆反應，正逆反應的平衡常數互為倒數，即K正＝ 。
②方程式乘以某個系數x，則平衡常數變為原來的x次方。
③兩方程式相加得總方程式，則總方程式的平衡常數等于兩分方程式平衡常數的乘積，即K總＝K1·K2。
理解應用
3.意義及影響因素
(1)K值越大，反應物的轉化率越大，正反應進行的程度越大。
(2)K只受 影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。
(3)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。
溫度
4．應用
(1)判斷可逆反應進行的程度。
一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應：
K值 正反應進行的程度 平衡時生成物濃度 平衡時反成物濃度 反應物轉化率
越大 越大 越大 越小 越高
越小 越小 越小 越大 越低
K <10－5 10－5～105 >105
反應程度 很難進行 反應可逆 反應可接近完全
(2)判斷反應是否達到平衡或向何方向進行。
對于化學反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意狀態，濃度商：Q＝
。
Q＜K，反應向 反應方向進行；Q＝K，反應處于 狀態；
Q＞K，反應向 反應方向進行。
正
平衡
逆
(3)判斷可逆反應的熱效應
5. Kp (壓強平衡常數)定義及計算
(1)Kp定義：在化學平衡體系中，用各氣體物質的分壓替代濃度計算的平衡常數叫壓強平衡常數。
第一步 根據“三段式”法計算平衡體系中各物質的物質的量或物質的量濃度
第二步 計算各氣體組分的物質的量分數或體積分數
第三步 根據分壓計算公式求出各氣體物質的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(或物質的量分數)
第四步 根據平衡常數計算公式代入計算：
例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，壓強平衡常數表達式
為Kp＝ 。
(2)計算技巧：
(1)平衡常數表達式中，可以是物質的任一濃度(　　)
(2)增大反應物的濃度，平衡正向移動，化學平衡常數增大(　　)
(3)平衡常數和轉化率都能體現可逆反應進行的程度(　　)
(4)對某一可逆反應，升高溫度則化學平衡常數一定變大(　　)
(5)平衡常數發生變化，化學平衡必定發生移動(　　)
(6)反應A(g)＋3B(g) 2C(g)達到平衡后，溫度不變，增大壓強，平衡正向移動，平衡常數增大(　　)
×
×
×
√
√
×
正誤判斷
理解應用
1.書寫下列化學反應的平衡常數表達式。
(1)Cl2＋H2O HCl＋HClO
(2)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
(3)CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
(5)CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)
答案　K＝c(CO2)
2.一定溫度下，分析下列三個反應的平衡常數的關系
①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　K1
③2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　K3
(1)K1和K2，K1＝___。
(2)K1和K3，K1＝___。
3.在一定溫度下，已知以下三個反應的平衡常數：
反應①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)　K1
反應②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)　K2
反應③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　K3
K3與K1、K2的關系是K3＝_____。
(1)固體、純液體的濃度視為常數，不包含在化學平衡常數的表達式中；
(2)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數，同一反應化學方程式的書寫形式不同，其平衡常數表達式也不相同。
特別提醒
對點訓練
題組一　化學平衡常數及影響因素
根據以上信息判斷，下列結論錯誤的是(　　)
A．a>b
B．增大壓強，平衡狀態Ⅱ不移動
C．升高溫度，平衡狀態Ⅲ向正反應方向移動
D．反應Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應
√
2．(2024屆西安質檢)O3是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經濟等優點。O3可溶于水，在水中易分解，產生的[O]為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發生的反應如下：
反應①　O3 O2＋[O]　ΔH>0　平衡常數為K1；
反應②　[O]＋O3 2O2　ΔH<0　平衡常數為K2；
總反應：2O3 3O2　ΔH<0　平衡常數為K。
下列敘述正確的是(　　)
A．降低溫度，總反應K減小 B．K＝K1＋K2
C．適當升溫，可提高消毒效率 D．壓強增大，K2減小
√
3. 對于反應C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有關說法正確的是
A.平衡常數表達式為K＝
B.恒溫條件下壓縮容器的體積，平衡不移動，平衡常數K不發生變化
C.升高體系溫度，平衡常數K減小
D.恒溫恒壓條件下，通入氦氣，平衡正向移動，平衡常數K不發生變化
√
解析：固態物質濃度為“常數”，視為“1”，不需寫入平衡常數表達式，A項錯誤；
增大壓強，平衡逆向移動，B項錯誤；
升溫，該反應正向進行，K增大，C項錯誤；
恒壓條件下，通入氦氣，平衡向氣體體積增大的方向移動，即平衡正向移動，K只與溫度有關，溫度不變，K不發生變化，D項正確。
√
√
解析：平衡常數K只隨溫度變化，不隨濃度變化，A項錯誤；降低溫度，正、逆反應速率均減小，B項錯誤；降溫，F的濃度增大，表明平衡逆向移動，正反應是吸熱反應，則焓變為正值，C項錯誤；根據化學平衡常數表達式可知A、B是生成物，E、F為反應物，且對應指數為其化學方程式前的計量數，D項正確。
(1)K只受溫度的影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。
(2)計算平衡常數利用的是物質的平衡濃度，而不是任意時刻濃度，一般不能用物質的量代替濃度。
(3)催化劑能加快化學反應速率，但對化學平衡無影響，也不會改變平衡常數的大小。
(4)化學反應方向改變或化學計量數改變，平衡常數均發生改變。
特別提醒
題組二　平衡常數的應用
6.(2023屆銀川統測)某溫度下氣體反應達到化學平衡狀態，平衡常數K＝ 　 ，恒容時，若溫度適當降低，F的濃度增大。下列說法中正確的是
A.增大c(A)、c(B)，K增大
B.降低溫度，正反應速率增大
C.該反應的焓變為負值
D.該反應的化學方程式為2E(g)＋F(g) A(g)＋2B(g)
√
解析：平衡常數K只隨溫度變化，不隨濃度變化，A不正確；
降低溫度，正、逆反應速率均減小，B不正確；
降溫，F的濃度增大，表明平衡逆向移動，正反應是吸熱反應，則焓變為正值，C不正確；
根據化學平衡常數表達式可知A、B是生成物，E、F為反應物，且對應指數為其化學方程式前的計量數，D正確。
7．某溫度下反應H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的平衡常數K＝57.0，現向此溫度下的真空容器中充入0.2 mol·L－1 H2(g)、0.5 mol·L－1 I2(g)及0.3 mol·L－1 HI(g)，則下列說法中正確的是(　　)
A．反應正好達平衡
B．反應向左進行
C．反應向某方向進行一段時間后K<57.0
D．反應向某方向進行一段時間后c(H2)<0.2 mol·L－1
√
8.(2024屆大理高三調研)在恒容密閉容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)，在其他條件不變的情況下研究溫度對反應的影響，實驗結果如圖所示，下列說法正確的是
A.平衡常數K＝
B.該反應在T1時的平衡常數比T2時的小
C.CO合成甲醇的反應為吸熱反應
D.處于A點的反應體系從T1變到T2，達到平衡
　時　　　　 增大
√
解析：A項，因該反應中氫氣前的系數為2，則該反應的平衡常數的表達式
為K＝ ，錯誤；
B項，由圖像可知，反應從T2到T1時，甲醇的物質的量增大，根據平衡常數
和計算式可知T1時的平衡常數比T2時的大，錯誤；
C項，由圖像可知在T2溫度下反應先達到平衡，反應速率較T1快，則有T2＞T1，從圖像的縱坐標分析可得溫度降低，平衡向正反應方向移動，則正反應為放熱反應，錯誤；
D項，處于A點的反應體系從T1變到T2的過程中，平衡向逆反應方向移動，
則c(H2)增大，而c(CH3OH)減小，達到平衡時 應該增大，正確。
9.甲醇是重要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料。工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知制備甲醇的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：
化學反應 平衡 常數 溫度/℃ 500 800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3
(1)據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝______(用K1、K2表示)。
K1·K2
(2)反應③的ΔH____(填“>”或“＜”)0。
化學反應 平衡 常數 溫度/℃ 500 800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3
解析：根據K3＝K1·K2,500 ℃、800 ℃時，反應③的平衡常數分別為2.5、0.375；升溫，K減小，平衡左移，正反應為放熱反應，所以ΔH＜0。
＜
(3)500 ℃時測得反應③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正____(填“＞”“＝”或“＜”)v逆。
化學反應 平衡 常數 溫度/℃ 500 800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3
＞
解析：500 ℃時，K3＝2.5
故反應正向進行，v正＞v逆。
吸熱　
830 　
50%　
＜
題組三　分壓常數的計算
11. 一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發生反應：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH＝＋173 kJ·mol－1，若壓強為p kPa，平衡時體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示，回答下列問題：
(1)650 ℃時CO2的平衡轉化率為______。
25%
解析：650 ℃時，平衡時CO2的體積分數為60%，設其物質的量為0.6 mol，則平衡時CO的物質的量為0.4 mol，起始時CO2的物質的量為0.6 mol＋ ×0.4 mol＝0.8 mol，故CO2的平衡轉化率為 ×100%＝25%。
(2)t1 ℃時平衡常數Kp＝_____(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)；該溫度下達平衡后若再充入等物質的量的CO和CO2氣體，則平衡___(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是________。
解析：t1 ℃時，平衡時CO與CO2的體積分數相等，其平衡分壓均為0.5p kPa，則此時的平衡常數為Kp＝ ＝0.5p。
0.5p
不
Qp＝Kp
12. 100 kPa時，反應2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)中NO的平衡轉化率與溫度的關系曲線如圖1，反應2NO2(g) N2O4(g)中NO2的平衡轉化率與溫度的關系曲線如圖2。
(1)圖1中A、B、C三點表示不同溫度、壓強下2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)達到平衡時NO的轉化率，則____點對應的壓強最大。
B
解析：圖1中曲線為等壓線，A、C在等壓線下方，B在等壓線上方，A、C點相對等壓線，NO的平衡轉化率減小，則平衡逆向移動，為減小壓強所致，B點相對等壓線，NO的平衡轉化率增大，則平衡正向移動，為增大壓強所致，故壓強最大的點為B點。
(2)100 kPa、25 ℃時，2NO2(g) N2O4(g)平衡體系中N2O4的物質的量分數為
_______，N2O4的分壓p(N2O4)＝_____kPa，列式計算平衡常數Kp＝__________
________________________(Kp用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物
質的量分數)。
66.7%
66.7
(3)100 kPa、25 ℃時，V mL NO與0.5V mL O2混合后最終氣體的體積為_____ mL。
0.6V
解析：100 kPa、25 ℃時，V mL NO與0.5V mL O2生成V mL NO2，2NO2(g)
N2O4(g)平衡體系中NO2的轉化率為80%，知平衡時氣體的體積為V mL×(1－80%)＋V mL×80%× ＝0.6V mL。
13.在恒容密閉容器中，加入足量的MoS2和
O2，僅發生反應：2MoS2(s)＋7O2(g)
2MoO3(s)＋4SO2(g)　ΔH。
測得氧氣的平衡轉化率與起始壓強、溫度
的關系如圖所示：
(1)p1、p2、p3的大小：___________。
p1＞p2＞p3
解析：該反應的正反應是一個反應前后氣體體積減小的可逆反應，增大壓強平衡正向移動，氧氣轉化率增大，所以壓強：p1＞p2＞p3。
(2)若初始時通入7.0 mol O2，p2為7.0 kPa，則A點平衡常數Kp＝________
(用氣體平衡分壓代替氣體平衡濃度計算，分壓＝總壓×氣體的物質的量分數，寫出計算式即可)。
14. SO2與Cl2反應可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反
應為SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g)。按投料
比1∶1把SO2與Cl2充入一恒壓的密閉容器
中發生上述反應，SO2的轉化率與溫度T的
關系如圖所示：
若反應一直保持在p壓強條件下進行，則M點的分壓平衡常數Kp＝_____
(用含p的表達式表示，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×體積分數)。
解析：據圖可知M點SO2的轉化率為50%，不妨設初始投料為2 mol SO2和2 mol Cl2，則列三段式有
　　　 SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g)
起始/mol　2　　　 2　　　　0
轉化/mol　1　　　 1　　　　1
平衡/mol　1　　　 1　　　　1
相同條件下氣體壓強之比等于物質的量之比，
15.丙烷無氧脫氫法制備丙烯反應如下：
C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1
(1)總壓分別為100 kPa、10 kPa 時發生該反應，
平衡體系中C3H8和C3H6的物質的量分數隨溫度
變化關系如圖所示：100 kPa時，C3H8和C3H6的
物質的量分數隨溫度
變化關系的曲線分別是______、______。
a
d
解析：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1，正反應吸熱，升高溫度，平衡正向移動，C3H8(g)的物質的量分數減小，C3H6(g)的物質的量分數增大；根據化學方程式，該反應為
氣體體積增大的反應，增大壓強，C3H8的物質
的量分數大于10 kPa 時C3H8的物質的量分數，
因此表示100 kPa時，C3H8的物質的量分數隨溫
度變化關系的曲線是a；增大壓強，平衡逆向移
動，C3H6的物質的量分數減小，因此表示100 kPa時C3H6的物質的量分數隨溫度變化關系的曲線是d。
(2)某溫度下，在剛性容器中充入C3H8，起始壓強為10 kPa，平衡時總壓為13.3 kPa，C3H8的平衡轉化率為____。該反應的平衡常數Kp＝____kPa
(保留1位小數)。
33%
1.6
解析：同溫同體積條件下，氣體的壓強之比等于氣體物質的量之比，設C3H8的平衡轉化率為x，
　　　　　 C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)
起始/kPa　　10　　　 0　　　 0
反應/kPa　　10x 　　　 10x　　 10x
平衡/kPa　 10(1－x) 　 10x　　 10x
則10(1－x)＋10x＋10x＝13.3，
核心知識梳理
考點二、“三段式”突破平衡常數(K)、轉化率的相關計算
1. 三段式計算
“三段式法”是有效解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要注意準確地列出起始量、變化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位的統一。
(1)分析三個量：即起始量、變化量、平衡量。
(2)明確三個關系
①對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。
②對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。
③各轉化量之比等于各反應物的化學計量數之比。
(3)計算模式
對以下反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量
(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx mol，容器容積為V L。
　　　 mA(g)　＋　nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始/mol a b 0 0
變化/mol mx nx px qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
⑧生成物的產率：實際產量(指生成物)占理論產量的百分數。一般來講，轉化率越大，原料利用率越高，產率越大。
2.掌握四個公式
(2)生成物的產率：實際產量(指生成物)占理論產量的百分數。一般來講，轉化率越大，原料利用率越高，產率越大。
理解應用
已知在密閉容器中發生可逆反應：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH>0。某溫度下，反應物的起始濃度分別為：c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1。
思考解答下列問題：
(1)若達到平衡后，M的轉化率為60%，列出“三段式”，計算此時N的平衡濃度是多少？
答案　　　　　　 M(g) ＋ N(g) 　P(g) ＋ Q(g)
初始濃度/mol·L－1　 1　　 2.4　　　 0　　　 0
轉化濃度/mol·L－1 1×60% 1×60% 1×60% 1×60%
平衡濃度/mol·L－1　 0.4 　 1.8　　　 0.6　　 0.6
由三段式得N的平衡濃度為1.8 mol·L－1。
(2)若反應溫度升高，該反應的平衡常數、M的轉化率如何變化？
_______________________________________________________________________。
由于該反應正向為吸熱反應，溫度升高，平衡右移，K值增大，M的轉化率增大
(3)若反應溫度不變，反應物的起始濃度分別為：c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝
a mol·L－1；達到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，則M的轉化率為______，N的起始濃度為__________。
50%
6 mol·L－1
解析：　　　　　　M(g)　＋ N(g) P(g)＋Q(g)
初始濃度/mol·L－1　 4　　　　 a　　 　0　 　0
轉化濃度/mol·L－1　 2　　　　 2 　　　2　　 2
平衡濃度/mol·L－1 4－2 　 a－2 　 2　 　2
解得a＝6
即反應物N的起始濃度為6 mol·L－1。
實驗 編號 溫度/℃ 起始時物質的量/mol 平衡時物質的量/mol
n(X) n(Y) n(M)
① 700 0.40 0.10 0.090
② 800 0.10 0.40 0.080
③ 800 0.20 0.30 a
④ 900 0.10 0.15 b
對點訓練
題組一　化學平衡常數與轉化率相結合計算
1．(2024屆長沙模擬)在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發生反應X(g)＋Y(g) M(g)＋N(g)，所得實驗數據如下表：
下列說法正確的是(　　)
A．實驗①中，若5 min時測得n(M)＝0.050 mol，則0～5 min時間內，用N表示的平均反應速率v(N)＝1.0×10－2 mol·L－1·min－1
B．實驗②中，該反應的平衡常數為K＝2.0
C．實驗③中，達到平衡時，X的轉化率為60%
D．實驗④中，達到平衡時，b>0.060
√
實驗 編號 溫度/℃ 起始時物質的量/mol 平衡時物質的量/mol
n(A) n(B) n(C)
① 600 0.30 0.20 0.30
② 700 0.20 0.30 0.24
③ 800 0.10 0.10 a
2．(2023屆青島聯考)在2 L恒容密閉容器中充入A(g)和B(g)，發生反應A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(s)，所得實驗數據如下表：
√
下列說法不正確的是(　　)
A．實驗①中，若5 min時測得n(B)＝0.050 mol，則0～5 min時間內平均反應速率為v(A)＝0.015 mol·L－1·min－1
B．實驗②中達到平衡后，增大壓強，A的轉化率不變，平衡常數K不變
C．700 ℃時該反應的平衡常數K＝4.0
D．實驗③中，達到平衡時，a>0.10
3. 羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：
CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)　K＝0.1
反應前CO的物質的量為10 mol，平衡后CO的物質的量為8 mol。下列說法正確的是
A.升高溫度，H2S濃度增大，表明該反應是吸熱反應
B.通入CO后，正反應速率逐漸增大
C.反應前H2S物質的量為7 mol
D.CO的平衡轉化率為80%
√
解析：A項，升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應吸熱，正反應放熱，錯誤；
B項，通入CO氣體瞬間正反應速率增大，達到最大值，向正反應方向建立新的平衡，正反應速率逐漸減小，錯誤；
C項，設反應前H2S的物質的量為n mol，容器的容積為V L，則
　 CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)　K＝0.1
n(始)/mol 10 n 0 0
n(轉)/mol 2 2 2 2
n(平)/mol 8 n－2 2 2
D項，根據上述計算可知CO的轉化率為20%，錯誤。
4.(2024屆成都調研)已知反應：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g) CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定壓強下，按w＝ 向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時，丙烯的體積分數(φ)與溫度(T)、w的關系，圖乙表示逆反應的平衡常數與溫度的關系。則下列說法中錯誤的是
A.圖甲中w2＞1
B.圖乙中，A線表示逆反應的平衡常數
C.溫度為T1、w＝2時，Cl2的轉化率為50%
D.若在恒容絕熱裝置中進行上述反應，
　達到平衡時，裝置內的氣體壓強增大
√
解析：根據圖甲中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移動，丙烯的體積分數(φ)減小，故w2＞1，A項正確；
根據圖甲可知，升高溫度，丙烯的體積分數增大，說明平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，則升高溫度，正反應的平衡常數減小，逆反應的平衡常數增大，圖乙中，A線表示逆反應的平衡常數，B項正確；
由圖乙知，溫度為T1時，正、逆反應的平衡常數相等，又因兩者互為倒數，則平衡常數K＝1，w＝2時，設CH2==CHCH3和Cl2的物質的量分別為a mol、2a mol，參加反應的Cl2的物質的量為b mol，利用三段式可列關系式 　　　　　　＝1，解得　　 ，則Cl2的轉化率約為33.3%，C項錯誤；
該反應為反應前后氣體體積不變的放熱反應，反應向正反應方向進行，體系溫度升高，氣體膨脹，達到平衡時，裝置內的氣體壓強將增大，D項正確。
5.(2023屆西安八校聯考)將一定量的SO2(g)和O2(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，在不同溫度下進行反應，得到如下表中的兩組數據：
實驗 編號 溫度/℃ 平衡常數 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所
需時間/min
SO2 O2 SO2 O2 1 T1 K1 4 2 x 0.8 6
2 T2 K2 4 2 0.4 y t(t>6)
下列說法中不正確的是
A.x＝2.4 B.T1、T2的關系：T1＞T2
C.K1、K2的關系：K2＞K1
D.實驗1在前6 min的反應速率v(SO2)＝0.2 mol·L－1·min－1
√
解析：根據題中信息可列“三段式”：
　　　　　　　　2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
n(起始)/mol 4 2
n(轉化)/mol 4－x 2－0.8
n(平衡)/mol x 0.8
(4－x)∶(2－0.8)＝2∶1
解得：x＝1.6 同理，解得y＝0.2。
由t>6得，2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是放熱反應，溫度越高，反應正向進行的程度越小，根據x，y可以判斷出T1＞T2，K1＜K2。實驗1在前6 min的反應速率v(SO2)＝ ＝0.2 mol·L－1·min－1，故本題選A。
25%　
6
41%
練后反思
題組二　連續反應、競爭反應平衡常數的計算
7.加熱N2O5依次發生的分解反應為①N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)
N2O(g)＋O2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol N2O5，加熱到t ℃，達到平衡狀態后O2為9 mol，N2O3為3.4 mol。則t ℃時反應①的平衡常數為
A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2
√
解析：設N2O5的轉化濃度為x mol·L－1，N2O3的轉化濃度為y mol·L－1。
　　　　　　 N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)
開始/mol·L－1 4 0 0
轉化/mol·L－1 x x x
平衡/mol·L－1 4－x x x
　　　　　　 N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)
開始/mol·L－1 x 0 x
轉化/mol·L－1 y y y
平衡/mol·L－1 x－y y x＋y
所以x＝3.1 y＝1.4
所以反應①的平衡常數為
8.將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發生下列反應：①NH4I(s)
NH3(g)＋HI(g)，②2HI(g) H2(g)＋I2(g)。達到平衡時：c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，則此溫度下反應①的平衡常數為____。
20
解析：由平衡時H2的濃度，可求得反應②分解消耗HI的濃度，c分解(HI)＝0.5 mol·L－1×2＝1 mol·L－1，故①式生成c(HI)＝c平衡(HI)＋c分解(HI)＝4 mol·L－1＋1 mol·L－1＝5 mol·L－1，則c平衡(NH3)＝5 mol·L－1，根據平衡常數表達式K＝c平衡(NH3)·c平衡(HI)＝5×4＝20。
這是一道比較經典的“易錯”題，極易錯填成25。原因是將①式生成的c(HI)＝5 mol·L－1代入公式中進行求算，而未帶入平衡時HI的濃度(4 mol·L－1)。計算平衡常數時，應嚴格按照平衡常數的定義進行求算，代入的一定是物質的平衡濃度。
練后反思
9. CO2經催化加氫可以生成低碳烴，主要有以下兩個競爭反應：
反應Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
反應Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)
為分析催化劑對反應的選擇性，在1 L密閉容器
中充入2 mol CO2和4 mol H2，測得有關物質的
物質的量隨溫度變化如圖所示：
該催化劑在較低溫度時主要選擇________(填“反應Ⅰ”或“反應Ⅱ”)。
520 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數K＝_________(只列算式不計算)。
反應Ⅰ
解析：溫度較低時，CH4的物質的量多，所以該催化劑在較低溫度時主要選擇反應Ⅰ。
　　　　　 CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
轉化(mol·L－1) 0.2 0.8 0.2 0.4
　　　　　 2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)
轉化(mol·L－1) 0.4 1.2 0.2 0.8
c(CO2)＝(2－0.2－0.4)mol·L－1＝1.4 mol·L－1
c(H2)＝(4－0.8－1.2)mol·L－1＝2 mol·L－1
c(H2O)＝(0.4＋0.8)mol·L－1＝1.2 mol·L－1
1.假設基元反應(能夠一步完成的反應)為aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，其速率可表示為v＝k·ca(A)·cb(B)，式中的k稱為反應速率常數或速率常數，它表示單位濃度下的化學反應速率，與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響，通常反應速率常數越大，反應進行得越快。不同反應有不同的速率常數。
考點三、速率常數與化學平衡常數的關系
核心知識梳理
2.正、逆反應的速率常數與平衡常數的關系
對于基元反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆
＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常數K＝ ，反應達到平衡時v正
1．氫氣是一種理想的二次能源，在石油化工、冶金工業、航空航天等方面有著廣泛的應用。回答下列問題：
(1)1 mol H2(g)分別與1 mol Cl2(g)、1 mol I2(g)在容積相等的甲、乙兩個恒容密閉容器中反應，K甲、K乙分別表示兩個反應的平衡常數，則K甲________(填“>”“<”或“＝”)K乙。
對點訓練
>
(2)698.4 K時，反應H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的“c－t”圖像如圖所示。
正反應速率v正＝k正c(H2)·c(I2)，逆反應速率v逆＝k逆c2(HI)，其中k正、k逆為
速率常數，若k正＝0.076 0 L·mol－1·s－1、k逆＝1.39×10－3 L·mol－1·s－1
時，則A點時逆反應速率v逆＝ mol·L－1·s－1(結果保留3位有
效數字，后同)，平衡常數K＝________。
3.44×10－7
54.7
2．無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2轉換的熱化學方程式為N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。
上述反應中，正反應速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反應速率v逆＝k逆·p2(NO2)，
其中k正、k逆為速率常數，則Kp為________(以k正、k逆表示)。若將一定量的N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298 K、壓強100 kPa)，已知該條件下k正＝4.8×104 s－1，當N2O4分解10%時，v正＝________kPa·s－1。
3. 溫度為T1，在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發生反應CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.3 kJ·mol－1，該反應中，正反應速率為v正＝k正·c(CH4)·c(H2O)，逆反應速率為v逆＝k逆·c(CO)c3(H2)，k正、k逆為速率常數，受溫度影響。
已知T1時，k正＝k逆，則該溫度下，平衡常數K1＝ ；當溫度改變為T2時，若k正＝1.5k逆，則T2 _____T1(填“>”“＝”或“<”)。
>
1
解析：解題步驟及過程：
步驟1　代入特殊值：平衡時v正＝v逆，即
k正·c(CH4)·c(H2O)＝k逆·c(CO)·c3(H2)；
步驟2　適當變式求平衡常數，
步驟3　求其他
1.5>1，平衡正向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動；則T2>T1。
4. Bodenstein研究了下列反應：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如下表：
t/min 0 20 40 60 80 120
x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784
x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784
(1)根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為 。
(2)上述反應中，正反應速率為v正＝k正·x2(HI)，逆反應速率為v逆＝
k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為________(以K和k正表示)。
(2)問題的要點是：平衡狀態下，v正＝v逆，
故有：k正·x2(HI)＝k逆·x(H2)·x(I2)，
變形：k正/k逆＝x(H2)·x(I2)/x2(HI)＝K，
故有：k逆＝k正/K。
－77.2 kJ/mol
C
Z
40.55
(3)催化劑Z為以鐵為主體的兩相協同催化劑，催化機理及催化過程中的能量變化如圖。
由圖可知催化過程中需要克服的最大能壘(活化能)為 。
寫出“Fe系催化劑協同作用機理”中任意一步反應的方程式：
。
E3　
16
>
0.33
6.N2O4與NO2之間存在反應N2O4(g) 2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，在一定條件下，該反應N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強間存在關系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，其中k1、k2是與反應溫度有關的常數。則一定溫度下，k1、k2與平衡常數Kp的關系
是k1＝________。
解析：Kp＝ ，平衡時NO2、N2O4的消耗速率之比為v(NO2)∶
v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1。
7.利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應如下：
4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH＜0
已知該反應速率v正＝k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆
分別是正、逆反應速率常數)，該反應的平衡常數K＝ ，則x＝_____，y＝________。
5
0
解析：當反應達到平衡時有v正＝v逆，
即k正·c4(NH3)·c6 (NO)＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)，
所以x＝5，y＝0。
8.苯乙烯是一種重要的化工原料，可采用乙苯催化脫氫法制備，反應如下：
(g)＋H2(g)　ΔH＝＋17.6 kJ·mol－1
實際生產中往剛性容器中同時通入乙苯和水蒸氣，測得容器總壓和乙苯轉化率隨時間變化結果如圖所示。
(1)平衡時，p(H2O)＝_____kPa，平衡常數Kp＝______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數)。
80
45
(2)反應速率v＝v正－v逆＝k正·p(乙苯)－k逆·p(苯乙烯)·p(氫氣)，k正、k逆分別為正、逆反應速率常數。計算a處的 ＝____。
2.5
9.已知在一定溫度下的可逆反應N2O4(g) 2NO2(g)中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是溫度的函數)。若該溫度下的平衡常數K＝10，則k正＝______k逆。升高溫度，k正增大的倍數______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數。
10
大于
解析：當反應達到平衡時，v正＝v逆，即k正·c(N2O4)＝k逆·c2(NO2)，k正＝
＝k逆·K＝10k逆；該反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向正反
應方向移動，k正增大的倍數大于k逆增大的倍數。
10. 研究表明，反應2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664.1 kJ·mol－1中，正反應速率為v正＝k正·c2(NO)·c2(H2)，其中k正為速率常數，此處只與溫度有關。當t＝t1時，v正＝v1，若此刻保持溫度不變，將c(NO)增大到原來的2倍，c(H2)減少為原來的 ，v正＝v2。則有v1_____(填“＞”
“＜”或“＝”)v2。
＝
解析：根據v正＝k正·c2(NO)·c2(H2)，當c(NO)增大到原來的2倍，c(H2)減少為原來的 時，v1與v2大小相等。
11. 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反應歷程如下：
反應Ⅰ：2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0
v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)；
反應Ⅱ：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)(慢)　ΔH2<0　v2正＝k2正·c(N2O2)·
c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)。
(1)一定條件下，反應2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)達到平衡狀態，平衡常
數K＝_________(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代數式表示)。反應Ⅰ的活
化能EⅠ_____(填“>”“<”或“＝”)反應Ⅱ的活化能EⅡ。
<
解析：由反應達平衡狀態，
所以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)，
因為決定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)速率的是反應Ⅱ，
所以反應Ⅰ的活化能EⅠ遠小于反應Ⅱ的活化能EⅡ。
(2)已知反應速率常數k隨溫度升高而增大，則升高溫度后k2正增大的倍數_______k2逆增大的倍數(填“大于”“小于”或“等于”)。
小于
拓展訓練·鞏固考點
√
1．(2024屆河北廊坊重點高中聯考)某溫度下，在容積為2L的密閉容器中，X(g)、Y(g)、Z(g)三種物質的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示，已知4min時改變了一個條件。下列說法錯誤的是
A．反應進行到a點時，Z的轉化率為14%
B．該反應的化學方程式為
2Z(g)＋Y(g) 3X(g)
C．該溫度下，反應的平衡常數為
D．4min時改變的條件是壓縮體積
2．(2024屆廣東汕頭期中)NOx的排放來自汽車尾氣，研究利用反應C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g) △H＝－34.0kJ mol－1，用活性炭可對其進行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測得NO的轉化率隨溫度的變化如下圖所示。(已知：氣體分壓＝氣體總壓×物質的量分數)，下列有關說法錯誤的是
A．若能測得反應產生22gCO2，則反應放出的熱量為17.0kJ
B．達到平衡后增大活性炭的用量，平衡不移動
C．在950K～1000K之間，化學反應速率：v正＜v逆
D．1050K時，反應的化學平衡常數Kp＝4
√
解析：A．從C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g) 可以看出每生成44g CO2放出的熱量為34.0kJ，則能產生22gCO2，放出的熱量為17.0kJ，A正確；
B．固體物質的用量，不影響平衡，故達到平衡后增大活性炭的用量，平衡不移動，B正確；
C．在950K～1000K之間，化學反應還沒有達到平衡狀態，故速率：v正＞v逆，C不正確；
√
A．反應CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)的ΔH＝＋99kJ·mol-1
B．250℃時容器中CH3OH的物質的量小于210℃時容器中
C. 平衡時CO2的轉化率為20%，CH3OH的選擇性為75%，則H2的轉化率為33.4%
D. 研發低溫下催化活性強、對CH3OH的選擇性高的催化劑有利于CH3OH的
合成
解析：A．設①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)；ΔH1＝－58kJ·mol-1，②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)；ΔH2＝41kJ·mol-1，依據蓋斯定律：①－②得CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)的ΔH＝－99kJ·mol-1，A錯誤；
D．依據圖示可知，較低溫度下CH3OH的選擇性高，因此研發低溫下催化活性強、對CH3OH的選擇性高的催化劑有利于CH3OH的合成，D正確；
4. (2024屆河南實驗中學期中)利用傳感技術可探究壓強對2NO2(g) N2O4(g)化學平衡移動的影響。往注射器中充入適量NO2氣體如圖甲所示；再分別在t1、t2時快速移動注射器活塞并保持活塞
位置不變，測得注射器內氣體總壓
強隨時間變化的曲線如圖乙所示。
下列說法中錯誤的是
√
A．在B、E兩點，對應的正反應速率：v(B)＞v(E)
B．C到D點，平衡逆向移動，針筒內氣體顏色比B點深
C．在E，F，H三點中，H點的氣體平均相對分子質量最大
D．B點處NO2的轉化率為6%
解析：A．壓強越大、反應速率越快，則B、E兩點對應的正反應速率：v(B)＞v(E)，A說法正確；
B．D點壓強小于B點壓強，二氧化氮濃度是B點大于D點，所以針筒內氣體顏色比B點淺，B說法錯誤；
5．(2024屆四川遂寧市第二中學二診)相同溫度下，分別在起始體積均為1L的兩個密閉容器中發生反應：X2(g)＋3Y2(g) 2XY3(g)△H＝－akJ mol－1，實驗測得反應的有關數據如下表。
容器 反應條件 起始物質的量/mol 達到平衡所用時間/min 達到平衡過程中的能量變化
X2 Y2 XY3 ① 恒容 1 3 0 10 放熱0.1akJ
② 恒壓 1 3 0 t 放熱bkJ
下列敘述正確的是
A．反應②的平衡常數K約為0.0046
B．①中：從開始至10min內的平均反應速率v(X2)＝0.1mol-1·L·min-1
C．②中：X2的平衡轉化率小于10%
D．b>0.1a
√
C．據容器①中數據，可算出X2的平衡轉化率為10%，容器②是恒溫恒壓，容器①是恒溫恒容，容器②相當于在容器①的基礎上加壓，平衡右移，所以X2的轉化率大于10%，容器②放出的熱量比容器①多，C錯誤；
D．結合C分析可知，b＞0.1a，D正確；
√
6. (2024屆江蘇徐州部分學校聯考)對于反應2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，下列說法正確的是
A. 反應的△S＞0
B. 反應的平衡常數可表示為K＝
C. 保持其他條件不變，升高溫度，反應體系的活化分子百分數增大
D. 使用合適的催化劑能降低該反應的活化能從而改變該反應的△H
解析：A．該反應為氣體總物質的量減小的反應，則 S＜0，故A錯誤；
B．K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，可知K＝ ，故B錯誤；
C．升高溫度，更多普通分子成為活化分子，反應體系內活化分子百分數增大，加快反應速率，故C正確；
D．催化劑可降低反應的活化能，改變反應路徑，加快反應速率，但不改變改變該反應的△H，故D錯誤；
7. (2024屆四川外國語大學附屬外國語學校)某實驗小組將足量AgNO3(s)置于溫度為T℃、體積為V的密閉容器中，發生反應2AgNO3(s) 2Ag(s)＋2NO2(g)＋O2(g)，測出總壓p隨時間的變化如下圖中A曲線所示。下列有關說法正確的是
√
D．若充入少量H2O(g)，NO2和O2將會被消耗，AgNO3(s)分解生成NO2和O2的物質的量之比為2∶1，生成HNO3所消耗NO2和O2的物質的量之比為4∶1，因此反應達到平衡時，NO2的分壓將減小，而根據溫度不變時，平衡常數不變可知，O2的平衡分壓將增大，故D項正確；
√
8. (2024屆江蘇泰州中學)對于反應SiCl4(g)＋2H2(g) Si(s)＋4HCl(g)△H＝＋472kJ mol－1，下列說法正確的是
A. 恒溫恒容密閉容器中，混合氣體密度不再改變時反應達平衡
B. 其他條件不變，升高溫度或增大壓強均能提高SiCl4的平衡轉化率
C. 其他條件不變，增大起始投料比 的值能提高H2的平衡轉化率
D. 其他條件不變，取出部分Si(s)有利于平衡正向移動
解析：A．硅是固體，在恒容容器中體積不變，則密度是變量，混合氣體密度不再改變時反應達平衡，A正確；
B．該反應為氣體分子數增多的反應，增大壓強平衡逆向移動，SiCl4的平衡轉化率降低，B錯誤；
C．其他條件不變，增大起始投料比 的值，則SiCl4的轉化率增大，而氫氣的轉化率降低，C錯誤；
D．硅為固體，則取出部分Si(s)，其濃度不變，平衡不移動，D錯誤；
√
9. (2024屆重慶第八中學)煤的氣化是一種重要的制氫途徑。在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量C(s)的和2molH2O(g)，起始壓強為0.4MPa時，發生下列反應生成水煤氣：
Ⅰ．C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) △H1＝＋131.4kJ/mol
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41.1kJ/mol
下列說法錯誤的是
A. 平衡后，升高溫度，CO的含量會增大
B. 平衡時CO2的體積分數不大于1/3
C. 平衡時、H2O(g)的轉化率為60%，CO的物質的量為0.4mol，則整個體系會
放出熱量
D. 在相同條件下、維持壓強為0.4MPa達到平衡，所得H2含量會更高
平衡時、H2O(g)的轉化率為60%，消耗△n(H2O)＝2mol×60%＝1.2mol，可得x＋y＝1.2，CO的物質的量為0.4mol，x－y=0.4，聯立兩式解得x=0.8，y=0.4，反應I生成0.8molCO時吸收能量為0.8mol×131.4kJ/mol＝105.12kJ，反應II生成0.4molCO2時放出能量為0.4mol×41.1kJ/mol=16.44kJ，則整個體系會吸收熱量，故C錯誤；
D．反應I是氣體體積增大的反應，反應II是氣體體積不變的反應，根據題干在一定溫度、體積固定條件下反應，壓強與氣體的物質的量成正比，則該反應壓強會增大，若在相同條件下、維持壓強為0.4MPa相對于原平衡即減小壓強，平衡會正向移動，則達到新平衡，所得H2含量會更高，故D正確；
√
10. (2024屆重慶市第一中學)已知在溶液中可發生反應A＋2B＋3H+ D＋2E＋H2O。在一定溫度下，某實驗小組用A、B的混合酸性溶液進行了三組實驗，三組實驗中B和H+的濃度相等，A的起始濃度為2.0mol/L、2.5mol/L、3.0mol/L。測得c(B)隨時間t的變化曲線如下圖，下列說法不正確的是
A. 曲線Ⅲ起始時c(A)＝3.0mol/L
B. 該條件下三組實驗的反應速率均隨反應進程
先增后減
C. 起始時c(A)＝2.5mol/L時，1～2min內，A的平均
反應速率為2×10-5mol·L-1·min-1
D. 若曲線Ⅰ平衡時的pH＝3，則該溫度下該反應的
平衡常數為 (mol/L)-3
解析：分析圖像三條曲線可知，三組實驗中B的起始濃度相同都為1.5×10-4mol/L，c(B)都減小到1.2×10-4mol/L時，△c(B)相同，所需時間不同，曲線III代表的反應所需時間最短，反應速率最快，曲線I代表的反應所需時間最長，反應速率最慢，由題干信息可知三組實驗是在相同溫度、B和H+的濃度相同條件下，只改變A的起始濃度引起的速率變化，增大A的起始濃度反應速率加快，所以起始濃度c(A)＝3.0mol/L時的反應速率最快，曲線III起始c(A)＝3.0mol/L，曲線I起始時c(A)＝2.0mol/L，曲線II起始時c(A)＝2.5mol/L。
A．由上述分析可知，曲線III起始時c(A)＝3.0mol/L，A項正確；(或分析圖像中c(B)與時間t變化曲線，在相同時間內0～2min，△c(B)不同，曲線II：△c(B)≈(1.5－0.3)×10-4mol/L＝1.2×10-4mol/L I最大，反應速率最快，代表起始時c(A)＝3.0mol/L，A項正確；
B．分析曲線I：0～2min △c(B)≈(1.5－1.4)×10-4mol/L＝0.1×10-4mol/L，2～4min △c(B)≈(1.4－0.7)×10-4mol/L＝0.7×10-4mol/L，4～6min △c(B)≈(0.7－0.3)×10-4mol/L＝0.4×10-4mol/L，2～4min △c(B)最大說明該時間內速率最快，該組實驗反應速率隨反應進程先增后減，同樣方法分析曲線II及曲線III也得出相同結論，所以該條件下三組實驗的反應速率均隨反應進程先增后減，B項正確；
√
11．(2024屆黑龍江、甘肅、吉林、安徽、江西、貴州、廣西模擬)已知反應①CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)和反應②H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)在相同溫度下的平衡常數分別為K1和K2，該溫度下反應③CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常數為K3。則下列說法中正確的是
A．反應①的平衡常數K1＝
B．反應③的平衡常數K3＝
C．對于反應③，恒容時，溫度升高，氫氣的濃度減小，則該反應的ΔH＞0
D．對于反應②，增加CuO的量，平衡正移
12. (2024屆重慶巴蜀中學)在2L剛性密閉容器中充入3molX(g)和3molY(g)，發生反應：3X(g)＋Y(g) 2Z(g)△H。在不同溫度下，X的轉化率與時間的關系如圖甲所示；反應速率與時間的關系如圖乙所示。下列說法錯誤的是
√
A．加入合適催化劑，不能提高X的平衡轉化率 B．v正：a點C．圖乙中t0時改變的條件是升高溫度 D．T2溫度下，平衡常數K＝3.03
解析：溫度越高，反應達到平衡時所用的時間也就越短，所以可確定T1＞T2，但是溫度越高，反應物的平衡轉化率反而越低，說明該反應的正反應方向是放熱反應，所以△H＜0。
A．催化劑不影響化學平衡，則加入合適催化劑不能提高X的平衡轉化率，故A正確；
B．溫度越高反應速率就越快，反應物濃度大反應速率快，因為T1＞T2，b點的溫度高于a點溫度、且b點反應物濃度大，所以v正：a點＜b點，故B正確；
C．圖2中t0min時改變條件使正、逆反應速率都增大，逆反應速率增大的倍數較大，平衡向逆反應方向移動，則是升高溫度所致， 故C正確；
13．(2024屆浙江模擬)某溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質的量濃度的X(g)和Y(g)，同時發生以下兩個反應：①X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(g)，②X(g)＋Y(g) Z(g)＋M(g)。反應①的速率可表示為v1＝k1c2(X)，反應②的速率可表示為v2＝k2c2(X)(k1、k2為速率常數)。反應
體系中組分X(g)、W(g)的物質的量濃度
c隨時間的變化情況如圖所示。下列
說法錯誤的是
√
A．0~10min，Y(g)的平均反應速率為0.025molL-1min-1
B．體系中W和M的濃度之比保持不變，說明反應已平衡
C．平衡時，反應②的平衡常數K＝
D．反應①的活化能比反應②的活化能更大
√
14. (2024屆陜西西鐵一中)一定溫度下，將0.16 mol X和0.16 mol Y加入10 L的恒容密閉容器中，發生反應X(s)＋2Y(g) 2Z(g) ΔH＜0，一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數據如表：
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
下列說法正確的是
A. 溫度升高，此反應的化學平衡常數K＞0.36
B. 當容器內氣體的密度不變時，反應達到化學平衡狀態
C. 反應前2 min的平均反應速率v(Z)＝4.0×10-3 mol·L－1·min－1
D. 其他條件不變，再充入0.6 mol Z，平衡時Z的體積分數增大
√
A．曲線B表示HOCH2CH2OH的選擇性隨
溫度變化
B．190~198°C范圍內，溫度升高，
(COOCH3)2的平衡轉化率增大
C．190~198°C范圍內，溫度升高，
逐漸減小
D．192°C時，其他條件一定，
加快氣體的流速可以提高(COOCH3)2轉化率
解析：A．由曲線A上CH3OOCCH2OH選擇性為50%時，曲線C表示HOCH2CH2OH的選擇性恰好為50%，曲線C表示HOCH2CH2OH的選擇性隨溫度變化，故A錯誤；
B．兩反應均為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，190~198°C范圍內，溫度升高，(COOCH3)2的平衡轉化率減小，故B錯誤；
√
16．(2023屆湖南長沙一中)將

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