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第2課時　化學平衡常數
新知探究(一)——化學平衡常數
1.化學平衡常數的概念
在一定溫度下,當一個可逆反應達到化學平衡時,生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(簡稱平衡常數),用符號K表示。
2.濃度商與化學平衡常數的表達式及關系
(1)濃度商:對于一般的可逆反應,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意時刻的稱為　　　　　,常用Q表示,即Q=。
(2)化學平衡常數表達式:當在一定溫度下達到化學平衡時,K=。
(3)Q與K關系:當反應中有關物質的濃度商　　　　平衡常數時,表明反應達到化學平衡狀態。
[微點撥]　①化學平衡常數表達式中各物質的濃度必須是平衡狀態下的濃度,不能用任一時刻的濃度。②書寫平衡常數表達式時,固體、純液體(如水、乙醇等)的濃度視為常數,不寫入表達式中。
3.化學平衡常數的意義
化學平衡常數是表明化學反應限度的一個特征值。平衡常數的大小反映了可逆反應進行的程度,K越大,正反應進行的程度越大,即該反應進行得越完全。一般來說,當K>105時,該反應就進行得基本完全了。
4.化學平衡常數的影響因素
(1)內因:不同的化學反應及化學方程式的書寫形式是決定化學平衡常數的主要因素。
(2)外因:在化學方程式一定的情況下,K只受溫度影響。
5.平衡常數的應用
(1)判斷反應進行的程度
K值越大,說明正向反應進行的程度越大,反應進行得越完全,反應物的轉化率越大;反之,反應進行得越不完全,轉化率就越小。
(2)判斷反應的方向
對于可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),其濃度商Q=。
則:①當Q=K時,反應處于平衡狀態,v正=v逆。
②當Qv逆。
③當Q>K時,反應向逆反應方向進行,v正(3)判斷可逆反應的熱效應
[題點多維訓練]
題點(一)　化學平衡常數及影響因素
1.下列關于平衡常數的說法正確的是 (　　)
A.在平衡常數表達式中,反應物濃度用起始濃度,生成物濃度用平衡濃度
B.在任何條件下,化學平衡常數都是一個定值
C.平衡常數的大小只與溫度有關,而與濃度、壓強、催化劑等無關
D.從平衡常數的大小可以推斷一個反應進行的快慢
2.當把晶體N2O4放入密閉容器中氣化,并建立了N2O4(g) 2NO2(g)平衡后,保持溫度不變,再通入若干N2O4氣體,待反應達到新的平衡時,則新平衡與舊平衡相比,其值 (　　)
A.變大 B.不變
C.變小 D.無法確定
3.(2025·石家莊期末檢測)一定條件下,密閉容器內SO2氧化成SO3的熱化學方程式為2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-a kJ·mol-1,該溫度下反應的平衡常數為K,反應達到平衡后,保持溫度不變,再通入一定量O2。下列說法正確的是(不考慮物質狀態變化) (　　)
A.a增大,K不變 B.a不變,K增大
C.a增大,K增大 D.a不變,K不變
題點(二)　化學平衡常數表達式的書寫
4.(1)寫出下表中各反應的平衡常數表達式。
化學方程式 平衡常數表達式
N2(g)+H2(g) NH3(g) K=　　　 　
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K=　　 　　
2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K=　　　 　
(2)已知在一定溫度下,下列各反應的焓變和平衡常數如下:
①C(s)+CO2(g) 2CO(g)　ΔH1　K1
②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) ΔH2　K2
③C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH3　K3
則ΔH1、ΔH2、ΔH3三者關系為ΔH3= 　　　　,K1、K2、K3三者關系為K3= 　。
5.(2025·德州階段檢測)三個反應常溫時的平衡常數的數值如下所示,下列說法錯誤的是 (　　)
2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081
2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
A.常溫下,NO分解產生O2的反應的平衡常數表達式為K1=
B.常溫下,水分解產生O2,此時平衡常數的數值約為5×10-80
C.常溫下,NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2
D.反應2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的平衡常數K4=
|思維建模|化學平衡常數表達式的書寫規律 　
(1)化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫方式有關,對于同一個化學反應,由于書寫方式不同,各反應物、生成物的化學計量數不同,平衡常數的表達式不同。K與化學計量數等倍擴大或縮小成冪指數關系。
(2)對于給定的化學反應,正、逆反應的平衡常數互為倒數。
(3)若兩反應的平衡常數分別為K1、K2,則:
①若兩反應相加,則總反應的平衡常數K=K1·K2。
②若兩反應相減,則總反應的平衡常數K=。
新知探究(二)——化學平衡常數的相關計算
典例導學　
　　[典例]　在某溫度下,將H2和I2各0.1 mol的氣態混合物充入10 L的密閉容器中,發生反應:H2(g)+I2(g) 2HI(g),連續測定c(I2)的變化,5 s 時測定c(I2)=0.008 0 mol·L-1并保持不變。
(1)則此溫度下,平衡常數為　　　　。
(2)若在此溫度下,在10 L的密閉容器中充入0.2 mol HI氣體,達到平衡時,HI的轉化率為　　　　。
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[系統融通知能]
1.計算模型——“三段式”法
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量/mol　　a　　　b　　　0　　　0
轉化量/mol　　mx　　nx　　　px　 　qx
平衡量/mol　a-mx　　b-nx　　px　 　qx
其中:
①反應物:平衡濃度=起始濃度-轉化濃度;
②生成物:平衡濃度=起始濃度+轉化濃度。
2.常見的計算量
(1)平衡常數K=。
(2)平衡時A的物質的量濃度:c(A)= mol·L-1。
(3)平衡時A的轉化率:α=×100%,A、B的轉化率之比為α(A)∶α(B)=∶。
(4)平衡時A的體積分數:φ(A)=×100%。
(5)平衡時和開始時的壓強之比:=。
(6)生成物產率=×100%。
[題點多維訓練]
1.將4 mol SO2與2 mol O2放入4 L的密閉容器中,在一定條件下反應達到平衡:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),測得平衡時SO3的濃度為0.5 mol·L-1。則此條件下的平衡常數K為 (　　)
A.4 B.0.25
C.0.4 D.0.2
2.(2025·寧夏階段檢測)在某密閉容器中把CO和H2O的混合物加熱到800 ℃,存在平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),且平衡常數K=1。若在2 L的密閉容器中充入1 mol CO和1 mol H2O的混合物并加熱到800 ℃,則平衡時CO的轉化率為 (　　)
A.30% B.40%
C.50% D.60%
3.硫酸生產中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。
某溫度下,SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。根據圖示回答下列問題:
(1)反應達到平衡時,平衡常數表達式K=　　,增大壓強,K　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)①將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密閉容器中,反應達到平衡后,體系總壓強為0.10 MPa。該反應的平衡常數為　　　　。
②平衡狀態由A變到B時,平衡常數K(A)　　(填“>”“<”或“=”)K(B)。
4.在830 K時,在密閉容器中發生可逆反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。試回答下列問題:
(1)若起始時c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,4 s后達到平衡,此時CO的轉化率為60%,則在該溫度下,該反應的平衡常數K=　 　　,H2O的轉化率為　 　　。
(2)若起始時c(CO)=3 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,則在該溫度下達到平衡后,CO的轉化率為　　,H2O的轉化率為　　　　。
(3)在相同溫度下,若起始時c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,反應進行一段時間后,測得H2的濃度為0.5 mol·L-1,則此時該反應是否達到平衡狀態　　　　(填“是”或“否”),此時v正　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
第2課時　化學平衡常數
新知探究(一)
2.(1)濃度商　(3)等于　
[題點多維訓練]
1.選C　在平衡常數表達式中,反應物濃度和生成物濃度均用平衡濃度,A錯誤;平衡常數只與溫度有關,平衡溫度發生變化時,平衡常數也會發生變化,B錯誤;平衡常數的大小只與溫度有關,而與濃度、壓強、催化劑等無關,C正確;從平衡常數的大小可以推斷一個反應進行的程度,不能推斷反應進行的快慢,D錯誤。
2.選B　溫度不變,K值不變。
3.選D　反應熱取決于反應物和生成物總能量,故再通入一定量O2,a不變,反應溫度不變,K不變。
4.解析:化學方程式如果相加(或減),則總熱化學方程式的焓變應為兩熱化學方程式的焓變之和(或差),而平衡常數則為兩方程式平衡常數的乘積(或商)。
答案:(1)　
　(2)ΔH1+ΔH2　K1·K2
5.選B　該反應的平衡常數表達式為K1=,A正確。水分解產生O2的反應為2H2O(g) 2H2(g)+O2(g),與已知反應2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) 互換反應物和生成物,所以該反應的平衡常數的數值K==(2×1081)-1= 5×10-82,B錯誤。平衡常數越大表明該反應進行的程度越大,
NO、H2O、CO2三種化合物分解的反應分別為
2NO(g) N2(g)+O2(g)　K1= 1×1030;
2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　K=5×10-82;
2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92;
K1>K>K3,所以三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2,C正確;反應2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)可由反應2NO(g) N2(g)+O2(g)減去反應2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)而得,所以該反應的平衡常數K4=,D正確。
新知探究(二)
[典例]　解析:(1)c(I2)=0.008 0 mol·L-1,c(H2)=0.008 0 mol·L-1,c(HI)=0.004 0 mol·L-1,K==0.25。
(2)設生成的H2的濃度為x mol·L-1,
　　　　　　　 2HI(g) H2(g)+I2(g)
起始/(mol·L-1)　 0.02　　 0　 　0
平衡/(mol·L-1)　0.02-2x　 x　 　x
K'==,x=0.008,
α(HI)=×100%=80%。
答案:(1)0.25　(2)80%
[題點多維訓練]
1.選A　平衡時SO3的濃度為0.5 mol·L-1,則平衡時各組成物質的量變化為
　　　　　　　　 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始量/(mol·L-1) 　　1　　　 0.5　　0
變化量/(mol·L-1)　　 0.5　　 0.25　 0.5
平衡量/(mol·L-1)　　 0.5　　 0.25　 0.5
平衡常數K===4。
2.選C　設CO的轉化率為x。則:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
n始/mol　　1　　 1　　　 0　 　 0
n變/mol　　x　　 x　 　 x　 　　x
n平/mol　　1-x　 1-x　　　x　 　 x
由K=,知:=1,解得:x=0.5。
3.(1)　不變　(2)①800?、?
4.解析:(1)　 　CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
c始/(mol·L-1)　 2　　　3　　　0　　　0
c變/(mol·L-1) 1.2　　1.2　　 1.2　　1.2
c平/(mol·L-1) 0.8　 1.8　　 1.2　　1.2
該反應的平衡常數K===1。
(2)設c變(CO)=x mol·L-1,則
　　　 　　　CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
c始/(mol·L-1)　 3　　　3　　　0　 　　0
c變/(mol·L-1)　 x　 　 x　　　x　 　　x
c平/(mol·L-1) 3-x　 3-x　 　 x　 　　x
=1,x=1.5,則CO的轉化率為×100%=50%,H2O的轉化率為50%。
(3)反應進行到某時刻時,c(H2)=c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=0.5 mol·L-1,c(H2O)=1.5 mol·L-1,Q===v逆。
答案:(1)1　40%　(2)50%　50%　(3)否　大于
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第2課時　化學平衡常數
新知探究(一) 化學平衡常數
新知探究(二) 化學平衡常數的
相關計算
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新知探究(一) 化學平衡常數
1.化學平衡常數的概念
在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(簡稱平衡常數)，用符號K表示。
2.濃度商與化學平衡常數的表達式及關系
(1)濃度商:對于一般的可逆反應，mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在任意時刻的稱為 ，常用Q表示，即Q=。
濃度商
(2)化學平衡常數表達式:當在一定溫度下達到化學平衡時，K=。
(3)Q與K關系:當反應中有關物質的濃度商 平衡常數時，表明反應達到化學平衡狀態。
[微點撥]　①化學平衡常數表達式中各物質的濃度必須是平衡狀態下的濃度，不能用任一時刻的濃度。②書寫平衡常數表達式時，固體、純液體(如水、乙醇等)的濃度視為常數，不寫入表達式中。
等于
3.化學平衡常數的意義
化學平衡常數是表明化學反應限度的一個特征值。平衡常數的大小反映了可逆反應進行的程度，K越大，正反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全。一般來說，當K>105時，該反應就進行得基本完全了。
4.化學平衡常數的影響因素
(1)內因:不同的化學反應及化學方程式的書寫形式是決定化學平衡常數的主要因素。
(2)外因:在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響。
5.平衡常數的應用
(1)判斷反應進行的程度
K值越大，說明正向反應進行的程度越大，反應進行得越完全，反應物的轉化率越大；反之，反應進行得越不完全，轉化率就越小。
(2)判斷反應的方向
對于可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，其濃度商Q=。
則:①當Q=K時，反應處于平衡狀態，v正=v逆。
②當Qv逆。
③當Q>K時，反應向逆反應方向進行，v正(3)判斷可逆反應的熱效應
[題點多維訓練]
√
題點(一)　化學平衡常數及影響因素
1.下列關于平衡常數的說法正確的是(　　)
A.在平衡常數表達式中，反應物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度
B.在任何條件下，化學平衡常數都是一個定值
C.平衡常數的大小只與溫度有關，而與濃度、壓強、催化劑等無關
D.從平衡常數的大小可以推斷一個反應進行的快慢
解析:在平衡常數表達式中，反應物濃度和生成物濃度均用平衡濃度，A錯誤；平衡常數只與溫度有關，平衡溫度發生變化時，平衡常數也會發生變化，B錯誤；平衡常數的大小只與溫度有關，而與濃度、壓強、催化劑等無關，C正確；從平衡常數的大小可以推斷一個反應進行的程度，不能推斷反應進行的快慢，D錯誤。
√
2.當把晶體N2O4放入密閉容器中氣化，并建立了N2O4(g) 2NO2(g)平衡后，保持溫度不變，再通入若干N2O4氣體，待反應達到新的平衡時，則新平衡與舊平衡相比，其值(　　)
A.變大 B.不變
C.變小 D.無法確定
解析:溫度不變，K值不變。
3.(2025·石家莊期末檢測)一定條件下，密閉容器內SO2氧化成SO3的熱化學方程式為2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-a kJ·mol-1，該溫度下反應的平衡常數為K，反應達到平衡后，保持溫度不變，再通入一定量O2。下列說法正確的是(不考慮物質狀態變化) (　　)
A.a增大，K不變 B.a不變，K增大
C.a增大，K增大 D.a不變，K不變
解析:反應熱取決于反應物和生成物總能量，故再通入一定量O2，a不變，反應溫度不變，K不變。
√
題點(二)　化學平衡常數表達式的書寫
4.(1)寫出下表中各反應的平衡常數表達式。
化學方程式 平衡常數表達式
K=　　 　 　
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
K=　 　 　　
2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
K=　　　 　
　
(2)已知在一定溫度下，下列各反應的焓變和平衡常數如下:
①C(s)+CO2(g) 2CO(g)　ΔH1　K1
②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)　ΔH2　K2
③C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH3　K3
則ΔH1、ΔH2、ΔH3三者關系為ΔH3=　　 　　，K1、K2、K3三者關系為K3=　 。
解析:化學方程式如果相加(或減)，則總熱化學方程式的焓變應為兩熱化學方程式的焓變之和(或差)，而平衡常數則為兩方程式平衡常數的乘積(或商)。
ΔH1+ΔH2　
K1·K2
5.(2025·德州階段檢測)三個反應常溫時的平衡常數的數值如下所示，下列說法錯誤的是 (　　)
2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081
2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
A.常溫下，NO分解產生O2的反應的平衡常數表達式為K1=
B.常溫下，水分解產生O2，此時平衡常數的數值約為5×10-80
C.常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2
D.反應2CO(g)+2NO(g)==N2(g)+2CO2(g)的平衡常數K4=
√
解析:該反應的平衡常數表達式為K1=，A正確。水分解產生O2的反應為2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)，與已知反應2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) 互換反應物和生成物，所以該反應的平衡常數的數值K==(2×1081)-1= 5×10-82，B錯誤。
平衡常數越大表明該反應進行的程度越大，NO、H2O、CO2三種化合物分解的反應分別為2NO(g) N2(g)+O2(g)　K1= 1×1030；2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)　K=5×10-82；2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92；
K1>K>K3，所以三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2，C正確；反應2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)可由反應2NO(g) N2(g)+O2(g)減去反應2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)而得，所以該反應的平衡常數K4=，D正確。
|思維建模|化學平衡常數表達式的書寫規律
(1)化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫方式有關，對于同一個化學反應，由于書寫方式不同，各反應物、生成物的化學計量數不同，平衡常數的表達式不同。K與化學計量數等倍擴大或縮小成冪指數關系。
(2)對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數互為倒數。
(3)若兩反應的平衡常數分別為K1、K2，則:
①若兩反應相加，則總反應的平衡常數K=K1·K2。
②若兩反應相減，則總反應的平衡常數K=。
新知探究(二) 化學平衡常數的
相關計算
典例導學
[典例]　在某溫度下，將H2和I2各0.1 mol的氣態混合物充入10 L的密閉容器中，發生反應:H2(g)+I2(g) 2HI(g)，連續測定c(I2)的變化，5 s 時測定c(I2)=
0.008 0 mol·L-1并保持不變。(1)則此溫度下，平衡常數為　　　。
[解析]　c(I2)=0.008 0 mol·L-1，c(H2)=0.008 0 mol·L-1，c(HI)=0.004 0 mol·L-1，K==0.25。
0.25
[典例]　在某溫度下，將H2和I2各0.1 mol的氣態混合物充入10 L的密閉容器中，發生反應:H2(g)+I2(g) 2HI(g)，連續測定c(I2)的變化，5 s 時測定c(I2)=
0.008 0 mol·L-1并保持不變。
(2)若在此溫度下，在10 L的密閉容器中充入0.2 mol HI氣體，達到平衡時，HI的轉化率為　　　　。
[解析]　設生成的H2的濃度為x mol·L-1，
　　　　　　　2HI(g) H2(g)+I2(g)
起始/(mol·L-1)　 0.02　　0　 　0
平衡/(mol·L-1)　0.02-2x　 x　 　x
K'==，x=0.008，α(HI)=×100%=80%。
80%
1.計算模型——“三段式”法
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量/mol　　a　　　b　　　0　　0
轉化量/mol　　mx　　nx　　 px　 qx
平衡量/mol　a-mx　　b-nx　　px　 qx
其中:
①反應物:平衡濃度=起始濃度-轉化濃度；
②生成物:平衡濃度=起始濃度+轉化濃度。
[系統融通知能]
2.常見的計算量
(1)平衡常數K=。
(2)平衡時A的物質的量濃度:c(A)= mol·L-1。
(3)平衡時A的轉化率:α=×100%，A、B的轉化率之比為α(A)∶α(B)=∶。
(4)平衡時A的體積分數:φ(A)=×100%。
(5)平衡時和開始時的壓強之比:=。
(6)生成物產率=×100%。
[題點多維訓練]
√
1.將4 mol SO2與2 mol O2放入4 L的密閉容器中，在一定條件下反應達到平衡:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，測得平衡時SO3的濃度為0.5 mol·L-1。則此條件下的平衡常數K為 (　　)
A.4 B.0.25 C.0.4 D.0.2
解析:平衡時SO3的濃度為0.5 mol·L-1，則平衡時各組成物質的量變化為
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始量/(mol·L-1) 1　　 0.5　　 　0
變化量/(mol·L-1) 0.5　 0.25　 　0.5
平衡量/(mol·L-1) 0.5　 0.25　 　0.5
平衡常數K===4。
2.(2025·寧夏階段檢測)在某密閉容器中把CO和H2O的混合物加熱到800 ℃，存在平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，且平衡常數K=1。若在2 L的密閉容器中充入1 mol CO和1 mol H2O的混合物并加熱到800 ℃，則平衡時CO的轉化率為 (　　)
A.30% B.40% C.50% D.60%
解析:設CO的轉化率為x。則:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
n始/mol　　1　　　1　　　0　 　　0
n變/mol　　x　　　x　 　　x　 　　x
n平/mol　　1-x　　1-x　 　 x　 　　 x
由K=，知:=1，解得:x=0.5。
√
3.硫酸生產中，SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。某溫度下，SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。根據圖示回答下列問題:
(1)反應達到平衡時，平衡常數表達式K=　 　　，
增大壓強，K　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)①將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密閉容器中，反應達到平衡后，體系總壓強為0.10 MPa。該反應的平衡常數為　　　　。
②平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)　 (填“>”“<”或“=”)K(B)。
4.在830 K時，在密閉容器中發生可逆反應:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。試回答下列問題:
(1)若起始時c(CO)=2 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，4 s后達到平衡，此時CO的轉化率為60%，則在該溫度下，該反應的平衡常數K=　　，H2O的轉化率為　　　。
解析: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
　 2　　　3　　　0　　　0
1.2　　 1.2　　 1.2　　 1.2
0.8　　 1.8　　 1.2　　 1.2
該反應的平衡常數K===1。
40%
1
4.在830 K時，在密閉容器中發生可逆反應:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。試回答下列問題:
(2)若起始時c(CO)=3 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，則在該溫度下達到平衡后，CO的轉化率為　 　，H2O的轉化率為　　　。
解析:設c變(CO)=x mol·L-1，則
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
　 3　　　3　　 0　　 0
　 x　 　x　　 x　　 x
3-x　 3-x　 　 x　　 x
=1，x=1.5，則CO的轉化率為×100%=50%，H2O的轉化率為50%。
50%
50%
4.在830 K時，在密閉容器中發生可逆反應:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。試回答下列問題:
(3)在相同溫度下，若起始時c(CO)=1 mol·L-1，c(H2O)=2 mol·L-1，反應進行一段時間后，測得H2的濃度為0.5 mol·L-1，則此時該反應是否達到平衡狀態____　　　　(填“是”或“否”)，此時v正　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
否
大于
解析:反應進行到某時刻時,c(H2)=c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=0.5 mol·L-1,
c(H2O)=1.5 mol·L-1,Q===v逆。
課時跟蹤檢測
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一、選擇題
1.在一定條件下，有下列分子數之比相同的可逆反應，其平衡常數K分別是①H2+F2 2HF　K=1047；②H2+Cl2 2HCl　K=1017；③H2+Br2 2HBr　K=109；④H2+I2 2HI　K=1。比較K的大小，可知各反應的正反應進行的程度由大到小的順序是(　　)
A.①②③④ B.④②③①
C.①④③② D.無法確定
解析:化學平衡常數越大，表示該反應的正反應進行的程度越大。
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2.對于可逆反應:C(s)+CO2(g) 2CO(g)，在一定溫度下，其平衡常數為K，下列條件的變化中，能使K發生變化的是 (　　)
A.將C(s)的表面積增大 B.增大體系的壓強
C.升高體系的溫度 D.使用合適的催化劑
解析:K只與體系的溫度有關，與其他因素無關。
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3.下列關于化學平衡常數的敘述不正確的是 (　　)
A.濃度商Q=K時，化學反應處于平衡狀態
B.化學平衡常數表示反應進行的程度，與溫度有關
C.化學平衡發生移動，化學平衡常數一定發生改變
D.溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數互為倒數
解析:濃度商Q=K時，化學反應處于平衡狀態，A正確；化學平衡常數表示反應進行的程度，僅與溫度有關，而與其他條件無關，B正確；化學平衡發生移動時，若溫度不變，則化學平衡常數就不變，若溫度變化，則化學平衡常數就發生改變，C錯誤；溫度一定時，對于確定的化學反應，其化學平衡常數不變，對于給定的化學反應，由于正反應、逆反應的反應物與生成物相反，則正、逆反應的平衡常數互為倒數，D正確。
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4.在一定條件下，對于已達平衡的可逆反應:2A(g)+B(g) 2C(g)，下列說法正確的是 (　　)
A.平衡時，此反應的平衡常數與各物質的濃度有如下關系:K=
B.改變條件后，該反應的平衡常數一定不變
C.如果改變壓強，平衡常數會隨之變化
D.若平衡時增加A和B的濃度，則平衡常數會減小
解析:化學平衡常數只與溫度有關。
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5.(2025·西寧高二期末)反應Ⅰ:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常數為K1；反應Ⅱ:SO3(g) SO2(g)+O2(g)的平衡常數為K2，則K1、K2的關系為(平衡常數為同溫度下的測定值)(　　)
A.K1= B.K1=K2 C.K1=2K2 D.K1=K2
解析:反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 的平衡常數K1，則相同溫度下，反應2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的平衡常數為，故反應SO3(g) SO2(g)+O2(g)的平衡常數K2=，故K1=。
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6.某溫度下，向容積為2 L的密閉反應器中充入0.10 mol SO3，當反應器中的氣體壓強不再變化時測得SO3的轉化率為20%，則該溫度下反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常數為 (　　)
A.3.2×103 B.1.6×103
C.8.0×102 D.4.0×102
解析:SO3的起始濃度為0.05 mol·L-1，由轉化率可知分解的SO3為0.01 mol·L-1，所以平衡時SO2、O2、SO3的濃度分別為0.01 mol·L-1、0.005 mol·L-1、0.04 mol·L-1。化學平衡常數K==3.2×103。
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7.對于CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，某溫度下平衡常數K為1，向一密閉容器內同時通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1 mol，在該溫度下建立平衡時，CO的物質的量為 (　　)
A.大于1 mol B.小于1 mol
C.等于1 mol D.無法確定
解析:由于CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反應前與反應后氣態物質的化學計量數之和相等，故可使用各物質的物質的量代替物質的量濃度進行計算。由于Q=K，說明一開始就建立了平衡。
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8.(2025·福州期中)某溫度下密閉容器中反應H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0的平衡常數K的值為59，下列說法正確的是 (　　)
A.加壓，K>59 B.降溫，K<59
C.使用催化劑，K=59
D.HI分解反應的平衡常數的表達式為K=
解析:溫度不變，平衡常數K不變，故加壓時K=59，故A錯誤；H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0，該反應為放熱反應，降溫，平衡正向移動，平衡常數增大，K>59，故B錯誤；使用催化劑不影響平衡，故K=59，故C正確；HI分解反應方程式為2HI(g) H2(g)+I2(g)，則平衡常數的表達式為K=，故D錯誤。
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9.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2 L密閉容器中充入6 mol N2O5，加熱到t ℃，達到平衡狀態后O2為8 mol，N2O3為3.2 mol。則t ℃時反應①的平衡常數為 (　　)
A.10.7 B.8.5
C.32 D.64
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解析:設分解的N2O3物質的量為x，反應過程中共生成(x+3.2)mol N2O3，在①反應中N2O5分解了(x+3.2)mol，同時生成(x+3.2)mol O2。在②反應中生成氧氣x mol。
則(x+3.2)+x=8，求得x=2.4
所以平衡后N2O5、N2O3、O2濃度依次為c(N2O5)==0.2 mol·L-1
c(N2O3)==1.6 mol·L-1
c(O2)==4 mol·L-1
反應①的平衡常數K==32。
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10.在一個容積不變的密閉容器中發生反應:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，其平衡常數(K)和溫度(t)的關系如下表所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.該反應的平衡常數表達式為K=
B.該反應為吸熱反應
C.在830 ℃時，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，保持溫度不變，反應達到平衡后，K=1.0
D.若1 200 ℃時，在某時刻反應混合物中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 mol·L-1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1，則此時上述反應向正反應方向進行
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
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解析:由反應方程式可知該反應的平衡常數表達式為K=，故A正確；由表中數據關系可知，溫度越高，K越大，故正反應為吸熱反應，故B正確；K與溫度有關，溫度不變時K不變，則在830 ℃時，反應達到平衡后，其平衡常數等于1.0，故C正確；1 200 ℃時K=2.6，某時刻濃度商Q===4>K=2.6，反應向逆反應方向進行，故D錯誤。
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11.對于下列反應，其反應過程的能量變化如圖所示:
下列說法正確的是 (　　)
A.K3=K1+K2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.加催化劑，反應①的反應熱降低，反應速率加快
D.增大壓強，K1減小，K2增大，K3不變
編號 反應 平衡常數 反應熱
反應① A(g) B(g)+C(g) K1 ΔH1
反應② B(g)+C(g) D(g) K2 ΔH2
反應③ A(g) D(g) K3 ΔH3
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解析:K3=，K1=，K2=，則K3=K1·K2，A錯誤；根據蓋斯定律可知，ΔH3=ΔH1+ΔH2，B正確；加催化劑，反應①的活化能降低，反應速率加快，C錯誤；增大壓強，對化學平衡常數無影響，則K1、K2、K3不變，D錯誤。
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12.已知NO和O2轉化為NO2的反應機理如下:
①2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0　K1　
②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) ΔH2<0　K2
下列說法正確的是(　　)
A.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2
B.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常數K=
C.反應①的速率大小決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應速率
D.反應過程中的能量變化如圖所示
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解析: 根據蓋斯定律，將反應①+②可得2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2，平衡常數K=K1·K2，A項正確，B項錯誤；反應①為快反應，反應②為慢反應，則反應②的速率大小決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應速率，C項錯誤；反應①②都為放熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量，圖示反應①的反應物總能量小于生成物總能量，D項錯誤。
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13.(2025·深圳期中檢測)一定溫度下，在2 L的恒容密閉容器中發生反應A(g)+2B(g) 3C(g)。反應過程中的部分數據如下表所示:
下列說法正確的是 (　　)
A.該反應在10 min后才達到平衡 B.平衡狀態時，c(C)=0.6 mol·L-1
C.物質B的平衡轉化率為20% D.該溫度下的平衡常數為
t/min n(A)/mol n(B)/mol n(C)/mol
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
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解析:在10 min時，A的轉化量為2.0 mol-1.6 mol=0.4 mol，由方程式A(g)+2B(g) 3C(g)可知B的轉化量為0.8 mol，10 min時，n(B)=2.4 mol-0.8 mol=
1.6 mol，15 min時，n(B)仍為1.6 mol，故10 min時已達到平衡，可能是5~10 min內的某一時間達到平衡狀態，故A錯誤；10 min時已達平衡，A物質轉化了0.4 mol，生成C物質為1.2 mol，c(C)==0.6 mol·L-1，故B正確；10 min時已達平衡，A物質轉化了0.4 mol，B的轉化量為0.8 mol，則B的平衡轉化率為×100%≈33.3%，故C錯誤；10 min時已達平衡，A物質轉化了0.4 mol，C的轉化量為1.2 mol，平衡時
n(C)=1.2 mol，該溫度下的平衡常數為K==，故D錯誤。
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二、非選擇題
14.(6分)合成氨反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在某溫度下達到平衡時，各物質的濃度是c(N2)=3 mol·L-1，c(H2)=9 mol·L-1，c(NH3)=4 mol·L-1，則
(1)該溫度時的平衡常數為　　　　　；起始濃度c(N2)=　　　　　。
解析:K==≈7.3×10-3；設起始時N2、H2的濃度分別為
x mol·L-1、y mol·L-1，
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始/(mol·L-1)　 x　　　y　　　 0
平衡/(mol·L-1)　 3　　 9　　 4
Δc/(mol·L-1)　 x-3　　 y-9　　 4
=，則x=5；=，則y=15。
7.3×10-3
5 mol·L-1
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14.(6分)合成氨反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在某溫度下達到平衡時，各物質的濃度是c(N2)=3 mol·L-1，c(H2)=9 mol·L-1，c(NH3)=4 mol·L-1，則
(2)H2的轉化率為　　　　。
解析:H2的轉化率為×100%=40%。
40%
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15.(8分)在某一容積為5 L的密閉容器中，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化劑存在的條件下加熱至高溫，發生如下反應:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH>0。反應中CO2
的濃度隨時間變化情況如圖。
(1)根據圖中數據，反應開始至達到平衡時，CO的化學反應速率為　　　　　　　　?。环磻_到平衡時，c(H2)=　　　　　?。籏=　　。
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0.003 mol·L-1·min-1
0.03 mol·L-1
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解析: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
c(始)/(mol·L-1)　0.04　 0.04　　　0　　 0
Δc/(mol·L-1)　 0.03　 0.03　 　0.03　　0.03
c(平)/(mol·L-1)　0.01　 0.01　 　0.03　　0.03
v(CO)==0.003 mol·L-1·min-1，K==9。
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15.(8分)在某一容積為5 L的密閉容器中，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化劑存在的條件下加熱至高溫，發生如下反應:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH>0。反應中CO2
的濃度隨時間變化情況如圖。
(2)判斷該反應達到平衡的依據是　　　。
①CO減少的化學反應速率和CO2減少的化學反應速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化
④正、逆反應速率都為零
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①③
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16.(10分)(2025·遼寧實驗中學期中)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。工業上可利用CO或CO2來生產甲醇。已知甲醇制備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。
請回答下列問題:
(1)反應①是　　　(填“吸熱”或“放熱”)反應。
14
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16
化學反應 平衡常數 溫度 500 ℃ 700 ℃ 800 ℃
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.34 0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) K2 1 1.7 2.52
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g) K3
解析:由表格數據可知，升高溫度，反應①的平衡常數減小，說明該反應為焓變小于0的放熱反應。
放熱
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16.(10分)(2025·遼寧實驗中學期中)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。工業上可利用CO或CO2來生產甲醇。已知甲醇制備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。
(2)根據反應①與反應②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3=________　　　　　(用K1、K2表示)。
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化學反應 平衡常數 溫度 500 ℃ 700 ℃ 800 ℃
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.34 0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) K2 1 1.7 2.52
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g) K3
解析:由蓋斯定律可知，反應①+反應②=反應③，則反應③的平衡常數K3=K1K2。
K1K2
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(3)一定條件下將H2(g)和CO2(g)以體積比3∶1置于恒溫恒容的密閉容器發生反應③，下列能說明該反應達到平衡狀態的有　　　。
a.反應體系中氣體的密度保持不變
b.H2和CO2的體積比保持不變
c.混合氣體的平均相對分子質量不變
d.當斷裂CO2中2個C==O時，同時斷裂H2O中2個O—H
e.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
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cd
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解析:a.由質量守恒定律可知，反應前后氣體的質量相等，在恒容密閉容器中混合氣體的密度始終不變，則反應體系中氣體的密度保持不變不能說明正逆反應速率相等，無法判斷反應是否達到平衡，故錯誤； b.由方程式可知，反應中氫氣和二氧化碳的體積比始終為3∶1，則氫氣和二氧化碳的體積比保持不變不能說明正逆反應速率相等，無法判斷反應是否達到平衡，故錯誤；c.由質量守恒定律可知，反應前后氣體的質量相等，該反應是氣體體積減小的反應，反應中混合氣體的平均相對分子質量增大，則混合氣體的平均相對分子質量不變說明正逆反應速率相等，反應已達到平衡，故正確；d.由方程式可知，當斷裂二氧化碳中2個C==O時，同時斷裂水中的2個O—H說明正逆反應速率相等，反應已達到平衡，故正確；e.v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能說明正逆反應速率相等，無法判斷反應是否達到平衡，故錯誤。
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(4)將0.1 mol CO和0.2 mol H2通入1 L密閉容器中發生反應①，當改變某一外界條件(溫度或壓強)時，CH3OH的體積分數φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示:
①圖中M點處，CO的轉化率為　　　。
②若5 min后該反應達到平衡，此時CH3OH的平衡濃度為0.08 mol·L-1，平衡常數K=　 　　。
14
15
16
25%
2 500
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:①由圖可知，M點溫度為400 ℃，甲醇的含量是10%，設反應消耗一氧化碳的物質的量為a mol，由題意可建立如下三段式:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起/mol　 　0.1　 　0.2　　　0
變/mol 　　a　　 　2a　　　a
平/mol　 0.1-a 　0.2-2a　 　a
由甲醇的百分含量可得:×100%=10%，解得x=0.025 mol，則一氧化碳的轉化率為×100%=25%；
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3
②若5 min后該反應達到平衡，此時甲醇的平衡濃度為0.08 mol·L-1，由題意可建立如下三段式:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起/(mol·L-1) 0.1　　0.2　　 0
變/(mol·L-1) 0.08　 0.16　　 0.08
平/(mol·L-1) 0.02　 0.04 　 0.08
由三段式數據可知，反應的平衡常數K==2 500。
14
15
16課時跟蹤檢測(八)　化學平衡常數
一、選擇題
1.在一定條件下,有下列分子數之比相同的可逆反應,其平衡常數K分別是①H2+F22HF　K=1047;②H2+Cl22HCl　K=1017;③H2+Br22HBr　K=109;④H2+I22HI　K=1。比較K的大小,可知各反應的正反應進行的程度由大到小的順序是 (　　)
A.①②③④ B.④②③①
C.①④③② D.無法確定
2.對于可逆反應:C(s)+CO2(g)2CO(g),在一定溫度下,其平衡常數為K,下列條件的變化中,能使K發生變化的是 (　　)
A.將C(s)的表面積增大 B.增大體系的壓強
C.升高體系的溫度 D.使用合適的催化劑
3.下列關于化學平衡常數的敘述不正確的是 (　　)
A.濃度商Q=K時,化學反應處于平衡狀態
B.化學平衡常數表示反應進行的程度,與溫度有關
C.化學平衡發生移動,化學平衡常數一定發生改變
D.溫度一定,對于給定的化學反應,正、逆反應的平衡常數互為倒數
4.在一定條件下,對于已達平衡的可逆反應:2A(g)+B(g)2C(g),下列說法正確的是 (　　)
A.平衡時,此反應的平衡常數與各物質的濃度有如下關系:K=
B.改變條件后,該反應的平衡常數一定不變
C.如果改變壓強,平衡常數會隨之變化
D.若平衡時增加A和B的濃度,則平衡常數會減小
5.(2025·西寧高二期末)反應Ⅰ:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數為K1;反應Ⅱ:SO3(g)SO2(g)+O2(g)的平衡常數為K2,則K1、K2的關系為(平衡常數為同溫度下的測定值) (　　)
A.K1= B.K1=K2
C.K1=2K2 D.K1=K2
6.某溫度下,向容積為2 L的密閉反應器中充入0.10 mol SO3,當反應器中的氣體壓強不再變化時測得SO3的轉化率為20%,則該溫度下反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數為 (　　)
A.3.2×103 B.1.6×103
C.8.0×102 D.4.0×102
7.對于CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),某溫度下平衡常數K為1,向一密閉容器內同時通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1 mol,在該溫度下建立平衡時,CO的物質的量為 (　　)
A.大于1 mol B.小于1 mol
C.等于1 mol D.無法確定
8.(2025·福州期中)某溫度下密閉容器中反應H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH<0的平衡常數K的值為59,下列說法正確的是 (　　)
A.加壓,K>59
B.降溫,K<59
C.使用催化劑,K=59
D.HI分解反應的平衡常數的表達式為K=　
9.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2 L密閉容器中充入6 mol N2O5,加熱到t ℃,達到平衡狀態后O2為8 mol,N2O3為3.2 mol。則t ℃時反應①的平衡常數為 (　　)
A.10.7 B.8.5 C.32 D.64
10.在一個容積不變的密閉容器中發生反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常數(K)和溫度(t)的關系如下表所示。下列說法不正確的是 (　　)
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
A.該反應的平衡常數表達式為K=
B.該反應為吸熱反應
C.在830 ℃時,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,保持溫度不變,反應達到平衡后,K=1.0
D.若1 200 ℃時,在某時刻反應混合物中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 mol·L-1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1,則此時上述反應向正反應方向進行
11.對于下列反應,其反應過程的能量變化如圖所示:
編號 反應 平衡常數 反應熱
反應① A(g)B(g)+C(g) K1 ΔH1
反應② B(g)+C(g)D(g) K2 ΔH2
反應③ A(g)D(g) K3 ΔH3
下列說法正確的是 (　　)
A.K3=K1+K2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.加催化劑,反應①的反應熱降低,反應速率加快
D.增大壓強,K1減小,K2增大,K3不變
12.已知NO和O2轉化為NO2的反應機理如下:
①2NO(g)N2O2(g)(快)　ΔH1<0　K1　
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) ΔH2<0　K2
下列說法正確的是 (　　)
A.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2
B.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數K=
C.反應①的速率大小決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應速率
D.反應過程中的能量變化如圖所示
13.(2025·深圳期中檢測)一定溫度下,在2 L的恒容密閉容器中發生反應A(g)+2B(g)3C(g)。反應過程中的部分數據如下表所示:
t/min n(A)/mol n(B)/mol n(C)/mol
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列說法正確的是 (　　)
A.該反應在10 min后才達到平衡
B.平衡狀態時,c(C)=0.6 mol·L-1
C.物質B的平衡轉化率為20%
D.該溫度下的平衡常數為
二、非選擇題
14.(6分)合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在某溫度下達到平衡時,各物質的濃度是c(N2)=3 mol·L-1,c(H2)=9 mol·L-1,c(NH3)=4 mol·L-1,則
(1)該溫度時的平衡常數為　　　　　　;起始濃度c(N2)=　　　　　　。
(2)H2的轉化率為　　　　　　。
15.(8分)在某一容積為5 L的密閉容器中,加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O,在催化劑存在的條件下加熱至高溫,發生如下反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH>0。反應中CO2的濃度隨時間變化情況如圖。
(1)根據圖中數據,反應開始至達到平衡時,CO的化學反應速率為　　　　　　　　　　　;反應達到平衡時,c(H2)=　　　　　　;K=　　　。
(2)判斷該反應達到平衡的依據是　　　　　　。
①CO減少的化學反應速率和CO2減少的化學反應速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化
④正、逆反應速率都為零
16.(10分)(2025·遼寧實驗中學期中)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。工業上可利用CO或CO2來生產甲醇。已知甲醇制備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 ℃ 700 ℃ 800 ℃
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.34 0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) K2 1 1.7 2.52
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) K3
請回答下列問題:
(1)反應①是　　　　　(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)根據反應①與反應②可推導出K1、K2與K3之間的關系,則K3=　　　　　(用K1、K2表示)。
(3)一定條件下將H2(g)和CO2(g)以體積比3∶1置于恒溫恒容的密閉容器發生反應③,下列能說明該反應達到平衡狀態的有　　　　　。
a.反應體系中氣體的密度保持不變
b.H2和CO2的體積比保持不變
c.混合氣體的平均相對分子質量不變
d.當斷裂CO2中2個CO時,同時斷裂H2O中2個O—H
e.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
(4)將0.1 mol CO和0.2 mol H2通入1 L密閉容器中發生反應①,當改變某一外界條件(溫度或壓強)時,CH3OH的體積分數φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示:
①圖中M點處,CO的轉化率為　　　　　。
②若5 min后該反應達到平衡,此時CH3OH的平衡濃度為0.08 mol·L-1,平衡常數K=　 　　。
課時跟蹤檢測(八)
1.選A　化學平衡常數越大,表示該反應的正反應進行的程度越大。
2.選C　K只與體系的溫度有關,與其他因素無關。
3.選C　濃度商Q=K時,化學反應處于平衡狀態,A正確;化學平衡常數表示反應進行的程度,僅與溫度有關,而與其他條件無關,B正確;化學平衡發生移動時,若溫度不變,則化學平衡常數就不變,若溫度變化,則化學平衡常數就發生改變,C錯誤;溫度一定時,對于確定的化學反應,其化學平衡常數不變,對于給定的化學反應,由于正反應、逆反應的反應物與生成物相反,則正、逆反應的平衡常數互為倒數,D正確。
4.選A　化學平衡常數只與溫度有關。
5.選A　反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 的平衡常數K1,則相同溫度下,反應2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的平衡常數為,故反應SO3(g) SO2(g)+O2(g)的平衡常數K2=,故K1=。
6.選A　SO3的起始濃度為0.05 mol·L-1,由轉化率可知分解的SO3為0.01 mol·L-1,所以平衡時SO2、O2、SO3的濃度分別為0.01 mol·L-1、0.005 mol·L-1、0.04 mol·L-1。化學平衡常數K==3.2×103。
7.選C　由于CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反應前與反應后氣態物質的化學計量數之和相等,故可使用各物質的物質的量代替物質的量濃度進行計算。由于Q=K,說明一開始就建立了平衡。
8.選C　溫度不變,平衡常數K不變,故加壓時K=59,故A錯誤;H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0,該反應為放熱反應,降溫,平衡正向移動,平衡常數增大,K>59,故B錯誤;使用催化劑不影響平衡,故K=59,故C正確;HI分解反應方程式為2HI(g) H2(g)+I2(g),則平衡常數的表達式為K=,故D錯誤。
9.選C　設分解的N2O3物質的量為x,反應過程中共生成(x+3.2)mol N2O3,在①反應中N2O5分解了(x+3.2)mol,同時生成(x+3.2)mol O2。在②反應中生成氧氣x mol。
則(x+3.2)+x=8,求得x=2.4
所以平衡后N2O5、N2O3、O2濃度依次為
c(N2O5)==0.2 mol·L-1
c(N2O3)==1.6 mol·L-1
c(O2)==4 mol·L-1
反應①的平衡常數K==32。
10.選D　由反應方程式可知該反應的平衡常數表達式為K=,故A正確;由表中數據關系可知,溫度越高,K越大,故正反應為吸熱反應,故B正確;K與溫度有關,溫度不變時K不變,則在830 ℃時,反應達到平衡后,其平衡常數等于1.0,故C正確;1 200 ℃時K=2.6,某時刻濃度商Q===4>K=2.6,反應向逆反應方向進行,故D錯誤。
11.選B　K3=,K1=,K2=,則K3=K1·K2,A錯誤;根據蓋斯定律可知,ΔH3=ΔH1+ΔH2,B正確;加催化劑,反應①的活化能降低,反應速率加快,C錯誤;增大壓強,對化學平衡常數無影響,則K1、K2、K3不變,D錯誤。
12.選A　根據蓋斯定律,將反應①+②可得2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,平衡常數K=K1·K2,A項正確,B項錯誤;反應①為快反應,反應②為慢反應,則反應②的速率大小決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應速率,C項錯誤;反應①②都為放熱反應,反應物的總能量大于生成物的總能量,圖示反應①的反應物總能量小于生成物總能量,D項錯誤。
13.選B　在10 min時,A的轉化量為2.0 mol-1.6 mol=0.4 mol,由方程式A(g)+2B(g) 3C(g)可知B的轉化量為0.8 mol,10 min時,n(B)=2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol,15 min時,n(B)仍為1.6 mol,故10 min時已達到平衡,可能是5~10 min內的某一時間達到平衡狀態,故A錯誤;10 min時已達平衡,A物質轉化了0.4 mol,生成C物質為1.2 mol,c(C)==0.6 mol·L-1,故B正確;10 min時已達平衡,A物質轉化了0.4 mol,B的轉化量為0.8 mol,則B的平衡轉化率為×100%≈33.3%,故C錯誤;10 min時已達平衡,A物質轉化了0.4 mol,C的轉化量為1.2 mol,平衡時n(C)=1.2 mol,該溫度下的平衡常數為K==,故D錯誤。
14.解析:(1)K==≈7.3×10-3;設起始時N2、H2的濃度分別為x mol·L-1、y mol·L-1,
　　　　　　 　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
起始/(mol·L-1)　　x　　　y　　　　　0
平衡/(mol·L-1)　　3　　 　9　　　 　4
Δc/(mol·L-1)　 　x-3 　y-9　　　　4
=,則x=5;=,則y=15。
(2)H2的轉化率為×100%=40%。
答案:(1)7.3×10-3　5 mol·L-1　(2)40%
15.解析: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
c(始)/(mol·L-1)　　　0.04　 　0.04　　　0　　 0
Δc/(mol·L-1)　 　　　0.03　 　0.03　 　0.03　0.03
c(平)/(mol·L-1)　　　0.01　 　0.01　 　0.03　0.03
v(CO)==0.003 mol·L-1·min-1,
K==9。
答案:(1)0.003 mol·L-1·min-1　0.03 mol·L-1　9
(2)①③
16.解析:(1)由表格數據可知,升高溫度,反應①的平衡常數減小,說明該反應為焓變小于0的放熱反應。(2)由蓋斯定律可知,反應①+反應②=反應③,則反應③的平衡常數K3=K1K2。(3)a.由質量守恒定律可知,反應前后氣體的質量相等,在恒容密閉容器中混合氣體的密度始終不變,則反應體系中氣體的密度保持不變不能說明正逆反應速率相等,無法判斷反應是否達到平衡,故錯誤; b.由方程式可知,反應中氫氣和二氧化碳的體積比始終為3∶1,則氫氣和二氧化碳的體積比保持不變不能說明正逆反應速率相等,無法判斷反應是否達到平衡,故錯誤;c.由質量守恒定律可知,反應前后氣體的質量相等,該反應是氣體體積減小的反應,反應中混合氣體的平均相對分子質量增大,則混合氣體的平均相對分子質量不變說明正逆反應速率相等,反應已達到平衡,故正確;d.由方程式可知,當斷裂二氧化碳中2個CO時,同時斷裂水中的2個O—H說明正逆反應速率相等,反應已達到平衡,故正確;e.v正(CH3OH)=3v逆(H2)不能說明正逆反應速率相等,無法判斷反應是否達到平衡,故錯誤。(4)①由圖可知,M點溫度為400 ℃,甲醇的含量是10%,設反應消耗一氧化碳的物質的量為a mol,由題意可建立如下三段式:
　　 　　 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起/mol　 　0.1　 　0.2　　　0
變/mol 　　 a　　 2a　　　 a
平/mol　 0.1-a 　 0.2-2a　　 a
由甲醇的百分含量可得:×100%=10%,解得x=0.025 mol,則一氧化碳的轉化率為×100%=25%;②若5 min后該反應達到平衡,此時甲醇的平衡濃度為0.08 mol·L-1,由題意可建立如下三段式:
　　　　　CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
起/(mol·L-1) 0.1　　0.2　　　 0
變/(mol·L-1) 0.08　 0.16　　 0.08
平/(mol·L-1) 0.02　 0.04 　　 0.08
由三段式數據可知,反應的平衡常數K==2 500。
答案:(1)放熱　(2)K1K2　(3)cd　(4)①25%　②2 500
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