2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第七章第2课时　化学平衡状态　化学平衡常数

第2课时化学平衡状态化学平衡常数1.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态及能描述化学平衡状态,判断化学反应是否达到平衡。2.能书写平衡常数表达式,能进行平衡常数、转化率的简单计算。3.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。4.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。可逆反应与化学平衡的建立1.可逆反应(1)定义在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点①二同:a.相同条件下;b.正、逆反应同时进行。②一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都小于100%。(3)表示在化学方程式中用“”表示。2.化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度不再改变,我们称为“化学平衡状态”,简称化学平衡。(2)平衡特征(3)化学平衡移动化学反应条件改变,使正、逆反应速率不再相等,化学平衡才会发生移动。3.判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志:v正=v逆≠0。①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。②不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bBcC+dD,v正(A)(2)静态标志:各种“量”不变。示例mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)体系中各组分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡压强①m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件一定)平衡②m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量(Mr①m+n≠p+q时,Mr平衡②m+n=p+q时,Mr不一定平衡气体密度密度一定不一定平衡温度体系温度一定(其他不变)平衡颜色反应体系内有有色物质,颜色不变平衡[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应。()(2)SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应。()(3)化学反应达到平衡状态时,只要条件不改变,各物质的浓度就不再改变。()(4)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),单位时间里每增加1molN2,同时增加3molH2,说明反应达到化学平衡状态。()解析:(1)可逆反应必须是在相同条件下正、逆反应同时发生。(2)反应条件不同,后者是浓硫酸因此不互为可逆反应。(4)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),单位时间里每增加1molN2,同时增加3molH2,都是逆反应的速率,正反应速率未知,无法判断反应是否到达化学平衡状态。答案:(1)×(2)×(3)√(4)×2.想一想(1)总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志?提示:恒温恒容条件下,对于反应前后气体化学计量数相等的反应,总压强不变不能作为判断平衡的标志;恒温恒压条件下,对于一切反应,总压强不变不能作为判断平衡的标志。(2)混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志?提示:恒温恒容条件下,反应物、生成物都是气体的化学反应,混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。3.做一做(1)对于可逆反应2SO2+O22SO3ΔH<0,在混合气体中充入一定量的18O2,经足够长的时间后:(1)18O存在于哪些分子中?。

(2)二氧化硫分子的相对分子质量可能为。

解析:(1)由于2SO2+O22SO3为可逆反应,18O存在于O2、SO3、SO2三种物质的分子中。(2)SO2的相对分子质量可能为64或66或68。答案:(1)O2、SO2、SO3(2)64或66或68“极端转化”确定可逆反应中各物质的量浓度范围1.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是(A)A.Z为0.3mol·L-1 B.Y2为0.4mol·L-1C.X2为0.2mol·L-1 D.Z为0.4mol·L-1解析:(极端假设法确定各物质浓度范围思维模板)可根据极端假设法判断,假设反应完全正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底,X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2终态浓度/(mol·L-1) 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2终态浓度/(mol·L-1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,则下列判断正确的是(D)A.c1∶c2=3∶1B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-1解析:平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,且X、Y的平衡转化率相等,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知,0<c1<0.14mol·L-1,D正确。化学平衡状态的多维判断3.一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(D)A.①② B.②④ C.③④ D.①④解析:因反应容器保持恒压,所以容器体积随反应进行而不断变化,结合ρ气=mV可知,气体密度不再变化,说明容器体积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1molN2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O44.(2021·广东广州测试)在两个绝热恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应:甲:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);乙:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)现有下列状态:①混合气体平均相对分子质量不再改变;②气体的总物质的量不再改变;③各气体组成浓度相等;④反应体系中温度保持不变;⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍;⑥混合气体密度不变。其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(B)A.①③ B.④⑤ C.③④ D.②⑥解析:①甲中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),混合气体平均相对分子质量不再改变,说明各气体的物质的量不变,达到平衡状态,乙中CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),混合气体平均相对分子质量一直不变,所以不能表明反应达到平衡状态;②甲中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),气体的总物质的量不再改变,说明各气体的物质的量不变,达到平衡状态,乙中CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),各气体的物质的量一直不变,所以不一定达到平衡状态。③平衡时各气体组成浓度不变,而不是相等,所以不能说明两反应达到平衡状态;④两个绝热恒容的密闭容器中,反应体系中温度保持不变,说明正、逆反应速率相等,两个反应都达到平衡状态;⑤甲中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,乙中CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态;⑥甲中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),混合气体密度不变,说明气体的质量不变,反应达到平衡状态,乙中CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),混合气体的密度一直不变,反应不一定达到平衡状态;综上所述能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是④⑤。化学平衡常数、转化率及相关计算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.表达式对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=cp如(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式K=c(CO(2)Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq)的平衡常数表达式K=c3(纯液体、纯固体物质或稀溶液中水的浓度均不写,但是水蒸气的浓度要写。在非水溶液中进行的反应,若有水参加或生成,则水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。3.意义及影响因素(1)K值越大,反应物的转化率越大,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。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。4.应用(1)判断化学反应进行的方向对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系:Qc=ccQc<K反应向正反应方向进行,v正>v逆Qc=K反应处于化学平衡状态,v正=v逆Qc>K反应向逆反应方向进行,v正<v逆(2)判断可逆反应的热效应5.平衡转化率(1)概念转化率是指反应进行到一定程度时某一反应物转化的百分率。平衡转化率是可逆反应达到平衡状态时某反应物转化的百分率。(2)数学表达式对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),A(g)的平衡转化率可表示为α(A)=c0(Ac0(A)代表A的初始浓度,c平(A)代表A的平衡浓度。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)化学平衡常数的大小取决于化学反应本身,与其他外界条件无关。()(2)K越大,反应物的转化率越小。()(3)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0的化学平衡常数随温度升高而增大。()(4)一定温度下,反应A(g)+B(g)2C(g)的平衡常数只有一个。()解析:(1)温度的变化也会影响平衡常数大小。(2)平衡常数K越大,反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大。(3)该反应焓变小于0,为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小。答案:(1)×(2)×(3)×(4)√2.想一想在一定温度下,已知以下三个反应的平衡常数:反应①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)K1反应②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)K2反应③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K3(1)推导反应③的K3与K1、K2的关系。提示:K3=c(CO2)·c(H2)c(CO(2)化学平衡常数与化学方程式书写形式有何关系?提示: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扩大或缩小至原来的n倍,则化学平衡常数变为原来的n次幂或1n化学平衡常数、转化率的理解与应用1.(2021·广东惠州第三次调研)高炉炼铁过程中发生的反应:13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5A.ΔH<0B.该反应的平衡常数表达式是K=cC.其他条件不变,向平衡体系充入CO2气体,K值减小D.其他条件不变,升高温度时,CO的平衡转化率降低解析:依据图表数据分析,平衡常数随温度升高而减小,平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0,故A正确;依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式为K=c(CO22.(2021·山东聊城模拟)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要发生反应的热化学方程式为反应ⅠCO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-164.7kJ/mol反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ/mol反应Ⅲ2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)ΔH=-247.1kJ/mol向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2,平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示,下列叙述错误的是(C)A.反应Ⅲ在a点的平衡常数K=cB.图中曲线B表示平衡时n(CO2)随温度的变化关系C.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(l)的ΔH>-205.9kJ/molD.在低温条件下,可同时提高CO2平衡转化率和CH4的平衡产率解析:反应Ⅰ、Ⅲ均为放热反应,升高温度,Ⅰ、Ⅲ平衡均逆向移动,CH4物质的量减小,因此A代表CH4对应的曲线;反应Ⅱ为吸热反应,反应Ⅲ为放热反应,升高温度,反应Ⅱ正向移动,反应Ⅲ逆向移动,CO物质的量增大,因此C代表CO对应的曲线;则B代表CO2对应的曲线。反应Ⅲ的平衡常数为K=c(CO2)×c(CH4)c2(H2)×c2(CO),在a点c(CO)=c(CH4),所以平衡常数K=c化学平衡常数(浓度常数)及转化率的计算3.(2022·广西南宁检测)亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。亚硝酸氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)K1②2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K2③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K3则K1、K2、K3之间的关系为K3=。

(2)在2L的恒容密闭容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图。①反应开始到10min时,Cl2的平均反应速率v(Cl2)=。

②温度为T2时,10min时反应已经达到平衡,该反应的平衡常数K=。

解析:(1)将化学方程式2×②-①得化学方程式③,K3=K2(2)①根据图像可知v(ClNO)=1mol·L-110min=0.1mol·L-1·min-1,同一时间段内各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,据此得v(Cl2)=12v(ClNO)=12×0.1mol·L-1·min-1=0.05mol②开始c(NO)=4mol2L=2mol·L-1、c(Cl2)=2mol22NO+Cl22ClNO起始浓度/(mol·L-1)2 1 0转化浓度/(mol·L-1)1 0.5 1平衡浓度/(mol·L-1)1 0.5 1化学平衡常数K=c2(ClNO)c2(2L·mol-1。答案:(1)K(2)①0.05mol·L-1·min-1②2L·mol-1谨记一个模板,明确四个公式1.一个模板——“三段式”如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L-1、bmol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)c始/mol·L-1ab00c转/mol·L-1 mx nx px qxc平/mol·L-1 a-mx b-nx px qxK=(px2.四个公式(1)反应物的转化率=n(转化)n(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。一般来讲,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×(3)平衡时混合物组分的百分含量=某组分的平衡量平衡时各物质的总量×(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×超重点突破:压强平衡常数(Kp)4.(双选)氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。利用如图装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数Kp,实验步骤如下:(Ⅰ)关闭K3,打开K1和K2,开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1;(Ⅱ)关闭K2,缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变,读取压强数值。记录25℃、30℃下压强分别为12.0kPa、17.1kPa。下列说法错误的是(CD)A.氨基甲酸铵分解反应的ΔH>0B.该反应25℃时的化学平衡常数Kp=2.56×1011Pa3C.步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1,Kp测量值偏小D.步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高,Kp测量值偏小解析:温度升高压强增大,由反应可知,平衡正移,则正反应为吸热反应,A正确;设CO2的压强为xPa,则NH3的压强为2xPa,总压强为12.0kPa,则p(CO2)=12000Pa3=4000Pa,p(NH3)=2p(CO2)=8000Pa,则Kp=p(CO2)×p2(NH3)=2.56×1011Pa3,B正确;步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1压强平衡常数计算流程1.(2021·广东卷,19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)ΔH5设Kpr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的lnKp(1)反应a、c、e中,属于吸热反应的有(填字母)。

(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为Krp=(3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程

。

解析:(1)随着温度的升高,反应a和c的lnKpr增大,说明Kpr的数值增大,反应向正反应方向进行,反应a和c为吸热反应,同理反应e的ln(2)用相对分压代替浓度,则反应c的平衡常数表达式Kpr=p((3)由图可知,A处对应反应c的lnKpr=0,即Kpr=p2(H2)p(CH4)·p0=1,p(CH4)=p答案:(1)ac(2)p2(H2)p(CH4)·p0(3)由题图可知,A点对应温度下反应c的lnKpr=0,即Kpr=p2(2.(2021·全国乙卷,28节选)(1)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8℃时平衡常数Kp′=1.0×104Pa2,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8℃,碘蒸气初始压强为20.0kPa。376.8℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5kPa,则pICl=kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=(列出计算式即可)。

(2)McMorris测定和计算了在136～180℃范围内下列反应的平衡常数Kp:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2得到lgKp1～1T和lgKp2～1①由图可知,NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH0(填“大于”或“小于”)。

②反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=(用Kp1、Kp2表示):该反应的ΔH0(填“大于”或“小于”),写出推理过程:。

解析:(1)由题意376.8℃时玻璃烧瓶中发生两个反应BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)的平衡常数Kp′=1.0×104Pa2,则平衡时p2(Cl2)=1.0×104Pa2,平衡时p(Cl2)=0.1KPa,设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa,则Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)开始/kPa 20.0 0变化/kPa p 2p平衡/kPa 0.1 20.0-p 2p376.8℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5kPa,则0.1+20.0+p=32.5,解得p=12.4,则平衡时pICl=2pkPa=2×12.4kPa=24.8kPa;pI2=20.0kPa-12.4kPa=7.6kPa,因此反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=p(C(2)①结合图可知,温度越高,1T越小,lgKp2越大,即Kp2越大,说明升高温度,平衡正向移动,则NOCl分解为NO和Cl2②Ⅰ.2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp1Ⅱ.2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2Ⅰ+Ⅱ得2ICl(g)Cl2(g)+I2(g),则2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=Kp1·Kp2;该反应的ΔH大于0;推理过程为设T′>T,即1T'<1T,由图可知,lgKp2(T′)-lgKp2(T)>lglgKp1(T)-lgKp1(T′),则lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)],即K(T′)>K(T),因此该反应的正反应为吸热反应,即ΔH大于0。答案:(1)24.87.6×0.124.82(2)①大于②Kp1·Kp2大于设T′>T,即1T'<1T,由图可知,lgKp2(T′)-lgKp2(T)>|lgKp1(T′)-lgKp1(T)|=lgKp1(T)-lgKp13.(2021·全国甲卷,28节选)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现:①CO2(g)+H2(gΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90kJ·mol-1合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。(1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=。

(2)图中对应等压过程的曲线是,判断的理由是

。

(3)当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α=,反应条件可能为或。

解析:(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=p(H(2)该反应正向为放热反应,升高温度时平衡逆向移动,体系中x(CH3OH)将减小,因此图中对应等压过程的曲线是b。(3)设起始n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,则3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol 3 1 0 0转化/mol 3x x x x平衡/mol 3-3x 1-x x x当平衡时x(CH3OH)=0.10时,x(3-3x)+(1-x)+x+x=0.10,解得x=1答案:(1)p(2)b总反应ΔH<0,升高温度时平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量分数变小(3)33.3%5×105Pa,210℃9×105Pa,250℃题号知识易中难化学平衡常数的理解12,46化学平衡常数的应用35,7化学平衡常数的计算89一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.高温下,某反应达到平衡状态,平衡常数K=c(CO)·A.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.该反应的焓变为正值C.升高温度,逆反应速率减小D.恒温恒容时,增大压强,H2的浓度一定减小解析:根据平衡常数的表达式可以得出反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),A错误;温度升高,氢气浓度减小,则平衡向正反应方向移动,所以反应是吸热反应,该反应的焓变为正值,B正确;升高温度,正、逆反应速率均增大,C错误;反应前后体积不变,如果加入反应物使体系的压强增大,平衡右移,氢气浓度增大,D错误。2.某温度下2L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示,下列说法正确的是(B)物质XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=cB.其他条件不变,升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH<0C.其他条件不变,使用催化剂,正、逆反应速率和平衡常数均增大,平衡不移动D.其他条件不变,当密闭容器中混合气体密度不变时,表明反应已达到平衡解析:由表可知,X、Y是反应物,W是生成物,且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)=2∶1∶3,化学方程式为2X+Y3W,反应的平衡常数表达式是K=c3(3.在配制碘水时,在溶液中加入少量KI,存在反应:I2(aq)+I-(aq)I3-t/℃515253550K1100841689533409下列说法正确的是(B)A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-B.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I3C.该反应的平衡常数表达式为K=cD.25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K<689解析:温度升高,平衡常数减小,因此该反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;温度升高,平衡逆向移动,c(I3-)减小,B项正确;K=4.(2021·陕西西安铁一中学质检)O3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①:O3O2+[O]ΔH>0平衡常数为K1;反应②:[O]+O32O2ΔH<0平衡常数为K2;总反应:2O33O2ΔH<0平衡常数为K。下列叙述正确的是(C)A.降低温度,总反应K减小B.K=K1+K2C.适当升温,可提高消毒效率D.压强增大,K2减小解析:降温,总反应平衡向右移动,K增大,A项错误;K1=c(K2=c2(O2)c([O5.(2022·北京朝阳区质检)不同温度下,将1molCO2和3molH2充入体积为1L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH。平衡时CH3OH的物质的量分数随温度变化如图所示。下列说法不正确的是(B)A.该反应的ΔH<0B.240℃时,该反应的化学平衡常数K=2C.240℃时,若充入2molCO2和6molH2,平衡时CH3OH的物质的量分数大于25%D.240℃时,若起始时充入0.5molCO2、2molH2、1molCH3OH、1molH2O,反应向正反应方向进行解析:据图知温度升高,甲醇的物质的量分数减小,则平衡逆向移动,该反应为放热反应,则ΔH<0,故A正确;240℃时,甲醇的物质的量分数为25%,设甲醇转化的物质的量为xmol,列三段式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量/

mol 1 3 0 0转化量/

mol x 3x x x平衡量/

mol 1-x 3-3x x x平衡时甲醇的物质的量分数为x1-x+3-3x+x+x×100%=25%,解得x=23,化学平衡常数K=c(CH3OH)·c(H2O)c二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6.(2021·河北唐山二模)已知2NO+2H22H2O+N2的速率方程为v正=k正·cα(NO)·cβ(H2),在800℃下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系,数据如下表,则下列说法中正确的是(AB)实验c0(NO)/(mol·L-l)c0(H2)/(mol·L-l)v正111v2214v3122v42x16vA.α、β的值分别为2、1B.表中的x为4C.降低温度,k正可能增大D.若v逆=k逆·c2(H2O)·c(N2),则Kc=k解析:比较表中1、2两组的数据可知,NO浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的4倍,故α=2,由1、3两组数据可知,H2的浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的2倍,故β=1,A正确;根据A的分析可知,α=2,β=1,结合v正=k正·cα(NO)·cβ(H2)和表中数据可知,表中的x为4,B正确;降低温度,反应速率减慢,故k正不可能增大,只能减小,C错误;若v逆=k逆·c2(H2O)·c(N2),平衡时v正=v逆,即k正·c2(NO)·c(H2)=k逆·c2(H2O)·c(N2),则Kc=c(N27.(2021·山东德州二模)在恒温条件下,向盛有足量NaCl(s)的2L恒容密闭容器中加入0.2molNO2、0.2molNO和0.1molCl2,发生如下两个反应:①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)ΔH1<0K1②2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)ΔH2<0K210min时反应达到平衡,测得体系的压强减少20%,10min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1。下列说法正确的是(BD)A.平衡后c(NO)=2.5×10-2mol·L-1B.平衡时NO2的转化率为50%C.其他条件保持不变,反应在绝热条件下进行,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K解析: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)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡时n(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1×10min×2L=0.15mol,设①中反应的NO2为xmol,②中反应的Cl2为ymol,则2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)起始/mol 0.2 0转化/mol x 0.5x平衡/mol 0.2-x 0.5x2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)起始/mol 0.2 0.1 0转化/mol 2y y 2y平衡/mol 0.2-2y 0.1-y 2y则(0.5x+2y)mol=0.15mol,(0.2-x+0.2-2y+0.1-y+0.5x+2y)mol=0.4mol,联立两式解得x=0.1、y=0.05,故平衡后c(NO)=(0(0.2-2×0.05)mol2L=0.05mol·L-1,故A错误;由A项分析,平衡时NO2的转化率为0.2mol-0.1mol0.2mol×100%=50%,故B正确;平衡常数只受温度影响,反应在绝热条件下进行,反应②放热,使体系温度升高,平衡常数K2减小,故C错误;①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO2NO(g)+Cl2(g),则该反应的平衡常数K=K18.(2021·广东广州检测)甲醇是重要的化工原料,具有广泛的开发和应用前景。在体积可变的密闭容器中投入0.5molCO和1molH2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图1所示;500K时,该反应的平衡常数的对数lgK如图2中Q点所示。下列说法正确的是(D)A.p总1B.混合气体的密度不再发生变化,不能说明该反应已达到平衡状态C.图2中M点能正确表示该反应平衡常数的对数(lgK)与温度的关系D.若p总1=0.2