2024年高三化学第七章第三节化学平衡常数化学反应进行的方向学案新人教版

PAGEPAGE19化学平衡常数化学反应进行的方向1．化学平衡常数(1)概念在肯定温度下，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，称为化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。(2)表达式①对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。②K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(3)实例化学方程式平衡常数关系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝eq\f(c2NH3,cN2·c3H2)K2＝eq\r(K1)(或K1)K3＝eq\f(1,K1)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2＝eq\f(cNH3,cN2·cH2) 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝eq\f(cN2·c3H2,c2NH3)(4)影响因素：温度。(5)K值与可逆反应进行程度的关系K<10－510－5～105>105反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全2.平衡转化率对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为α(A)＝eq\f(c平A,c0A)×100%[c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度]。[小题练微点]1．推断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)平衡常数表达式中，物质的浓度可以是任一时刻的浓度()(2)可逆反应2A(s)＋B(g)2C(g)＋3D(g)的平衡常数为K＝eq\f(c2C·c3D,c2A·cB)()(3)化学平衡发生移动，平衡常数肯定变更()(4)对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，上升温度，K值减小，则ΔH<0()(5)平衡常数大的可逆反应的反应物的转化率肯定大()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2．已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在肯定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为____________。若各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0mol·L－1、c(B)＝2.0mol·L－1、c(C)＝1.0mol·L－1，则K＝________。答案：K＝eq\f(c3C,cA·c3B)0.0625[学霸微提示](1)K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变更无关。(2)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是随意时刻浓度，一般不能用物质的量代替浓度。(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，也不会变更平衡常数的大小。(4)化学反应方向变更或化学计量数变更，平衡常数均发生变更。平衡常数、转化率的有关计算1.(2024·全国卷Ⅰ节选)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中探讨了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以快速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变更如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.125℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。解析：时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的peq\a\vs4\al(NO2)＝2peq\a\vs4\al(N2O5)＝2×35.8kPa＝71.6kPa，peq\a\vs4\al(O2)＝0.5×35.8kPa＝17.9kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1kPa－17.9kPa＝45.2kPa，设N2O4的压强为xkPa，则N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa071.6转化压强/kPax2x平衡压强/kPax71.6－2x则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，Kp＝eq\f(p2NO2,pN2O4)＝eq\f(18.8kPa2,26.4kPa)≈13.4kPa。答案：13.42．(2024·全国卷Ⅱ节选)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)。某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol2·L－2。解析：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)起始/(mol·L－1)10.500转化/(mol·L－1)0.250.250.50.5平衡/(mol·L－1)0.750.250.50.5K＝eq\f(c2CO·c2H2,cCH4·cCO2)＝eq\f(0.5mol·L－12×0.5mol·L－12,0.75mol·L－1×0.25mol·L－1)＝eq\f(1,3)mol2·L－2。答案：eq\f(1,3)3．(2024·全国卷Ⅲ节选)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采纳大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变更的结果如图所示。(1)343K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)。(2)在343K下：要提高SiHCl3转化率，可实行的措施是________________；要缩短反应达到平衡的时间，可实行的措施有________________、________________。解析：温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，点a所在曲线达到平衡的时间短，则点a所在曲线代表343K时SiHCl3的转化率变更，点b所在曲线代表323K时SiHCl3的转化率变更。(1)由题图可知，343K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1mol·L－1，则有2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)起始/(mol·L－1)100转化/(mol·L－1)0.220.110.11平衡/(mol·L－1)0.780.110.11则343K时该反应的平衡常数K343K＝eq\f(cSiH2Cl2·cSiCl4,c2SiHCl3)＝eq\f(0.11mol·L－12,0.78mol·L－12)≈0.02。(2)在343K时，要提高SiHCl3转化率，可实行的措施是刚好移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可实行的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。答案：(1)220.02(2)刚好移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)(3)大于1.3方法规律1．压强平衡常数(Kp)的计算(1)Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度，计算得到的平衡常数叫压强平衡常数，其单位与表达式有关。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)。(2)计算技巧：第一步依据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度其次步计算各气体组分的物质的量分数或体积分数第三步依据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)第四步依据平衡常数计算公式代入计算2.化学平衡计算模板(1)分析三个量：即起始量、变更量、平衡量。(2)明确三个关系：①对于同一反应物，起始量－变更量＝平衡量。②对于同一生成物，起始量＋变更量＝平衡量。③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。(3)计算方法——三段式法化学平衡计算模式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，设A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx则有：①K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)。②c(A)平＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)。④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)(g·L－1)。⑦eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)(g·mol－1)。平衡常数的应用4.(2024·天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参加反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；其次阶段：将第一阶段反应后的气体分别出来，加热至230℃制得高纯镍。下列推断正确的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃C．其次阶段，Ni(CO)4分解率较低D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)解析：选B增加c(CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A项错误；第一阶段，50℃时，反应速率较快且Ni(CO)4为气态，能从反应体系中分别出来，B项正确；相同温度下，其次阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则230℃时，其次阶段的平衡常数K′＝5×104，反应进行的程度大，故Ni(CO)4分解率较高，C项错误；该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D项错误。5．(2024·湖北八校联考)在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入肯定量的CO气体，肯定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表所示：温度/℃2580230平衡常数5×10421.9×10－5下列说法不正确的是()A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B．25℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5C．80℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2mol·L－1D．在80℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5mol·L－1，则此时v正>v逆解析：选D依据题表数据分析，平衡常数随温度上升而减小，说明上升温度平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向是放热反应，故A正确；25℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数与Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常数互为倒数，即平衡常数为eq\f(1,5×104)＝2×10－5，故B正确；80℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3mol，则c(CO)＝eq\f(0.3mol,0.3L)＝1mol·L－1，依据平衡常数表达式K＝eq\f(c[NiCO4],c4CO)＝2，则Ni(CO)4的平衡浓度为2mol·L－1，故C正确；在80℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5mol·L－1，Q＝eq\f(c[NiCO4],c4CO)＝eq\f(0.5,0.54)＝8>2，说明反应逆向进行，则此时v正<v逆，故D错误。eq\a\vs4\al([方法规律])平衡常数的4大应用(1)利用K推想可逆反应进行的程度K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行的程度大，反应物的转化率大；K小说明反应进行的程度小，反应物的转化率小。(2)利用K推断反应的热效应若上升温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若上升温度，K值减小，则正反应为放热反应。(3)利用K的表达式确定化学方程式依据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的化学计量数。(4)利用K推断化学平衡状态及反应的方向对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在肯定温度下的随意时刻，通过浓度商与K的相对大小来确定反应是否达到平衡状态。Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。Qeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(<K反应向正反应方向进行，v正>v逆,＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆,>K反应向逆反应方向进行，v正<v逆))1．高温下，某反应达到平衡状态，平衡常数K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容时，温度上升，H2的浓度减小。下列说法正确的是()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．上升温度，逆反应速率减小D．恒温恒容时，增大压强，H2的浓度肯定减小解析：选B该反应的平衡常数K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)，可得化学方程式：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，A错误；恒容时，温度上升，H2的浓度减小，说明平衡正向移动，则该反应的ΔH>0，B正确；上升温度，正、逆反应速率均增大，C错误；恒温恒容时，若通过压缩气体体积增大压强，因为反应前后气体体积不变，平衡不发生移动，c(H2)增大，若充入“惰性”气体增大压强，平衡不发生移动，c(H2)不变，D错误。2．若10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得试验数据如表所示：试验编号温度/℃起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)Ⅰ7000.400.100.090Ⅱ8000.100.400.080Ⅲ8000.200.30aⅣ9000.100.15b下列说法正确的是()A．试验Ⅰ中，若5min时测得n(M)＝0.050mol，则0至5min内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2mol·L－1·min－1B．试验Ⅱ中该反应的平衡常数K＝2.0C．试验Ⅲ中，达到平衡时，Y的eq\a\vs4\al(转化率)为40%D．试验Ⅳ中，达到平衡时，eq\a\vs4\al(b>0.060)eq\a\vs4\al([做一当十])点拨：①计算转化率→平衡时Y的物质的量→化学平衡常数→Ⅱ、Ⅲ的温度相同，则平衡常数相同。②0.060事实上是将Ⅲ中a＝0.12减小一半得到的数据，但Ⅲ、Ⅳ温度不相等，由Ⅰ、Ⅱ数据可知Ⅰ中K＝2.6，Ⅱ中K＝1.0，即温度上升，K变小，平衡向逆反应方向移动，则Ⅳ中b<0.060。解析：选C试验Ⅰ5min时n(M)＝0.050mol，则有0～5min内，v(M)＝eq\f(0.050mol,10L×5min)＝1×10－3mol·L－1·min－1；据反应速率与化学计量数的关系可得：v(N)＝v(M)＝1×10－3mol·L－1·min－1，A错误；利用“三段式法”计算试验Ⅱ中反应的平衡常数：X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)起始/(mol·L－1)0.010.0400转化/(mol·L－1)0.0080.0080.0080.008平衡/(mol·L－1)0.0020.0320.0080.008则平衡常数K＝eq\f(cM·cN,cX·cY)＝eq\f(0.0082,0.002×0.032)＝1.0，B错误；试验Ⅱ、Ⅲ的温度均为800℃，则化学平衡常数均为1.0，设试验Ⅲ中Y的转化量为xmol，则有：X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)起始/mol0.200.3000转化/molxxxx平衡/mol0.20－x0.30－xxx则有K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,10)))2,\f(0.20－x,10)×\f(0.30－x,10))＝1.0，解得x＝0.12，故试验Ⅲ中Y的转化率为eq\f(0.12mol,0.30mol)×100%＝40%，C正确；试验Ⅰ的温度为700℃，经计算平衡常数K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.09,10)))2,\f(0.40－0.09,10)×\f(0.10－0.09,10))≈2.61，而800℃时平衡常数为1.0，说明温度上升，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，则该反应的ΔH<0。试验Ⅳ的温度若为800℃，平衡时n(M)＝0.060mol，而将温度由800℃上升到900℃，平衡逆向移动，n(M)减小，故b<0.060，D错误。3．(2024·全国卷Ⅰ节选)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后eq\a\vs4\al(水的物质的量分数)为0.02。(1)H2S的平衡转化率α1＝__________%，eq\a\vs4\al(反应平衡常数)K＝________。(2)在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2______α1，该反应的ΔH______0。(填“>”“<”或“＝”)(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填标号)。A．H2S B．CO2C．COS D．N2eq\a\vs4\al([做一当十])点拨：①水的物质的量分数＝eq\f(nH2O,n总)。②对于反应前后都是气体，且化学计量数相等的反应，可干脆用物质的量代替浓度计算平衡常数。解析：(1)用三段式法计算：该反应是等气体分子数反应，平衡时n(H2O)＝0.02×0.50mol＝0.01mol。H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)起始/mol0.400.1000转化/mol0.010.010.010.01平衡/mol0.390.090.010.01α(H2S)＝eq\f(0.01mol,0.40mol)×100%＝2.5%。对于等气体分子数反应，可干脆用物质的量替代浓度计算平衡常数：K＝eq\f(cCOS·cH2O,cH2S·cCO2)＝eq\f(0.01×0.01,0.39×0.09)≈2.8×10－3。(2)总物质的量不变，H2O的物质的量分数增大，说明平衡向右移动，H2S的转化率增大。即上升温度，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应。(3)平衡之后，再充入H2S，则CO2的转化率增大，H2S的转化率减小，A项错误；充入CO2，平衡向右移动，H2S的转化率增大，B项正确；充入COS，平衡向左移动，H2S的转化率减小，C项错误；充入N2，无论体积是否变更，对于气体分子数相等的反应，平衡不移动，H2S的转化率不变，D项错误。答案：(1)2.52.8×10－3(2)>>(3)B考点(二)化学反应进行的方向【精讲精练快冲关】[知能学通]1．自发过程(1)含义：在肯定条件下，不须要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①高能量状态eq\o(→,\s\up7(转化为),\s\do5(对外做功或放热))低能量状态。②有序状态eq\o(→,\s\up7(转化为))无序状态。2．熵和熵变(1)熵是量度体系混乱程度的物理量，符号为eq\a\vs4\al(S)。(2)影响熵大小的因素：①相同条件下，物质不同熵不同。②同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。(3)熵变(ΔS)＝生成物的总熵－反应物的总熵。3．化学反应方向的判据[题点练通]1．下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是()A．NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)B．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)C．4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s)D．HCl(aq)＋NaOH(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)解析：选BA是熵减的放热反应；C是熵减的放热反应；D是放热反应。2．已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9kJ·mol－1。下列说法中正确的是()A．该反应中熵变小于0，焓变大于0B．该反应是吸热反应，因此肯定不能自发进行C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下全部碳酸盐分解肯定自发进行D．推断反应能否自发进行须要依据ΔH与ΔS综合考虑解析：选D单一的焓变或熵变均不能精确推断反应能否自发进行。3．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A．2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1B．H2O2(l)=eq\f(1,2)O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1C．HgO(s)=Hg(l)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋91kJ·mol－1D．Ag(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1解析：选BA项，反应是熵减的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何温度下都不能自发进行，错误；B项，反应是熵增的放热反应，ΔH＜0，ΔS＞0,在任何温度下均能自发进行，正确；C项，反应是熵增的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下不能自发进行，错误；D项，反应是熵减的放热反应，ΔH＜0，ΔS＜0，在高温下不能自发进行，错误。[归纳拓展]复合判据ΔG＝ΔH－TΔS的应用ΔHΔSΔG反应状况－＋<0任何温度下均自发进行＋－>0任何温度下均非自发进行＋＋低温>0、高温<0低温时非自发，高温时自发－－低温<0、高温>0低温时自发，高温时非自发eq\a\vs4\al([课时跟踪检测])1．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH>0，下列有关说法正确的是()A．平衡常数表达式为K＝eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)B．增大体系压强，平衡常数K不发生变更C．上升体系温度，平衡常数K减小D．增加C(s)的量，平衡正向移动解析：选B平衡常数表达式应为K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)，A错误；增大体系压强，温度不变，故平衡常数K不发生变更，B正确；上升体系温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，C错误；增加C(s)的量，平衡不移动，D错误。2．(2024·黄石模拟)已知“凡气体分子总数增多的反应肯定是熵增大的反应”。依据所学学问推断，下列反应中，在任何温度下都不能自发进行的是()A．2O3(g)=3O2(g)ΔH<0B．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)ΔH>0C．N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH<0D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH>0解析：选B在任何温度下都不能自发进行的反应符合ΔH－TΔS>0，即ΔH>0、ΔS<0，故B项反应符合题意。3．(2024·潍坊质检)某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molX和2molY进行如下反应：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molZ，则下列说法正确的是()A．该反应的平衡常数表达式是K＝eq\f(c4Z·c2W,c3X·c2Y)B．此时Y的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，平衡常数增大D．增加Y，Y的平衡转化率增大解析：选B平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质，而物质Z是固体，A错误；依据化学方程式可知，平衡时削减的Y的物质的量是1.6mol×eq\f(1,2)＝0.8mol，所以Y的转化率为eq\f(0.8mol,2mol)×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。4．(2024·安徽省“江淮十校”联考)300℃时，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH<0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表所示：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是()A．前2min的平均反应速率v(X)＝2.0×10－2mol·L－1·min－1B．其他条件不变，再充入0.1molX和0.1molY，再次平衡时Y的转化率不变C．当v逆(Y)＝2v正(Z)时，说明反应达到平衡D．该反应在250℃时的平衡常数小于1.44解析：选BA项，前2min的平均反应速率v(X)＝v(Y)＝(0.04÷10÷2)mol·L－1·min－1＝2.0×10－3mol·L－1·min－1，错误；B项，其他条件不变，再充入0.1molX和0.1molY，相当于加压，因为反应前后气体分子数不变，加压平衡不移动，再次平衡时Y的转化率不变，正确；C项，当v逆(Y)＝2v正(Z)时，反应未达到平衡，错误；D项，该反应在300℃时平衡常数为1.44，降温平衡右移，250℃时的平衡常数大于1.44，错误。5．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1，反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是()A．上升温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率渐渐增大C．反应前H2S物质的量为7molD．CO的平衡转化率为80%解析：选C上升温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，故A错误；通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后平衡发生移动，正反应速率渐渐减小，逆反应速率渐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故B错误；设反应前H2S的物质的量为amol，容器的容积为1L，列“三段式”进行解题：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)eq\a\vs4\al(起始/mol·L－1)10a00eq\a\vs4\al(转化/mol·L－1)2222eq\a\vs4\al(平衡/mol·L－1)8a－222平衡常数K＝eq\f(2×2,8×a－2)＝0.1，解得a＝7，故C正确；CO的平衡转化率为eq\f(10mol－8mol,10mol)×100%＝20%，故D错误。6．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝eq\f(9,4)。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示：起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol·L－1)0.0100.0200.020c(CO2)/(mol·L－1)0.0100.0100.020下列推断不正确的是()A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反应起先时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析：选C设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始/(mol·L－1)0.0100.01000转化/(mol·L－1)xxxx平衡/(mol·L－1)0.010－x0.010－xxx依据平衡常数表达式：K＝eq\f(x2,0.010－x2)＝eq\f(9,4)，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为eq\f(0.006mol·L－1,0.010mol·L－1)×100%＝60%，由于乙相对甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确；丙与甲为等效平衡，转化率相等，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.010mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中CO2的平衡浓度是甲中的两倍为0.008mol·L－1，C项错误；丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。7．T1℃时，在一容积为2L的密闭容器中发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。向密闭容器中加入NO和足量的活性炭，反应进行到不同时间测得各物质的物质的量如表：时间/min01020304050n(NO)/mol3.01.61.01.0aan(N2)/mol00.71.01.01.21.2n(CO2)/mol00.71.01.00.30.3综合表中数据推断，下列说法正确的是()A．30min时变更的条件肯定是充入氮气B．在10～20min内，v(CO2)＝0.03mol·L－1·min－1C．若升温至T2℃时，反应的平衡常数K＝0.0625，则ΔH>0D．容器中混合气体的密度保持不变，标记着达到化学平衡状态解析：选DA项，依据题意知，T1℃时平衡常数K＝eq\f(0.5×0.5,0.52)＝1，则可得eq\f(0.15×0.6,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2)))2)＝1，a＝0.6，则30min时变更条件导致平衡右移，且CO2的量减小，因此30min时变更的条件是减小CO2的量，错误；B项，在10～20min内，v(CO2)＝0.015mol·L－1·min－1，错误；C项，T1℃时，K＝1，若升温至T2℃时，反应的平衡常数K＝0.0625，K减小，则升温使平衡左移，说明逆反应为吸热反应，则ΔH<0，错误；D项，由题意可知，反应前后气体体积不变，反应前后气体质量发生变更，因此容器中混合气体的密度保持不变时，可以推断反应已达到化学平衡状态，正确。8.在容积均为1L的三个密闭容器中，分别放入镍粉并充入1molCO，限制在不同温度下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，当反应进行到5min时，测得Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是()A．正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)>K(T2)B．反应进行到5min时，b容器中v正＝v逆C．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为b>a>cD．减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态解析：选D温度越低，反应速率越慢，因此再结合a、b、c三容器对应数值知，a容器中反应未达到平衡，b→c的变更则说明随温度上升化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，A错误；反应进行到5min时，b容器未必达到平衡状态，则b容器中v正不肯定等于v逆，B错误；其他条件相同时，随温度上升平衡左移，K值减小，CO转化率减小，达到平衡时，CO的转化率为a>b>c，C错误；结合A项分析知，升温可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态，减压平衡逆向移动，导致Ni(CO)4浓度变小，即可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态，D正确。9.t℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s)ΔH<0，依据不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变更如图中曲线(实线)所示，下列推断正确的是()A．t℃时，该反应的平衡常数值为4B．c点没有达到平衡，此时反应向逆向进行C．若c为平衡点，则此时容器内的温度高于t℃D．t℃时，直线cd上的点均为平衡状态解析：选CA项，平衡常数K＝eq\f(1,cA·cB)＝eq\f(1,4)＝0.25，错误；B项，分析图像可知，c点浓度商Q<K，反应正向进行，错误；C项，反应是放热反应，若c点为平衡状态，此时平衡常数小于t℃平衡常数，说明平衡逆向进行，是升温的结果，温度高于t℃，正确；D项，t℃时平衡常数不变，曲线上各点为平衡状态，其他点不是平衡状态，错误。10．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推动剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋24.4kJ·mol－1。(1)平衡常数K可用反应体系中气体物质的分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数[例如：p(NO2)＝p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数Kp的表达式________________(用p总、各气体物质的量分数x表示)；影响Kp的因素为________。(2)上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________(以k正、k逆表示)。解析：(1)Kp＝eq\f([p总·xNO2]2,p总·xN2O4)＝eq\f(p总·x2NO2,xN2O4)，与用浓度表示的平衡常数K一样，影响Kp的因素为温度。(2)Kp＝eq\f(p2NO2,pN2O4)，达到平衡时，v正＝v逆，即k正·p(N2O4)＝k逆·p2(NO2)，eq\f(p2NO2,pN2O4)＝eq\f(k正,k逆)，故Kp＝eq\f(k正,k逆)。答案：(1)eq\f(p总·x2NO2,xN2O4)温度(2)eq\f(k正,k逆)11．(2024·山东名校联盟联考)氮和碳一样也存在一系列氢化物如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。(1)上述氮的一系列氢化物的通式为________________；N3H5的电子式为______________________。(2)已知4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1K1①；4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)ΔH2＝bkJ·mol－1K2②；写出N2与O2反应生成1molNO气体的热化学方程式：________________________________________________________________________。该反应式的平衡常数表达式K＝__________(用K1、K2表示)。(3)已知NH3·H2O为一元弱碱，N2H4·H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为N2H4·H2O＋H2ON2H5·H2O＋＋OH－，则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为_________________________________________________________________________________________；溶液中离子浓度由大到小的依次为________________________________________________________________________。(4)如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器均发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。①向M、N中，各通入2molN2和6molH2。初始M、N容积相同，并保持温度不变。则到达平衡时H2的转化率α(H2)为M________N(填“>”“＝”或“<”)。②若在某条件下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在容器N中达到平衡，测得容器中含有1.0molN2、0.4molH2、0.2molNH3，此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为________。解析：(1)氮的系列氢化物的通式为NnHn＋2；N3H5电子式为。(2)eq\f(①－②,4)得：eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=NO(g)ΔH＝eq\f(a－b,4)kJ·mol－1，K＝eq\f(cNO,cN2·cO2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(K1,K2)))。(3)由题目所给信息可知N2Heq\o\al(2＋,6)分2步水解，N2Heq\o\al(2＋,6)＋H2ON2H5·H2O＋＋H＋(主要)，N2H5·H2O＋＋H2ON2H4·H2O＋H＋＋H2O，因而离子浓度的大小依次为c(Cl－)>c(N2Heq\o\al(2＋,6))>c(H＋)>c(N2H5·H2O＋)>c(OH－)。(4)①由于隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是总体积减小的反应，活塞Ⅱ向左移动。向M、N中各通入2molN2和6molH2，N容器相当于在M容器达平衡的基础上再缩小容器的体积，平衡将右移，平衡时α(H2)为M<N。②K＝eq\f(0.12,0.5×0.23)＝2.5。答案：(1)NnHn＋2(2)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=NO(g)ΔH＝eq\f(a－b,4)kJ·mol－1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(K1,K2)))(3)N2Heq\o\al(2＋,6)＋H2ON2H5·H2O＋＋H＋c(Cl－)>c(N2Heq\o\al(2＋,6))>c(H＋)>c(N2H5·H2O＋)>c(OH－)(4)①<②2.512．(2024·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)在肯定温度时为常数，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)＝0.006s－1，k(逆)＝0.002s－1，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ΔH________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更的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”)，推断理由是__________________________________________________________。解析：(1)依据v(正)＝k(正)c(顺)、k(正)＝0.006s－1，则v(正)＝0.006c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)、k(逆)＝0.002s－1，则v(逆)＝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)，K1＝eq\f(c反,c顺)＝eq\f(0.006,0.002)＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键汲取的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH小于0。(2)反应起先时，c(顺)的浓度大，单位时