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2024届高考化学一轮复习专题7第34讲化学平衡状态和平衡常数基础学案
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这是一份2024届高考化学一轮复习专题7第34讲化学平衡状态和平衡常数基础学案，共33页。
1．了解可逆反应的定义及其特征。 2．了解化学平衡状态的建立、特征及判定。 3．理解化学平衡常数(K)的表达式及有关计算。
可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
2．化学平衡
(1)过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
(2)vt图：；若开始加入生成物，从逆反应建立平衡，则v t图为。因此，化学平衡状态的建立可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，还可以从正、逆两反应方向同时建立，即平衡建立与反应途径无关。
(3)含义：一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应速率相等时，反应物和生成物浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明反应中物质的转化达到了“限度”。
(4)特征
判断化学平衡状态的两种方法
①动态标志：v正＝v逆≠0
a．同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
b．不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，eq \f(v正A,v逆B)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
②静态标志：“变量”不变
a．各物质的质量、物质的量或浓度不变。
b．各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
c．温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
d．有固体或纯液体参加的反应，混合物密度、平均摩尔质量不变。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)2H2＋O2eq \(,\s\up9(点燃),\s\d8(电解))2H2O为可逆反应。( )
(2)一定条件下，1 ml N2与足量H2充分反应可生成2 ml NH3。( )
(3)可逆反应达到平衡时反应物与生成物的浓度相等。( )
(4)对于aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)反应，若v(A)∶v(B)＝a∶b，则反应达到平衡状态。( )
(5)从正反应建立平衡时，平衡前v正>v逆。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
[答案] (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
可逆反应判定的实验设计
1．某研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度。取5 mL 0.1 ml/L KI溶液于试管中，滴加0.1 ml/L FeCl3溶液2 mL，发生如下反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。为证明该反应具有可逆性且具有限度，他们设计了如下实验：
①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量黄色沉淀(AgI)，证明反应物没有反应完全；
②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，证明萃取到I2，即有I2生成。综合①②的结论，他们得出该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。
(1)老师指出他们上述实验中①不合理，你认为是_____________________
_______________________________________________________________；
在不改变反应物用量的前提下，改进的方法是_______________________
_______________________________________________________________。
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是___________________________________。
[解析] (1)实验①中，n(KI)＝0.1 ml/L×0.005 L＝0.000 5 ml，n(FeCl3)＝0.1 ml/L×0.002 L＝0.000 2 ml，该反应中KI过量，不能直接检验是否含I－判断反应的可逆性，实验①不合理。在不改变反应物用量的前提下，要证明反应有一定的限度，应检验反应后的溶液中是否含Fe3＋，改进的方法是：取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则证明还有Fe3＋未完全反应，证明反应具有可逆性。(2)检验I2，可以用淀粉溶液。
[答案] (1)该反应中KI过量，故不能直接检验是否存在I－ 取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则证明还有Fe3＋未完全反应 (2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝，则说明生成了I2
化学反应具有可逆性的实验设计关键
实验时取一定量的两反应物，让一种反应物过量，然后充分反应，最后用特效试剂检验少量的那种反应物是否剩余，可以确定反应是否可逆。
化学平衡状态的定量关系
2．在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 ml·L－1、0.2 ml·L－1、0.2
ml·L－1，当反应达到平衡时，不可能出现的数据是( )
A．c(SO3)＝0.4 ml·L－1
B．0.1 ml·L－1C．0D．c(SO2)＋c(SO3)＝0.4 ml·L－1
A [c(SO3)＝0.4 ml·L－1时，c(SO2)＝0 ml·L－1，不合理，A错误，根据极值转化法和守恒法，B、C、D正确。]
极值转化法确定范围的思维模板
说明：可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。
化学平衡的建立、特征和判定
3．氮化硅陶瓷球具有耐高温、电绝缘、密度小等优良性能，工业上常在无氧氛围中制备氮化硅，其反应：3SiCl4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋2N2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋6H2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))Si3N4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s))＋12HCleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g)) ΔH<0。若上述反应在恒容绝热容器中发生，则下列状态不能表明反应一定处于平衡状态的是( )
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各气体组分的物质的量浓度相等
④反应体系中温度保持不变
⑤断裂H—Cl键的速率是形成H—H键的速率的2倍
⑥混合气体密度不变
A．只有①④B．只有③⑤
C．只有②③ D．只有⑤⑥
B [根据化学平衡的本质标志(正、逆反应速率相等且不等于0)和特征标志(各组分的浓度保持不变)判断反应是否达到平衡状态。①反应前后混合气体质量减小，反应前后混合气体的物质的量在增大，所以平均摩尔质量也在发生变化，当平均摩尔质量不再变化时，即当平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到平衡状态，①不符合题意；②该反应左右两边气体分子数不同，因此随着反应的进行，该反应的气体总物质的量始终发生变化，当气体总物质的量不再改变时，说明达到化学平衡状态，②不符合题意；③各气体组分的物质的量浓度相等，不代表各气体组分的浓度不变，不一定达到化学平衡状态，③符合题意；④该反应为放热反应，随着反应的进行，在恒容绝热容器中，温度一直升高，所以当温度不变时，说明反应达到平衡状态，④不符合题意；⑤根据该反应的系数关系，断裂H—Cl键的速率是形成H—H键的速率的2倍，代表的都是逆反应的速率，不一定达到化学平衡状态，⑤符合题意；⑥在恒容绝热容器中，混合气体的体积不变，混合气体的总质量始终在发生变化，所以密度一直在发生变化，当密度不变时说明达到化学平衡状态，⑥不符合题意。]
4．为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。在体积为2 L的密闭容器中，充入1 ml CO2、3 ml H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。经测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如图所示。
(1)在3 min末，H2的浓度为________，这时，反应速率 v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。
(2)从反应开始到平衡，平均反应速率v(CO2)＝________。达到平衡时，H2的转化率为________。
(3)下列措施不能提高反应速率的是________(填字母)。
A．升高温度B．加入催化剂
C．增大压强 D．及时分离出CH3OH
(4)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(H2)＝0.3 ml·L－1·s－1；乙：v(CO2)＝0.12 ml·L－1·s－1；丙：v(CH3OH)＝4.8 ml·L－1·min－1，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________。
(5)在一体积固定的密闭容器中投入一定量的CO2和H2进行上述反应。下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量之比为1∶1
B．混合气体的压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1 ml CO2，同时生成1 ml CH3OH
D．CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变
E．混合气体的密度保持不变
[解析] (1)在3 min末，甲醇物质的量为0.50 ml，则氢气改变量为1.5 ml，剩余氢气物质的量为1.5 ml，则H2的浓度为c＝eq \f(n,V)＝eq \f(1.5 ml,2 L)＝0.75 ml·L－1，这时正向建立平衡，还未达到平衡，因此反应速率v(正) ＞v(逆)。(2)从反应开始到平衡，二氧化碳改变量为0.75 ml，氢气改变量为2.25 ml，则平均反应速率v(CO2)＝eq \f(Δn,V·Δt)＝eq \f(0.75 ml,2 L×10 min)＝0.0375 ml·L－1·min－1，达到平衡时，H2的转化率为eq \f(3 ml－2.25 ml,3 ml)×100%＝75%。(3)A.升高温度，反应速率加快，故A不符合题意；B.加入催化剂，反应速率加快，故B不符合题意；C.增大压强，浓度增大，反应速率加快，故C不符合题意；D.及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，速率减小，故D符合题意。(4)根据题意将丙换算成单位与甲、乙统一得到丙：v(CH3OH)＝4.8 ml·L－1·min－1＝0.08 ml·L－1·s －1，甲：v(H2)＝0.3 ml·L－1·s－1；乙：v(CO2)＝0.12 ml·L－1·s－1；根据eq \f(0.12 ml·L－1·s－1,1)>eq \f(0.3 ml·L－1·s－1,3)>eq \f(0.08 ml·L－1·s－1,1)，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙＞甲＞丙。(5)A.反应中CO2与CH3OH的物质的量之比为1∶1，不能说明物质的量不再改变，因此不能说明达到平衡，故A不符合题意；B.该反应是体积减小的反应，压强不断减小，当混合气体的压强不随时间的变化而变化，说明达到平衡，故B符合题意；C.单位时间内每消耗1 ml CO2，同时生成1 ml CH3OH，两个反应均为正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，故C不符合题意；D.正向反应，甲醇质量分数增大，当CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变，能说明达到平衡，故D符合题意；E.气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，气体密度始终不变，因此混合气体的密度保持不变，不能作为判断平衡的标志，故E不符合题意。
[答案] (1)0.75 ml·L－1 ＞
(2)0.037 5 ml·L－1·min－1 75%
(3)D (4)乙＞甲＞丙 (5)BD
化学平衡状态判定思路
第一步：审题干
一审“反应条件”：恒温恒容或恒温恒压。
二审“反应特点”：等体积反应或非等体积反应或是否有固、液体参与反应等。
第二步：审标志
一审“正逆相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。
二审“变量不变”：如果是随反应进行而改变的物理量，当其不变时为平衡状态；随反应的进行而保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。
化学平衡常数
1．化学平衡常数
(1)表达式及实例
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
①浓度商Q＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)，其中的浓度为任一时刻浓度。
②平衡常数K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)，其中的浓度为平衡时浓度。
[示例]
①Cl2(g)＋H2O(l)HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq)
K＝eq \f(cHClO·cH＋·cCl－,cCl2)。
②C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
K＝eq \f(cCO·cH2,cH2O)。
③COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq \\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)
K＝eq \f(cHCO\\al(－,3)·cOH－,cCO\\al(2－,3))。
④CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) K＝c(CO2)。
(2)平衡常数的有关换算
①对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K2
NH3(g)eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) K3
K1、K2、K3的表达式分别为K1＝eq \f(c2NH3,cN2·c3H2)，K2＝eq \f(cN2·c3H2,c2NH3)，K3＝eq \f(c\f(1,2)N2·c\f(3,2)H2,cNH3)；K1与K2的关系为K1＝eq \f(1,K2)，K2与K3的关系为K2＝Keq \\al(2,3)。
②已知：H2(g)＋S(s)H2S(g) K1
S(s)＋O2(g)SO2(g) K2
则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K为eq \f(K1,K2)(用“K1、K2”表示)。
①固体或液体纯物质不列入浓度商和平衡常数表达式。
②化学平衡常数是指某一具体化学反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，对于同一反应，平衡常数值也会改变，但含义不变。
(3)意义：平衡常数越大，化学反应程度或限度越大，反应物的转化率越大。一般地说，当K>105时就认为反应完全，当K<10－5时认为反应很难进行。
(4)平衡常数的影响因素
对于确定的化学反应，平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。
①对于吸热反应，升高温度，K增大。
②对于放热反应，升高温度，K减小。
2．平衡常数的三大应用
(1)判断化学反应进行的方向
(2)判断可逆反应的热效应
(3)判断反应程度：K越大，转化率越大，反应程度越大，反之也成立。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)对于一个具体的可逆反应，化学平衡常数为一定值。( )
(2)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)的K＝eq \f(cCO2·cCaO,cCaCO3)。( )
(3)升高温度，若平衡正向移动，则K增大。( )
(4)增大压强，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)平衡向正反应方向移动，K增大。
( )
(5)当浓度商Q大于平衡常数K时，平衡向正反应方向移动。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．在一定温度下，1 L的密闭容器中发生反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1 ml。
(1)该反应的平衡常数表达式为K＝________，值为________。
(2)若升高平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(3)该温度下，再充入0.1 ml H2O(g)，平衡向________方向移动，该反应的平衡常数K′＝________。
(4)该温度下，加压，平衡向________方向移动，H2O的转化率如何变化？平衡常数如何变化？________________________________________________。
(5)该温度下，CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)的K′＝________。
[答案] (1)eq \f(cCO·cH2,cH2O) 0.1 (2)> (3)正反应 0.1 (4)逆反应 α(H2O)减小，K不变 (5)10
化学平衡常数及其应用
1．(2022·宿迁一模)在温度t1和t2下，发生反应：X2(g)＋H2(g)2HX(g) ΔH<0。仅依据平衡常数(K)的变化，不能解释下列事实的是(X2代表卤族元素单质)( )
A．t2>t1
B．相同条件下发生反应，平衡时F2、Cl2、Br2、I2的转化率逐渐降低
C．相同条件下，HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D．F2、Cl2、Br2、I2与H2反应的剧烈程度逐渐降低
D [A.正反应方向为放热反应，则升高温度平衡逆向移动，平衡常数K减小，对比同一反应K数据可知，K(t1)>K(t2)，则t2>t1，A正确；B.K越大，反应正向进行的程度越大，转化率越高，则相同条件下发生反应，平衡时 F2 、 Cl2 、 Br2 、 I2 的转化率逐渐降低，B正确；C.K越小，反应正向进行的程度越小，说明生成物越不稳定，越易分解，随着核电荷数增大，K减小，则相同条件下， HF 、 HCl 、 HBr 、 HI 的稳定性逐渐减弱，C正确；D.反应的剧烈程度与K大小无关，D错误。]
2．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
(1)据反应①、②与③可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)反应③的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“>”“＝”或“<”)。
[解析] (1)反应③可通过反应①、②加和得到，故K3＝K1·K2。
(2)500 ℃时K3＝2.5×1.0＝2.5,800 ℃时K3＝0.15×2.50＝0.375<2.5，故升温，K减小，平衡左移，ΔH<0。
(3)Q＝eq \f(0.3×0.15,0.83×0.1)≈0.88<2.5，反应向正反应方向移动，v正>v逆。
[答案] (1)K1·K2 (2)< (3)>
“三段式”突破K、α的计算
3．(2022·南通模拟)我国首创的大气氨有机处理法，可有效消除氨污染同时得到副产品香料(C6H4N2)，反应原理为2C6H7N(s)＋3O2(g)＋2NH3(g)2C6H4N2(s)＋6H2O(g) ΔH<0(O2和NH3只参与本反应)。
在10 L恒容容器中加入8.78 ml C6H7N、20.00 ml O2、16.67 ml NH3在不同温度下进行反应，测得数据如表：(已知：①数据测量时间均为1 h；②有效收率＝转化率×选择性)
(1)该催化剂的最佳催化温度范围是________。
(2)表中φ＝________%(保留一位小数)；400 ℃时，测量时间内，v(NH3)＝________ ml·L－1·h－1(保留两位小数)。
(3)某同学通过数据分析，认为表中360 ℃时C6H7N的转化率不是平衡转化率，理由是___________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)390 ℃时，达到平衡后n(O2)＝10.00 ml，则该温度下本反应的平衡常数K＝________。
[解析] (1)由表中数据可得，温度低于370 ℃时，虽催化剂选择性较高但转化率较低，温度高于380 ℃时，催化剂选择性明显降低，则370～380 ℃为最佳催化温度；(2)有效收率＝转化率×选择性，则φ＝66.2%×96.6%≈63.9%；400 ℃时，参与反应的n(NH3)＝n(C6H7N)＝8.78 ml×97.7%×58.1%≈4.98 ml，v(NH3)＝eq \f(Δn,VΔt)＝eq \f(4.98 ml,10 L×1 h)≈0.50 ml·L－1·h－1；(3)若化学反应达到平衡状态，升温后平衡转化率应减小，表中数据升温后转化率增大，即未达平衡；(4)390 ℃时，达平衡后n(O2)＝10.00 ml，c(O2)＝eq \f(nO2,V)＝1 ml·L－1，列三段式：
2C6H7N(s)＋3O2(g)＋2NH3(g)2C6H4N2(s)＋6H2O(g)
eq \a\vs4\al(起始浓度/,ml·L－1) 2 1.667 0
eq \a\vs4\al(转化浓度/,ml·L－1) 1 0.667 2
eq \a\vs4\al(平衡浓度/,ml·L－1) 1 1 2
则该温度下本反应的平衡常数K＝eq \f(c6H2O,c3O2·c2NH3)＝eq \f(26,13×12)＝64。
[答案] (1)370～380 ℃ (2)63.9 0.50 (3)若化学反应达到平衡状态，升温后平衡转化率减小，表中数据升温后转化率增大，即未达平衡 (4)64
“三段式”突破化学平衡的综合计算
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a ml·L－1、b ml·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx
ml·L－1。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
eq \a\vs4\al(起始/,ml·L－1) a b 0 0
eq \a\vs4\al(变化/,ml·L－1) mx nx px qx
eq \a\vs4\al(平衡/,ml·L－1) a－mx b－nx px qx
相关计算：
①平衡常数：K＝eq \f(pxp·qxq,a－mxm·b－nxn)。
②A的平衡转化率：α(A)平＝eq \f(mx,a)×100%。
③A的物质的量分数(或气体A的体积分数)：
ω(A)＝eq \f(a－mx,a－mx＋b－nx＋px＋qx)×100%。
④v(A)＝eq \f(mx,Δt)。
⑤混合气体的平均密度：eq \x\t(ρ)混＝eq \f(m总,V)。
注意：在求有关物理量时，一定注意是用“物质的量”还是用“物质的量浓度”代入计算。
多反应体系中平衡常数的计算
多反应体系平衡常数计算的分析思路
(1)明确体系中发生的可逆反应。
(2)根据“三段式”分别找出或设出各反应相应各物质的三种量——起始量、转化量和平衡量。
(3)根据守恒或题意列出定量关系，进而确定某反应的平衡浓度，最后求算平衡常数。
4．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 ml N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 ml，N2O3为3.4 ml，则t ℃时反应①的平衡常数为( )
A．10.7 B．8.5
C．9.6 D．10.2
B [设N2O5的转化浓度为x ml·L－1，N2O3的转化浓度为y ml·L－1。
N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)
开始/(ml·L－1) 4 0 0
转化/(ml·L－1) x x x
平衡/(ml·L－1) 4－x x x
N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)
开始/(ml·L－1) x 0 x
转化/(ml·L－1) y y y
平衡/(ml·L－1) x－y y x＋y
根据题意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＋y＝4.5,x－y＝1.7))
故：x＝3.1，y＝1.4，
所以平衡体系中，c(N2O5)＝4 ml·L－1－x ml·L－1＝0.9 ml·L－1，
c(N2O3)＝x ml·L－1－y ml·L－1＝1.7 ml·L－1，c(O2)＝4.5 ml·L－1，K①＝eq \f(4.5×1.7,0.9)＝8.5。]
5．富氢气氛下，CO、CO2均可与H2发生甲烷化反应。
Ⅰ.CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)，
Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。
400 ℃时，选用镍基催化剂，向1 L密闭容器中通入10 ml CO、10 ml CO2和40 ml H2进行反应，平衡后测得n(H2)＝9 ml，n(CH4)＝10 ml。
(1)CO2的平衡转化率为________。
(2)400 ℃时反应Ⅱ的化学平衡常数为________。
[解析] 设CO和CO2的平衡转化量分别为x ml、y ml。
CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)
eq \a\vs4\al(起始量,ml) 10 40 0 0
eq \a\vs4\al(转化量,ml) x 3x x x
eq \a\vs4\al(平衡量,ml) 10－x 40－3x x x
CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
eq \a\vs4\al(起始量,ml) 10 40－3x x x
eq \a\vs4\al(转化量,ml) y 4y y 2y
eq \a\vs4\al(平衡量,ml) 10－y 40－3x－4y x＋y x＋2y
根据题意：eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(40－3x－4y＝9,x＋y＝10))
故x＝9，y＝1。
(1)α(CO2)＝eq \f(1,10)×100%＝10%。
(2)平衡时，c(CO2)＝eq \f(10－1,1) ml/L＝9 ml/L，c(H2)＝9 ml/L，c(CH4)＝10 ml/L，c(H2O)＝(9＋2)ml/L＝11 ml/L。
K(Ⅱ)＝eq \f(10×112,9×94)≈0.02。
[答案] (1)10% (2)0.02
1．(2022·湖南选择性考试，T14改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 ml X和1 ml Y发生反应：2X(g)＋Y(g)Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．气体的总物质的量：na>nc
C．a点平衡常数：K>12
D．反应速率：va正C [A项，根据甲曲线可知反应放热，ΔH<0，错误；B项，p相同，a点对应的温度高，气体物质的量小，na 2X(g)＋Y(g)Z(g)
起始量/ml 2 1 0
变化量/ml 2x x x
平衡量/ml 2－2x 1－x x
则有eq \f([2－2x＋1－x＋x]ml,2＋1ml)＝eq \f(p,2p)，x＝0.75，
K＝eq \f(0.75,0.52×0.25)＝12，但实际上a点对应的温度高，且该反应ΔH<0，故a点的K>12，正确；D项，a点对应温度高且压强大，va正>vb正，错误。]
2．(2021·湖南选择性考试，T11改编)已知：Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋2Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))3Ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g)) ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 ml A和 3 ml B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t2时改变的条件：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅰ)>φ(Ⅱ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)B [该反应是反应前后气体分子数不变的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量始终不变，总压强始终不变，A错误；t2时，设向容器中加入3 ml C，正反应速率逐渐增大，达到新的平衡后保持不变，变化情况与图像相符，B正确；t2时，设向容器中加入3 ml C，相当于加入 1 ml A和2 ml B，则状态Ⅱ相当于起始投料为2 ml A和5 ml B，若是投料为2 ml A和6 ml B与状态Ⅰ等效，即平衡状态Ⅱ相当于减少了B的投料，平衡逆向移动，A的体积分数变大，即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，即K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，D错误。]
3．(2022·海南等级考，T16节选)已知：CO2(g)＋4H2(g)eq \(,\s\up9(催化剂))2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
图1
(1)若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
图2
(2)某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 ml CO2和0.4 ml H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05 ml。则CO2的转化率为________，反应温度t约为________℃。
[解析] (1)K随温度的升高而减小，ΔH<0，又因为|ΔH|>Ea，可画出能量变化示意图为
。
(2) CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g)
eq \a\vs4\al(c始/,ml/L) 0.01 0.04 0 0
eq \a\vs4\al(Δc/,ml/L) 0.005 0.02 0.01 0.005
eq \a\vs4\al(c平/,ml/L) 0.005 0.02 0.01 0.005
α(CO2)＝eq \f(0.005,0.01)×100%＝50%，
K＝eq \f(0.005×0.012,0.005×0.024)＝625，根据图示可知温度t约为660.2 ℃。
[答案] (1)
(2)50% 660.2
4．(2020·山东等级考，T18节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝－90.4 kJ·ml－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3＝＋40.9 kJ·ml－1
一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 ml CO2和3 ml H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a ml，CO为b ml，此时H2O(g)的浓度为____________ml·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为____________________。
[解析] 由题给反应方程式可知，对于反应Ⅰ，每生成 1 ml 甲醇的同时生成1 ml 水；对于反应Ⅲ，每生成 1 ml 一氧化碳的同时生成1 ml水；对于反应Ⅱ，每消耗 1 ml 一氧化碳的同时生成 1 ml 甲醇；由此可知，生成的水的物质的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和，即生成水的物质的量为(a＋b) ml，即水的浓度为eq \f(a＋b,V) ml·L－1。由碳原子守恒可知，平衡时混合气体中CO2的物质的量为(1－a－b)ml，由氢原子守恒可知，平衡时混合气体中H2的物质的量为[3－2a－(a＋b)]ml，因此平衡常数K＝eq \f(ba＋b,1－a－b3－3a－b)。
[答案] eq \f(a＋b,V) eq \f(ba＋b,1－a－b3－3a－b)
课时分层作业(三十四)
化学平衡状态和平衡常数
1．(2022·无锡二模)向容积为1 L的密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2，在500 ℃下发生发应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．前3 min内平均反应速率v(H2)＝0.5 ml·L－1·min－1
B．该反应达平衡时CO2的转化率为75%
C．500 ℃时，该反应的平衡常数为eq \f(16,3)
D．若相同温度相同体积的容器中，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 ml·L－1，则此时v正＜v逆
D [A.前3 min内CO2的浓度降低0.5 ml·L－1，则H2的浓度降低1.5 ml·L－1，平均反应速率v(H2)＝eq \f(1.5 ml·L－1,3 min)＝0.5 ml·L－1·min－1，故A正确；B.该反应达平衡时CO2的浓度降低0.75 ml·L－1，则CO2的转化率为eq \f(0.75 ml·L－1,1 ml·L－1)×100%＝75%，故B正确；C.根据题图，500 ℃时，反应达到平衡，CO2的浓度为0.25 ml·L－1、CH3OH(g)的浓度为0.75 ml·L－1、H2O(g)的浓度均为0.75 ml·L－1，CO2的浓度降低0.75 ml·L－1，则H2的浓度降低2.25 ml·L－1，H2的平衡浓度降为0.75 ml·L－1，该反应的平衡常数为eq \f(0.75×0.75,0.25×0.753)＝eq \f(16,3)，故C正确；D.若相同温度相同体积的容器中，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 ml·L－1时，Qc＝4v逆，故D错误。]
2．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是( )
A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2(g)N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3(s)eq \(,\s\up9(高温))CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
[答案] D
3．(2022·南通一模)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中分别充入一定量的H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，其数据记录如表所示：
下列说法正确的是(已知：KⅠ、KⅡ、KⅢ分别为容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中反应的平衡常数)( )
A．容器Ⅰ中，反应达到平衡后，KⅠ＝1.5
B．容器Ⅰ、Ⅱ中，反应达到平衡后，KⅠ＜KⅡ
C．容器Ⅲ中，反应从起始至达到平衡时，v(I2)＝0.05 ml·L－1·min－1
D．容器Ⅰ、Ⅲ中，反应达到平衡后，eq \f(KⅠ,KⅢ)＝13.5
D [A.依据三段式法可知，容器Ⅰ中：
H2(g)＋I2(g)2HI(g)
起始/(ml·L－1) 0.2 0.1 0
反应/(ml·L－1) 0.04 0.04 0.08
平衡/(ml·L－1) 0.16 0.06 0.08
可求得KⅠ＝eq \f(0.082,0.16×0.06)＝eq \f(2,3)，A项错误；B.容器Ⅰ和容器Ⅱ温度相同，平衡常数只与温度有关，B项错误；C.未给出反应达到平衡时的时间，无法计算反应速率，C项错误；D.根据表格中数据可知，容器Ⅲ中：
H2(g)＋I2(g)2HI(g)
起始/(ml·L－1) 0.5 0.5 0
反应/(ml·L－1) 0.05 0.05 0.1
平衡/(ml·L－1) 0.45 0.45 0.1
可求得KⅢ＝eq \f(0.12,0.45×0.45)＝eq \f(4,81)，故eq \f(KⅠ,KⅢ)＝eq \f(\f(2,3),\f(4,81))＝13.5，D项正确。]
4．(2022·淮安二模)一定条件下，分别向体积为1 L的密闭容器中充入气体，发生反应： 2X(g) ＋Y(g)Z(g)，测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．曲线Ⅰ对应实验①
B．正反应为放热反应
C．气体的总物质的量：ncD．b点平衡常数比c点平衡常数小
C [A.恒温恒容条件下，气体的压强之比等于气体物质的量之比，故起始时实验②与实验③的压强相等，实验①的压强是实验②与实验③的3倍，则曲线Ⅰ对应实验①，故A正确；B.实验①与实验②的温度相等，根据等效平衡可知，实验①与实验②最终会达到相同的平衡状态，故曲线Ⅱ对应实验②，则曲线Ⅲ对应实验③，实验②与实验③充入的Z一样多，实验③比实验②达到平衡所用的时间长，则实验③温度较低，反应速率较慢，说明Z生成X和Y是吸热反应，则正反应为放热反应，故B正确；C.根据pV＝nRT，c、d两点的压强相同，V相同，由于从逆向建立平衡，逆向是吸热，c点的温度比d点低，则c点的气体物质的量更多，故气体的总物质的量：nc >nd，故C错误；D.若都在恒温条件进行，根据B的分析，反应为放热反应，c点温度较低，所以达到平衡时③(c)比①或②(b)更往正向移动，K更大，D正确。]
5．温度为T1时，在两个容积均为2 L的恒容密闭容器中仅发生反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v(正)＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v(逆)＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2))，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是( )
A．若容器Ⅰ两分钟达到平衡，则0～2 min反应速率veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NO2))＝
0.1 ml·L－1·min－1
B．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比4∶5
C．容器Ⅱ中起始时速率v(逆)>v(正)
D．若改变温度为T2，且T2>T1，则eq \f(k正,k逆)>0.8
D [由容器Ⅰ中反应可知：
2NO2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))2NO(g)＋O2(g)
起始/eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ml·L－1)) 0.6 0 0
变化/eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ml·L－1)) 0.4 0.4 0.2
平衡/eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ml·L－1)) 0.2 0.4 0.2
可以求出平衡常数K＝eq \f(0.42×0.2,0.22)＝0.8，平衡时气体的总物质的量为1.6 ml，其中NO占0.8 ml，所以NO的体积分数为50%，eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NO2)))＝1。在平衡状态下，v正＝v(NO2)消耗＝v逆＝v(NO)消耗，所以k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)c(O2)，进一步求出eq \f(k正,k逆)＝K＝0.8。A.由分析可知，若容器Ⅰ两分钟达到平衡，则0～2 min反应速率veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NO2))＝eq \f(0.4,2) ml·L－1·min－1＝0.2 ml·L－1·min－1，A错误；B.若容器Ⅱ中投料后恰好达到平衡，则容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比0.8∶(0.3＋0.5＋0.2)＝4∶5；由于容器Ⅱ中Q＝eq \f(0.2×0.52,0.32)≈0.56T1，升高温度反应正向进行，则K变大，故eq \f(k正,k逆)>0.8，D正确。]
6．臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。臭氧可溶于水，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。常温常压下发生如下反应①：O3O2＋[O] ΔH>0，平衡常数为Ka，反应②：[O]＋O32O2 ΔH＜0，平衡常数为Kb，总反应：2O33O2 ΔH＜0，平衡常数为K。下列说法错误的是( )
A．降低温度，K减小
B．K＝Ka·Kb
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，Kb不变
A [A.由总反应：2O33O2 ΔH<0可知，正反应为放热反应，则降低温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，选项A错误；B.由K＝eq \f(c3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2)),c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O3)))＝eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2))·c[O],c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O3)))×eq \f(c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O3))·c[O])＝Ka·Kb，选项B正确；C.适当升温，反应①的平衡正向移动，生成[O]，反应②的平衡逆向移动，[O]的量增多，则可提高消毒效率，选项C正确；D.平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，选项D正确。]
7．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下：
下列说法不正确的是 ( )
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B．25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5
C．在80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 ml·L－1，则此时v(正)D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 ml，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 ml·L－1
A [根据表中数据可知，温度升高平衡常数减小，则该反应为放热反应，A项错误；25 ℃时，K′＝eq \f(c4CO,c[NiCO4])＝eq \f(1,K)＝eq \f(1,5×104)＝2×10－5，B项正确；Q＝eq \f(c[NiCO4],c4CO)＝eq \f(0.5,0.54)＝8>2，反应逆向进行，故v(正)ml·L－1，D项正确。]
8．运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。
(1)已知在400 ℃时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。
①在400 ℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________。
②400 ℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 ml、1 ml、2 ml，则此时反应veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(N2))正___veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(N2))逆
(填“>”“＜”“＝”或“不能确定”)。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；反应的ΔH________(填“增大”“减小”或“不改变”)。
(2)水煤气转化反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下两组数据：
①实验1中以CO2表示的反应速率为veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CO2))＝________。
②实验1的平衡常数K1________实验2的平衡常数K2 (填“大于”“小于”“等于”或“不能确定”)。
③该反应正方向为________(填“吸”或“放”)热反应。
[解析] (1)①反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)和反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是互为可逆反应，平衡常数互为倒数，故此反应的平衡常数是2；②一段时间后，当N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为4 ml/L、2 ml/L、4 ml/L时，Qc＝eq \f(42,4×23) ＝0.5＝K1，所以该状态是平衡状态，正逆反应速率相等；③恒压条件下向平衡体系中通入氩气，体积增大，平衡向逆方向移动；但反应热不变；(2)①已知平衡时n(H2)＝1.6 ml，所以n(CO2)＝1.6 ml，v(CO2)＝eq \f(\f(1.6 ml,2 L),5 min) ＝0.16 ml/(L·min)；②实验1中CO的转化率为eq \f(1.6 ml,4 ml)×100%＝40%，实验2中CO的转化率为eq \f(0.4 ml, 2 ml)×100%＝20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，平衡常数K减小；③根据②的分析，该反应正反应放热。
[答案] (1)2 ＝ 向左 不改变 (2)0.16 ml/(L·min) 大于 放
9．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 ml·L－1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a ml·L－1时，A的转化率随时间的变化如下表所示：
(1)反应进行到100 min时，B的浓度为________ ml·L－1。
(2)v正(t＝50 min)________v逆(t＝∞ min)(填“>”“<”或“＝”)。
(3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a ml·L－1，平衡时B的转化率为________。
[解析] (1)由表知，反应进行到100 min时，A的转化率为45.0%，则根据化学方程式A(aq)B(aq)可知，B的浓度为0.45a ml·L－1。(2)一定温度下，化学反应速率受反应物浓度影响，在反应建立平衡的过程中，反应物浓度在不断减小，所以v正(t＝50 min)>v正(t＝∞ min)＝v逆(t＝∞ min)。(3)设A的转化率为α，
A(aq)B(aq)
起始/(ml·L－1) c 0
转化/(ml·L－1) cα cα
平衡/(ml·L－1) c－cα cα
K＝eq \f(cα,c－cα)＝eq \f(α,1－α)，温度一定时，K是常数，则增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将不变。(4)由表知，该温度下，A在t＝∞ min时转化率为75%，则平衡常数K＝eq \f(cα,c－cα)＝eq \f(α,1－α)＝eq \f(75%,1－75%)＝3；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a ml·L－1，设B的浓度变化为x ml·L－1，则
A(aq)B(aq)
起始/(ml·L－1) 0 a
转化/(ml·L－1) x x
平衡/(ml·L－1) x a－x
则K＝eq \f(a－x,x)＝3，得x＝0.25a，平衡时B的转化率为eq \f(0.25a,a)×100%＝25%。
[答案] (1)0.45a (2)> (3)不变 (4)3 25%Q反应向正反应方向进行，v正>v逆
Q＝K
反应处于化学平衡状态，v正＝v逆
Q>K
反应向逆反应方向进行，v正化学方程式
Keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t1))
Keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t2))
F2＋H22HF
1.8×1036
1.9×1032
Cl2＋H22HCl
9.7×1012
4.2×1011
Br2＋H22HBr
5.6×107
9.3×106
I2＋H22HI
43
34
化学反应
平衡
常数
温度/℃
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
温度
/℃
C6H7N的
转化率/%
催化剂的
选择性/%
有效收
率/%
350
66.2
96.6
φ
360
80.7
95.0
76.7
370
86.5
95.5
82.6
380
91.1
93.5
85.2
390
95.0
80.0
76.0
400
97.7
58.1
56.8
容
器
温度
/K
物质的起始浓度/(ml·L－1)
物质的平衡浓
度/(ml·L－1)
c(H2)
c(I2)
c(HI)
c(HI)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.08
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
x
Ⅲ
500
0.50
0.50
0
0.10
实验
充入气体量
反应过程条件
①
2 ml X＋1 ml Y
恒温
②
1 ml Z
恒温
③
1 ml Z
绝热
容器
编号
物质的平衡浓度
/(ml·L－1)
物质的平衡浓度
/(ml·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
实验
标号
温度/℃
起始量/ml
平衡量/ml
达到平衡所需
时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
5
2
900
2
1
0.4
1.6
3
t/min
0
21
36
50
65
80
100
∞
A的转
化率/%
0
13.3
20.0
27.8
33.3
40.0
45.0
75.0
1．了解可逆反应的定义及其特征。 2．了解化学平衡状态的建立、特征及判定。 3．理解化学平衡常数(K)的表达式及有关计算。
可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
2．化学平衡
(1)过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
(2)vt图：；若开始加入生成物，从逆反应建立平衡，则v t图为。因此，化学平衡状态的建立可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，还可以从正、逆两反应方向同时建立，即平衡建立与反应途径无关。
(3)含义：一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应速率相等时，反应物和生成物浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明反应中物质的转化达到了“限度”。
(4)特征
判断化学平衡状态的两种方法
①动态标志：v正＝v逆≠0
a．同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
b．不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，eq \f(v正A,v逆B)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
②静态标志：“变量”不变
a．各物质的质量、物质的量或浓度不变。
b．各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
c．温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
d．有固体或纯液体参加的反应，混合物密度、平均摩尔质量不变。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)2H2＋O2eq \(,\s\up9(点燃),\s\d8(电解))2H2O为可逆反应。( )
(2)一定条件下，1 ml N2与足量H2充分反应可生成2 ml NH3。( )
(3)可逆反应达到平衡时反应物与生成物的浓度相等。( )
(4)对于aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)反应，若v(A)∶v(B)＝a∶b，则反应达到平衡状态。( )
(5)从正反应建立平衡时，平衡前v正>v逆。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
[答案] (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
可逆反应判定的实验设计
1．某研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度。取5 mL 0.1 ml/L KI溶液于试管中，滴加0.1 ml/L FeCl3溶液2 mL，发生如下反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。为证明该反应具有可逆性且具有限度，他们设计了如下实验：
①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量黄色沉淀(AgI)，证明反应物没有反应完全；
②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，证明萃取到I2，即有I2生成。综合①②的结论，他们得出该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。
(1)老师指出他们上述实验中①不合理，你认为是_____________________
_______________________________________________________________；
在不改变反应物用量的前提下，改进的方法是_______________________
_______________________________________________________________。
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是___________________________________。
[解析] (1)实验①中，n(KI)＝0.1 ml/L×0.005 L＝0.000 5 ml，n(FeCl3)＝0.1 ml/L×0.002 L＝0.000 2 ml，该反应中KI过量，不能直接检验是否含I－判断反应的可逆性，实验①不合理。在不改变反应物用量的前提下，要证明反应有一定的限度，应检验反应后的溶液中是否含Fe3＋，改进的方法是：取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则证明还有Fe3＋未完全反应，证明反应具有可逆性。(2)检验I2，可以用淀粉溶液。
[答案] (1)该反应中KI过量，故不能直接检验是否存在I－ 取少量反应液，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则证明还有Fe3＋未完全反应 (2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝，则说明生成了I2
化学反应具有可逆性的实验设计关键
实验时取一定量的两反应物，让一种反应物过量，然后充分反应，最后用特效试剂检验少量的那种反应物是否剩余，可以确定反应是否可逆。
化学平衡状态的定量关系
2．在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 ml·L－1、0.2 ml·L－1、0.2
ml·L－1，当反应达到平衡时，不可能出现的数据是( )
A．c(SO3)＝0.4 ml·L－1
B．0.1 ml·L－1
A [c(SO3)＝0.4 ml·L－1时，c(SO2)＝0 ml·L－1，不合理，A错误，根据极值转化法和守恒法，B、C、D正确。]
极值转化法确定范围的思维模板
说明：可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。
化学平衡的建立、特征和判定
3．氮化硅陶瓷球具有耐高温、电绝缘、密度小等优良性能，工业上常在无氧氛围中制备氮化硅，其反应：3SiCl4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋2N2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋6H2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))Si3N4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s))＋12HCleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g)) ΔH<0。若上述反应在恒容绝热容器中发生，则下列状态不能表明反应一定处于平衡状态的是( )
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各气体组分的物质的量浓度相等
④反应体系中温度保持不变
⑤断裂H—Cl键的速率是形成H—H键的速率的2倍
⑥混合气体密度不变
A．只有①④B．只有③⑤
C．只有②③ D．只有⑤⑥
B [根据化学平衡的本质标志(正、逆反应速率相等且不等于0)和特征标志(各组分的浓度保持不变)判断反应是否达到平衡状态。①反应前后混合气体质量减小，反应前后混合气体的物质的量在增大，所以平均摩尔质量也在发生变化，当平均摩尔质量不再变化时，即当平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到平衡状态，①不符合题意；②该反应左右两边气体分子数不同，因此随着反应的进行，该反应的气体总物质的量始终发生变化，当气体总物质的量不再改变时，说明达到化学平衡状态，②不符合题意；③各气体组分的物质的量浓度相等，不代表各气体组分的浓度不变，不一定达到化学平衡状态，③符合题意；④该反应为放热反应，随着反应的进行，在恒容绝热容器中，温度一直升高，所以当温度不变时，说明反应达到平衡状态，④不符合题意；⑤根据该反应的系数关系，断裂H—Cl键的速率是形成H—H键的速率的2倍，代表的都是逆反应的速率，不一定达到化学平衡状态，⑤符合题意；⑥在恒容绝热容器中，混合气体的体积不变，混合气体的总质量始终在发生变化，所以密度一直在发生变化，当密度不变时说明达到化学平衡状态，⑥不符合题意。]
4．为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。在体积为2 L的密闭容器中，充入1 ml CO2、3 ml H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。经测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如图所示。
(1)在3 min末，H2的浓度为________，这时，反应速率 v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。
(2)从反应开始到平衡，平均反应速率v(CO2)＝________。达到平衡时，H2的转化率为________。
(3)下列措施不能提高反应速率的是________(填字母)。
A．升高温度B．加入催化剂
C．增大压强 D．及时分离出CH3OH
(4)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(H2)＝0.3 ml·L－1·s－1；乙：v(CO2)＝0.12 ml·L－1·s－1；丙：v(CH3OH)＝4.8 ml·L－1·min－1，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________。
(5)在一体积固定的密闭容器中投入一定量的CO2和H2进行上述反应。下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量之比为1∶1
B．混合气体的压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1 ml CO2，同时生成1 ml CH3OH
D．CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变
E．混合气体的密度保持不变
[解析] (1)在3 min末，甲醇物质的量为0.50 ml，则氢气改变量为1.5 ml，剩余氢气物质的量为1.5 ml，则H2的浓度为c＝eq \f(n,V)＝eq \f(1.5 ml,2 L)＝0.75 ml·L－1，这时正向建立平衡，还未达到平衡，因此反应速率v(正) ＞v(逆)。(2)从反应开始到平衡，二氧化碳改变量为0.75 ml，氢气改变量为2.25 ml，则平均反应速率v(CO2)＝eq \f(Δn,V·Δt)＝eq \f(0.75 ml,2 L×10 min)＝0.0375 ml·L－1·min－1，达到平衡时，H2的转化率为eq \f(3 ml－2.25 ml,3 ml)×100%＝75%。(3)A.升高温度，反应速率加快，故A不符合题意；B.加入催化剂，反应速率加快，故B不符合题意；C.增大压强，浓度增大，反应速率加快，故C不符合题意；D.及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，速率减小，故D符合题意。(4)根据题意将丙换算成单位与甲、乙统一得到丙：v(CH3OH)＝4.8 ml·L－1·min－1＝0.08 ml·L－1·s －1，甲：v(H2)＝0.3 ml·L－1·s－1；乙：v(CO2)＝0.12 ml·L－1·s－1；根据eq \f(0.12 ml·L－1·s－1,1)>eq \f(0.3 ml·L－1·s－1,3)>eq \f(0.08 ml·L－1·s－1,1)，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙＞甲＞丙。(5)A.反应中CO2与CH3OH的物质的量之比为1∶1，不能说明物质的量不再改变，因此不能说明达到平衡，故A不符合题意；B.该反应是体积减小的反应，压强不断减小，当混合气体的压强不随时间的变化而变化，说明达到平衡，故B符合题意；C.单位时间内每消耗1 ml CO2，同时生成1 ml CH3OH，两个反应均为正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，故C不符合题意；D.正向反应，甲醇质量分数增大，当CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变，能说明达到平衡，故D符合题意；E.气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，气体密度始终不变，因此混合气体的密度保持不变，不能作为判断平衡的标志，故E不符合题意。
[答案] (1)0.75 ml·L－1 ＞
(2)0.037 5 ml·L－1·min－1 75%
(3)D (4)乙＞甲＞丙 (5)BD
化学平衡状态判定思路
第一步：审题干
一审“反应条件”：恒温恒容或恒温恒压。
二审“反应特点”：等体积反应或非等体积反应或是否有固、液体参与反应等。
第二步：审标志
一审“正逆相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。
二审“变量不变”：如果是随反应进行而改变的物理量，当其不变时为平衡状态；随反应的进行而保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。
化学平衡常数
1．化学平衡常数
(1)表达式及实例
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
①浓度商Q＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)，其中的浓度为任一时刻浓度。
②平衡常数K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)，其中的浓度为平衡时浓度。
[示例]
①Cl2(g)＋H2O(l)HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq)
K＝eq \f(cHClO·cH＋·cCl－,cCl2)。
②C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
K＝eq \f(cCO·cH2,cH2O)。
③COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq \\al(－,3)(aq)＋OH－(aq)
K＝eq \f(cHCO\\al(－,3)·cOH－,cCO\\al(2－,3))。
④CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) K＝c(CO2)。
(2)平衡常数的有关换算
①对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K2
NH3(g)eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) K3
K1、K2、K3的表达式分别为K1＝eq \f(c2NH3,cN2·c3H2)，K2＝eq \f(cN2·c3H2,c2NH3)，K3＝eq \f(c\f(1,2)N2·c\f(3,2)H2,cNH3)；K1与K2的关系为K1＝eq \f(1,K2)，K2与K3的关系为K2＝Keq \\al(2,3)。
②已知：H2(g)＋S(s)H2S(g) K1
S(s)＋O2(g)SO2(g) K2
则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K为eq \f(K1,K2)(用“K1、K2”表示)。
①固体或液体纯物质不列入浓度商和平衡常数表达式。
②化学平衡常数是指某一具体化学反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，对于同一反应，平衡常数值也会改变，但含义不变。
(3)意义：平衡常数越大，化学反应程度或限度越大，反应物的转化率越大。一般地说，当K>105时就认为反应完全，当K<10－5时认为反应很难进行。
(4)平衡常数的影响因素
对于确定的化学反应，平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。
①对于吸热反应，升高温度，K增大。
②对于放热反应，升高温度，K减小。
2．平衡常数的三大应用
(1)判断化学反应进行的方向
(2)判断可逆反应的热效应
(3)判断反应程度：K越大，转化率越大，反应程度越大，反之也成立。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)对于一个具体的可逆反应，化学平衡常数为一定值。( )
(2)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)的K＝eq \f(cCO2·cCaO,cCaCO3)。( )
(3)升高温度，若平衡正向移动，则K增大。( )
(4)增大压强，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)平衡向正反应方向移动，K增大。
( )
(5)当浓度商Q大于平衡常数K时，平衡向正反应方向移动。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．在一定温度下，1 L的密闭容器中发生反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1 ml。
(1)该反应的平衡常数表达式为K＝________，值为________。
(2)若升高平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(3)该温度下，再充入0.1 ml H2O(g)，平衡向________方向移动，该反应的平衡常数K′＝________。
(4)该温度下，加压，平衡向________方向移动，H2O的转化率如何变化？平衡常数如何变化？________________________________________________。
(5)该温度下，CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)的K′＝________。
[答案] (1)eq \f(cCO·cH2,cH2O) 0.1 (2)> (3)正反应 0.1 (4)逆反应 α(H2O)减小，K不变 (5)10
化学平衡常数及其应用
1．(2022·宿迁一模)在温度t1和t2下，发生反应：X2(g)＋H2(g)2HX(g) ΔH<0。仅依据平衡常数(K)的变化，不能解释下列事实的是(X2代表卤族元素单质)( )
A．t2>t1
B．相同条件下发生反应，平衡时F2、Cl2、Br2、I2的转化率逐渐降低
C．相同条件下，HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D．F2、Cl2、Br2、I2与H2反应的剧烈程度逐渐降低
D [A.正反应方向为放热反应，则升高温度平衡逆向移动，平衡常数K减小，对比同一反应K数据可知，K(t1)>K(t2)，则t2>t1，A正确；B.K越大，反应正向进行的程度越大，转化率越高，则相同条件下发生反应，平衡时 F2 、 Cl2 、 Br2 、 I2 的转化率逐渐降低，B正确；C.K越小，反应正向进行的程度越小，说明生成物越不稳定，越易分解，随着核电荷数增大，K减小，则相同条件下， HF 、 HCl 、 HBr 、 HI 的稳定性逐渐减弱，C正确；D.反应的剧烈程度与K大小无关，D错误。]
2．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
(1)据反应①、②与③可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)反应③的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“>”“＝”或“<”)。
[解析] (1)反应③可通过反应①、②加和得到，故K3＝K1·K2。
(2)500 ℃时K3＝2.5×1.0＝2.5,800 ℃时K3＝0.15×2.50＝0.375<2.5，故升温，K减小，平衡左移，ΔH<0。
(3)Q＝eq \f(0.3×0.15,0.83×0.1)≈0.88<2.5，反应向正反应方向移动，v正>v逆。
[答案] (1)K1·K2 (2)< (3)>
“三段式”突破K、α的计算
3．(2022·南通模拟)我国首创的大气氨有机处理法，可有效消除氨污染同时得到副产品香料(C6H4N2)，反应原理为2C6H7N(s)＋3O2(g)＋2NH3(g)2C6H4N2(s)＋6H2O(g) ΔH<0(O2和NH3只参与本反应)。
在10 L恒容容器中加入8.78 ml C6H7N、20.00 ml O2、16.67 ml NH3在不同温度下进行反应，测得数据如表：(已知：①数据测量时间均为1 h；②有效收率＝转化率×选择性)
(1)该催化剂的最佳催化温度范围是________。
(2)表中φ＝________%(保留一位小数)；400 ℃时，测量时间内，v(NH3)＝________ ml·L－1·h－1(保留两位小数)。
(3)某同学通过数据分析，认为表中360 ℃时C6H7N的转化率不是平衡转化率，理由是___________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)390 ℃时，达到平衡后n(O2)＝10.00 ml，则该温度下本反应的平衡常数K＝________。
[解析] (1)由表中数据可得，温度低于370 ℃时，虽催化剂选择性较高但转化率较低，温度高于380 ℃时，催化剂选择性明显降低，则370～380 ℃为最佳催化温度；(2)有效收率＝转化率×选择性，则φ＝66.2%×96.6%≈63.9%；400 ℃时，参与反应的n(NH3)＝n(C6H7N)＝8.78 ml×97.7%×58.1%≈4.98 ml，v(NH3)＝eq \f(Δn,VΔt)＝eq \f(4.98 ml,10 L×1 h)≈0.50 ml·L－1·h－1；(3)若化学反应达到平衡状态，升温后平衡转化率应减小，表中数据升温后转化率增大，即未达平衡；(4)390 ℃时，达平衡后n(O2)＝10.00 ml，c(O2)＝eq \f(nO2,V)＝1 ml·L－1，列三段式：
2C6H7N(s)＋3O2(g)＋2NH3(g)2C6H4N2(s)＋6H2O(g)
eq \a\vs4\al(起始浓度/,ml·L－1) 2 1.667 0
eq \a\vs4\al(转化浓度/,ml·L－1) 1 0.667 2
eq \a\vs4\al(平衡浓度/,ml·L－1) 1 1 2
则该温度下本反应的平衡常数K＝eq \f(c6H2O,c3O2·c2NH3)＝eq \f(26,13×12)＝64。
[答案] (1)370～380 ℃ (2)63.9 0.50 (3)若化学反应达到平衡状态，升温后平衡转化率减小，表中数据升温后转化率增大，即未达平衡 (4)64
“三段式”突破化学平衡的综合计算
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a ml·L－1、b ml·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx
ml·L－1。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
eq \a\vs4\al(起始/,ml·L－1) a b 0 0
eq \a\vs4\al(变化/,ml·L－1) mx nx px qx
eq \a\vs4\al(平衡/,ml·L－1) a－mx b－nx px qx
相关计算：
①平衡常数：K＝eq \f(pxp·qxq,a－mxm·b－nxn)。
②A的平衡转化率：α(A)平＝eq \f(mx,a)×100%。
③A的物质的量分数(或气体A的体积分数)：
ω(A)＝eq \f(a－mx,a－mx＋b－nx＋px＋qx)×100%。
④v(A)＝eq \f(mx,Δt)。
⑤混合气体的平均密度：eq \x\t(ρ)混＝eq \f(m总,V)。
注意：在求有关物理量时，一定注意是用“物质的量”还是用“物质的量浓度”代入计算。
多反应体系中平衡常数的计算
多反应体系平衡常数计算的分析思路
(1)明确体系中发生的可逆反应。
(2)根据“三段式”分别找出或设出各反应相应各物质的三种量——起始量、转化量和平衡量。
(3)根据守恒或题意列出定量关系，进而确定某反应的平衡浓度，最后求算平衡常数。
4．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 ml N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 ml，N2O3为3.4 ml，则t ℃时反应①的平衡常数为( )
A．10.7 B．8.5
C．9.6 D．10.2
B [设N2O5的转化浓度为x ml·L－1，N2O3的转化浓度为y ml·L－1。
N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)
开始/(ml·L－1) 4 0 0
转化/(ml·L－1) x x x
平衡/(ml·L－1) 4－x x x
N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)
开始/(ml·L－1) x 0 x
转化/(ml·L－1) y y y
平衡/(ml·L－1) x－y y x＋y
根据题意得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＋y＝4.5,x－y＝1.7))
故：x＝3.1，y＝1.4，
所以平衡体系中，c(N2O5)＝4 ml·L－1－x ml·L－1＝0.9 ml·L－1，
c(N2O3)＝x ml·L－1－y ml·L－1＝1.7 ml·L－1，c(O2)＝4.5 ml·L－1，K①＝eq \f(4.5×1.7,0.9)＝8.5。]
5．富氢气氛下，CO、CO2均可与H2发生甲烷化反应。
Ⅰ.CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)，
Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。
400 ℃时，选用镍基催化剂，向1 L密闭容器中通入10 ml CO、10 ml CO2和40 ml H2进行反应，平衡后测得n(H2)＝9 ml，n(CH4)＝10 ml。
(1)CO2的平衡转化率为________。
(2)400 ℃时反应Ⅱ的化学平衡常数为________。
[解析] 设CO和CO2的平衡转化量分别为x ml、y ml。
CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)
eq \a\vs4\al(起始量,ml) 10 40 0 0
eq \a\vs4\al(转化量,ml) x 3x x x
eq \a\vs4\al(平衡量,ml) 10－x 40－3x x x
CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
eq \a\vs4\al(起始量,ml) 10 40－3x x x
eq \a\vs4\al(转化量,ml) y 4y y 2y
eq \a\vs4\al(平衡量,ml) 10－y 40－3x－4y x＋y x＋2y
根据题意：eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(40－3x－4y＝9,x＋y＝10))
故x＝9，y＝1。
(1)α(CO2)＝eq \f(1,10)×100%＝10%。
(2)平衡时，c(CO2)＝eq \f(10－1,1) ml/L＝9 ml/L，c(H2)＝9 ml/L，c(CH4)＝10 ml/L，c(H2O)＝(9＋2)ml/L＝11 ml/L。
K(Ⅱ)＝eq \f(10×112,9×94)≈0.02。
[答案] (1)10% (2)0.02
1．(2022·湖南选择性考试，T14改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 ml X和1 ml Y发生反应：2X(g)＋Y(g)Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．气体的总物质的量：na>nc
C．a点平衡常数：K>12
D．反应速率：va正
起始量/ml 2 1 0
变化量/ml 2x x x
平衡量/ml 2－2x 1－x x
则有eq \f([2－2x＋1－x＋x]ml,2＋1ml)＝eq \f(p,2p)，x＝0.75，
K＝eq \f(0.75,0.52×0.25)＝12，但实际上a点对应的温度高，且该反应ΔH<0，故a点的K>12，正确；D项，a点对应温度高且压强大，va正>vb正，错误。]
2．(2021·湖南选择性考试，T11改编)已知：Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋2Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))3Ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g)) ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 ml A和 3 ml B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t2时改变的条件：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅰ)>φ(Ⅱ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)
3．(2022·海南等级考，T16节选)已知：CO2(g)＋4H2(g)eq \(,\s\up9(催化剂))2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
图1
(1)若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
图2
(2)某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 ml CO2和0.4 ml H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05 ml。则CO2的转化率为________，反应温度t约为________℃。
[解析] (1)K随温度的升高而减小，ΔH<0，又因为|ΔH|>Ea，可画出能量变化示意图为
。
(2) CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g)
eq \a\vs4\al(c始/,ml/L) 0.01 0.04 0 0
eq \a\vs4\al(Δc/,ml/L) 0.005 0.02 0.01 0.005
eq \a\vs4\al(c平/,ml/L) 0.005 0.02 0.01 0.005
α(CO2)＝eq \f(0.005,0.01)×100%＝50%，
K＝eq \f(0.005×0.012,0.005×0.024)＝625，根据图示可知温度t约为660.2 ℃。
[答案] (1)
(2)50% 660.2
4．(2020·山东等级考，T18节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝－90.4 kJ·ml－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3＝＋40.9 kJ·ml－1
一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 ml CO2和3 ml H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a ml，CO为b ml，此时H2O(g)的浓度为____________ml·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为____________________。
[解析] 由题给反应方程式可知，对于反应Ⅰ，每生成 1 ml 甲醇的同时生成1 ml 水；对于反应Ⅲ，每生成 1 ml 一氧化碳的同时生成1 ml水；对于反应Ⅱ，每消耗 1 ml 一氧化碳的同时生成 1 ml 甲醇；由此可知，生成的水的物质的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和，即生成水的物质的量为(a＋b) ml，即水的浓度为eq \f(a＋b,V) ml·L－1。由碳原子守恒可知，平衡时混合气体中CO2的物质的量为(1－a－b)ml，由氢原子守恒可知，平衡时混合气体中H2的物质的量为[3－2a－(a＋b)]ml，因此平衡常数K＝eq \f(ba＋b,1－a－b3－3a－b)。
[答案] eq \f(a＋b,V) eq \f(ba＋b,1－a－b3－3a－b)
课时分层作业(三十四)
化学平衡状态和平衡常数
1．(2022·无锡二模)向容积为1 L的密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2，在500 ℃下发生发应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．前3 min内平均反应速率v(H2)＝0.5 ml·L－1·min－1
B．该反应达平衡时CO2的转化率为75%
C．500 ℃时，该反应的平衡常数为eq \f(16,3)
D．若相同温度相同体积的容器中，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 ml·L－1，则此时v正＜v逆
D [A.前3 min内CO2的浓度降低0.5 ml·L－1，则H2的浓度降低1.5 ml·L－1，平均反应速率v(H2)＝eq \f(1.5 ml·L－1,3 min)＝0.5 ml·L－1·min－1，故A正确；B.该反应达平衡时CO2的浓度降低0.75 ml·L－1，则CO2的转化率为eq \f(0.75 ml·L－1,1 ml·L－1)×100%＝75%，故B正确；C.根据题图，500 ℃时，反应达到平衡，CO2的浓度为0.25 ml·L－1、CH3OH(g)的浓度为0.75 ml·L－1、H2O(g)的浓度均为0.75 ml·L－1，CO2的浓度降低0.75 ml·L－1，则H2的浓度降低2.25 ml·L－1，H2的平衡浓度降为0.75 ml·L－1，该反应的平衡常数为eq \f(0.75×0.75,0.25×0.753)＝eq \f(16,3)，故C正确；D.若相同温度相同体积的容器中，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 ml·L－1时，Qc＝4
2．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是( )
A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2(g)N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3(s)eq \(,\s\up9(高温))CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
[答案] D
3．(2022·南通一模)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中分别充入一定量的H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，其数据记录如表所示：
下列说法正确的是(已知：KⅠ、KⅡ、KⅢ分别为容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中反应的平衡常数)( )
A．容器Ⅰ中，反应达到平衡后，KⅠ＝1.5
B．容器Ⅰ、Ⅱ中，反应达到平衡后，KⅠ＜KⅡ
C．容器Ⅲ中，反应从起始至达到平衡时，v(I2)＝0.05 ml·L－1·min－1
D．容器Ⅰ、Ⅲ中，反应达到平衡后，eq \f(KⅠ,KⅢ)＝13.5
D [A.依据三段式法可知，容器Ⅰ中：
H2(g)＋I2(g)2HI(g)
起始/(ml·L－1) 0.2 0.1 0
反应/(ml·L－1) 0.04 0.04 0.08
平衡/(ml·L－1) 0.16 0.06 0.08
可求得KⅠ＝eq \f(0.082,0.16×0.06)＝eq \f(2,3)，A项错误；B.容器Ⅰ和容器Ⅱ温度相同，平衡常数只与温度有关，B项错误；C.未给出反应达到平衡时的时间，无法计算反应速率，C项错误；D.根据表格中数据可知，容器Ⅲ中：
H2(g)＋I2(g)2HI(g)
起始/(ml·L－1) 0.5 0.5 0
反应/(ml·L－1) 0.05 0.05 0.1
平衡/(ml·L－1) 0.45 0.45 0.1
可求得KⅢ＝eq \f(0.12,0.45×0.45)＝eq \f(4,81)，故eq \f(KⅠ,KⅢ)＝eq \f(\f(2,3),\f(4,81))＝13.5，D项正确。]
4．(2022·淮安二模)一定条件下，分别向体积为1 L的密闭容器中充入气体，发生反应： 2X(g) ＋Y(g)Z(g)，测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．曲线Ⅰ对应实验①
B．正反应为放热反应
C．气体的总物质的量：nc
C [A.恒温恒容条件下，气体的压强之比等于气体物质的量之比，故起始时实验②与实验③的压强相等，实验①的压强是实验②与实验③的3倍，则曲线Ⅰ对应实验①，故A正确；B.实验①与实验②的温度相等，根据等效平衡可知，实验①与实验②最终会达到相同的平衡状态，故曲线Ⅱ对应实验②，则曲线Ⅲ对应实验③，实验②与实验③充入的Z一样多，实验③比实验②达到平衡所用的时间长，则实验③温度较低，反应速率较慢，说明Z生成X和Y是吸热反应，则正反应为放热反应，故B正确；C.根据pV＝nRT，c、d两点的压强相同，V相同，由于从逆向建立平衡，逆向是吸热，c点的温度比d点低，则c点的气体物质的量更多，故气体的总物质的量：nc >nd，故C错误；D.若都在恒温条件进行，根据B的分析，反应为放热反应，c点温度较低，所以达到平衡时③(c)比①或②(b)更往正向移动，K更大，D正确。]
5．温度为T1时，在两个容积均为2 L的恒容密闭容器中仅发生反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v(正)＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v(逆)＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2))，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是( )
A．若容器Ⅰ两分钟达到平衡，则0～2 min反应速率veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NO2))＝
0.1 ml·L－1·min－1
B．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比4∶5
C．容器Ⅱ中起始时速率v(逆)>v(正)
D．若改变温度为T2，且T2>T1，则eq \f(k正,k逆)>0.8
D [由容器Ⅰ中反应可知：
2NO2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))2NO(g)＋O2(g)
起始/eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ml·L－1)) 0.6 0 0
变化/eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ml·L－1)) 0.4 0.4 0.2
平衡/eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ml·L－1)) 0.2 0.4 0.2
可以求出平衡常数K＝eq \f(0.42×0.2,0.22)＝0.8，平衡时气体的总物质的量为1.6 ml，其中NO占0.8 ml，所以NO的体积分数为50%，eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NO2)))＝1。在平衡状态下，v正＝v(NO2)消耗＝v逆＝v(NO)消耗，所以k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)c(O2)，进一步求出eq \f(k正,k逆)＝K＝0.8。A.由分析可知，若容器Ⅰ两分钟达到平衡，则0～2 min反应速率veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NO2))＝eq \f(0.4,2) ml·L－1·min－1＝0.2 ml·L－1·min－1，A错误；B.若容器Ⅱ中投料后恰好达到平衡，则容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比0.8∶(0.3＋0.5＋0.2)＝4∶5；由于容器Ⅱ中Q＝eq \f(0.2×0.52,0.32)≈0.56
6．臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。臭氧可溶于水，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。常温常压下发生如下反应①：O3O2＋[O] ΔH>0，平衡常数为Ka，反应②：[O]＋O32O2 ΔH＜0，平衡常数为Kb，总反应：2O33O2 ΔH＜0，平衡常数为K。下列说法错误的是( )
A．降低温度，K减小
B．K＝Ka·Kb
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，Kb不变
A [A.由总反应：2O33O2 ΔH<0可知，正反应为放热反应，则降低温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，选项A错误；B.由K＝eq \f(c3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2)),c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O3)))＝eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2))·c[O],c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O3)))×eq \f(c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O2)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(O3))·c[O])＝Ka·Kb，选项B正确；C.适当升温，反应①的平衡正向移动，生成[O]，反应②的平衡逆向移动，[O]的量增多，则可提高消毒效率，选项C正确；D.平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，选项D正确。]
7．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下：
下列说法不正确的是 ( )
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B．25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5
C．在80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 ml·L－1，则此时v(正)
A [根据表中数据可知，温度升高平衡常数减小，则该反应为放热反应，A项错误；25 ℃时，K′＝eq \f(c4CO,c[NiCO4])＝eq \f(1,K)＝eq \f(1,5×104)＝2×10－5，B项正确；Q＝eq \f(c[NiCO4],c4CO)＝eq \f(0.5,0.54)＝8>2，反应逆向进行，故v(正)
8．运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。
(1)已知在400 ℃时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。
①在400 ℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________。
②400 ℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 ml、1 ml、2 ml，则此时反应veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(N2))正___veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(N2))逆
(填“>”“＜”“＝”或“不能确定”)。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；反应的ΔH________(填“增大”“减小”或“不改变”)。
(2)水煤气转化反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下两组数据：
①实验1中以CO2表示的反应速率为veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CO2))＝________。
②实验1的平衡常数K1________实验2的平衡常数K2 (填“大于”“小于”“等于”或“不能确定”)。
③该反应正方向为________(填“吸”或“放”)热反应。
[解析] (1)①反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)和反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是互为可逆反应，平衡常数互为倒数，故此反应的平衡常数是2；②一段时间后，当N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为4 ml/L、2 ml/L、4 ml/L时，Qc＝eq \f(42,4×23) ＝0.5＝K1，所以该状态是平衡状态，正逆反应速率相等；③恒压条件下向平衡体系中通入氩气，体积增大，平衡向逆方向移动；但反应热不变；(2)①已知平衡时n(H2)＝1.6 ml，所以n(CO2)＝1.6 ml，v(CO2)＝eq \f(\f(1.6 ml,2 L),5 min) ＝0.16 ml/(L·min)；②实验1中CO的转化率为eq \f(1.6 ml,4 ml)×100%＝40%，实验2中CO的转化率为eq \f(0.4 ml, 2 ml)×100%＝20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，平衡常数K减小；③根据②的分析，该反应正反应放热。
[答案] (1)2 ＝ 向左 不改变 (2)0.16 ml/(L·min) 大于 放
9．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 ml·L－1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a ml·L－1时，A的转化率随时间的变化如下表所示：
(1)反应进行到100 min时，B的浓度为________ ml·L－1。
(2)v正(t＝50 min)________v逆(t＝∞ min)(填“>”“<”或“＝”)。
(3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a ml·L－1，平衡时B的转化率为________。
[解析] (1)由表知，反应进行到100 min时，A的转化率为45.0%，则根据化学方程式A(aq)B(aq)可知，B的浓度为0.45a ml·L－1。(2)一定温度下，化学反应速率受反应物浓度影响，在反应建立平衡的过程中，反应物浓度在不断减小，所以v正(t＝50 min)>v正(t＝∞ min)＝v逆(t＝∞ min)。(3)设A的转化率为α，
A(aq)B(aq)
起始/(ml·L－1) c 0
转化/(ml·L－1) cα cα
平衡/(ml·L－1) c－cα cα
K＝eq \f(cα,c－cα)＝eq \f(α,1－α)，温度一定时，K是常数，则增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将不变。(4)由表知，该温度下，A在t＝∞ min时转化率为75%，则平衡常数K＝eq \f(cα,c－cα)＝eq \f(α,1－α)＝eq \f(75%,1－75%)＝3；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a ml·L－1，设B的浓度变化为x ml·L－1，则
A(aq)B(aq)
起始/(ml·L－1) 0 a
转化/(ml·L－1) x x
平衡/(ml·L－1) x a－x
则K＝eq \f(a－x,x)＝3，得x＝0.25a，平衡时B的转化率为eq \f(0.25a,a)×100%＝25%。
[答案] (1)0.45a (2)> (3)不变 (4)3 25%Q
Q＝K
反应处于化学平衡状态，v正＝v逆
Q>K
反应向逆反应方向进行，v正
Keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t1))
Keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t2))
F2＋H22HF
1.8×1036
1.9×1032
Cl2＋H22HCl
9.7×1012
4.2×1011
Br2＋H22HBr
5.6×107
9.3×106
I2＋H22HI
43
34
化学反应
平衡
常数
温度/℃
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
温度
/℃
C6H7N的
转化率/%
催化剂的
选择性/%
有效收
率/%
350
66.2
96.6
φ
360
80.7
95.0
76.7
370
86.5
95.5
82.6
380
91.1
93.5
85.2
390
95.0
80.0
76.0
400
97.7
58.1
56.8
容
器
温度
/K
物质的起始浓度/(ml·L－1)
物质的平衡浓
度/(ml·L－1)
c(H2)
c(I2)
c(HI)
c(HI)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.08
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
x
Ⅲ
500
0.50
0.50
0
0.10
实验
充入气体量
反应过程条件
①
2 ml X＋1 ml Y
恒温
②
1 ml Z
恒温
③
1 ml Z
绝热
容器
编号
物质的平衡浓度
/(ml·L－1)
物质的平衡浓度
/(ml·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
实验
标号
温度/℃
起始量/ml
平衡量/ml
达到平衡所需
时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
5
2
900
2
1
0.4
1.6
3
t/min
0
21
36
50
65
80
100
∞
A的转
化率/%
0
13.3
20.0
27.8
33.3
40.0
45.0
75.0
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