2020年高考各科总复习考点一遍过讲义考点40 化学平衡常数及转化率-备战2020年高考化学考点一遍过

考点40 化学平衡常数及转化率

1．化学平衡常数

（1）定义

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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K表示。

（2）表达式

对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，K=。

（3）应用

①判断反应进行的限度

K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。

K	<10−5	10−5~105	>105
反应程度	很难进行	反应可逆	反应可接近完全

②判断反应是否达到平衡状态

化学反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为Q_c=。

Q_c>K时，反应向逆反应方向进行；

Q_c=K时，反应处于平衡状态；

Q_c<K时，反应向正反应方向进行。

③利用平衡常数判断反应的热效应

若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。

2．转化率

对于一般的化学反应：aA＋bB cC＋dD，达到平衡时反应物A的转化率为

α(A)＝×100％＝×100％

［c₀(A)为起始时A的浓度，c(A)为平衡时A的浓度］

反应物平衡转化率的变化判断

判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。常见有以下几种情形：

反应类型	条件的改变	反应物转化率的变化
有多种反应物的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)	恒容时只增加反应物A的用量	反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大
	同等倍数地增大（或减小）反应物A、B的量	恒温恒压条件下	反应物转化率不变
		恒温恒容条件下	m+n>p+q	反应物A和B的转化率均增大
			m+n<p+q	反应物A和B的转化率均减小
			m+n=p+q	反应物A和B的转化率均不变
只有一种反应物的可逆反应mA(g) nB(g)+pC(g)	增加反应物A的用量	恒温恒压条件下	反应物转化率不变
		恒温恒容条件下	m>n+p	反应物A的转化率增大
			m<n+p	反应物A的转化率减小
			m=n+p	反应物A和B的转化率不变

考向一 化学平衡常数及影响因素

典例1 下列关于化学平衡常数的说法中，正确的是

A．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值

B．化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度

C．化学平衡常数K只与温度、反应物浓度、体系的压强有关

D．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变

【解析】A．在给定的反应方程式中，化学平衡常数只受温度的影响，温度改变则化学平衡常数改变，故错误；B．任何时刻Q_c>K，说明平衡向逆反应方向进行，Q_c＜K，说明平衡向正反应方向进行，Q_c＝K，说明反应达到平衡，故正确；C．化学平衡常数只受温度影响，故错误；D．根据选项C分析，故错误。

【答案】B

1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO₂(g)+NaCl(s) NaNO₃(s)+ClNO(g)　K₁ ΔH₁<0(Ⅰ)

2NO(g)+Cl₂(g) 2ClNO(g)　K₂　ΔH₂<0(Ⅱ)

（1）4NO₂(g)+2NaCl(s) 2NaNO₃(s)+2NO(g)+Cl₂(g)的平衡常数K=　　　　(用K₁、K₂表示)。

（2）为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向 2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl₂，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)=7.5×10⁻³ mol·L⁻¹·min⁻¹，则平衡后n(Cl₂)=

mol，NO的转化率α₁=　　　　。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α₂　　　　α₁(填“>”“<”或“=”)，平衡常数K₂　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K₂减小，可采取的措施是　　　　。

平衡常数的几个易错点

（1）正、逆反应的平衡常数互为倒数；若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。

（2）能代入平衡常数表达式的为气体、非水溶液中的H₂O、溶液中的溶质，固体与纯液体以及溶液中H₂O的浓度可看为常数，不能代入。

考向二 化学平衡常数的计算与应用

典例1 （1）在一定条件下CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，当CO与H₂O(g)的起始物质的量之比为1∶5，达平衡时，CO转化了。若a kg含Ca₅(PO₄)₃F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿，在上述过程中有b%的Ca₅(PO₄)₃F转化为P₄，将产生的CO与H₂O(g)按起始物质的量之比1∶3混合，则在相同条件下达平衡时能产生H₂________kg。[已知：4Ca₅(PO₄)₃F＋18SiO₂＋30C 2CaF₂＋30CO＋18CaSiO₃＋3P₄]

（2）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

CH₂CH₃(g) CH=CH₂(g)＋H₂(g)

维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝________(用α等符号表示)。

【解析】（1）当CO和H₂O(g)的起始物质的量之比为1∶5时，设CO为1 mol，则：

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)

起始物质的量(mol) 1 5 0 0

改变物质的量(mol)

平衡物质的量(mol)

故此温度下，反应的平衡常数K＝＝1。

由题意知，反应4Ca₅(PO₄)₃F＋18SiO₂＋30C 2CaF₂＋30CO＋18CaSiO₃＋3P₄，若a kg含Ca₅(PO₄)₃F的质量分数为10%的磷尾矿，当有b%的Ca₅(PO₄)₃F转化为P₄时，产生的CO的物质的量为n＝ab/67.2 mol，将产生的CO和H₂O(g)按起始物质的量之比为1∶3混合，设在相同条件下达到平衡时CO转化了x mol，则

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)

起始物质的量(mol) n 3n 0 0

改变物质的量(mol) x x x x

平衡物质的量(mol) n－x 3n－x x x

故＝1，得x＝n，则达到平衡时产生的氢气的物质的量为× mol＝ mol，氢气的质量为 g＝×10^－3 kg＝ kg。

（2）从浓度角度求K_c：根据阿伏加德罗定律的推论，总压强p相同时，＝，乙苯的转化率为α，由此可得：＝，V_反应后＝(1＋α)V，根据化学方程式及平衡常数的定义：K_c＝＝＝。

从压强角度求K_p：容器中氢气的物质的量为αn，苯乙烯的物质的量为αn，乙苯的物质的量为(1－α)n，气体的总物质的量为(1＋α)n，所以氢气的分压为p，苯乙烯的分压为p，乙苯的分压为p，因此K_p＝＝p。

【答案】（1）

（2）p

2．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式K=　　　　。

（2）该反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。

（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO₂)·c(H₂)=5c(CO)·c(H₂O)，试判断此时的温度为 。

（4）若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H₂O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。

（5）830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡　　　　(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。

（6）若1 200 ℃时，在某时刻平衡体系中CO₂、H₂、CO、H₂O的浓度分别为2 mol·L⁻¹、2 mol·L⁻¹、4 mol·L⁻¹、4 mol·L⁻¹，则此时上述反应的平衡移动方向为　　　　 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。

考向三 转化率的计算与比较

典例1 已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH＞0，请回答下列问题。

（1）某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 mol·L^－1，c(N)＝2.4 mol·L^－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________。

（2）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol·L^－1，c(N)＝a mol·L^－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol·L^－1，a＝________。

（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝b mol·L^－1，达到平衡后，M的转化率为_____。

【解析】用“平衡三段式法”，借助平衡常数来串联计算：

（1）　　　　 M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)

c_始/(mol·L^－1)　　　　1　　 2.4　　0 0

c_转/(mol·L^－1)　　　　0.6　　 0.6　　0.6 0.6

c_平/(mol·L^－1)　　　　0.4　　 1.8　　0.6 0.6

α(N)＝×100%＝25%，K＝＝0.5。

（2）

由K＝＝0.5，解得a＝6。

（3）

由K＝＝0.5，解得x≈0.41。

【答案】（1）25%　（2）6　（3）41%

3．在一密闭容器，aA(g) bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则

A．平衡向逆反应方向移动了

B．物质A的转化率减少了

C．物质B的质量分数增加了

D．a>b

1．只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是

A．K值不变，平衡可能移动

B．平衡向右移动时，K值不一定变化

C．K值有变化，平衡一定移动

D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍

2．将1 mol N₂O₅置于2 L密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N₂O₅(g) 2N₂O₄(g)＋O₂(g)；②N₂O₄(g) 2NO₂(g)。达到平衡时，c(O₂)＝0.2 mol·L^－1，c(NO₂)＝0.6 mol·L^－1，则此温度下反应①的平衡常数为

A．3.2　 B．0.2

C．　 D．

3．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　O₃ O₂＋[O]　ΔH>0　平衡常数为K₁；

反应②　[O]＋O₃ 2O₂　ΔH<0　平衡常数为K₂；

总反应：2O₃ 3O₂　ΔH<0　平衡常数为K。

下列叙述正确的是

A．降低温度，总反应K减小

B．K＝K₁＋K₂

C．适当升温，可提高消毒效率

D．压强增大，K₂减小

4．已知反应X(g)＋Y(g) R(g)＋Q(g)的平衡常数与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol X和0.8 mol Y，反应初始4 s内v(X)＝0.005 mol/(L·s)。下列说法正确的是

温度/℃	700	800	830	1 000	1 200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

A．4 s时容器内c(Y)＝0.76 mol/L

B．830℃达平衡时，X的转化率为80%

C．反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动

D．1 200℃时反应R(g)＋Q(g) X(g)＋Y(g)的平衡常数K＝0.4

5．在容积均为1 L的三个密闭容器中，分别放入镍粉并充入1 mol CO，控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5 min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5 min时，b容器中v_正(CO)＝v_逆(CO)

C．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为b>a>c

D．减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态

6．一定温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入SO₂(g)和O₂(g)，进行反应，2SO₂＋O₂ 2SO₃，其起始物质的量及SO₂的平衡转化率如下表所示。下列判断中正确的是

		甲	乙	丙	丁
密闭容器体积/L		2	2	2	1
起始物质的量	n(SO2)/ mol	0.40	0.80	0.80	0.40
	n(O2)/ mol	0.24	0.24	0.48	0.24
SO2的平衡转化率%		80	α1	α2	α3

A．甲中反应的平衡常数小于乙

B．该温度下，该反应的平衡常数K为400

C．SO₂的平衡转化率：α₁>α₂＝α₃

D．容器中SO₃的物质的量浓度：丙＝丁<甲

7．一定条件下，反应2NH₃(g) N₂(g)＋3H₂(g)　ΔH＞0达到平衡时N₂的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是

A．压强：p₁＞p₂

B．b、c两点对应的平衡常数：K_c＞K_b

C．a点：2v(NH₃)_正＝3v(H₂)_逆

D．a点：NH₃的转化率为1/3

8．已知反应：2SO₃(g) 2SO₂(g)＋O₂(g)　ΔH>0，某温度下，将2 mol SO₃置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，SO₃的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是

①由图甲推断，B点SO₂的平衡浓度为0.3 mol/L

②由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为1.25×10^－3

③达平衡后，压缩容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示

④相同压强、不同温度下SO₃的转化率与温度关系如丙图所示

A．①②　　　　　　 B．②③

C．③④ D．①④

9．催化还原CO₂是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，在CO₂中通入H₂，二者可发生以下两个平行反应：

反应Ⅰ CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH₁＝－53.7 kJ·mol^－1

反应Ⅱ CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g) ΔH₂＝＋41.2 kJ·mol^－1

某实验室控制一定的CO₂和H₂初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO₂中生成甲醇的百分比)：

反应序号	T/K	催化剂	CO2转化率/%	甲醇选择性/%
①	543	Cu/ZnO纳米棒	12.3	42.3
②	543	Cu/ZnO纳米片	10.9	72.7
③	553	Cu/ZnO纳米棒	15.3	39.1
④	553	Cu/ZnO纳米片	12.0	71.6

（1）CO₂的电子式是_____________。

（2）反应Ⅰ的平衡常数表达式是K＝_________________________。

（3）对比①和③可发现：同样催化剂条件下，温度升高，CO₂转化率升高， 而甲醇的选择性却降低，请解释甲醇选择性降低的可能原因__________________________________；对比①、②可发现，在同样温度下，采用Cu/ZnO纳米片使CO₂转化率降低， 而甲醇的选择性却提高，请解释甲醇的选择性提高的可能原因_______________________________。

（4）有利于提高CO₂转化为CH₃OH平衡转化率的措施有________。

a．使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂

b．使用Cu/ZnO纳米片做催化剂

c．降低反应温度

d．投料比不变，增加反应物的浓度

e．增大CO₂和H₂的初始投料比

10．CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造具有更高价值的化学品是目前的研究方向。

（1）250 ℃时，以镍合金为催化剂，涉及此研究的某反应的平衡常数K=，则此反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　；又知此反应的逆反应为放热反应，则一定能使此反应的平衡常数增大的措施是　　　　　　　　(填选项字母)；使该反应的平衡一定向正反应方向移动的措施有

(填选项字母)。

A．增大CO₂的浓度　　　　B．升高温度　　　　C．降低温度

D．增大压强　　　　E.减小压强

（2）用某种特殊催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸，温度超过某个值时乙酸的生成速率却减小了，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）将CO₂转化为甲醚的反应原理为2CO₂(g)+6H₂(g) CH₃OCH₃(g)+3H₂O(l)。

①已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如表:

投料比[n(H2)/n(CO2)]	500 K	600 K	700 K
1.5	45%	33%	20%
x	a	b	c

上述反应的焓变ΔH　　 (填“>”、“<”或“=”，下同)0，ΔS　　　　0，若a>45%，则x　　　　1.5。

②在80 ℃时，向体积为0.5 L的密闭容器中加入2 mol CO₂和6 mol H₂，20 min后反应达到平衡，此时CH₃OCH₃的物质的量为0.5 mol，则该反应的平均反应速率v(CO₂)=　　　　　 mol·L^-1·min^-1，H₂的转化率α(H₂)=　　　 ，在80 ℃时该反应的化学平衡常数为　　　　　　(列出计算式即可)。

1．[2019江苏][双选]在恒压、NO和O₂的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO₂的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是

A．反应2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)的ΔH>0

B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率

C．图中Y点所示条件下，增加O₂的浓度不能提高NO转化率

D．380℃下，c_起始(O₂)=5.0×10⁻⁴ mol·L⁻¹，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000

2．[2018江苏]一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO₂(g)+ O₂(g) 2SO₃(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：

下列说法正确的是

A．v₁< v₂，c₂< 2c₁ B．K₁> K₃，p₂> 2p₃

C．v₁< v₃，α₁(SO₂ ) >α₃(SO₂ ) D．c₂> 2c₃，α₂(SO₃ )+α₃(SO₂ )<1

3．[2017天津]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℃，固体杂质不参与反应。

第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)₄；

第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。

下列判断正确的是

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．第二阶段，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)

4．[2019新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

（1）Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O₂(g)=2Cl₂(g)+2H₂O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) ∶c(O₂)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K（300℃）____________K（400℃）（填“大于”或“小于”）。设HCl初始浓度为c₀，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O₂)=1∶1的数据计算K（400℃）=____________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O₂)过低、过高的不利影响分别是____________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

CuCl₂(s)=CuCl(s)+Cl₂(g) ΔH₁=83 kJ·mol^-1

CuCl(s)+O₂(g)=CuO(s)+Cl₂(g) ΔH₂=-20 kJ·mol^-1

CuO(s)+2HCl(g)=CuCl₂(s)+H₂O(g) ΔH₃=-121 kJ·mol^-1

则4HCl(g)+O₂(g)=2Cl₂(g)+2H₂O(g)的ΔH=_________ kJ·mol^-1。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是______________。（写出2种）

5．[2017新课标Ⅰ节选]近期发现，H₂S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：

（3）H₂S与CO₂在高温下发生反应：H₂S(g)+CO₂(g) COS(g) +H₂O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO₂与0.40 mol H₂S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H₂S的平衡转化率=_______%，反应平衡常数K=________。

②在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H₂S的转化率_____，该反应的H_____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．CO₂ C．COS D．N₂

6．[2016上海]随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO₂的捕集利用技术成为研究的重点。

完成下列填空：

（1）目前国际空间站处理CO₂的一个重要方法是将CO₂还原，所涉及的反应方程式为：

CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O(g)

已知H₂的体积分数随温度升高而增加。

若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。（选填“增大”、“减小”或“不变”）

v正	v逆	平衡常数K	转化率α

（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：

	[CO2]/mol·L−1	[H2]/mol·L−1	[CH4]/mol·L−1	[H2O]/mol·L−1
平衡Ⅰ	a	b	c	d
平衡Ⅱ	m	n	x	y

a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。

7．[2016新课标全国Ⅲ节选]煤燃烧排放的烟气含有SO₂和NO_x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO₂溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：

（2）在鼓泡反应器中通入含有SO₂和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO₂溶液浓度为5×10⁻³ mol·L⁻¹。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子					Cl−
c/（mol·L−1）	8.35×10−4	6.87×10−6	1.5×10−4	1.2×10−5	3.4×10−3

①写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强，NO的转化率______（填“提高”、“不变”或“降低”）。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______（填“增大”“不变”或“减小”）。

③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。

（3）在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝的反应中，SO₂和NO的平衡分压p_e如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

②反应ClO₂⁻+2 2+Cl⁻的平衡常数K表达式为___________。

变式拓展

1．【答案】（1）

（2）2.5×10⁻²　75%　>　不变　升高温度

【解析】（1）将题干中两个方程式做如下处理：(Ⅰ)×2−(Ⅱ)可得4NO₂(g)+2NaCl(s) 2NaNO₃(s)+2NO(g)+Cl₂(g)，则其平衡常数K=。

（2）根据“三段式”

2NO(g)　+Cl₂(g)　 　2ClNO(g)

0.1 0.05 0

0.1α₁ 0.05α₁ 0.1α₁

0.1−0.1α₁ 0.05−0.05α₁ 0.1α₁

v(ClNO)==7.5×10⁻³ mol·L⁻¹·min⁻¹，得α₁=75%，平衡时n(Cl₂)=(0.05−0.05α₁) mol·L⁻¹×2 L =0.025 mol。该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α₂>α₁；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K₂不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K₂减小。

2．【答案】（1）

（2）吸热 （3）700 ℃

（4）等于 （5）不

（6）逆反应方向

【解析】（1）根据化学方程式可写出K=。

（2）分析表中数据可知，随着温度的升高，K值逐渐增大，说明正反应是吸热反应。

（3）某温度下，由3c(CO₂)·c(H₂)=5c(CO)·c(H₂O)得出==0.6=K，查表知K=0.6时对应温度是700 ℃。

（4）只要温度不变，K值就不变。

（5）830 ℃时达到平衡，扩大容器体积，由于反应前后气体的物质的量不变，则平衡不移动。

（6）该条件下Q_c===4>K=2.6，故反应向逆反应方向移动。

3．【答案】C

【解析】体积增大一倍，压强减小，假设平衡不移动，B的浓度应是原来的50%<60%，说明平衡移动，向正反应方向移动，A错误；平衡正向移动，A的转化率增大，B错误；平衡正向移动，B的质量分数增大，C正确；减小压强，平衡应向体积增大的方向移动，即a<b，D错误。

考点冲关

1．【答案】D

【解析】因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为K，D项错误。

2．【答案】B

【解析】N₂O₅分解得到N₂O₄部分转化为NO₂(g)，平衡时c(O₂)＝0.2 mol·L^－1，c(NO₂)＝0.6 mol·L^－1，则平衡时c(N₂O₄)＝2c(O₂)－c(NO₂)＝0.2 mol/L×2－×0.6 mol/L＝0.1 mol/L，平衡时c(N₂O₅)＝－2c(O₂)＝0.5 mol/L－0.2 mol/L×2＝0.1 mol/L，故反应①的平衡常数K＝＝＝0.2。

3．【答案】C

【解析】降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K₁＝、K₂＝、K＝＝K₁·K₂，B项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，c([O])增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。

4．【答案】B

【解析】反应初始4 s内X的平均反应速率v(X)＝0.005 mol/(L·s)，根据速率之比等于化学计量数之比，可知v(Y)＝v(X)＝0.005 mol/(L·s)，则4 s内Δc(Y)＝0.005 mol·L^－1·s^－1×4 s＝0.02 mol/L，Y的起始浓度为＝0.4 mol/L，故4 s时c(Y)＝0.4 mol/L－0.02 mol/L＝0.38 mol/L，A错误；设平衡时A的浓度变化量为x，则：

X(g)＋Y(g ) R(g)＋Q(g)

c_始/mol·L^－1　　0.1　　0.4　　 0　　0

c_转/mol·L^－1　　 x　　 x　　 x x

c_平/mol·L^－1　　 0.1－x 0.4－x x x

故＝1.0，解得x＝0.08，所以平衡时X的转化率为×100%＝80%，B正确；由表格可知，温度升高，化学平衡常数减小，平衡逆向移动，C错误；1 200℃时反应X(g)＋Y(g) R(g)＋Q(g)的平衡常数值为0.4，所以1 200℃时反应R(g)＋Q(g)X(g)＋Y(g)的平衡常数的值为＝2.5，D错误。

5．【答案】D

【解析】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的变化则说明随温度升高化学平衡逆向进行，则正反应为放热反应，A错误；反应进行到5 min时，b容器未必达到平衡状态，则b容器中v_正(CO)不一定等于v_逆(CO)，B错误；其他条件相同时，随温度升高平衡左移，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。

6．【答案】B

【解析】温度一定，平衡常数不变，A错误；甲中平衡常数K＝＝＝400，B正确；乙和丙中二氧化硫起始量相同，但丙中氧气物质的量大于乙中氧气物质的量，所以α₁<α₂，丙和丁中二氧化硫和氧气起始浓度相同，平衡等效，二氧化硫转化率相等，C错误；丙和丁平衡等效，三氧化硫浓度相同，丙中二氧化硫和氧气起始浓度是甲中二氧化硫和氧气起始浓度的2倍，浓度加倍等效于增大压强，所以丙中三氧化硫浓度大于甲中三氧化硫浓度，D错误。

7．【答案】B

【解析】A项，该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N₂的体积分数越 小，p₁＜p₂，故A项错误；B项，b、c两点对应温度b＜c，该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，K_c＞K_b，故B正确；C项，反应速率之比等于化学计量数之比，3v(NH₃)_正＝2v(H₂)_逆，故C错误；D项，对于反应2NH₃(g) N₂(g)＋3H₂(g)，假设反应前氨气的物质的量为1 mol，反应的氨气的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨气的转化率为，故D错误。

8．【答案】B

【解析】三氧化硫起始浓度为＝0.2 mol/L，由甲图可知B点SO₃的转化率为15%，根据浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以Δc(SO₂)＝Δc(SO₃)＝15%×0.2 mol/L＝0.03 mol/L，故二氧化硫的平衡浓度为0.03 mol/L，①错误；A点时，SO₃的转化率为20%，Δc(SO₃)＝20%×0.2 mol/L＝0.04 mol/L，平衡时，SO₃、SO₂、O₂的浓度分别为0.16 mol/L、0.04 mol/L、0.02 mol/L，K＝＝＝1.25×10^－3，②正确；此反应为不等体反应，压缩体积，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即逆向移动，因体积减小，各物质的浓度增大，故化学反应速率加快，③正确；升高温度平衡向吸热的方向移动，即正向移动，SO₃的转化率将增大，与图像 (图像上根据先拐先平的原则，T₁大于T₂，升高温度，SO₃的转化率减小) 不符合，④错误。综上所述，故选B。

9．【答案】（1）

（2）

（3）反应Ⅰ为生成甲醇的反应，该反应是放热反应，因此升高温度，平衡逆向进行，因此甲醇的产率减小，甲醇的选择性降低　因为在该时间段内，使用Cu/ZnO纳米片催化剂使反应Ⅰ速率增加，因此测得该时间段内得到的甲醇较多，甲醇选择性提高

（4）cd

【解析】（1）二氧化碳中碳原子在中间，碳氧之间为两个共用电子对，电子式为 。

（2）反应Ⅰ为CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，所以平衡常数表达式为K＝。

（3）生成甲醇的反应是反应Ⅰ，而该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，导致甲醇的选择性降低。采用Cu/ZnO纳米片(催化剂)只能影响速率不能改变平衡，该实验并不是达到平衡后再测数据，而是反应相同时间后就测定，所以反应比较快的进行的量就多，因此结论是：Cu/ZnO纳米片催化剂使反应Ⅰ速率增加更明显，该时间段内得到的甲醇较多，甲醇选择性提高。

（4）催化剂都不改变平衡状态，所以选项a、b都错误。降温使反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，所以提高了CO₂转化为CH₃OH平衡转化率，选项c正确。恒容，按照相同投料比，增大物质的浓度就是相当于增大压强，对于反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，所以提高了CO₂转化为CH₃OH平衡转化率，选项d正确。增大CO₂和H₂的初始投料比，实际会降低二氧化碳的转化率，选项e错误。

10．【答案】（1）CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+2H₂(g)　B　ABE

（2）催化剂的催化效率降低

（3）①<　<　>

②0.1　50%

【解析】本题考查了化学平衡移动的影响因素、化学平衡常数的计算等知识，充分考查了考生的分析、理解能力及化学计算能力。（1）由平衡常数表达式知反应物为CO₂、CH₄，生成物为CO、H₂，再由浓度幂知各物质前面的化学计量数分别为1、1、2、2，所以该反应的化学方程式为CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+2H₂(g)。此反应的逆反应为放热反应，则CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+2H₂(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大；增加反应物的浓度或减少生成物的浓度，平衡正向移动；增大压强要区别恒容充入惰性气体(或N₂等不影响反应的气体)增大压强和恒容充入反应气体增大压强，故平衡不一定移动；减小压强平衡向正反应方向移动。

（2）当温度超过某个值时，催化剂的催化效率降低，从而导致乙酸的生成速率降低。

（3）①升高温度，CO₂的转化率减小，说明平衡逆向移动，可知该反应为放热反应，ΔH<0，因该反应前后气体分子数减小，故ΔS<0。在相同温度下，增大H₂的浓度，可使平衡正向移动，从而提高CO₂的转化率，故x>1.5。②由题意知，利用三段式法则有:

v(CO₂)===0.1 mol·L^-1·min^-1，H₂的转化率α(H₂)=×100%=50%，80 ℃时，此反应的平衡常数K==。

【备注】2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(l)

开始(mol·L^-1) 4 12 0

转化(mol·L^-1) 2 6 1

平衡(mol·L^-1) 2 6 1

直通高考

1．【答案】BD

【解析】A．随温度升高NO的转化率先升高后降低，说明温度较低时反应较慢，一段时间内并未达到平衡，分析温度较高时，已达到平衡时的NO转化率可知，温度越高NO转化率越低，说明温度升高平衡向逆方向移动，根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应，∆H<0，故A错误；

B．根据上述分析，X点时，反应还未到达平衡状态，反应正向进行，所以延长反应时间能提高NO的转化率，故B正确；

C．Y点，反应已经达到平衡状态，此时增加O₂的浓度，使得正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，可以提高NO的转化率，故C错误；

D．设NO起始浓度为amol/L，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O₂和NO₂的浓度分别为0.5amol/L、(5×10^-4-0.25a)mol/L、0.5amol/L，根据平衡常数表达式

K=>=2000，故D正确；故选BD。

【点睛】解本题时需要注意：实线中在最高点之前反应没有达到平衡状态，主要讨论温度对化学反应速率的影响；最高点之后反应达到平衡状态，可以研究温度对化学平衡的影响。

2．【答案】CD

【解析】对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。容器2中加入4molSO₃等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO₂和2molO₂，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，υ₂υ₁，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时c₂2c₁，p₂2p₁，α₁（SO₂）+α₂（SO₃）1，容器1和容器2温度相同，K₁=K₂；容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，υ₃υ₁，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时c₃c₁，p₃p₁，α₃（SO₂）α₁（SO₂），K₃K₁。根据上述分析，A项，υ₂υ₁，c₂2c₁，A项错误；B项，K₃K₁，p₂2p₁，p₃p₁，则p₂2p₃，B项错误；C项，υ₃υ₁，α₃（SO₂）α₁（SO₂），C项正确；D项，c₂2c₁，c₃c₁，则c₂2c₃，α₁（SO₂）+α₂（SO₃）1，α₃（SO₂）α₁（SO₂），则α₂（SO₃）+α₃（SO₂）1，D项正确；答案选CD。

点睛：本题考查化学平衡时各物理量之间的关系，解题时巧妙设计中间状态，利用外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响判断。如容器2先设计其完全等效平衡的起始态为4molSO₂和2molO₂，4molSO₂和2molO₂为两倍容器1中物质的量，起始物质的量成倍变化时相当于增大压强。

3．【答案】B

【解析】A、平衡常数只与温度有关，与浓度无关，所以增加c(CO)，平衡虽然向正向移动，但反应的平衡常数不变，A错误；B、50时，Ni(CO)₄以气态存在，有利于分离，从而促使平衡正向移动，B正确；C、230时，Ni(CO)₄分解的平衡常数为5×10⁶，可知分解率较高，C错误；D、v_生成[Ni(CO)₄]表示正向速率，v_生成(CO) 表示逆向速率，当4v_生成[Ni(CO)₄]= v_生成(CO)时，反应达到化学平衡状态，D错误。故选B。

【名师点睛】本题考查平衡状态的判定、平衡常数等。落实考试大纲修订思路，考查学科的必备知识和方法。化学平衡状态判断有两个依据，一是正逆反应速率相等，二是“变量”不变。注意D项化学平衡状态的判断容易粗心导致出错。

4．【答案】（1）大于 O₂和Cl₂分离能耗较高、HCl转化率较低

（2）﹣116

（3）增加反应体系压强、及时除去产物

【解析】（1）根据反应方程式知，HCl平衡转化率越大，平衡常数K越大，结合图像知升高温度平衡转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，则K(300℃)>K(400℃)；

由图像知，400℃时，HCl平衡转化率为84%，用三段式法对数据进行处理得：

起始（浓度） c₀ c₀ 0 0

变化（浓度） 0.84c₀ 0.21c₀ 0.42c₀ 0.42c₀

平衡（浓度）(1-0.84)c₀ (1-0.21)c₀ 0.42c₀ 0.42c₀

则K=；根据题干信息知，进料浓度比过低，氧气大量剩余，导致分离产物氯气和氧气的能耗较高；进料浓度比过高，HCl不能充分反应，导致HCl转化率较低；

（2）根据盖斯定律知，（反应I+反应II+反应III）×2得 ∆H=（∆H₁+∆H₂+∆H₃）×2=-116kJ·mol^-1；

（3）若想提高HCl的转化率，应该促使平衡正向移动，该反应为气体体积减小的反应，根据勒夏特列原理，可以增大压强，使平衡正向移动；也可以及时除去产物，减小产物浓度，使平衡正向移动；

5．【答案】（3）①2.5 2.8×10^–3 ②> > ③B

【解析】（3）① H₂S(g) + CO₂(g) COS(g)+ H₂O(g)

开始 0.40mol 0.10mol 0 0

反应 x x x x

平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x

解得x=0.01mol，所以H₂S的转化率是

由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数；

②根据题目提供的数据可知温度由610K升高到620K时，化学反应达到平衡，水的物质的量分数由0.02变为0.03，所以H₂S的转化率增大。α₂>α₁；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故△H>0；③A．增大H₂S的浓度，平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，所以H₂S转化率降低，A错误；B．增大CO₂的浓度，平衡正向移动，使更多的H₂S反应，所以H₂S转化率增大，B正确；C．COS是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H₂S转化率降低，C错误；D．N₂是与反应体系无关的气体，充入N₂，不能使化学平衡发生移动，所以对H₂S转化率无影响，D错误。答案选B。

6．【答案】（1）

v正	v逆	平衡常数K	转化率α
增大	增大	减小	减小

（2）

【解析】（1）H₂的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小。

（2）相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。

7．【答案】（2）①4OH⁻＋3＋4NO 4＋3Cl⁻＋2H₂O 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高

（3）①减小 ②

【解析】（2）①亚氯酸钠具有氧化性，则NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为4OH⁻＋3＋4NO 4＋3Cl⁻＋2H₂O；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高。

②根据反应方程式2H₂O＋＋2SO₂ 2＋Cl⁻＋4H^＋、2H₂O＋3＋4NO 4＋3Cl⁻＋4H^＋可知随着吸收反应的进行氢离子浓度增大，吸收剂溶液的pH逐渐减小。

③由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化。

（3）在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝的反应中，SO₂和NO的平衡分压p_e如图所示。①由图分析可知，反应温度升高，SO₂和NO的平衡分压负对数减小，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。②根据反应的方程式ClO₂⁻+2 2+Cl⁻可知平衡常数K表达式为。

 

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