第36讲化学平衡常数（KcKp）速率常数及相关计算高考化学复习

备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练第36讲化学平衡常数（Kc、Kp）、速率常数及相关计算本讲复习目标1．理解化学平衡常数的含义，能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。2．掌握压强平衡常数的计算方法。3．了解速率常数与化学平衡常数的关系并能进行有关计算。夯基·知识精讲一．化学平衡常数的含义及应用1．表达式对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)(1)浓度商：在任意时刻的eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)，通常用Q表示。(2)化学平衡常数：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：K＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)，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。2．平衡常数与方程式的关系(1)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。(2)在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝eq\f(1,K逆)。(3)方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。(4)两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。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。K<10－510－5～105>105反应程度很难进行反应可逆反应接近完全(2)K值只受温度的影响，与物质的浓度、压强等的变化无关。影响因素内因反应物本身的性质外因温度升高ΔH<0，K值减小ΔH>0，K值增大提醒：①K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。②K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，不能预示反应达到平衡所需要的时间。③当K>105时，可以认为反应进行完全。4．应用(1)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向。(2)对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的任意状态，浓度商Q＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)。根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向：当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态；当Q＝K时，反应处于平衡状态；当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。(3)判断可逆反应的反应热5．化学平衡常数和转化率的有关计算（1）掌握一个方法——“三段式”法“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令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mxmol，容器容积为VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00变化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx（2）明确三个量的关系①三个量：即起始量、变化量、平衡量。②关系：对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。（3）掌握以下公式①平衡常数：K＝eq\f(\f(px,V)p·\f(qx,V)q,\f(a－mx,V)m·\f(b－nx,V)n)。②A的平衡浓度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③A的转化率：α(A)＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)。（转化率＝eq\f(n（转化）,n（起始）)×100%＝eq\f(c（转化）,c（起始）)×100%）④A的体积分数：φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋（p＋q－m－n）x)×100%。（某组分的体积分数＝eq\f(某组分的物质的量,混合气体总的物质的量)×100%）⑤平衡混合物中某组分的百分含量＝eq\f(某组分的平衡量,平衡时各物质的总量)×100%。⑥平衡压强与起始压强之比：eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋（p＋q－m－n）x,a＋b)。⑦混合气体的平均密度：ρ混＝eq\f(a·M（A）＋b·M（B）,V)g·L－1。⑧混合气体的平均摩尔质量：eq\o(M,\s\up7(—))＝eq\f(a·M（A）＋b·M（B）,a＋b＋（p＋q－m－n）x)g·mol－1。⑨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＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%。【例题1】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2L的密闭容器中充入8molN2O5，加热到t℃，达到平衡状态后O2为9mol，N2O3为3.4mol。则t℃时反应①的平衡常数为()A．10.7 C．9.6 【答案】B【解析】设N2O5的转化浓度为xmol·L－1，N2O3的转化浓度为ymol·L－1。所以x＝3.1，y所以反应①的平衡常数为K＝eq\f(c（O2）·c（N2O3）,c（N2O5）)＝eq\f(4.5×1.7,4－3.1)＝8.5。【例题2】已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A．反应①的平衡常数K1＝eq\f(c（CO2）·c（Cu）,c（CO）·c（CuO）)B．反应③的平衡常数K＝eq\f(K1,K2)C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容时，增大压强，H2浓度一定减小【答案】B【解析】在书写平衡常数表达式时，纯固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝eq\f(K1,K2)，B正确；对于反应③，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH<0，C错误；对于反应③，在恒温恒容时，增大压强，若充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。【例题3】在容积一定的密闭容器中，加入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应：C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．该反应的ΔH＞0B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2C．若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD，则pC＝pD＞pBD．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正＞v逆【答案】D【解析】升高温度，NO的浓度增大，说明平衡左移，则该反应的ΔH＜0，故A错误；ΔH＜0，升高温度平衡常数减小，则K1＞K2，故B错误；反应中气体物质的量不变，压强与温度有关，温度越高压强越大，则pC＞pD＝pB，故C错误。【例题4】某温度下，在密闭容器中进行反应：H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH>0，已知H2(g)和CO2(g)的初始浓度均为0.01mol·L－1，测得H2的平衡转化率为60%，下列说法不正确的是()A．CO2的平衡转化率为60%B．升高温度平衡常数K增大C．该温度下反应的平衡常数KD．若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)的浓度均为0.01mol·L－1，则反应逆向进行【答案】D【解析】根据题目已知信息，列三段式：H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始/mol·L－10.010.0100转化/mol·L－1平衡/mol·L－1因此，二氧化碳的平衡转化率为60%，A项正确；此反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，平衡常数K增大，B项正确；依据三段式，该温度下平衡常数K＝eq\f(0.006×0.006,0.004×0.004)＝2.25，C项正确；若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)的浓度均为0.01mol·L－1，则此时浓度商Q＝eq\f(0.01×0.01,0.01×0.01)＝1<K＝2.25，反应正向进行，D项错误。【例题5】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示：t/℃70080083010001200K回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为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1molCO、5molH2O，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，容器中的化学反应已达到平衡。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。【答案】(1)eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)(2)吸热(3)700(4)等于(5)不二．压强平衡常数(Kp)1．压强平衡常数(Kp)（1）当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时，就得到该反应的压强平衡常数Kp，其表达式的意义相同。对于一般可逆反应mA＋nBpC＋qD，当在一定温度下达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝eq\f(pp（C）·pq（D）,pm（A）·pn（B）)，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压，平衡分压计算方法如下：某气体的分压＝总压p(总)×该气体的物质的量分数(或体积分数)。p(总)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；（2）Kp仅适用于气相发生的反应。2．计算步骤及模板（1）计算步骤①根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。③根据分压计算公式求出各气体物质的分压。④根据平衡常数计算公式代入计算。（2）两种Kp的计算模板：①平衡总压为p0N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)n(平)abcp(分压)eq\f(a,a＋b＋c)p0eq\f(b,a＋b＋c)p0eq\f(c,a＋b＋c)p0Kp＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,a＋b＋c)p0))\s\up12(2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,a＋b＋c)p0))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,a＋b＋c)p0))\s\up12(3))②刚性容器起始压强为p0，平衡转化率为α。2NO2(g)N2O4(g)p(始)p00Δpp0αeq\f(1,2)p0αp(平)p0－p0αeq\f(1,2)p0αKp＝eq\f(\f(1,2)p0α,（p0－p0α）2)【例题1】研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g)C6H12(l)。一定温度下，在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达到平衡后，测得c(H2)＝2mol·L－1。保持温度不变，将体积压缩至原来的一半，达到新平衡时c(H2)为()A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．4mol·L－1【答案】B【解析】K＝eq\f(1,c3H2)，温度不变，K不变，则c(H2)不变，故c(H2)＝2mol·L－1。【例题2】在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为，平衡常数Kp＝kPa。【答案】【解析】假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)始/mol100变/molxxx平/mol1－xxx平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为eq\f(0.5,1)×100%＝50%，所以平衡常数Kp＝eq\f(p（S2）×p2（H2）,p2（H2S）)＝eq\f(\f(0.25,5.25)×100kPa×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,5.25)×100kPa))\s\up12(2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,5.25)×100kPa))\s\up12(2))≈4.76kPa。【例题3】在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，加入Ni/α-Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数的计算式为Kp＝________kPa2(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)。【答案】eq\f(362×362,2×7)【解析】1123K恒容时，设达到平衡时CH4的转化分压为xkPa，列三段式：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)起始分压/kPa202500转化分压/kPaxx2x2x平衡分压/kPa20－x25－x2x2x根据题意，有eq\f(20－x＋25－x＋2x＋2x,20＋25)＝1.8，解得x＝18。CH4(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的平衡分压依次是2kPa、7kPa、36kPa、36kPa，Kp＝eq\f(p2(CO)·p2(H2),p(CH4)·p(CO2))＝eq\f(362×362,2×7)kPa2。【例题4】一定温度和催化剂条件下，将1molN2和3molH2充入压强为p0的恒压容器中，测得平衡时N2的转化率为50%，计算该温度下的压强平衡常数(Kp)。【答案】eq\f(16,3p\o\al(2,0))【解析】N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始/mol130变化/mol0.51.51平衡/mol0.51.51平衡时p(N2)＝eq\f(0.5,3)p0、p(H2)＝eq\f(1.5,3)p0、p(NH3)＝eq\f(1,3)p0。Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)＝eq\f(\f(1,3)p02,\f(0.5,3)p0×\f(1.5,3)p03)＝eq\f(16,3p\o\al(2,0))。【例题5】SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示：若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。【答案】eq\f(3,p)【解析】据图可知M点SO2的转化率为50%，设初始投料为2molSO2和2molCl2，列三段式有SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)起始/mol220转化/mol111平衡/mol111所以p(SO2)＝p(Cl2)＝p(SO2Cl2)＝eq\f(1,3)p，所以Kp＝eq\f(\f(1,3)p,\f(1,3)p×\f(1,3)p)＝eq\f(3,p)。三．速率常数与平衡常数的计算1．速率常数（1）速率常数含义速率常数(k)是指在给一定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。（2）速率方程一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB=gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如①SO2Cl2SO2＋Cl2v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2Ov＝k3c2(H2)·c2(NO)（3）速率常数的影响因素温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行的越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。2．相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系对于基元反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)v(正)＝k正·ca(A)·cb(B)；v(逆)＝k逆·cg(G)·ch(H)平衡常数K＝eq\f(cg（G）·ch（H）,ca（A）·cb（B）)＝eq\f(k正·v逆,k逆·v正)反应达平衡时，v正＝v逆，故K＝eq\f(k正,k逆)。【例题1】1molCH3CH2OH和1molH2O充入恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，在550K时，气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表所示。t/min020406080100x(H2)/%01529404848上述反应中，正反应速率v正＝k正·x2(CO)·x4(H2)，逆反应速率v逆＝k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆＝____________________(以Kx和k正表示，其中Kx为用物质的量分数表示的平衡常数)，若k逆＝75mol·L－1·min－1，在t＝80min时，v逆＝_____________。【答案】eq\f(k正,Kx)1.47mol·L－1·min－1【解析】平衡时v正＝v逆，可得k正·x2(CO)·x4(H2)＝k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，Kx＝eq\f(xCH3CH2OH·xH2O,x2CO·x4H2)，k逆＝eq\f(k正,Kx)；t＝80min时，H2的物质的量分数为48%，则CO的物质的量分数为24%，CH3CH2OH、H2O的物质的量分数均为14%。v逆＝k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)＝75mol·L－1·min－1×0.14×0.14＝1.47mol·L－1·min－1。【例题2】高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4eq\o(→,\s\up7(高温))C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×cCH4，其中k为反应速率常数。(1)设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝________r1。(2)对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________。A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加H2浓度，r增大C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小【答案】(1)(1－α)(2)AD【解析】(1)根据r＝k×cCH4，若r1＝kc，甲烷转化率为α时，甲烷的浓度为c(1－α)，则r2＝kc(1－α)，所以r2＝(1－α)r1。【例题3】已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。升高温度，k正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。【答案】10大于【解析】当反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c(N2O4)＝k逆·c2(NO2)。k正＝eq\f(k逆·c2（NO2）,c（N2O4）)＝k逆·K＝10k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。【例题4】乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：C2H5OH(g)CH3OCH3(g)ΔH＝＋50.7kJ·mol－1，该反应的速率方程可表示为v正＝k正·c(C2H5OH)和v逆＝k逆·c(CH3OCH3)，k正和k逆只与温度有关。该反应的活化能Ea(正)________(填“>”“＝”或“<”)Ea(逆)，已知：甲醚，此时反应________(填“正向”或“逆向”)进行。【答案】>正向【解析】该反应焓变大于0，焓变＝正反应活化能－逆反应活化能，所以Ea(正)>Ea(逆)；反应达到平衡时正、逆反应速率相等，即k正·c(C2H5OH)＝k逆·c(CH3OCH3)，所以有eq\f(cCH3OCH3,cC2H5OH)＝eq\f(k正,k逆)＝K，T℃时，k正＝0.006s－1，k逆＝0.002s－1，所以该温度下平衡常数K＝eq\f(0.006s－1,0.002s－1)＝3，所以该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5mol乙醇和4mol甲醚时，浓度商Q＝eq\f(4,1.5)<3，所以此时反应正向进行。【例题5】肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2，其反应原理可表示为Mb(aq)＋O2(g)MbO2(aq)，该反应的平衡常数可表示为K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)。在37℃条件下达到平衡时，测得肌红蛋白的结合度(α)与p(O2)的关系如图所示[α＝eq\f(生成的cMbO2,初始的cMb)×100%]。研究表明正反应速率v正＝k正·c(Mb)·p(O2)，逆反应速率v逆＝k逆·c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。(1)试写出平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式为K＝________(用含有k正、k逆的式子表示)。(2)试求出图中c点时，上述反应的平衡常数K＝________kPa－1。已知k逆＝60s－1，则速率常数k正＝______s－1·kPa－1。【答案】(1)eq\f(k正,k逆)(2)2120【解析】(1)可逆反应达到平衡状态时，v正＝v逆，所以k正·c(Mb)·p(O2)＝k逆·c(MbO2)，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)，而平衡常数K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)＝eq\f(k正,k逆)。(2)c点时，p(O2)＝4.50kPa，肌红蛋白的结合度α＝90%，代入平衡常数表达式中可得K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)＝eq\f(0.9,4.50×1－0.9)kPa－1＝2kPa－1；K＝eq\f(k正,k逆)，则k正＝K·k逆＝2kPa－1×60s－1＝120s－1·kPa－1。提能·课后精练1．（2023秋·天津红桥·高三统考期末）合成氨工业中采用循环操作，主要是为了A．降低氨的沸点 B．提高氮气和氢气的利用率C．提高平衡混合物中氨的含量 D．增大化学反应速率【答案】B【详解】合成氨中氢气与氮气在一定条件下反应生成氨气，该反应为可逆反应，为提高氮气和氢气的利用率，将产物中氨气液化，再将未反应完的氮气和氢气通入合成塔中，进行循环利用，故答案选B。2．（2022·全国·高三专题练习）温度为T时，将(s)置于抽成真空的容器中，当达到平衡时，测得体系总压强为6kpa，则此条件下该反应的平衡常数Kp为A．6 B．9 C．12 D．36【答案】B【详解】根据反应可知，体系中NH3和H2S的物质的量相等，故二者的平衡分压也相等，即p(NH3)=p(H2S)=3kpa，故该反应的压强平衡常数为：Kp=p(NH3)×p(H2S)=3kpa×3kpa=9，故答案为：B。3．（2023·全国·高三专题练习）向恒温恒容密闭容器中通入和，一定条件下反应达到平衡后，再通入一定量的，再次达到新平衡。下列有关判断正确的是A．始终不变 B．反应平衡常数增大C．逆反应速率减小 D．的转化率增大【答案】D【详解】A．平衡后，再通入一定量O2，平衡正向移动，SO3的平衡浓度增大，A错误；B．平衡常数是与温度有关的常数，温度不变，平衡常数不变，B错误；C．通入一定量O2，反应物浓度增大，正、逆反应速率都增大，正反应速率比逆反应速率增大的更多，C错误；D．通入一定量O2，促进二氧化硫的转化，SO2的转化总量增大，D正确；故答案为：D。4．（2023·全国·高三专题练习）已知的速率方程为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。实验测得，在催化剂X表面反应的变化数据如下：t/min0102030405060700下列说法正确的是A．，B．min时，C．相同条件下，增大的浓度或催化剂X的表面积，都能加快反应速率D．保持其他条件不变，若起始浓度为0.200mol·L，当浓度减至一半时共耗时50min【答案】D【详解】根据表中数据分析，该反应的速率始终不变，的消耗是匀速的，说明反应速率与无关，故速率方程中n=0；A．由分析可知，n=0，与，则，A错误；B．由分析可知，n=0，与浓度无关，为匀速反应，t=10min时瞬时速率等于平均速率==≠，B错误；C．速率方程中n=0，反应速率与的浓度无关，C错误；D．保持其他条件不变，该反应的反应速率不变，即为，若起始浓度，减至一半时所耗时间为=50min，D正确；答案选D。5．（2023·全国·高三专题练习）在一个恒容密闭容器中通入一定量的A、B气体，在一定条件下发生反应：。达到平衡后，只改变一个条件，下列物理量的变化一定符合图中曲线的选项A再通入AB的转化率B再通入CA的体积分数C通入氦气C的物质的量D升高温度混合气体的平均摩尔质量A．A B．B C．C D．D【答案】A【详解】A．达到平衡后，再通入A，平衡正向移动，B的转化率增大，与题图中曲线符合，A正确；B．达到平衡后，再通入C，平衡逆向移动，由于混合气体的总物质的量的增加程度大于A的物质的量的增加程度，A的体积分数减小，与题图中曲线不符合，B错误；C．该反应在恒容密闭容器中进行，达到平衡后，通入氦气，各组分的浓度不变，平衡不移动，C的物质的量不变，与题图中曲线不符合，C错误；D．该反应的正反应是放热反应，达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，混合气体的总物质的量增大，而混合气体的总质量不变，故混合气体的平均摩尔质量减小，与题图中曲线不符合，D错误；故选A。6．（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）已知恒容密闭容器中发生反应：

，平衡体系中气体的平均相对分子质量(M)在不同温度下随压强的变化曲线如图所示，下列叙述正确的是A．温度： B．平衡常数：C．反应速率： D．当M为200.25时转化率约为33%【答案】D【详解】该反应为气体体积增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，气体的物质的量增大，由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，则气体的平均相对分子质量减小，由图可知，T1条件下气体的平均相对分子质量大于T2条件下气体的平均相对分子质量，则温度T1大于T2。A．由分析可知，反应温度T1大于T2，故A错误；B．平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，则平衡常数的大小关系为，故B错误；C．温度越高，反应速率越快，压强越大，反应速率越快，由图可知，b点压强大于a点，由分析可知，b点反应温度高于a点，则b点反应速率快于b点，故C错误；D．设起始时双聚氯化铝的物质的量为1mol，平衡时氯化铝的物质的量为2amol，由气体的平均相对分子质量为200.5可得：267×(1—a)+133.5×2a=200.5×(1+a)，解得a=，则双聚氯化铝的转化率为×100%≈33.3%，故D正确；故选D。7．（2023·湖南·校联考模拟预测）在一定条件下，向密闭容器中充入和，发生反应。测得相同时间内，A的转化率随温度的变化如图1所示(虚线表示A的平衡转化率随温度的变化)；速率常数的对数与温度的倒数之间的关系如图2所示。已知：①对于反应，，x为物质的量分数。②已知该反应的速率方程，，、是速率常数。下列说法错误的是A．由上图判断，该反应的 B．曲线ac代表，bd代表C．时，该反应的平衡常数 D．升高温度时，减小【答案】A【详解】A．由图可知，随温度升高，A的平衡转化率降低，该反应为放热反应，，A错误；B．由于，升高温度平衡逆向移动，说明随温度变化比随温度变化慢，图像bd的斜率小于曲线ac，所以曲线ac代表，曲线bd代表，B正确；C．时，A的平衡转化率为40％，A转化的物质的量为％，则该反应的平衡常数，C正确；D．，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，说明温度对逆反应速率影响大于正反应速率，升高温度时，减小，D正确；故选：A。8．（2023·全国·高三专题练习）在密闭容器中发生反应：，往密闭容器中以的比例通入两种反应物，其中15min后A在四温度下的转化率如下表所示，且，则下列说法正确的是温度转化率10%70%70%60%A．该反应是吸热反应B．T温度时()，A的转化率是70%C．温度下，在15min后继续进行反应，A的转化率变大D．温度反应15min后，若mol·L，则【答案】D【详解】A．15min后A在四温度下的转化率为单位时间内的转化率，该转化率与速率有关，根据表格数据可知，随着温度升高，速率加快，T1、T2温度下15min未达平衡，T3、T4温度下15min时反应已经达到平衡，为平衡转化率，平衡转化率随升高温度而减小，根据勒夏特列原理知该反应为放热反应，A错误；B．由A中分析和表格数据可知T温度时()，A的转化率大于70%，B错误；C．由A中分析可知T3温度下15min时已经达到平衡，在15min后继续进行反应，A的转化率不变，C错误；D．温度反应15min后已建立该条件下的平衡，若mol·L，设A、B的起始浓度分别为2c，c，A的转化率为60%：

，由题意知c-60%c=0.5，故c=mol/L，故，D正确；故选D。9．（2023·全国·高三专题练习）可以和发生反应：。一定温度下，向某恒容密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体，反应过程中气体和气体的浓度与时间的关系如图所示。下列说法正确的是A．时该化学反应达到平衡状态B．平衡后向容器内充入，重新达到平衡时增大C．4min时，的转化率约为71.4%D．4min内，的平均反应速率【答案】C【详解】A．由图可知，t1min时c(CO2)=c(CO)，相同条件下t1min后c(CO2)仍在减小，c(CO)仍在增大，则t1min时该化学反应没有达到平衡状态，故A错误；B．该反应的平衡常数K=，只与温度有关，温度不变则K不变，所以重新达到平衡时不变，故B错误；C．由图可知，4min时，CO2的转化率为×100%≈71.4%，故C正确；D．由图可知，4min内CO的平均反应速率v(CO)==0.125mol⋅L-1⋅min-1，故D错误；故选：C。10．（2023春·北京海淀·高三首都师范大学附属中学校考阶段练习）有研究认为，强碱性溶液中反应分三步进行，其中两步如下：第一步：第二步：……第三步：下列说法不正确的是A．反应第二步为 B．升高温度可以使增大C．由K可判断，第三步不是整个过程的决速步 D．分子的空间结构为V型【答案】C【详解】A．总反应为I-+ClO-═IO-+Cl-，其中第一步为ClO-+H2O→HClO+OH-，第三步为HIO+OH-→IO-+H2O，则总反应式减去第一步和第三步反应即可得第二步为HClO+I-→HIO+Cl-，故A正确；B．ClO-的水解是吸热反应，升高温度，可以使增大，故B正确；C．平衡常数只能体现反应进行的程度，无法判断反应的速率快慢，即由K不能确定反应第三步是否是整个过程最慢的反应，故C错误；D．HClO中心原子的价电子对数为，孤电子对数为2，则分子的空间结构为V型，故D正确；故选C。11．（2023春·湖南·高三校联考阶段练习）CO与在作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步基元反应为①(慢)

，②(快)

。下列说法正确的是A．总反应速率主要取决于反应②的快慢B．升高温度，平衡常数、均增大C．与均为直线形分子D．降低了CO与反应的△H【答案】C【详解】A．总反应速率由反应慢的①决定，选项A错误；B．①②均为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，选项B错误；C．氮气分子中存在氮氮三键，氮气的结构式为：N≡N，二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的结构式为：O=C=O，与均为直线形分子，选项C正确；D．作为反应的催化剂不能降低反应的△H，选项D错误；答案选C。12．（2023·全国·高三专题练习）1，2-二甲基环丙烷的顺反异构体可相互转化：

(顺式)

(反式)

，该反应的速率方程为：(顺)和(反)，和分别为正、逆反应速率常数。℃时，加入顺式异构体发生反应，两种异构体的质量分数w随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是A．反应速率：(正)(逆)B．L点：转化率为50％，Q(浓度商)>KC．升高温度，、增大倍数：D．℃时发生反应，测得，则【答案】C【详解】A．M和N点反应未达到平衡，则(正)(逆)，(正)(逆)，反应过程中v(正)不断减小，则(正)>(正)，则(正)(逆)，故A错误；B．L点时，顺1，2-二甲基环丙烷和逆1，2-二甲基环丙烷的质量分数相等，由方程式

(顺式)

(反式)可知，此时顺1，2-二甲基环丙烷转化了一半，转化率为50％，此时反应未达到平衡，平衡正向进行，Q(浓度商)<K，故B错误；C．该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则、增大倍数：，故C正确；D．由图可知，T1℃反应达到平衡时，

(反式)的物质的量分数为70%，

(顺式)的物质的量分数为30%，平衡常数K=，该反应是放热反应，升高温度，K值减小，K可能为1，此时K==1，，此时，故D错误；故选C。13．（2023·全国·高三专题练习）化学反应，Kp可分为以下两步：①；②。经测定和计算，得到和均为线性关系，如下图所示，已知反应②是吸热反应。则下列说法正确的是A．NOCl是化学反应的催化剂B．图②代表C．D．当时，表明可逆反应达到了平衡状态【答案】B【详解】A．NOCl在反应①中是生成物，在反应②中是反应物，所以NOCl是总反应的中间体，不是催化剂，A错误；B．因反应②是吸热反应，Kp随温度的升高而增大，T增大，1/T减小，B正确；C．①+②得总反应，所以Kp=Kp1×Kp2，C错误；D．速率之比等于化学计量数之比，时反应达到平衡，D错误；故答案为：B。14．（2023春·江苏扬州·高三统考开学考试）羟胺()能与水反应：。下列说法不正确的是A．反应的平衡常数B．能与水反应是因为分子中氮原子存在孤电子对C．溶液能吸收气体D．向羟胺溶液中滴加过量稀，可生成【答案】D【详解】A．反应的平衡常数为：，A正确；B．能与水反应是因为分子中氮原子存在孤电子对，能和H+离子形成配位键，B正确；C．溶液呈碱性，能吸收酸性气体，C正确；D．向羟胺溶液中滴加过量稀，生成硫酸氢盐，反应的化学方程式为：，D错误；故选D。15．（2023·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）已知CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H＞0。在密闭容器中充入等体积的反应物，测得平衡时CO2、H2的气体压强对数有如图所示关系，压强的单位为MPa。下列说法错误的是A．a点时对应的Kp=(MPa)B．T1＞T2C．c点对应的p(CO2)=1000MPaD．当容器中CH4与CO的压强比为1∶2时，不能说明该反应达平衡状态【答案】A【详解】A．由a点对应坐标可知，平衡时，MPa，MPa，则(MPa)，故A错误；B．取相同，该反应是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，增大，则有，故B正确；C．在条件下达平衡时，由可得，MPa，MPa，则(MPa)，温度相同，相同，则由c点对应的MPa，可得MPa，故C正确；D．由与CO的压强比为1∶2不能得出此时与相等，故D正确；故选A。16．（2023春·上海徐汇·高二上海市徐汇中学校考期末）由H、C、N、O、S等元素形成的多种化合物在生产生活中有着重要应用。Ⅰ．研究表明，在催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO，反应的热化学方程式如下：反应①反应②(1)关于上述反应①说法正确的是___________。A．△S>0 B．△S<0 C．低温自发 D．高温自发(2)恒容条件下，能说明反应②已经达到平衡状态的是___________。A．混合气体的平均相对分子质量不变 B．混合气体的密度不变C．v(H2)正=v(CO)正 D．n(CO)/n(H2)不变(3)在恒容密闭容器中发生反应①，有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________。A．降低反应温度 B．增大压强(物质状态不变)C．增大CO2的物质的量 D．混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应)Ⅱ．T1时，将1.00molCO22充入体积为1.00L的恒容密闭容器中发生反应①，已知容器起始压强为p0，经过3h反应达到平衡，平衡后混合气体的物质的量为3.00mol。(4)达到平衡时，CO2的转化率为。(5)该过程中H2的平均反应速率为mol·L-1·h-1；(6)写出反应①的平衡常数表达式K=。K可用反应体系中气体物质分压表示，即用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数。则上述反应的平衡常数KP=(用含p0的代数式表示)。【答案】(1)BC(2)D(3)AB(4)50%(6)【详解】（1）（1）反应①为气体系数之和减小的反应，故△S<0，，由于，在低温下可以自发反应，故答案为BC。（2）（2）恒容条件下，由于反应②是气体系数之和不变化的反应，混合气体的物质的量不会发生变化，混合气体的相对分子质量不变化；混合气体的密度=，m不发生变化，V不变，故密度不变化；由于H2和CO系数一样，反应速率之比等于系数之比，故也不发生变化；反应达到平衡之前，n(CO)一直在增大，n(H2)一直在减小，故n(CO)/n(H2)不变说明达到了化学平衡状态。故能说明反应②已经达到平衡状态的是D。（3）（3）在恒容密闭容器中发生反应①，反应①为气体系数之和减小的放热反应，提高CO2平衡转化率可以降低压强，恒压情况下通入惰性气体，或者增加H2的物质的量，或者降低温度，故答案为：AB。（4）Ⅱ．T1时，将1.00molCO22充入体积为1.00L的恒容密闭容器中发生反应①，已知容器起始压强为p0，经过3h反应达到平衡，平衡后混合气体的物质的量为3.00mol。设CO2转化量为a，则有：由题意知1-a+3-3a+a+a=4-2a=3mol，解得a=0.5mol，故达到平衡时，CO2的转化率为50%；（5）该过程中H2的平均反应速率为；（6）反应①的平衡常数表达式K=。K可用反应体系中气体物质分压表示，即用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数。则上述反应的平衡常数KP=(用含p0的代数式表示)。17．（2023秋·湖北武汉·高三开学考试）我国力争于2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。催化加氢合成二甲醚是一种实现“碳中和”理想的转化方法。该过程中涉及的反应如下：主反应：

副反应：

回答下列问题：(1)主反应通过以下步骤来实现：I.

II.

则主反应的。(2)在恒压、和的起始量一定时，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如下图所示，的选择性。①平衡转化率随温度升高而增大的原因是②420℃时，在催化剂作用下与反应一段时间后，测得的选择性约为50%。不改变反应时间，一定能提高选择性的措施有(填标号)。A．升高温度

B．增大压强

C．增大

D．更换适宜的催化剂(3)在温度为543K。原料组成为、初始总压为4MPa恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时的转化率为30%，二甲醚的选择性为50%，则氢气的转化率；主反应的压强平衡常数(列出计算式)。(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度大等优点。若电解质溶液呈碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为。(5)1，2-丙二醇()单分子解离反应相对能量如图所示，路径包括碳碳健断裂解离和脱水过程。从能量的角度分析，TS1、TS2、TS3、TS4四种路径中路径的速率最慢。【答案】(2)主反应放热，副反应吸热，温度升高使副反应平衡转化率上升幅度大于主反应的下降幅度BD(3)20%(4)(5)TS4【详解】（1）根据盖斯定律，主反应=I×2+II，则；（2）①主反应放热，升温平衡逆向移动，副反应吸热，升温平衡正向移动，温度升高使副反应平衡转化率上升幅度大于主反应的下降幅度；②A．主反应为气体体积减小的放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于提高二甲醚的选择性，故A错误；B．主反应为气体体积减小的放热反应，副反应为气体体积不变的吸热反应，增大压强，主反应平衡向正反应方向移动，副反应平衡不移动，有利于提高二甲醚的选择性，故B正确；C．增大，主反应和副反应平衡均向正反应方向移动，不利于提高二甲醚的选择性故C错误；D．更换适宜的催化剂可以提高二甲醚的选择性，故D正确；答案选BD；（3）设起始二氧化碳物质的量为1mol，氢气物质的量为3mol，列三段式：，平衡时氢气转化率；混合气体总物质的量3.7mol，平衡时混合气体总压强，则二氧化碳、氢气、二甲醚、水蒸气平衡分压分别为、、、，；（4）二甲醚燃料在二甲醚直接燃料电池负极发生失电子的氧化反应，电极反应式：；（5）反应过程中，需要活化能越大，反应速率越慢，根据反应历程图，TS4需要活化能最大；18．（2023·河北沧州·校考三模）二氧化碳的吸收和利用是实现“碳中和”的重要途径。Ⅰ.工业生产中，利用和制取尿素，通常认为该反应分为两步：ⅰ.

kJ⋅mol-1ⅱ.

kJ⋅mol-1(1)和制取尿素的总反应的热化学方程式为。(2)尿素易溶于水，从微观角度解释其主要原因为。Ⅱ.以为原料合成甲醇，可以实现碳的循环利用。(3)一种铜基催化剂催化转化成甲醇的催化机理如图所示，该反应的副产物是。(4)①合成甲醇的另一途径可表示为

。在恒容绝热的密闭容器中，一定说明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号)。A．

B．气体的压强保持不变C．气体的密度保持不变

D．体系的温度保持不变②某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，铂电极(a)上的电极反应式为。(5)甲醇在一定条件下脱水可制得二甲醚，该反应可表示为

。实验测得：，，、为速率常数。T₁温度下。向2L恒容密闭容器中加入0.4mol，达到平衡时测得的体积分数为60%，则平衡时的产率，反应的平衡常数。当温度改变为时，，则(填“<”“>”或“=”)。【答案】(1)

kJ·mol-1(2)尿素分子中含有氨基，与水分子之间容易形成氢键(3)CO、(4)BD(5)40%或0.11或0.111>【详解】（1）根据盖斯定律，ⅰ+ⅱ可得和制取尿素的总反应的热化学方程式：

kJ·mol。（2）尿素分子中含有氨基，与水分子之间容易形成氢键，因此尿素易溶于水。（3）根据图示可知，该反应中得到的副产物为CO、。（4）（1）时，，反应未达到平衡状态，A项错误；该反应为气体分子总数减小的反应，在恒容密闭容器中进行该反应时，气体的压强减小，当压强保持不变时反应达到平衡状态，B项正确；在恒容容器中反应时，气体的密度始终保持不变，C项错误；该反应为放热反应，在绝热容器中进行该反应时，体系的温度升高，则体系的温度保持不变时反应达到平衡状态，D项正确。故该题选BD。（2）根据图示，该甲醇燃料电池工作时，铂电极(a)上转化成，配平可得电极反应式为。（5）设达到平衡时的浓度变化为cmol⋅L，根据题中所给数据，列三段式进行计算。起始浓度/(mol·L)

0

0浓度浓度/(mol·L)

c

平衡浓度/(mol·L)

c

浓度/(mol·L)

达到平衡时测得的体积分数为60%，列式为，解得mol·L。则的产率为。此温度下，反应的平衡常数。反应达到平衡状态时，，则，因此。温度为时，，即。该反应，升温时平衡常数增大，因此。19．（2023·江西南昌·南昌市八一中学校考三模）H2S的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。回答下列问题：(1)苯硫酚(C6H5SH)是一种重要的有机合成中间体，工业上常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)来制备苯硫酚。已知下列两个反应的能量关系如图所示，则C6H5Cl与H2S反应生成C6H5SH的热化学方程式为。(2)H2S与CO2在高温下反应制得的羰基硫(COS)可用于合成除草剂。在610K时，将0.40molH2S与0.10molCO2充入2.5L的空钢瓶中，发生反应：H2S(g)+CO2(g)⇌COS(g)+H2O(g)ΔH=+35kJ/mol，反应达平衡后水蒸气的物质的量分数为0.02。①在610K时，反应经2min达到平衡，则0～2min的平均反应速率v(H2S)=。②实验测得上述反应的速率方程为：v正=k正·c(H2S)·c(CO2)，v逆=k逆·c(COS)·c(H2O)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，速率常数k随温度升高而增大。则达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。③该条件下，容器中反应达到化学平衡状态的依据是(填字母)。A．容器内混合气体密度不再变化

B．v正(H2S)=v逆(COS)C．容器内的压强不再变化

D．H2S与CO2的质量之比不变(3)工业上可以通过硫化氢分解制得H2和硫蒸气。在密闭容器中充入一定量H2S气体，反应原理：2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g)，H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。①图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为，理由是。②如果要进一步提高H2S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有。③在温度T2、P3=5MPa条件下，该反应的平衡常数Kp=MPa(已知：用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(1)C6H5Cl(g)+H2S(g)=C6H5SH(g)+HCl(g)

ΔH=–16.8kJ/mol(2)0.002mol/(L·min)>BD(3)P3>P2>P1该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，减小压强使平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大，由图像上看，相同温度，P1条件下H2S的平衡