专项02化学平衡-2023届高考化学二轮复习知识清单与专项练习(新高考专用)(原卷版+解析)

专项02化学平衡该专题分为两个板块【1】知识清单化学反应速率的计算用单位时间内浓度的该变量求速率用单位时间内物质的量的改变量求速率用单位时间内物质分压的该变量求速率用速率常数表示化学速率二、平衡的判定1.利用速率判定是否达平衡（1）同一对象：υ(正)=υ(逆)达平衡（2）不同对象：方向相反，速率为系数比。υ正(A)/υ逆(B)=a/b2.利用变到不变判定（1）P总、V总、n总（2）物质的量分数、体积分数（3）气体平均相对分子质量（4）气体密度三、K值计算1.K值的计算及用途2.Kp3.速率常数问题【2】专项练习【1】知识清单化学反应速率的计算用单位时间内浓度的该变量求速率注意事项1：给定数据对象与求解对象是否一致。如果一致则直接求解；如果不一致则通过速率之比等于系数之比转化求解在一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI(g)，发生反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)，2s时生成0.1molH2，则以HI表示该时段的化学反应速率是.注意事项2：注意在表格左侧或者坐标上方有数据的变换，以防掉入陷阱。练习1.可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH<0

，T1℃时在容积为4L的恒容密闭容器中通入2molX和6molY发生反应。5min时反应达到平衡状态，气体总物质的量为6.4mol求：达平衡时Y(g)的转化率为_______(用百分数表示)，0-5min内该反应中X(g)的平均速率υ(x)=_______mol·L-1·min-1用单位时间内物质的量的改变量求速率在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02468n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2计算2～6min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。练习2.甲烷水蒸气重整制氢：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H1=+216kJ•mol-1。甲烷水蒸气重整过程中，温度1000K,原料气以57.6Kg•h-1通入容积为1L镍基催化反应器中，2-5s甲烷质量分数由7.32%变为5.32%，用甲烷表示2-5s的反应速率为____mol•min-1用单位时间内物质分压的该变量求速率解题思路1：恒压装置——意味总压不会发生改变恒容装置——意味总压可能会随着反应的进行发生改变可以根据Pv=nRT，阿伏伽德罗推论：在相同温度和相同体积下，物质的量与压强成正比，求解变化后的总压强。工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550℃时，在1L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：反应时间/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol042051.5102151若在起始时总压为p0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝__________kPa·min－1。练习3.反应=1\*ROMANI可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应=2\*ROMANII发生。主反应=1\*ROMANI：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-270kJ·mol-1副反应=2\*ROMANII：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件（如表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化的情况如图所示：实验编号abc温度/KT1T1T2催化剂的比表面积/（m2·g-1）80120120=1\*GB3①T1T2（填”>””<”或”=”），曲线=3\*ROMANIII对应的实验编号是。=2\*GB3②若在曲线=2\*ROMANII的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率υ(H2O)=kPa·min-1用速率常数表示化学速率N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)△H。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。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=___________kPa·s-1。练习4.工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，该反应的逆反应速率表达式为v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：CO浓度/(mol·L－1)H2浓度/(mol·L－1)逆反应速率/(mol·L－1·min－1)0.1c18.0c2c116.0c20.156.75由上述数据可得该温度下，c2＝_____，该反应的逆反应速率常数k＝_____L3·mol－3·min－1。练习5.300℃时，2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系如下表：序号c(ClNO)/(mol·L－1)v/(mol·L－1·s－1)①0.303.60×10－9②0.601.44×10－8③0.903.24×10－8n＝________；k＝________________。平衡的判定1.利用速率判定是否达平衡（1）同一对象：υ(正)=υ(逆)达平衡（2）不同对象：方向相反，速率为系数比。υ正(A)/υ逆(B)=a/b例5：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，判断一下描述是否达到平衡状态？①υ(SO2)=2υ(O2)②υ正(SO2)=υ逆（SO3）③消耗1molO2的同时，生成2molSO3=4\*GB3④单位时间内消耗SO3的量是消耗O2量的倍练习6.对于CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是（）3υ(CO2)=υ(H2)B.3υ逆（H2）=υ正（H2O）C.υ正(H2)=3υ逆（CO2）D.断裂3molH-H键的同时，形成2molO-H键E.断裂3molH-H键的同时，断裂3molO-H键2.利用变到不变判定（1）P总、V总、n总N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)n总不变达平衡恒容：p总不变达平衡恒压：V总不变达平衡（2）物质的量分数、体积分数A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)C(s)A(g)+B(g)不变达平衡=n（B）/n总易错点：当总物质的量和B的物质的量都在发生改变时，那么可以利用极值法求解，B的物质的量分数是否发生改变。（3）气体平均相对分子质量判断：不变达平衡可否判断达平衡N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)2C(g)2A(g)+B(s)NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)=m总气体质量/n总气体物质的量（4）气体密度不变达平衡可否判断达平衡恒容：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)恒容：2A(g)+B(s)2C(g)恒压：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)恒压：2A(g)+B(s)2C(g)=m总气体的质量/V容器练习7：甲醇气相脱水制甲醚的反应可表示为：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应，能判断反应达到化学平衡状态的是____。A．CH3OCH3(g)和H2O(g)的浓度比保持不变B．v正(CH3OH)=2v逆(CH3OCH3)C．容器内压强不再变化D．混合气体的平均相对分子质量不再变化练习8.工业合成氨气，在恒温恒容装置中，下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。A．3v正(H2)=2v逆(NH3)B．容器内气体压强不变C.混合气体的密度不变

D．混合气的温度保持不变三、K值计算1.K值的计算和用途（1）K值的计算例6.T℃时，在恒温恒容的密闭条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示：在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。练习9.CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义，CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。某温度下，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%，其平衡常数为改编：CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义，CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)某温度下，初始体积为2L的容器中加入2molCH4，1molCO2以及催化剂进行重整反应，保持恒压状态，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为【答案】K值的应用①用于判定平衡的移动方向（本质判定υ正和υ逆的相对大小关系）在恒温恒压条件下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，达到平衡时各物质的量均为1mol，再充入3molN2，平衡移动。（填“正向”、“逆向”或“不”）②用于判定一个气体参与反应的方程，其转化率/浓度/压强问题恒温恒容条件下，CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)，容器中含足量CaO和CaCO3固体，达到平衡后再充入CO2，达到新平衡时，容器内压强。（填“变大”、“变小”或“不变”）2.Kp计算例9.亚硝酰氯可由NO与Cl2反应制得，反应原理为2NO(g)+Cl(g)2ClNO(g).按投料比n(NO):n(Cl2)=2:1把NO和Cl2充入一恒压得密闭容器中发生上述反应，NO得平衡转化率与温度T的关系如图所示：=1\*GB3①该反应的（填“>”“<”或“=”）=2\*GB3②M点时容器内NO的体积分数为。=3\*GB3③若反应一直保持在P压强条件下进行，则M点的平衡常数Kp=（用含p的表达式表示）练习9用NH3催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染，其反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。一定温度下，在某恒定压强为P的密闭容器中充入一定量的NO、NO2和NH3，达到平衡状态后，容器中含n(NO)=amol，n(NO2)=2amol，n(NH3)=2amol，n(N2)=2bmol，且N2(g)的体积分数为1/3，请计算此时的平衡常数Kp=________________。（用只含P的式子表示，且化至最简式）。【备注：对于有气体参加的反应，可用某组分的平衡分压代替物质的量浓度计算平衡常数，记作KP。如p(NO2)为NO2的平衡分压，p(NO2)=x(NO2)p，p为平衡总压，x(NO2)为平衡体系中NO2的物质的量分数。】3.速率常数问题例10.焦炭催化还原SO2生成S2的反应为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。实验测得：υ正=k正c2(SO2)①=②平衡时体系压强为PkPa,Kp为用分压表示的平衡常数（分压=总压物质的量分数），则平衡常数Kp=（用含p的式子表示）练习10、对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α=%，平衡常数K（343K）=（保留2位小数）②比较a、b处反应速率大小：υaυ反应速率υ=υ正−υ逆=k正xSiHCl3−k逆x4.方程式之间K值的关系处理例11、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：化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)据反应①与②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(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。练习11、化学平衡状态I、II、III的相关数据如下表：编号化学方程式平衡常数温度979K1173KIFe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)K11.472.15ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K21.62bⅢFe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)K3a1.68根据以上信息判断，下列结论错误的是A．a＞bB．增大压强，平衡状态II不移动C．升高温度平衡状态III向正反应方向移动D．反应II、III均为放热反应5.同一容器中进行多个反应，求常数问题。例12.将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：=1\*GB3①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)=2\*GB3②2HI(g)H2(g)+I2(g)当达到平衡时，C(H2)=1mol/L,C(HI)=4mol/L，则此温度下反应=1\*GB3①的平衡常数为练习12、CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molCO2和2molH2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择______(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝________(只列算式不计算)。【2】专项练习（2022·山东日照·高三期中）将CO2转化为高附加值碳基燃料，可有效减少碳的排放。在催化剂作用下CO2甲烷化的总反应为：CO2(g)+2H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H总Kp总，该反应分两步完成，反应过程如下：i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1Kp1ii.CO(g)+H2(g)CO2(g)+CH4(g)△H2Kp2回答下列问题：(1)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度的变化如图所示。对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是____，使用的合适温度为____。(2)为研究反应过程的热效应，一定温度范围内对上述反应的平衡常数Kp进行计算，得lgKp-T的线性关系如图：①对于反应ii，图中v正A_____v正B(填“>”“<”或“=”)。反应i中，正反应的活化能E正____(填“>”“<”或“=”)逆反应的活化能E逆。②在T1温度下Kp1=____，在该温度下，向恒容容器中充入7molCO2和12molH2，初始压强为19kPa，反应经7min达到平衡，此时p(H2O)=5kPa，则v(H2)=_____kPa•min-1。达到平衡后，若保持温度不变压缩容器的体积，CH4的物质的量____(填“增加”“减小”或“不变”)，反应i的平衡将____(填“正向”“逆向”或“不”)移动。2．（2022·山西运城·高三期中）在“碳达峰、碳中和”的目标引领下，减少排放实现的有效转化成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法，回答下列问题。I.以作催化剂，采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。反应历程如下：i.催化剂活化：(无活性)(有活性)；ii.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应：①主反应：

，②副反应：

。(1)某温度下，在恒容反应器中，能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。A．分别用和表示的速率之比为3：1B．混合气体的平均摩尔质量不变C．混合气体的密度不变D．和的分压之比不变(2)a.选择性随气体流速增大而升高的原因可能是_______。(已知：选择性)b.某温度下，与的混合气体以不同流速通过恒容反应器。气体流速增大可减少产物中的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：_______。(3)反应①、②的(K代表化学平衡常数)随(温度的倒数)的变化如图所示。升高温度，反应的化学平衡常数_______(填“增大”或“减小”或“不变”)。(4)恒温恒压密闭容器中，加入2mol和4mol，只发生反应①和反应②，初始压强为。a.在230℃以上，升高温度的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______。b.在300℃发生反应，反应达平衡时，的转化率为50%，容器体积减小20%。则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=_______(保留两位有效数字)。II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：i.ii.上述反应中为吸附活性炭，反应历程的能量变化如图1所示：干重整反应的速率由决定_______(填“反应i”或“反应ⅱ”)，干重整反应的热化方程式为_______。(选取图1中、、表示反应热)。3．（2022·重庆八中高三阶段练习）碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。CO和的混合气体是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在刚性密闭容器中会发生如下两个反应：I．

II．

(1)反应I在_____________下能自发进行(填“任何温度”“高温”或“低温”)。已知C(s)、(g)、CO(g)的燃烧热分别为393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、283.0kJ/mol，则___________。(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应II，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是(填序号)。A．容器内温度不变 B．比值不变C．容器内气体的密度不再改变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变(3)已知反应II的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，(k表示或)与温度的关系如图所示。A点对应的温度下，反应的平衡常数___________；升高温度，反应Ⅱ的平衡常数K___________(填“变大”“变小”或“不变”)，其中直线b表示___________随温度的变化(填“”或“”)。(4)在图A点对应的温度下，向某恒温刚性密闭容器中加入足量焦炭和4mol水蒸气，同时发生反应I和反应II，已知起始时容器内压强为80kPa，10min后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa。①提高水蒸气平衡转化率的方法有_______________(写两种不同的方法)。②平衡时CO的分压___________kPa，平衡时水蒸气的转化率为___________%。4．（2022·江西吉安·高三阶段练习）乙烯、丙烯是极为重要的石油化工原料，中国石化集团于2021年11月17日宣布，我国已经实现“轻质原油裂解制乙烯、丙烯”工业化生产，此技术或大幅缩短生产流程、降低生产成本、减排二氧化碳。(1)已知裂解过程存在两个反应：ⅰ.ⅱ.则_______；下列措施最有可能提高丙烯产率的是_______(填标号)。A．减小压强

B．分离出C．升高温度

D．使用对丙烯高选择性的催化剂(2)一定条件下，向某密闭容器中通入的丁烷，控制适当条件使其发生如下反应：，测得丁烷的平衡转化率随温度、压强的变化如下图所示：①X表示_______(填“温度”或“压强”)，_______(填“>”或“<”)，该反应为焓_______(填“增”或“减”)反应。②A点对应的压强为，若反应从开始到恰好达到平衡状态所用时间为，则_______，此温度下平衡常数_______，A、B、C三点对应的平衡常数的大小关系为_______。(为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)5．（2022·湖北·高三阶段练习）为消除燃煤烟气中含有的、，研究者提出若干烟气“脱硫”“脱硝”的方法。【方法一】以NaClO作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”，将烟气中的、NO转化为、。(1)溶液理论上最多能吸收标准状况下NO的体积为_______L。(2)实验室利用模拟烟气(模拟烟气中和NO的物质的量之比为)探究该方法“脱硫”“脱硝”的效果，一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图所示。①此方法“脱硫”“脱硝”探究实验的最佳温度为_______；的脱除率高于，其原因除的还原性比强外，还可能是_______。②时，吸收液中烟气转化生成的和的物质的量之比为_______。【方法二】技术(选择性催化还原氮氧化物)研究表明，铁基催化剂在260~300℃范围内实现技术的过程如图所示。(3)根据上述机理，在反应过程中的作用为_______；等物质的量的、在有氧条件下转化为的总反应化学方程式为_______；(4)若使用锰基催化剂(活性物质为)代替铁基催化剂，烟气中含有的会使催化剂失效而降低脱除率，用化学方程式表示催化剂失效的原因：_______。(5)向反应体系中添加可显著提高脱除率，原因是与反应生成和阴离子M；阴离子M再与发生反应转化为，则阴离子M为_______。6．（2022·江苏南通·高三期中）H2S是石油化工行业尾气，是重要的氢源和硫源，工业上可以采取多种方式处理。(1)电化学循环法将H2S转化为H2SO4和H2，其原理如图1所示。①电极a上发生反应的电极反应式为_______。②氧化过程中硫酸参与的反应为H2S＋H2SO4=SO2↑＋S↓＋2H2O。不考虑物质和能量的损失，每处理1molH2S，理论上可制得H2的物质的量为_______。(2)30℃时，T.F菌在酸性环境中处理天然气中的H2S的过程如图2所示。①该脱硫的过程可描述为_______。②30℃时，T.F菌作用下，不同pH下Fe2＋的氧化速率与pH的关系如图3所示。工业上选择pH在2.1进行反应，其氧化速率最快，可能的原因是_______(3)热解H2S获取氢源，原理是将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解，发生如下反应：反应Ⅰ.2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)；ΔH=＋170kJ·mol-1。反应Ⅱ.CH4(g)＋S2(g)CS2(g)＋2H2(g)；ΔH=＋64kJ·mol-1。投料按体积之比=2∶1，并用N2稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：温度/℃9501000105011001150H2体积分数(%)0.51.53.65.58.5CS2体积分数(%)0.00.00.10.41.8①在1000℃、常压下，若保持通入的H2S体积分数[]不变，提高投料比，H2S的转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。②实验测定，在950～1150℃范围内(其他条件不变)，S2(g)的体积分数随温度升高先增大而后减小，其原因可能是_______。7．（2022·河南·新安县第一高级中学高三开学考试）甲醛常温下为气态，易液化，极易溶于水，是一种重要的化工原料。生产甲醛的原料是甲醇或甲烷。(1)已知：i.CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)ΔH=+85.7kJ/mol；ii.H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.83kJ/mol。则CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g)ΔH=_______kJ/mol。(2)甲烷氧化制备甲醛的反应为CH4(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g)ΔH<0，该反应的速率方程可表示为：v=kpm(CH4)pn(O2)，一定条件下测得甲烷和氧气分压对反应速率的影响如图甲、乙所示，则m=_______，n=_______。(3)甲烷氧化制备甲醛的副产物主要有CO、CO2，反应过程包含6部反应，如下图所示。反应过程中并未检测到甲醇的存在，说明决定主反应速率的关键步骤是第_______步。(4)在一定容积的密闭容器中加入某催化剂，按物质的量之比1：1投入甲烷和氧气，分别于不同温度下反应相同时间，测得甲醛、CO的选择性及甲烷的转化率随温度的变化情况如下图所示。①低于650℃时，随着温度的升高，甲烷的转化率增大的原因是_______。②假定650℃时恰好为平衡状态，容器内总压强为pkpa，容器内含碳微粒只有CH4、CO、CO2、HCHO，则该温度下甲醛的平衡产率为_______；CH4(g)+O2(g)=HCHO(g)+H2O(g)的平衡常数Kp=_______(用平衡分压表示)。③提出一条能提高甲醛产率的措施：_______。8．（2022·湖南·雅礼中学高三阶段练习）“绿水青山就是金山银山”，研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡、打造宜居环境有重要意义。I.氮氧化物可用氨催化吸收法除去，某同学采用以下装置或步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。(1)实验室制备氨气的发生装置，可以选择下图装置中的_______(填标号)。(2)将上述收集到的充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入(两端用夹子、夹好)。在一定温度下按下图装置进行实验。①Z中盛有_______(填名称)；打开，关闭，能够被还原，预期观察到Y装置中的现象是_______。②氨气与反应的化学方程式为_______。II.原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于氮氧化物的脱除，过程中涉及的反应如下：

(3)若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式：___。(4)T℃时，存在如下平衡：。该反应正、逆反应速率与、的浓度关系为，(、是速率常数)，且与的关系如图所示：①T℃时，该反应的平衡常数K=_______。②T℃时，往刚性容器中充入一定量，平衡后测得为0.01mol/L，则平衡时的物质的量分数为_______。平衡后_______(用含a的表达式表示)。9．（2022·山东省实验中学高三期中）研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题：(1)已知氢气还原氮气合成氨低温下自发发生。若将2.0mol和通入体积为1L的密闭容器中，分别在和温度下进行反应。曲线A表示温度下的变化，曲线B表示温度下的变化，温度下反应到a点恰好达到平衡。①温度______(填“>”“<”或“=”下同)。温度下恰好平衡时，曲线B上的点为b(m，n)，则m______12，n_____2；②温度下，若某时刻容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)________(填“>”“<”或“=”)v(逆)。(2)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下：I．

II．

III．

三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示、的曲线依次是_______、_______。(3)在Cu-ZnO催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。I．

II．

在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的和，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示：总压强/kPa起始/mol0.50.9000平衡/mol0．3若容器内反应I、II均达到平衡时，，反应①的平衡常数_______。(用含p的式子表示，分压=总压×气体物质的量分数)10．（2022·湖南·宁乡一中高三期中）碳达峰和碳中和离不开千千万万化学工作者的工作。如果你也想为祖国尽一份力，如下问题你应该能够解决：(1)有研究指出，海洋是吸收的最大贡献者，而全球温度升高使得大量从海水中解析出来，从而形成恶性循环，因此有科学家指出，可以将通过管道运输到海底，关于这一举措，你认为下列相关说法不正确的是_________。A．释放的位置越深，溶解得越多B．溶于海水的过程有化学键的变化C．从平衡移动原理看，不应该通在鲸落(海底鲸鱼尸体)附近D．为了减少排放，应该大力推广使用新能源，禁止使用化石能源(2)以金属钌作催化剂，可以从空气中捕获直接转化为甲醇，这是实现碳中和的一种技术，其转化原理如图所示。根据流程图，在该反应中，高分子物质的作用是_________。若在实验室一个5L的容器中通过该反应一小时捕获的质量为22kg，则这一小时内该反应用另一反应物H2表示的反应速率为_________。催化重整对温室气体的减排具有重要意义，某温度下在体积为2L的容器中加入3mol、3mol以及催化剂，同时进行反应：①

②

(3)写出该温度下CO和生成的热化学方程式_________。(4)若达到平衡时测得有水蒸气0.5mol、CO1.5mol、2mol，若在同一温度下某时刻测得体系中CO、、、的物质的量均为2mol，则此后一段时间内，将_________(填“增大”或“减小”或“不变”)。(5)利用固体氧化物电解池可将和转化为合成气并生产高纯度，原理如下图所示。则X极为电源_________(填“正”或“负”)极，固体氧化物中用于导电的粒子是_________。若该电源持续以13.5A的电流工作8小时，则该电池能实现_________mol的转化。(假设b电极中参与反应的和的物质的量比例为1∶1，)11．（2022·河南·南阳中学高三阶段练习）甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。反应如下：反应ⅰ．；反应ⅱ．；回答下列问题：(1)反应ⅲ．的__________；若在一定温度下的容积固定的密闭容器中进行该反应，则可以提高平衡转化率的措施有_______(写出一条即可)(2)对于反应ⅰ，向体积为2L的恒容密闭容器中，按投料。①若在恒温条件下，反应达到平衡时的转化率为50%，则平衡时容器内的压强与起始压强之比为_______(最简单整数比)。②其他条件相同时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反应相同时间，的转化率随反应温度的变化如图所示。a点_______(填“是”或“不是”)化学平衡状态，的转化率：c点点，原因是_______。(3)某科研小组研究了反应ⅱ的动力学，获得其速率方程，k为速率常数(只受温度影响)，m为的反应级数。在某温度下进行实验，测得各组分初浓度和反应初速率如下：实验序号10.1000.10020.1000.200的反应级数__________，当实验2进行到某时刻，测得，则此时的反应速率__________(保留3位有效数字，已知)。(4)甲烷水蒸气催化重整制备高纯氢只发生反应ⅰ、反应ⅱ。在恒温、恒压条件下，和反应达平衡时，的转化率为a，的物质的量为，则反应ⅰ的平衡常数__________[写出含有a、b的计算式；对于反应，x为物质的量分数]。专项02化学平衡该专题分为两个板块【1】知识清单化学反应速率的计算用单位时间内浓度的该变量求速率用单位时间内物质的量的改变量求速率用单位时间内物质分压的该变量求速率用速率常数表示化学速率二、平衡的判定1.利用速率判定是否达平衡（1）同一对象：υ(正)=υ(逆)达平衡（2）不同对象：方向相反，速率为系数比。υ正(A)/υ逆(B)=a/b2.利用变到不变判定（1）P总、V总、n总（2）物质的量分数、体积分数（3）气体平均相对分子质量（4）气体密度三、K值计算1.K值的计算及用途2.Kp3.速率常数问题【2】专项练习【1】知识清单化学反应速率的计算用单位时间内浓度的该变量求速率注意事项1：给定数据对象与求解对象是否一致。如果一致则直接求解；如果不一致则通过速率之比等于系数之比转化求解在一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI(g)，发生反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)，2s时生成0.1molH2，则以HI表示该时段的化学反应速率是.【答案】0.1mol/(L·s)H2从0~0.1mol，则氢气的改变量为0.1mol。υ(H2)=0.1mol/（1L·2s）=0.05mol·L-1·s-1有根据速率之比等于系数之比：υ(H2)/υ(HI)=1/2。υ(HI)=2υ(H2)=2*0.05mol·L-1·s-1=0.1mol·L-1·s-1注意事项2：注意在表格左侧或者坐标上方有数据的变换，以防掉入陷阱。练习1.可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH<0

，T1℃时在容积为4L的恒容密闭容器中通入2molX和6molY发生反应。5min时反应达到平衡状态，气体总物质的量为6.4mol求：达平衡时Y(g)的转化率为_______(用百分数表示)，0-5min内该反应中X(g)的平均速率υ(x)=_______mol·L-1·min-1【答案】40%

0.06设达到平衡时Y的转化量为xmol，则根据题意可列三段式则有，解得x=0.8mol，Y的转化率为，0-5min时X的平均反应速率为，故填40%、0.06；用单位时间内物质的量的改变量求速率在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02468n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2计算2～6min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。【答案】由表中数据可知，2.0∼6.0min内mol，则以的物质的量变化表示的反应速率；υ(HCl)=2υ(Cl2)=1.8×10-3mol/min练习2.甲烷水蒸气重整制氢：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H1=+216kJ•mol-1。甲烷水蒸气重整过程中，温度1000K,原料气以57.6Kg•h-1通入容积为1L镍基催化反应器中，2-5s甲烷质量分数由7.32%变为5.32%，用甲烷表示2-5s的反应速率为____mol•min-1【答案】1.2

甲烷水蒸气重整过程中，温度1000K,原料气以57.6Kg•h-1通入容积为1L镍基催化反应器中，，2-5s甲烷质量分数由7.32%变为5.32%，所以2-5s甲烷质量减少量为16×(7.32%-5.32%)3=0.96g，2-5s甲烷变化的物质的量为，用单位时间内物质分压的该变量求速率解题思路1：恒压装置——意味总压不会发生改变恒容装置——意味总压可能会随着反应的进行发生改变可以根据Pv=nRT，阿伏伽德罗推论：在相同温度和相同体积下，物质的量与压强成正比，求解变化后的总压强。工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550℃时，在1L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：反应时间/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol042051.5102151若在起始时总压为p0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝__________kPa·min－1。【答案】eq\f(p0,30)【解析】列出“三段式”eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,2SO2（g）,＋,O2（g）,,2SO3（g）,初始/mol,4,,2,,0,转化/mol,2,,1,,2,10min/mol,2,,1,,2)气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10min时体系总压p10min满足eq\f(p0kPa,p10min)＝eq\f(6mol,5mol)，即p10min＝eq\f(5,6)p0kPa，p初始(SO2)＝eq\f(2,3)p0kPa，p10min(SO2)＝eq\f(5,6)p0×eq\f(2,5)＝eq\f(1,3)p0kPa，故v(SO2)＝(eq\f(2,3)p0kPa－eq\f(1,3)p0kPa)÷10min＝eq\f(1,30)p0kPa·min－1。练习3.反应=1\*ROMANI可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应=2\*ROMANII发生。主反应=1\*ROMANI：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-270kJ·mol-1副反应=2\*ROMANII：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件（如表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化的情况如图所示：实验编号abc温度/KT1T1T2催化剂的比表面积/（m2·g-1）80120120=1\*GB3①T1T2（填”>””<”或”=”），曲线=3\*ROMANIII对应的实验编号是。=2\*GB3②若在曲线=2\*ROMANII的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率υ(H2O)=kPa·min-1【答案】＜

b

4.8

①由图可知，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，不同的催化剂，温度为T1，曲线Ⅰ为T2，曲线Ⅰ先达到平衡，速率大，对应温度高，T1＜T2(填“＞”“＜”或“=”)，曲线Ⅲ对应的实验编号是b，催化剂比表面积大，反应速率大。故答案为：＜；b；②反应Ⅰ、Ⅱ同时进行，曲线Ⅱ压强由200Kpa降到160Kpa，，n平=4mol，设反应Ⅰ生成2xmol水，可得等式：5-消耗的二氧化碳和氢气+生成的甲烷+生成的水+生成的一氧化碳=5-（x+4x+1.2-2x+1.2-2x）+x+1.2+1.2-2x=4，x=0.5，平衡时水为0.2mol，甲烷为0.5mol，一氧化碳为0.2mol,氢气为1.8mol，二氧化碳为0.3mol，若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率v(H2O)==4.8kPa•min-1用速率常数表示化学速率N2O4为重要的火箭推进剂之一、N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)△H。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。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=___________kPa·s-1。【答案】2×105

设四氧化二氮起始物质的量为1mol，当四氧化二氮分解10%时，四氧化二氮的物质的量为(1—1×10%)=0.9mol、二氧化氮的物质的量为1mol×10%×2=0.2mol，则二氧化氮的分压为×110kPa=20kPa，v逆=5×102kPa-1·s-1×(20kPa)2=2×105kPa·s-1，故答案为：；2×105；练习4.工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，该反应的逆反应速率表达式为v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：CO浓度/(mol·L－1)H2浓度/(mol·L－1)逆反应速率/(mol·L－1·min－1)0.1c18.0c2c116.0c20.156.75由上述数据可得该温度下，c2＝_____，该反应的逆反应速率常数k＝_____L3·mol－3·min－1。【答案】0.2

1.0×104根据表中数据列出方程组：0.1k×c＝8、kc2c＝16、kc20.153＝6.75，三式联立解得c2=0.2，k=104。练习5.300℃时，2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系如下表：序号c(ClNO)/(mol·L－1)v/(mol·L－1·s－1)①0.303.60×10－9②0.601.44×10－8③0.903.24×10－8n＝________；k＝________________。【答案】

2

4×10-8由表格数据可得：、，解得：n=2，k=4×10-8，故答案为：2；4×10-8；平衡的判定1.利用速率判定是否达平衡（1）同一对象：υ(正)=υ(逆)达平衡（2）不同对象：方向相反，速率为系数比。υ正(A)/υ逆(B)=a/b例5：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，判断一下描述是否达到平衡状态？①υ(SO2)=2υ(O2)②υ正(SO2)=υ逆（SO3）③消耗1molO2的同时，生成2molSO3=4\*GB3④单位时间内消耗SO3的量是消耗O2量的倍【答案】①不能判定反应已经平衡。因为没有方向。②能判定反应已经平衡。因为对象不同，方向相反，且速率之比为系数之比。③不能判定反应已经平衡。消耗O2说明正向，生成SO3说明正向，两个方向相同无法比较。=4\*GB3④能判定反应已经平衡。消耗SO3说明逆向，消耗O2说明正向，方向相反，速率之比为系数之比。练习6.对于CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是（）3υ(CO2)=υ(H2)B.3υ逆（H2）=υ正（H2O）C.υ正(H2)=3υ逆（CO2）D.断裂3molH-H键的同时，形成2molO-H键E.断裂3molH-H键的同时，断裂3molO-H键【答案】CEA中没有指明方向；B中有方向，但是速率之比并不等于系数比；C中对象不一致，方向相反，且速率之比等于系数之比；D中方向是同一个方向；E为两个不同的方向，且转化为同一种物质的速率相同。2.利用变到不变判定（1）P总、V总、n总N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)n总不变达平衡可以判定其平衡不可以判定其平衡恒容：p总不变达平衡可以判定其平衡不可以判定其平衡恒压：V总不变达平衡可以判定其平衡不可以判定其平衡（2）物质的量分数、体积分数A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)C(s)A(g)+B(g)不变达平衡可以判定其平衡可以判定其平衡不可以判定其平衡=n（B）/n总易错点：当总物质的量和B的物质的量都在发生改变时，那么可以利用极值法求解，B的物质的量分数是否发生改变。（3）气体平均相对分子质量判断：不变达平衡可否判断达平衡N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可以判定其平衡H2(g)+I2(g)2HI(g)不可以判定其平衡2C(g)2A(g)+B(s)可以判定其平衡NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)不可以判定其平衡=m总气体质量/n总气体物质的量（4）气体密度不变达平衡可否判断达平衡恒容：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)不可以判定其平衡恒容：2A(g)+B(s)2C(g)可以判定其平衡恒压：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可以判定其平衡恒压：2A(g)+B(s)2C(g)可以判定其平衡=m总气体的质量/V容器练习7：甲醇气相脱水制甲醚的反应可表示为：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应，能判断反应达到化学平衡状态的是____。A．CH3OCH3(g)和H2O(g)的浓度比保持不变B．v正(CH3OH)=2v逆(CH3OCH3)C．容器内压强不再变化D．混合气体的平均相对分子质量不再变化【答案】BA．CH3OCH3(g)和H2O(g)均为生成物，且两者比例为1:1，物质的量相等，则两者物质的量浓度也相等，故两者浓度比始终为1:1，所以两者浓度比保持不变，不能说明反应达到平衡状态，A不符合题意；B．在任何时刻都存在v正(CH3OH)=2v正(CH3OCH3)，若v正(CH3OH)=2v逆(CH3OCH3)，则v正(CH3OCH3)=v正(CH3OCH3)，反应处于平衡状态，B符合题意；C．该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，由于体系温度、容积不变，则体系的压强始终不变，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，C不符合题意；D．该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，反应前后气体的质量不变，则反应混合物的平均相对分子质量始终不变化，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，D不符合题意；故合理选项是B。练习8.工业合成氨气，在恒温恒容装置中，下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。A．3v正(H2)=2v逆(NH3)B．容器内气体压强不变C.混合气体的密度不变

D．混合气的温度保持不变【答案】BD

①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)说明正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，故错误；B．合成氨反应是气体体积减小的反应，容器内气体压强不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度不变不能判断反应是否达到平衡状态，故错误；D．合成氨反应是放热反应，在密闭绝热容器中，反应放出的热量使混合气的温度升高，则混合气的温度保持不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；BD正确，故答案为：BD；三、K值计算1.K值的计算和用途（1）K值的计算例6.T℃时，在恒温恒容的密闭条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示：在该条件下反应的平衡常数为______mol-2·L2(保留两位有效数字)。【答案】0.73平衡时反应的平衡常数为=0.73mol-2·L2练习9.CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义，CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。某温度下，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【答案】0.33

根据题意列三段式有:，则平衡常数K=；改编：CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义，CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)某温度下，初始体积为2L的容器中加入2molCH4，1molCO2以及催化剂进行重整反应，保持恒压状态，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为（保留两位有效数字）。【答案】0.37根据题意列三段式有：，末状态的总物质的量为3.5mol。因为处于恒温恒压状态下根据体积之比等于物质的量之比，得到平衡时的体积x=L。≈0.37K值的应用①用于判定平衡的移动方向（本质判定υ正和υ逆的相对大小关系）在恒温恒压条件下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，达到平衡时各物质的量均为1mol，再充入3molN2，平衡移动。（填“正向”、“逆向”或“不”）【答案】不设体积为V，此时的当冲入3mol的N2时，因为是恒压，此时的体积为2V。此时的②用于判定一个气体参与反应的方程，其转化率/浓度/压强问题恒温恒容条件下，CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)，容器中含足量CaO和CaCO3固体，达到平衡后再充入CO2，达到新平衡时，容器内压强。（填“变大”、“变小”或“不变”）【答案】不变K=1/c(CO2)当温度不变，K值不变，CO2浓度不变。又因为该反应气体只有CO2，因此压强不变。2.Kp计算例9.亚硝酰氯可由NO与Cl2反应制得，反应原理为2NO(g)+Cl(g)2ClNO(g).按投料比n(NO):n(Cl2)=2:1把NO和Cl2充入一恒压得密闭容器中发生上述反应，NO得平衡转化率与温度T的关系如图所示：=1\*GB3①该反应的（填“>”“<”或“=”）=2\*GB3②M点时容器内NO的体积分数为。=3\*GB3③若反应一直保持在P压强条件下进行，则M点的平衡常数Kp=（用含p的表达式表示）【答案】

<

40%

①如图，升高温度，转化率减小，平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向放热反应，该反应的△H＜0，故答案为：＜。②n(NO)：n(Cl2)＝2:1，假设n(NO)＝2mol，n(Cl2)＝1mol，M点时NO转化率为50%，M点时容器内NO的体积分数为，答案为40%。③若反应一直保持在P压强条件下进行，则M点的平衡常数；故答案为：。练习9用NH3催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染，其反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。一定温度下，在某恒定压强为P的密闭容器中充入一定量的NO、NO2和NH3，达到平衡状态后，容器中含n(NO)=amol，n(NO2)=2amol，n(NH3)=2amol，n(N2)=2bmol，且N2(g)的体积分数为1/3，请计算此时的平衡常数Kp=________________。（用只含P的式子表示，且化至最简式）。【备注：对于有气体参加的反应，可用某组分的平衡分压代替物质的量浓度计算平衡常数，记作KP。如p(NO2)为NO2的平衡分压，p(NO2)=x(NO2)p，p为平衡总压，x(NO2)为平衡体系中NO2的物质的量分数。】【答案】PNO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。已知平衡时，n(NO)=amol，n(NO2)=2amol，n(NH3)=2amol，n(N2)=2bmol，物质变化的物质的量之比等于化学计量数之比，则n(H2O)=3bmol，根据N2(g)的体积分数为1/3，则有：=，解得，b=5a，平衡时NO、NO2、NH3、N2、H2O的物质的量分数分别为：、、、、，此时的平衡常数Kp===P。因此，本题正确答案是：P；3.速率常数问题例10.焦炭催化还原SO2生成S2的反应为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。实验测得：υ正=k正c2(SO2)①=②平衡时体系压强为PkPa,Kp为用分压表示的平衡常数（分压=总压物质的量分数），则平衡常数Kp=（用含p的式子表示）【答案】3.2

由图可知，该过程的最终结果是活化氧分子生成活化氧，则活化1个氧分子放出的能量为0.29eV；没有加水时活化能为0.75eV，加入水后活化能为0.57eV，则水可以使氧分子活化反应的活化能降低(0.75eV—0.57eV)=0.18eV，故答案为：0.29；0.18；(4)由题意可建立如下三段式：①当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，v正=v逆，则k正·c2(SO2)=k逆·c(S2)·c2(CO2)，===3.2，故答案为：3.2；②平衡时二氧化硫、硫蒸汽、二氧化碳的分压分别为、、，则平衡常数Kp==，故答案为：。练习10、对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α=%，平衡常数K（343K）=（保留2位小数）②比较a、b处反应速率大小：υaυ反应速率υ=υ正−υ逆=k正xSiHCl3−k逆x【答案】22

大于

1.3①温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为343K，343K时反应的平衡转化率为22%。故答案为：22；②温度越高，反应速率越大，a点所在曲线对应的温度高于b点所在曲线对应的温度，所以a点反应速率大于b点反应速率。a点所在曲线达到平衡时，v正=v逆，即k正·x2(SiHCl3)=k逆·x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，从题图上可知a点所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%，设投入SiHCl3ymol，则根据三段式法得由k正·x2(SiHCl3)=k逆·x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)得，k正×0.782=k逆×0.112，则①，在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得则，将①代入计算得出≈1.3。故答案为：大于；1.3。4.方程式之间K值的关系处理例11、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：化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)据反应①与②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(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。【答案】(1)K1K2(2)<(3)<（1）由盖斯定律可知，反应①+②可得反应③，则K3=K1K2，故答案为：K1K2；（2）由表格数据可知，500℃时，K3=2.5×1.0=2.5，800℃时，K3=0.15×2.5=0.375，升高温度，反应③的平衡常数K3减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，反应△H<0，故答案为：<；（3）由题给数据可知，500℃时，反应③在某时刻的浓度熵Qc==100＞K=2.5，反应向正反应方向进行，正反应速率小于逆反应速率，故答案为：<；练习11、化学平衡状态I、II、III的相关数据如下表：编号化学方程式平衡常数温度979K1173KIFe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)K11.472.15ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K21.62bⅢFe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)K3a1.68根据以上信息判断，下列结论错误的是A．a＞bB．增大压强，平衡状态II不移动C．升高温度平衡状态III向正反应方向移动D．反应II、III均为放热反应【答案】C【分析】Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)与CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)相加可得Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)；K1=；K2=;K3=，K3÷K1=K2；所以K3=K1×K2，当温度是979K时，a=K3=K1×K2=1.47×1.62=2.38；当温度是1173K，b=K2=K3÷K1=1.68÷2.15=0.78【详解】A.a=2.38>b=0.78,即a＞b，选项A正确；B．由于II反应是反应前后气体体积相等的反应，所以增大压强，平衡状态II不移动，正确；C．对于反应III来说，在979K时平衡产生是2.38，在温度是1173K时，平衡常数是1.68，可见升高温度，化学平衡增大，说明升高温度化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡状态III向逆反应方向移动，错误；D．对于反应II，1.62>0.78,说明升高温度平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，所以正反应为放热反应；对于反应III，2.38>1.68,升高温度，平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，所以正反应为放热反应，反应II、III均为放热反应，正确。5.同一容器中进行多个反应，求常数问题。例12.将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：=1\*GB3①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)=2\*GB3②2HI(g)H2(g)+I2(g)当达到平衡时，C(H2)=1mol/L,C(HI)=4mol/L，则此温度下反应=1\*GB3①的平衡常数为【答案】24mol2/L2K==c(NH3)·c(HI)反应=1\*GB3①中产生的NH3与HI一样的，平衡时的HI的浓度=反应=1\*GB3①中产生-反应②中消耗的=4mol/L根据H2的浓度1mol/L，可以求得HI在反应②中消耗2mol/L.因此在反应①中产生的C(HI)=C(NH3)=6mol/L综上所述平衡时C(NH3)=6mol/L,c(HI)=4mol/L.因此K=6×4=24mol2/L2练习12、CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molCO2和2molH2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择______(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝________(只列算式不计算)。【答案】反应Ⅰ；①从图象可知，该催化剂在较低温度时，甲烷含量高，因此选择反应Ⅰ；根据图象可知：520℃时，生成乙烯的量为0.2mol,密闭容器体积为1L，根据反应方程式进行计算如下：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)起始量

1

2

0

0变化量

0.4

1.2

0.2

0.8平衡量

0.6

0.8

0.2

0.8反应II的平衡常数K=(0.2/1)×(0.8/1)4/(0.8/1)6×(0.6/1)2=；正确答案：反应Ⅰ；。【2】专项练习（2022·山东日照·高三期中）将CO2转化为高附加值碳基燃料，可有效减少碳的排放。在催化剂作用下CO2甲烷化的总反应为：CO2(g)+2H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H总Kp总，该反应分两步完成，反应过程如下：i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1Kp1ii.CO(g)+H2(g)CO2(g)+CH4(g)△H2Kp2回答下列问题：(1)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度的变化如图所示。对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是____，使用的合适温度为____。(2)为研究反应过程的热效应，一定温度范围内对上述反应的平衡常数Kp进行计算，得lgKp-T的线性关系如图：①对于反应ii，图中v正A_____v正B(填“>”“<”或“=”)。反应i中，正反应的活化能E正____(填“>”“<”或“=”)逆反应的活化能E逆。②在T1温度下Kp1=____，在该温度下，向恒容容器中充入7molCO2和12molH2，初始压强为19kPa，反应经7min达到平衡，此时p(H2O)=5kPa，则v(H2)=_____kPa•min-1。达到平衡后，若保持温度不变压缩容器的体积，CH4的物质的量____(填“增加”“减小”或“不变”)，反应i的平衡将____(填“正向”“逆向”或“不”)移动。【答案】(1)

Ni－CeO2

320℃(2)

<

>

1

1

增加

正向【详解】（1）由图可知使用催化剂时二氧化碳的转化比Ni催化剂要高，同时使用时甲烷的选择性也高于Ni，因此应用做催化剂，温度应选320℃，在此温度时二氧化碳的转化率最高，且甲烷的选择性也较高，故答案为：；320℃；（2）①A点的温度低于B点，温度越高反应速率越快，因此v正A小于v正B；根据盖斯定律，由i+ii=总反应，则，Kp1=，由图可知，横坐标为T，则横坐标越大，温度越高，反应ii和总反应的Kp随着温度的升高而减小，总反应的lgKp减小的幅度小于反应ii，降低温度，Kp1=增大，则反应i为吸热反应，因此正反应的活化能E正>逆反应的话化能E逆，故答案为：<；>；②根据盖斯定律，由i+ii=总反应，则，Kp1=，由图可知，当温度为T1时，，则；在该温度下，向恒容容器中充入7molCO2和12molH2，气体总物质的量为19mol，初始压强为19kPa，根据压强之比等于物质的量之比，则7min达到平衡，此时p(H2O)=5kPa，可知n(H2O)=5mol，设反应ii中消耗的CO的物质的量为xmol，列三段式得：，解得：x=2，则氢气消耗的物质的量为7mol，，v(H2)==1kPa•min-1。将容器的体积压缩，压强增大，反应ii平衡均正向移动，则CH4的物质的量增加；CO2浓度增大、CO浓度减小，所以平衡i将正向移动；故答案为：1；1；增加；正向；2．（2022·山西运城·高三期中）在“碳达峰、碳中和”的目标引领下，减少排放实现的有效转化成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法，回答下列问题。I.以作催化剂，采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。反应历程如下：i.催化剂活化：(无活性)(有活性)；ii.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应：①主反应：

，②副反应：

。(1)某温度下，在恒容反应器中，能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。A．分别用和表示的速率之比为3：1B．混合气体的平均摩尔质量不变C．混合气体的密度不变D．和的分压之比不变(2)a.选择性随气体流速增大而升高的原因可能是_______。(已知：选择性)b.某温度下，与的混合气体以不同流速通过恒容反应器。气体流速增大可减少产物中的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：_______。(3)反应①、②的(K代表化学平衡常数)随(温度的倒数)的变化如图所示。升高温度，反应的化学平衡常数_______(填“增大”或“减小”或“不变”)。(4)恒温恒压密闭容器中，加入2mol和4mol，只发生反应①和反应②，初始压强为。a.在230℃以上，升高温度的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______。b.在300℃发生反应，反应达平衡时，的转化率为50%，容器体积减小20%。则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=_______(保留两位有效数字)。II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可