2022高考化学复习第3讲化学平衡常数

第3讲化学平衡常数

［考试要求］

1.理解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算

和判断。2.了解化学反应的方向与化学反应的蛤变与嫡变的关系。3.

认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

考点一化学平衡常数

1知识梳理

1.化学平衡常数的定义

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物

与反应物^的比值是一个常数，用符号表示。

2.表达式

对于反应机A(g)+〃B(g)0pC(g)+qD(g),

K=(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)。

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。

(2)K只受影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

(4)平衡常数与反应方程式的关系

①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

1

为倒数，即长正=

②方程式乘以某个系数％,则平衡常数变为原来的％次方。

③两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。

4.常见应用

(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

对于可逆反应：加A(g)+;1B(g)^pC(g)+qD(g),若浓度

商&=黑：黑，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所

处的状态。

'Qc<K：反应向正反应方向进行，七正〉已逆

<Qc=K：反应处于化学平衡状态，七正=曾逆

、Qc〉K：反应向逆反应方向进行，口正〈已逆

(2)判断可逆反应的热效应

升高温度一匚K值增大—正反应为反应

K值减小f正反应为反应

降低温度一匚K值增大-正反应为反应

K值减小-正反应为反应

［思考］

1.在某温度下，Nz+3H2M2NH3的平衡常数为Ki,则该温度下,

NH3^N2+jH2的平衡常数K2=o

2.在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：

反应①：CO(g)+CuO(s)MCO2(g)+Cu(s)K}

反应②：H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)K2

反应③：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K3

a.反应①的平衡常数表达式为o

b.反应③的&与K、K2的关系是K3=o

［判断］(正确的打“J”，错误的打“X”)

(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()

(2)温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数()

(3)升高温度，平衡常数一定增大()

(4)平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动()

(5)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变()

(6)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度()

(7)反应A(g)+3B(g)m2c(g),达平衡后，温度不变，增

大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大()

(8)对于反应：2sCh(g)+02(g)m2sO3(g),升高温度，K

值减小，则AH>0()

［提醒］

关于H2O的浓度问题

(1)稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只

作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。

如NH4C1+H2O^NH3-H2O+HCI的平衡常数表达式为K=

c(HCl)-c(NH3-H2O)

C(NH4CL)

(2)H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达

式。

2对点速练

练点一化学平衡常数的判断

1.也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优

点。。3可溶于水，在水中易分解，产生的[0]为游离氧原子，有很强的

杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：

反应①03Mo2+9]AH>0平衡常数为Ki；

反应②[O]+O3M2O2AH<0平衡常数为K2；

总反应：203邙。2AH<0平衡常数为K。

下列叙述正确的是()

A.降低温度，K减小

B.K=Ki+&

C.适当升温，可提高消毒效率

D.压强增大，K2减小

2.在恒容密闭容器中，由C0合成甲醇：CO(g)+2H2(g)-CH3OH

(g),在其他条件不变的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如

图所示，下列说法正确的是()

A.平衡常数K=电。?

CQCO/'C

B.该反应在g时的平衡常数比"时的小

c.CO合成甲醇的反应为吸热反应

D.处于A点的反应体系从-变到小，达到平衡时二增大

cCCHg0H7

3.用。2将HC1转化为C12，可提高效益，减少污染。新型RU02

催化剂对上述HC1转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

实验测得在一定压强下，总反应的HC1平衡转化率随温度变化的

GHCI〜7曲线如下图：

(1)则总反应的A”0(填"=”或)；A、

B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是o

(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应

aHci〜7曲线的示意图，并简要说明理由：

(3)下列措施中，有利于提［WjGHCI的有

A.增大〃(HC1)

B.增大〃(。2)

C.使用更好的催化剂

D.移去H2O

练点二平衡常数(K)的应用计算

4.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：C02(g)+

H2(g)-CO(g)+H20(g),其化学平衡常数K和温度彳的关系如表:

t/℃70080083010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列问题:

(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=0

(2)该反应为反应(填“吸热”或“放热”)o

(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)-c(H2)

=5c(CO)-c(抵0),试判断此时的温度为0

(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K1.0(填“大于”“小于”或“等

于")o

(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。平衡移动(填“向正反应方向”“向

逆反应方向"或“不”)o

(6)若1200℃时，在某时刻平衡体系中CO2、丛、CO、丛0的

浓度分别为2moi1—i、2mol-L4mol-L4mol-L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”)。

5.催化还原C02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，C02和H2可发生两个平行反应，

分别生成CH30H和COo反应的热化学方程式如下：

C02(g)+3H2(g)MCH30H(g)+H20(g)

AH,=-53.7kJ-mol-1I

C02(g)+H2(g)CO(g)+H20(g)AH2n

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1：2.2,在相同压强下，经

过相同反应时间测得如下实验数据：

Tl(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(％)

543Cat.l12.342.3

543Cat.210.972.7

553Cat.l15.339.1

553Cat.212.071.6

注：Cat.l：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性:

转化的C02中生成甲醇的百分比

已知：①CO和七的标准燃烧热分别为一283.0krmo「i和-285.8

kJ-mol1

1

②H2O(1)===H20(g)AH3=+44.0kJ-moF

请回答(不考虑温度对AH的影响)：

(1)反应I的平衡常数表达式K=；反应n的AH2=

kJ-mol^o

(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施

有o

A.使用催化剂Cat」

B.使用催化剂Cat.2

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

(3)表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化

成CH30H的选择性有显著的影响，其原因是

6.氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题，请回答下列问题:

NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO,有人提出用活

性炭对NO,进行吸附，发生反应如下：

反应a：C(s)+2N0(g)-N2(g)+CO2(g)AH=-34.0kJ-mol

反应b：2C(s)+2NO2(g)-N2(g)+2CO2(g)AH=-64.2

kJ-mol1

(1)对于反应a,在77c时，借助传感器测得反应在不同时间点

上各物质的浓度如下:

时间(min)

浓度

01020304050

(mol•

物质

NO1.000.580.400.400.480.48

200.210.300.300.360.36

①0〜lOmin内，NO的平均反应速率o(NO)=,当升高

反应温度，该反应的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不

变”)o

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中

的数据判断改变的条件可能是(填字母)。

A.加入一定量的活性炭B.通入一定量的NO

C.适当缩小容器的体积D.加入合适的催化剂

(2)某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量

的NO2气体，维持温度为小℃，如图为不同压强下反应b经过相同时

间NO?的转化率随着压强变化的示意图。请分析1050kPa前，反应b

中NO2转化率随着压强增大而增大的原因

在1100kPa时，NO2的体积分数为

100

80

60

40

髀

s20

e

o

N

95010001050110011501200

压强/kPa

（3）用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平

衡常数（记作Kp）；在72℃、1.1X106Pa时，该反应的化学平衡常数

%=（用计算表达式表示）。

练后归纳

化学平衡计算中常用的“三关系四公式”

1.三个量的关系

（1）三个量：即起始量、变化量、平衡量。

（2）关系

①对于同一反应物，起始量一变化量=平衡量。

②对于同一生成物，始起量+变化量=平衡量。

③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。

2.四个计算公式

（1）反应物的转化率=必当乂100%=华等X100%。

n•（起始）c（起始）

（2）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=黑/xi。。％。

⑶平衡时混合物组分的百分含量=；薄的总量X100%。

某组分的物质的量

(4)某组分的体积分数=X100%o

混合气体总的物质的量

考点二化学反应进行的方向

1知识梳理

1.自发过程

（1）含义

在一定条件下，不需要借助外力作用就能—进行的过程。

（2）特点

①体系趋向于从—状态转变为—状态（体系对外部做功或释

放热量）。

②在密闭条件下，体系有从转变为的倾向性（无序体系

更加稳定）。

2.自发反应

在一定条件下就能自发进行的反应称为自发反应。

3.化学反应方向的判据

的反应，有自发①同种物质的嫡值：S(g)>S(l)>S(s)

进行倾向，但②AS>0的反应，有自发进行的倾向，

的颇,有些也能自发ASvO的反应，有些也能自发进行,

进行，故该判据不全面故该判据也不全面

0~

(焙判费(AH))［，判福(AS))

________0

复合判据(AG=AH-7AS))

________O、

AH-TAS-0.反应非自发进行

AH-TAS=O,处于平衡状态

AH-TAS0,反应自姆行

［判断］(正确的打“J”，错误的打“X”)

高温

(1)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)是一个嫡增加的过

程()

(2)AH<0,AS〉O的反应，一定是自发反应()

(3)吸热且嫡增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行

()

(4)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的()

(5)-10℃的水结成冰，可用嫡变的判据来解释反应的自发性

()

(6)Na与H2O的反应是嫡增的放热反应，该反应能自发进行

()

(7)2NO(g)+2CO(g)==N2(g)+2CO2(g)在常温下能

自发进行，则该反应的A”>0()

(8)反应NH3(g)+HC1(g)==NH4C1(S)在室温下可自发进

行，该反应的A”V0()

［提醒］

1.反应能否自发进行需综合考虑蛤变和嫡变对反应的影响。

2.化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发

进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑

化学反应的快慢问题。

2对点速练

练点一化学反应的自发性

1.下列关于化学反应自发性的说法中正确的是()

A.燧增加的化学反应一定能自发进行

B.自发进行的化学反应一定能迅速发生

C.在一定条件下，吸热反应可自发进行

D.电解池中的化学反应属于自发过程

2.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的

理解正确的是()

A.所有的放热反应都是自发进行的

B.所有的自发反应都是放热的

C.蜡变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素

D.焙变是决定反应是否具有自发性的唯一判据

练点二化学反应的方向性

3.下列说法正确的是()

A.凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的

B.自发反应的烯一定增大，非自发反应的燧一定减小

C.常温下，反应C(s)+C02(g)m2co(g)不能自发进行，

则该反应的AH>0

D.反应2Mg(s)+C02(g)==C(s)+2MgO(s)能自发进

行，则该反应的AH>0

4.已知在100kPa>298.15K时石灰石分解反应CaCO3(s)==CaO

(s)+CO2(g)+178.3kJ/moLAS=+160.4J/(mol-K),则：

(1)该反应常温下(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)据本题反应数据分析，温度(填“能”或“不能”)

成为反应方向的决定因素。

(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度

为O

5.(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除

去CO：2CO(g)==2C(s)+O2(g)已知该反应的AH>0,简述该

设想能否实现的依据：

(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。

科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,

化学方程式如下：

2NO+2coM2cO2+N2。反应能够自发进行，则反应的AH

0（填或“="）o

6.(1)已知体系自由能变AG=AH-TAS,AG<0时反应自发进

行。三个氢化反应的AG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自

发进行的最低温度是;相同温度下，反应②比反应①的AG

小，主要原因是

7

一

。

£80

・340

)

、

翅

潞

田

皿

冠

这

5

17.

17..5O

/16.

166.

(

a.O

s5

15.0

400440480520560

温度4

图2

(2)不同温度下反应②中SiCL转化率如图2所示。下列叙述正

确的是(填序号)。

a.B点：v正逆

b.0正：A点〉E点

c.反应适宜温度：480〜520℃

(3)反应③的△%=(用AM，AH?表示)。温度升高，

反应③的平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。

练后归纳

焰变、熠变和温度对化学反应方向的影响

AHASNH-TNS反应情况

—+永远是负值在任何温度下过程均自发进行

+—永远是正值在任何温度下过程均非自发进行

++低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发

——低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发

本讲真题研练

1.［2020•全国卷I,28］硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法

制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+翔2(g)

钢催化剂.一

------>SO3(g)AH=—98kJ-mol］。回答下列问题：

(1)钗催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与

SO2(g)反应生成VOSO4(S)和V2O4(s)的热化学方程式为

反应过程

(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为

7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2

平衡转化率a随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0MPa、550℃时

的a=判断的依据是

影响a的因素有o

(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%02(g)和

q%N2(g)的气体通入反应器，在温度h压强p条件下进行反应。平

衡时，若S02转化率为a,则S03压强为，平衡常数a=

(以分压表示，分压=总压X物质的量分数)。

(4)研究表明，S02催化氧化的反应速率方程为：

v=k(^—I)08(1—

式中：左为反应速率常数，随温度才升高而增大；a为S02平衡转

化率，a'为某时刻SO2转化率，〃为常数。在出=0.90时，将一系列

温度下的ha值代入上述速率方程，得到。〜/曲线，如图(c)所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该a，下反应的最适宜温度tmot<tm

时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是

2.[2020•全国卷ni,28]二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用

CO?的热点研究领域。回答下列问题：

(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比

n(C2H4):n(H2O)=。当反应达到平衡时，若增大压强，

则n(C2H4)(填“变大”“变小”或“不变”)o

(2)理论计算表明，原料初始组成〃(CO2)：n(H2)=1：3,

在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数%

随温度T的变化如图所示。

图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是、。

CO2催化加氢合成C2H4反应的AH0(填“大于”或“小

于“)。

(3)根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常

数&=(MPa)-(列出计算式。以分压表示，分

压=总压X物质的量分数)。

(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、

C3H8、C4H8等低碳烧。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和

乙烯选择性，应当

3.［2019•全国卷I,28］水煤气变换［CO(g)+H2O(g)==C02

(g)+H2(g)］是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成

气加工等工业领域中。回答下列问题：

(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721℃

下的过量氧化钻CoO(s),氧化钻部分被还原为金属钻C。(s),平衡

后气体中H2的物质的量分数为0.0250o

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的

量分数为0.0192o

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO

H2(填“大于”或“小于”)。

(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和HzO(g)

混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分

数为(填标号)。

A.<0.25B.0.25

C.0.25~0.50D.0.50

E.>0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表

面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上

的物种用*标注。

2

1

0

\-o.83r22?

Ga

过

.过*(

-1X看

55OOo

渡

渡xx

XH+工

+±

态

态

++・

.H3

H为

O1H2Zx

X++++)

+*X±&£

.HOO

)丈

OO

O+Oe^

。Uo

。.

oo0

o。

可知水煤气变换的AH0（填“大于”“等于”或

“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）石正=eV,写出

该步骤的化学方程式o

（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分

压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系

中的〃丹。和pc。相等、〃CO?和DH2相等。

44..48

4

.0

3..6

工2

Z

Z.48

Z

.0

1.6

1.2

0.8

060120180240300360

“min

计算曲线a的反应在30〜90min内的平均速率为（a）=

kPa-min-^467℃时pH?和pco随时间变化关系的曲线分别

是、o489℃时pH2和Pco随时间变

化关系的曲线分别是、o

4.[2018•全国卷H,27]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，回答下列问题：

(1)CH4—CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)==2CO

(g)+2H2(g)o

已知：C(s)+2H2(g)==CH4(g)75k>mo「i

1

C(s)+O2(g)==CO2(g)AH=-394kJ-mol-

C(s)+|O2(g)==CO(g)△"=—UlklmoL

该催化重整反应的AH=kJ-moF1,有利于提高CH4平衡

转化率的条件是(填标号)。

A.高温低压B.低温高压

C.高温高压D.低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4ImolCO2以及

催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数

为mol2-L2o

(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳

反应则使积碳量减少，相关数据如下表:

积碳反应消碳反应

CH4(g)——C()2(g)+C(s)=­

C(s)+2H2(g)2C()(g)

△H/(kJ•mol1)75172

活化能/催化剂X3391

(kJ,moL)催化剂Y4372

①由上表判断，催化剂XY(填“优于”或“劣于”)，理

由是，在反应进料气组成，压强

及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系

如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应，消碳反应的平衡常数

(K)和速率⑴)的叙述正确的是(填标号)。

o

(_

98.16

6.12

)o

/,08_

喇,04

卷o

K4_

O_

O一

12

温度汽反应时间/min

1图2

A.长积、K消均增加

B.0积减小、0消增加

C.K积减小、K消增加

D.。消增加的倍数比。积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为。=

k-p(CH4)•[p(C02)「0・5(左为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同

P（C02）下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则Pa（CO2）、Pb（CO2）、

PC（CO?）从大到小的顺序为o

第3讲化学平衡常数

考点一

1知识梳理

1.浓度塞之积浓度塞之积K

产⑹.叫£>)

3.(2)温度

4.(2)吸热放热放热吸热

思考1.答案:泰

2.解析：b.K3=«°2>c-)Kc(H20)结合可

c(CO)-c(H20)C(H2)C(CO)

知&二削。

答案：a.K尸等弊b.9

c(CO)K2

判断答案：(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)V(7)X

(8)X

2对点速练

1.解析：A项，降温，总反应平衡右移，K增大，错误；B项，

K产K2=K=2^=K;K2,错误；C项，升温,

2

c(03)c([O])-c(O3)C(O3)

反应①右移，c([0])增大，提高消毒效率，正确；D项，对于给定的反

应，平衡常数只与温度有关，错误。

答案：C

2.解析：A项，因该反应中氢气前的系数为2,则该反应的平衡

常数的表达式为K=「»。：)错误；B项，由图像可知，反应从

72到T1时，甲醇的物质的量增大，根据平衡常数和计算式可知71时的

平衡常数比72时的大，错误；C项，由图像可知在小温度下反应先达

到平衡，反应速率较—快，则有72〉/,从图像的纵坐标分析可得温度

降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D项，

处于A点的反应体系从4变到小的过程中，平衡向逆反应方向移动，

则。(丛)增大，而c(CH3(DH)减小，达到平衡时应该增大,正确。

C{CH3OH)

答案：D

3.答案：(1)<K(A)

(2)见下图

一温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，GHC1增大，因此曲线应

在原曲线上方(3)BD

4.解析：(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3C(CO2)-C(H2)

=5C(CO)C(H2O),根据平衡常数表达式K=,可知,K=3/5

C(CO2)-C(H2)

=0.6,平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此

时对应的温度为700℃o

(6)1200℃时Qc=£z：.器,将各物质的浓度代入可得2=4,

而此温度下的平衡常数"2：6：QC>K,所以平衡向逆反应方向移动。

C(CO)C(HO)

答案：⑴2

C(CO2)-C(H2)

(2)吸热

(3)700℃

(4)等于

(5)不

(6)逆反应方向

5.解析：(1)因为CC)2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),平衡常

C(CHOH)-C(HO)

数K的表达式为K=32；因为CO和H2的标准燃烧热分别

3

C(CO)C(H2)

为一283.0kJ-mo「和-285.8klmo「，可得下列热化学方程式：

CO(g)+l/2O2(g)==CO2(g)283.0kJ-mo「①

_1

H2(g)+l/2O2(g)==H2O(l)AH=-285.8kJ-mol@

1

又H2O(g)=H2O(l)AH=-44.0kJ-mol_®

根据盖斯定律，由②一①一③得：

1

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41.2kJ-moF

(2)根据可逆反应：CO2(g)+3H2(g)CH30H(g)+H2(D(g),使用

催化剂不能使平衡发生移动，即不能提高平衡转化率，A、B错误；该

反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，平衡转化率提高，C项正

确；投料比不变，增加反应物浓度，相当于增大压强，平衡正向移动,

平衡转化率提高，D项正确；增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能

提高氢气的转化率，但二氧化碳的转化率会降低，故E错误；故选CD。

(3)从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化

碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂

不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正

反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。故由表中数据表明

此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应I的催化能力不同，因而

在该时刻下对甲醇选择性有影响。

C(CHOH)-C(HO)

答案：⑴32+41.2

3

C(CO)-C(H2)

(2)CD

(3)表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应I的

催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响

6.解析：(1)①C(s)+2N0(g)N2(g)+CO2(g)AH=-34.0

kJ-mol1,图表数据得到0〜10min内，NO的平均反应速率o(NO)=*

1.00molL-1-0.58molL-1八八/八•、L-r、4匕》乙乙-r匕4、/

=----------：--------=0.042molt//(ZTL-min),由于该反应的正反应为

10min

放热反应，所以升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，故化

学平衡常数减小；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)+

2N0(g)N2(g)+CO2(g),依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增

大，依据平衡常数计算K="察等=乎等=白，平衡常数会随温

c2(NO)0.48216

度变化，而平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分

析，氮气浓度增大，一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所

以可能是减小容器体积或加入一定量一氧化氮；A.加入一定量的活性

炭，炭是固体物质，对化学平衡无影响，平衡不移动，A错误；B.通

入一定量的NO,新平衡状态下物质平衡浓度增大，B正确；C.适当缩

小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，C正确;

D.加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不能使化学平衡

移动，D错误；故合理选项是BC。

(2)1050kPa前反应未达平衡状态，增大压强，物质的浓度增大，

反应速率加快，NCh转化率提高，在1100kPa时二氧化氮转化率为

40%,结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮2mol,

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2co2(g)

起始量/mol200

变化量/mol2X40%=0.80.40.8

平衡量/mol1.20.40.8

NO的体积分数=---x100%=50%；

21.2+0.4+0.8

(3)在1100kPa时二氧化氮转化率40%,结合三行计算列式得到;

设通入二氧化氮1mol,

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量/mol100

变化量/molIX40%=0.40.20.4

平衡量/mol0.60.20.4

气体总物质的量=1.2mol,

X1.1X106Pao

答案：(1)①0.042mol/(L.min)减小②BC

(2)1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快,

66

NO2转化率提高50%(3)X1.1X10或X1.1X10

4

Pa

考点二

1知识梳理

1.(1)自动(2)高能低能有序无序

2.无需外界帮助

3.AH<0AH>0><

判断答案：(1)J(2)V(3)X(4)X(5)X(6)V(7)X

(8)V

2对点速练

1.解析：放热的嫡增反应是自发的，吸热的嫡减反应是不自发的;

电解过程属于非自发过程。

r解析：反应是否能自发进行是由焰变和病变共同决定的，故焰

变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。

答案：c

3.解析：若AH<0,AS>0,则一定自发，若A”〉0,AS<0,贝|一

定不能自发，若AH<0,AS<0或AH〉0,AS>0,反应能否自发，和温

度有关，A、B错误；C项中反应的AS>0,若AH<0,则一定自发，现

常温下不自发，说明A”〉0,正确；D项中反应的AS<0,能自发，说

明A"<0,错误。

答案：C

4.答案：（1）不能（2）能（3）1111.6K

5.解析：（1）2CO（g）=2C（s）+02（g）,该反应是焰增、嫡减的反应。

根据AG=AH—TAS,AG>0,不能实现。

（2）该反应为嫡减反应，能自发进行说明八”<0。

答案：（1）该反应是焰增、燧减的反应，任何温度下均不自发进行

（2）<

6.解析：（1）由题目所给的图1可以看出，反应①（最上面那条线）

当AG=O时，对应的横坐标温度是1000℃；从反应前后气体分子数的

变化来看，反应①的燧变化不大，而反应②中滴是减小的，可见嫡变

对反应②的自发更不利，而结果反应②的AG更小，说明显然是焰变产

生了较大的影响，即导致反应②的AG小（两个反应对应的

AH,一个为正值，一个为负值，大小比较很明显）。（2）图2给的是不同

温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是

相同的，所以图示中A、B、C点反应均正向进行，D点刚好达到平衡，

D点到E点才涉及平衡的移动。a项正确，B点反应正向进行，正反应

速率大于逆反应速率；b项错误，温度越高，反应速率越快，所以E

点的正（或逆）反应速率均大于A点；c项正确，C到D点，SiHCb的转

化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际工业生产中还要综合考

虑催化剂的活性温度。（3）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反

应③，所以AH3=A42—AM,因AH2<0、AHI>0,所以必小于0,

即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的

升高而减小。

答案：（1）1000℃AH2<AH1导致反应②的AG小（2）a、c

（3）AH2-AH1减小

本讲真题研练

1.解析：（1那2。5和SO2反应生成VOSO4和V2O4的化学方程式

为2V2O5+2SO2===2VOSO4+V2O4。由题图（a）可得以下两个热化学方

程式：①V2（）4（s）+2SO3（g）==2VOSO4（s）AHi=-399kJ-mol-1,

1

②V2O4（s）+SO3（g）==V2O5（s）+SO2（g）AH2=-24kJ-moF,将①一

2X②可得：2V2O5（s）+2SO2（g）==2VOSO4（s）+V2O4（s）AH=-351

kJ-mol^o

（2）该反应的正反应是气体分子数减少的反应，压强增大，平衡正

向移动，SO2的平衡转化率变大，故在相同温度下，压强越大，SO2的

平衡转化率越高，则pi=5.0MPa,由题图可知在550℃、5.0MPa时，

a=0.975；由该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应可知，影响

a的因素有压强、温度和反应物的起始浓度等。

(3)设充入气体的总物质的量为100mol,则SO2为2根mol,0?为

mmol,N2为(100—3加)mol,SO2的转化率为a,列三段式为：

a

◎(g)+fO2(g)SO3(g)

〃(起始)/mol2mm0

〃(转化)/mo]2mama2ma

〃(平衡)/mol2m—2mam-ma2ma

故平衡时容器中的气体的总物质的量为(27〃-2机a+机一机a+2机a

+100—3m)mol=(100—ma)mol□各物质的分压分别为p(SC)2)=

2m—2mam—ma2ma

100-maP，X°2)=100-maP,XS°3)=100-maP5故uKp=

2ma

100一根必________a________

2m—2nrmiVm-maA(m\

100—00—J

(4)由反应的速率方程可知，当a'=0.90时，(1—八屋)是常数，

温度大于前后，温度升高，上增大，而0逐渐下降，原因是SC)2(g)+

jo2(g)S03(g)是放热反应，升高温度时平衡逆向移动，a减小，

7a)

丁一1。另减小，上增大对。的提高小于a引起的降低。

答案：(1)2V2O5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(s)+V2O4(s)AH=-351

kJ-mol