2024年高考化学一轮复习专题7.3化学平衡常数化学反应进行的方向讲含解析

PAGEPAGE17第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向1.了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变推断化学反应的方向。2.了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。学问点一化学平衡常数一、化学平衡常数的概念及应用1．化学平衡常数在肯定温度下，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。2．表达式(1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(计算K利用的是物质的平衡浓度，而不是随意时刻浓度，也不能用物质的量。固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。(2)化学平衡常数是指某一详细反应的平衡常数，化学反应方向变更或化学计量数变更，化学平衡常数均发生变更。举例如下：化学方程式平衡常数关系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝eq\f(c2?NH3?,c?N2?·c3?H2?)K2＝eq\r(K1)K3＝eq\f(1,K1)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2＝eq\f(c?NH3?,c\f(1,2)N2?·c\f(3,2)H2?)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝eq\f(c?N2?·c3?H2?,c2?NH3?)3．留意事项(1)K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变更无关。(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。4．应用(1)推断可逆反应进行的程度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＜10－510－5～105＞105反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全(2)推断化学反应进行的方向对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在肯定温度下的随意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)，称为浓度商。Q＜K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＜v逆(3)推断可逆反应的热效应二、平衡常数和转化率的相关计算1．明确三个量——起始量、变更量、平衡量N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温、高压))2NH3起始量130变更量abc平衡量1－a3－bc①反应物的平衡量＝起始量－转化量。②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。③各物质变更浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变更浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变更浓度是解题的关键。2．驾驭四个公式(1)反应物的转化率＝eq\f(n转化,n起始)×100%＝eq\f(c转化,c起始)×100%。(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＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%。(3)平衡时混合物组分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡时各物质的总量)×100%。(4)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%。3．谨记一个答题模板反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的转化量为mxmol，容器容积为VL，则有以下关系：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)则有：①K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)②c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1③α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%⑤eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)⑥eq\x\to(ρ)混＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1【典例1】（河北正定中学2025届模拟）只变更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值不肯定变更C．K值有变更，平衡肯定移动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【答案】D【解析】因变更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值发生了变更，说明体系的温度变更，则平衡肯定移动，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值应当变为[K(原)]2，D项错误。【变式1】（天津南开中学2025届模拟）在一个容积为2L的密闭容器中，加入0.8molA2气体和0.6molB2气体，肯定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g)2AB(g)ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变更状况如图所示，下列说法不正确的是()A．图中a点的值为0.15B．该反应的平衡常数K＝0.03C．温度上升，平衡常数K值减小D．平衡时A2的转化率为62.5%【答案】B【解析】A项，Δc(AB)＝0.5mol·L－1，Δc(A2)＝(0.4－a)，由化学方程式可知，0.5∶(0.4－a)＝2∶1，a＝0.15，正确；B项，当Δc(AB)＝0.5mol·L－1时，Δc(B2)＝0.25mol·L－1，平衡时c(B2)＝(0.3－0.25)mol·L－1＝0.05mol·L－1，K＝eq\f(0.52,0.15×0.05)＝eq\f(100,3)，错误；C项，ΔH<0，反应为放热反应，上升温度，K减小，正确；D项，当Δc(AB)＝0.5mol·L－1时，Δc(A2)＝0.25mol·L－1，α(A2)＝eq\f(0.25mol·L－1,0.4mol·L－1)×100%＝62.5%，正确。学问点二化学反应进程的方向1．自发过程(1)含义不用借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)。②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2．熵与熵变(1)熵描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。(2)熵变ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。3．反应进行的方向(1)判据(2)规律①ΔH＜0，ΔS＞0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH＞0，ΔS＜0的反应任何温度下都不能自发进行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起确定性作用。当ΔH＜0，ΔS＜0时，低温下反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0时，高温下反应能自发进行。【特殊提示】对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。【典例2】（湖南湘潭一中2025届模拟）下列说法错误的是()A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应B．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0C．反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0【答案】B【解析】吸热反应，ΔH>0，若反应能自发进行，则该反应必需是熵增反应，即ΔS>0，A项正确；B项反应是一个熵减反应，若常温能自发进行，则需ΔH<0，B错误；C项反应的ΔS<0，在室温下反应能自发进行，依据ΔH－TΔS<0，则该反应的ΔH<0，正确。D项CaCO3分解是吸热反应，ΔH>0且ΔS>0，由此可知该反应高温下能自发进行，正确。【方法技巧】焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应状况－＋恒久是负值在任何温度下均自发进行＋－恒久是正值在任何温度下均非自发进行＋＋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【变式2】（山西平遥中学2025届模拟）已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1。下列说法中正确的是()。A．该反应中熵变小于0，焓变大于0B．该反应是吸热反应，因此肯定不能自发进行C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下的全部碳酸盐分解肯定能自发进行D．推断反应能否自发进行须要依据ΔH与ΔS综合考虑【答案】D【解析】A项反应的ΔH为正值，即ΔH>0，因为反应后有气体生成，反应物均为固体，所以混乱度增加，熵变大于0，A错；吸热反应不肯定不能自发进行，该反应在高温下能自发进行，B错；熵增加的反应不肯定能自发进行，C错。考点一化学平衡常数的含义【典例3】(2024·海南，16)顺­1，2­二甲基环丙烷和反­1，2­二甲基环丙烷可发生如下转化：该反应的速率方程可表示为v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在肯定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006s－1，k(逆)＝0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________(填“小于”“等于”或“大于”)0。(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变更的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t1________(填“小于”“等于”或“大于”)t2，推断理由是________________________________________________________________________。【答案】(1)3小于(2)Beq\f(7,3)小于该反应是放热反应，上升温度平衡向逆反应方向移动【解析】(1)依据v(正)＝k(正)c(顺)，k(正)＝0.006s－1，则v(正)＝0.006c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝0.002s－1，则v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)＝0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数K1＝eq\f(c反,c顺)＝eq\f(0.006,0.002)＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键汲取的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH小于0。(2)随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断削减，且削减速率随时间减小，则符合条件的曲线是B。设顺式异构体的起始浓度为x，可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数为K2＝eq\f(0.7x,0.3x)＝eq\f(7,3)。因为K1＞K2，对于放热反应上升温度时平衡逆向移动，所以温度t2＞t1。【变式3】（辽宁大连二十四中2025届模拟）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(cCO2·cCu,cCO·cCuO)B．反应③的平衡常数K＝eq\f(K1,K2)C．对于反应③，恒容时，温度上升，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度肯定减小【答案】B【解析】在书写平衡常数表达式时，纯固体物质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，温度上升，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，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。考点二化学平衡常数的应用【典例4】（吉林长春市试验中学2025届模拟）反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是()A．上升温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝eq\f(cFeO·cCO,cFe·cCO2)C．该反应的正反应是吸热反应D．增大CO2浓度，平衡常数增大【答案】C【解析】A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该反应的化学平衡常数表达式为K＝eq\f(cCO,cCO2)，不正确；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，不正确。【变式4】（黑龙江双鸭山一中2025届模拟）在肯定温度下，1L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0.1mol。(1)该反应的平衡常数K＝________。(2)若上升平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。(3)相同条件下，向该密闭容器中充入各物质的起始量如下：①均为0.2mol②C(s)、H2O为0.2mol，CO、H2为0.1mol，推断该反应进行的方向：①________，②________。【答案】(1)0.1(2)>(3)①向逆反应方向②向正反应方向【解析】(1)容积为1L，则H2O、CO、H2的浓度均为0.1mol·L－1，K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)＝eq\f(0.1×0.1,0.1)＝0.1。(2)上升温度平衡常数增大，说明平衡向右移动，正反应为吸热反应，ΔH>0。(3)①Q＝eq\f(0.2×0.2,0.2)＝0.2>K＝0.1，反应向逆反应方向进行；②Q＝eq\f(0.1×0.1,0.2)＝0.05<K＝0.1，反应向正反应方向进行。考点三外界条件对转化率大小的影响【典例5】（江苏扬州中学2025届模拟）反应X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1molX和0.1molY，达到平衡时，下列说法不正确的是()A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变B．增大c(X)，X的转化率减小C．保持容器体积不变，同时充入0.1molX和0.2molY，X的转化率增大D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大【答案】D【解析】A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变，正确；B项，增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，正确；C项，相当于只增加Y的浓度，X的转化率会增大，正确；D项，催化剂不能使平衡移动，不变更产物的产率，错误。【方法技巧】转化率大小变更分析推断反应物转化率的变更时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视详细状况而定。常见有以下几种情形：反应类型条件的变更反应物转化率的变更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的转化率不变【变式5】（浙江诸暨中学2025届模拟）已知：3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)ΔH＞0，在700℃，CH4与N2在不同物质的量之比eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(nCH4,nN2)))时CH4的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是()A.eq\f(nCH4,nN2)越大，CH4的平衡转化率越高B.eq\f(nCH4,nN2)不变时，若升温，NH3的体积分数会增大C．b点对应的平衡常数比a点的大D．a点对应的NH3的体积分数约为26%【答案】B【解析】CH4和N2的物质的量之比越大，CH4的转化率越低，A错误；CH4和N2的物质的量之比不变时，升温，平衡正向移动，NH3的体积分数增大，B正确；平衡常数只与温度有关，与反应物的物质的量无关，所以各点的平衡常数相同，C错误；a点CH4的平衡转化率为22%，eq\f(nCH4,nN2)＝0.75，则设甲烷为3mol，氮气为4mol，3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)起始量/mol340转化量/mol0.660.440.88平衡量/mol2.343.560.88则NH3的体积分数为eq\f(0.88mol,2.34＋3.56＋0.88mol)×100%≈13%，D错误。考点四平衡常数与转化率的相关计算【典例6】（2024·江苏卷）在恒压、NO和O2的起始浓度肯定的条件下，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更)。下列说法正确的是（）A．反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0B．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)=5.0×10−4mol·L−1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000【答案】BD【解析】随温度上升NO的转化领先上升后降低，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，说明温度上升平衡向逆方向移动，依据勒夏特列原理分析该反应为放热反应，∆H<0，故A错误；依据上述分析，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；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；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，依据平衡常数表达式K=>=2000，故D正确；故选BD。【举一反三】(2024·全国卷Ⅰ节选)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。(2)在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________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________(填字母)。A．H2SB．CO2C．COSD．N2【答案】(1)2.52.8×10－3(2)＞＞(3)B【解析】(1)610K时向空钢瓶中充入0.10molCO2和0.40molH2S，钢瓶容积为2.5L，按“三段式”法进行计算：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)起始量/mol0.400.1000转化量/molxxxx平衡量/mol0.40－x0.10－xxx反应平衡后水的物质的量分数为0.02，则有eq\f(x,0.40－x＋0.10－x＋x＋x)＝0.02，解得x＝0.01，故H2S的平衡转化率α1＝eq\f(0.01mol,0.40mol)×100%＝2.5%。此时H2S、CO2、COS和H2O(g)的物质的量(mol)分别为0.39、0.09、0.01、0.01，故该反应的平衡常数K＝eq\f(cCOS·cH2O,cH2S·cCO2)＝eq\f(nCOS·nH2O,nH2S·nCO2)＝eq\f(0.012,0.39×0.09)≈2.8×10－3。(2)在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，温度上升，平衡后水的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，则ΔH＞0；上升温度，平衡正向移动，反应物的平衡转化率增大，则H2S的转化率：α2＞α1。(3)该反应器为钢瓶，反应过程中容积不变。向反应器中再充入H2S气体，平衡正向移动，CO2的转化率增大，但H2S的转化率减小，A错误；充入CO2，平衡正向移动，H2S的转化率增大，CO2的转化率减小，B正确；充入COS，平衡逆向移动，H2S的转化率减小，C错误；充入N2，平衡不移动，H2S的转化率不变，D错误。【举一反三】(2015·天津高考)某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX(g)和2molY(g)发生反应：X(g)＋mY(g)3Z(g)。平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()A．m＝2B．两次平衡的平衡常数相同C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1D．其次次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1【答案】D【解析】A项，依据再次加入1molZ(g)，平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，因此m＝2。B项，由于温度没有变更，故两次平衡的平衡常数相同。C项，因为是依据化学方程式中化学计量数之比充入的反应物，因此二者的平衡转化率相等。D项，该反应前后气体分子数不变，因此反应后气体的物质的量与反应前一样，都为4mol，而平衡后Z的体积分数为10%，平衡时Z的物质的量为4mol×10%＝0.4mol，容器体积为2L，Z的浓度为0.2mol·L－1。【变式6】（安徽马鞍山二中2025届模拟）羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1，反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是()A．上升温度，H2S浓度增大，表明该反应正反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率渐渐增大C．反应前H2S物质的量为7molD．CO的平衡转化率为80%【答案】C【解析】上升温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，A不正确。通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率渐渐减小，逆反应速率渐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，B不正确。设反应前H2S的物质的量为amol，容器的容积为1L，列“三段式”进行解题：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)eq\a\vs4\al(起始/mol·L－1)10a00eq\a\vs4\al(转化/mol·L－1)2222eq\a\vs4\al(平衡/mol·L－1)8a－222化学平衡常数K＝eq\f(2×2,8×a－2)＝0.1，解得a＝7，C正确。CO的平衡转化率为eq\f(10mol－8mol,10mol)×100%＝20%，D不正确。考点五压强平衡常数(Kp)的相关计算【典例7】（2024·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快速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学探讨的热点。回答下列问题：（1）Deacon独创的干脆氧化法为：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更的关系：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，依据进料浓度比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，同时降低产物分别的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是____________。（2）Deacon干脆氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g)ΔH1=83kJ·mol-1CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g)ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________kJ·mol-1。（3）在肯定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是______________。（写出2种）【答案】（1）大于O2和Cl2分别能耗较高、HCl转化率较低（2）﹣116（3）增加反应体系压强、刚好除去产物【解析】（1）依据反应方程式知，HCl平衡转化率越大，平衡常数K越大，结合图像知上升温度平衡转化率降低，说明上升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）c0c000变更（浓度）0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡（浓度）(1-0.84)c0(1-0.21)c00.42c00.42c0则K=；依据题干信息知，进料浓度比过低，氧气大量剩余，导致分别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）依据盖斯定律知，（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，应当促使平衡正向移动，该反应为气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理，可以增大压强，使平衡正向移动；也可以刚好除去产物，减小产物浓度，使平衡正向移动；【举一反三】（2024·全国卷Ⅰ，28(2)(3)）采纳N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中探讨了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以快速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变更如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1则反应N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。②探讨表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×kPa·min－1。t＝62min时，测得体系中＝2.9kPa，则此时＝________kPa，v＝________kPa·min－1。③若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，缘由是________________________。④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2＋NO3快速平衡其次步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2慢反应第三步NO＋NO3→2NO2快反应其中可近似认为其次步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。A．v(第一步的逆反应)>v(其次步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．其次步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高【答案】(2)①＋53.1②30.06.0×10－2③大于温度上升，体积不变，总压强上升；NO2二聚为放热反应，温度上升，平衡左移，体系物质的量增加，总压强上升④13.4(3)AC【解析】(2)①令2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1a2NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1b依据盖斯定律，a式×eq\f(1,2)－b式可得：N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋53.1