【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）选修第一册--第09讲 化学平衡常数平衡转化率 讲义

这是一份【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）选修第一册--第09讲 化学平衡常数平衡转化率 讲义，文件包含同步讲义高中化学鲁科版2019选修第一册--第09讲化学平衡常数平衡转化率学生版docx、同步讲义高中化学鲁科版2019选修第一册--第09讲化学平衡常数平衡转化率教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共20页， 欢迎下载使用。

第09讲 化学平衡常数 平衡转化率
目标导航

课程标准
课标解读
1．进一步认识化学平衡状态的特征，能够描述平衡的建立过程。
2．了解化学平衡常数的定义。
3．能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。
4．理解化学平衡常数的应用及意义。
1．通过对平衡常数概念的理解和应用，以及化学平衡常数的有关计算，提升学生思考问题、解决问题的能力。
2．通过对实验数据的分析，培养学生严谨求实、积极时间的科学作风。
3．通过对“化学平衡常数”烷烃的研讨，培养学生处理实验数据的能力，以及从数据中获取信息、总结信息的能力。
知识精讲

知识点01 化学平衡常数
1．定义
（1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时
（2）叙述：生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数
（3）符号：K
2．表达式
（1）可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）
（2）表达式：K＝
（3）单位：（mol·L－1）（c+d）－（a+b）
3．意义
（1）对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度；
（2）平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全。
K值
＜10－5
10－5～105
＞105
反应程度
很难进行
反应可逆
进行完全
4．影响因素
（1）内因：反应物的本身性质。
（2）外因：反应体系的温度。

【即学即练1】关于平衡常数K，下列说法中正确的是（ ）。
A．对可逆反应，温度升高，反应速率增大，K值增大
B．对可逆反应，温度不变，加催化剂，K值不变
C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数
【解析】选B。K值与反应的吸放热有关系，温度升高，当正反应为吸热反应时，平衡右移即K值增大，反之当正反应为放热反应时，平衡左移，K值变小，故A错误；加入催化剂平衡不发生移动，所以K值不变，故B正确；K值受温度的影响，故C错误；K值与化学反应本身和温度有关，受温度的影响，故D错误。
知识点02 浓度熵
1．表达式：Q＝（各组分浓度代表任意状态的浓度）
2．意义：Q越大，反应逆向进行的程度越大
3．应用：判断反应是否达到平衡或反应进行的方向

【即学即练2】在1000K时，已知反应Ni（s）+H2O（g）NiO（s）+H2（g）的平衡常数K＝2。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应（ ）。
A．未达平衡状态，反应正向进行 B．已达平衡状
C．未达平衡状态，反应逆向进行 D．无法确定
【解析】选A。在1000K时，已知反应Ni（s）+H2O（g）NiO（s）+H2（g）的平衡常数K＝2，当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，依据平衡常数表达式计算Qc＝＝1＜K＝2，反应未达到平衡状态，反应向正反应方向进行。
知识点03 平衡转化率
1．表达式：α（A）＝×100%＝×100%＝×100%
2．规律
（1）同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；
（2）当按照反应系数之比投入反应物时，反应物转化率相同。
（3）反应物有多种时，提高一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会降低。
【即学即练3】（2021·常州高二检测）恒温恒压下，使1LNO2按下式分解：2NO22NO+O2，达到平衡时气体体积为1.2L，此时NO2的转化率为（ ）。
A．40% B．30% C．20% D．10%
【解析】选A。恒温恒压下，使1LNO2按下式分解2NO22NO+O2，达到平衡时气体体积为1.2L，反应前后体积增大为0.2L，体积增大数和生成氧气的体积数相同，依据化学方程式计算，消耗二氧化氮的体积为0.4L，因此二氧化氮的转化率＝×100%＝40%。
能力拓展

考法01 化学平衡常数的理解与应用
【典例1】（双选）（2021•信阳高二检测）关于化学平衡常数的叙述正确的是（ ）。
A．温度一定，一个化学反应的平衡常数是一个常数
B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变
C．温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数
D．浓度商Qc＜Kc，v（正）＜v（逆）
【解析】选AC。化学平衡常数只与温度有关，温度一定，一个化学反应的平衡常数是定值，故A正确；温度一定，同一反应化学计量数不同，平衡常数不同，故B错误；温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，故C正确；浓度商Qc＜Kc，平衡向正反应进行，v（正）＞v（逆），故D错误。
【知识拓展】化学平衡常数的理解与应用
1．化学平衡常数应用中的注意事项
（1）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关。
（2）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。
（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，若反应方向改变，则平衡常数变为倒数。若同一反应方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。
2．化学平衡常数的应用
（1）判断反应进行程度的大小。
（2）判断反应是否平衡及不平衡时的反应方向。
（3）判断反应的热效应。
3．化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系
（1）对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。
（2）平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。
（3）温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。
考法02 化学平衡常数与书写方式的关系
【典例2】（江西省萍乡市2020~2021学年高三1月模拟节选）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见下表），其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如图。
相关反应
反应热
平衡常数K
FeS2（s）+H2（g）FeS（s）+H2S（g）
ΔH1
K1
FeS2（s）+H2（g）Fe（s）+H2S（g）
ΔH2
K2
FeS（s）+H2（g）Fe（s）+H2S（g）
ΔH3
K3

1000K时，平衡常数的对数lgK1、lgK2和lgK3之间的关系为____________。
【解析】反应1+反应3＝2×反应2，即K22＝K1×K3，所以lgK22＝lgK1×K3，因此2lgK2＝lgK1+lgK3。
【答案】2lgK2＝lgK1+lgK3
【知识拓展】平衡常数与书写方式的关系
（1）正逆反应平衡常数的关系是：K正·K逆＝1
（2）化学计量数变成n倍，平衡常数变为n次方倍
（3）反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝△H1+△H2，K3＝K1×K2
（4）反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝△H1－△H2，K3＝
（5）反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a△H1－△H2，K3＝
考法03 有关化学平衡常数及平衡转化率的计算
【典例2】（2022·辽宁省选择考）某温度下，在1L恒容密闭容器中2.0molX发生反应2X（s）Y（g）+2Z（g），有关数据如下：
时间段/min
产物Z的平均生成速率/mol·L－1·min－1
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
下列说法错误的是
A．1min时，Z的浓度大于0.20mol·L－1
B．2min时，加入0.20molZ，此时v正（Z）＜v逆（Z）
C．3min时，Y的体积分数约为33.3%
D．5min时，X的物质的量为1.4mol
【解析】选B。反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则0~1min内Z的平均生成速率大于0~2min内的，故1min时，Z的浓度大于0.20mol·L－1，A正确；1min时生成的Z的物质的量为0.15mol·L－1·min－1×4min×1L＝0.6mol，6min时生成的Z的物质的量为0.10mol·L－1·min－1×6min×1L＝0.6mol，故反应在4min时已达到平衡，设达到平衡时生了amolY，列三段式：

2X（s）
+

Y（g）
2Z（g）
起始mol
2.0


0
0
变化mol
2a


a
2a
平衡mol
2.0－2a


a
2a
根据2a＝0.6mol，得a＝0.3mol，则Y的平衡浓度为0.30mol·L－1，Z的平衡浓度为0.60mol·L－1，平衡常数K＝c2（Z）·c（Y）＝0.602·0.30＝0.108，2min时Y的浓度为0.20mol·L－1，Z的浓度为0.40mol·L－1，加入0.20molZ后Z的浓度变为0.6mol·L－1，Q＝c2（Z）·c（Y）＝0.602·0.20＝0.072＜K，反应正向进行，故v正（Z）＞v逆（Z），B错误；反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同条件下，体积之比等于物质的量之比，V（Y）∶V（Z）＝1∶2，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；由B项分析可知5min时反应处于平衡状态，此时生成Z为0.6mol，则X的转化量为0.6mol，初始X的物质的量为2mol，剩余X的物质的量为1.4mol，D正确。
【知识拓展】有关化学平衡常数及平衡转化率的计算
1．基本计算模式——“三段式”
（1）确定反应物或生成物的起始加入量
（2）确定反应过程的变化量
（3）确定平衡量
（4）依据题干中的条件，建立等量关系进行计算
反应
aA（g）
+bB（g）

cC（g）
+dD（g）
起始量mol/L
m
n

0
0
转化量mol/L
ax
bx

cx
dx
平衡量mol/L
m－ax
n－bx

cx
dx
2．物质浓度的变化关系
（1）反应物：平衡浓度＝初始浓度－转化浓度；
（2）反应产物：平衡浓度＝初始浓度+转化浓度；
（3）转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。
3．三个比值量
（1）反应物的转化率：＝×100%
（2）产物的产率：产率＝×100%
①实际产量：题中告诉的某种产物的生成量
②理论产量：按照系数使量少的反应物完全反应得到的产物的量
（3）百分含量：含量＝×100%
①常见量：体积分数、物质的量分数
②关系式：体积分数＝物质的量分数
分层提分

题组A 基础过关练
1．在恒温恒容下，当反应容器内总压强不随时间变化时，下列可逆反应一定达到平衡的是（ ）。
A．A（g）+B（g）C（g）
B．A（g）+2B（g）3C（g）
C．A（g）+B（g）C（g）+D（g）
D．以上都达到平衡
【解析】选A。在恒温恒容下，对于反应前后气体系数不相等的反应，当反应容器内总压强不变时，可逆反应达到平衡。
2．下列数据是一些反应的平衡常数的数值，表示反应物转化率最大的是（ ）。
A．K＝1 B．K＝10－1 C．K＝1010 D．K＝10－10
【解析】选C。K值越大说明正反应进行的程度越大，反应物转化率越大。
3．（2021·北京朝阳区高二检测）某可逆反应aA+bBcC △H。在某温度下的平衡常数为K（K≠1），保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则△H和K数值的相应变化为（ ）。
A．写成2aA+2bB2cC，△H、K值均扩大了一倍
B．写成2aA+2bB2cC，△H扩大了一倍，K值保持不变
C．写成cCaA+bB，△H、K值变为原来的相反数
D．写成cCaA+bB，△H变为原来的相反数，K值变为倒数
【解析】选D。写成2aA+2bB2cC，△H值均扩大了一倍，K的数值为原数值的平方倍，故A和B错误；写成cCaA+bB，△H变为原来的相反数，K值变为倒数，故C错误，D正确。
4．（2021•苏州高二检测）已知下列反应的平衡常数：S（s）+H2（g）H2S（g）；K1，S（s）+O2（g）SO2（g）；K2，则反应H2（g）+SO2（g）H2S（g）+O2（g）的平衡常数是（ ）。
A．K1+K2 B．K1－K2 C．K1×K2 D．K1÷K2
【解析】选D。S（s）+H2（g）H2S（g）反应中，S为固体，所以K1＝；S（s）+O2（g）SO2（g），S为固体，K2＝；H2（g）+SO2（g）H2S（g）+O2（g）的平衡常数为：K＝＝÷＝。
5．（2021·周口高二检测）在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L－1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L－1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是（ ）。
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为：X+3Y2Z，其平衡常数为1600（mol·L－1）－2
C．增大压强使平衡常数增大
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
【解析】选C。平衡时X、Y的浓度分别减少了0.05mol·L－1、0.15mol·L－1，X、Y为反应物，Z的浓度增加了0.1mol·L－1，Z为生成物，X、Y、Z化学计量数比为1∶3∶2；平衡常数只与温度有关，与压强无关；平衡常数K＝（0.1mol·L－1）2/（0.05mol·L－1）4＝1600（mol·L－1）－2。
6．（2021·三门峡高二检测）在5L的密闭容器中充入2mol A气体和1mol B气体，一定条件下发生如下反应：2A（g）+B（g）2C（g），当反应达到平衡时，测得容器内混合气体压强是反应前的，则A转化率为（ ）。
A．67% B．50% C．25% D．5%
【解析】选B。根据阿伏加德罗定律：同温同压下压强比等于物质的量比，则平衡混合气体总物质的量为×3mol＝2.5mol，反应后气体的总物质的量减少了3mol－2.5mol＝0.5mol。根据反应式2A（g）+B（g）2C（g），每有2molA参加反应，混合气体总物质的量减少1mol，所以参加反应的A的物质的量为1mol。A转化率＝×100％＝50％。
7．氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）Si3N4（s）+6CO（g）。
（1）该反应的平衡常数表达式为K＝___________；
（2）若知上述反应为放热反应，则升高温度，其平衡常数值______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若已知CO生成速率为v（CO）＝18mol•L－1•min－1，则N2消耗速率为v（N2）＝______。
【解析】（1）平衡常数等于气体生成物的浓度幂之积除以气体反应物的浓度幂之积，则K＝（2）反应放热，△H＜0，升高温度平衡移动逆反应方向移动，平衡常数减小，速率之比等于化学计量数之比，则v（N2）＝×v（CO）＝×18mol•L－1·min－1＝6mol•L－1·min－1。
【答案】（1）K＝（2）减小；6mol•L－1•min－1
8．某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示：
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
1.00
0.00
1
0.90
0.80
0.20
3
0.75
0.50
0.50
5
0.65
0.30
0.70
9
0.55
0.10
0.90
10
0.55
0.10
0.90
14
0.55
0.10
0.90
（1）体系中发生反应的化学方程式是________________________；
（2）该反应在0～5min时间内产物Z的平均反应速率为：________________；
（3）该反应在第______分钟（min）时达到平衡状态，此时反应物X的转化率α等于________；
（4）若使该反应的速率加快，下列措施一定不能达到目的的是________。
A．升高温度 B．降低温度
C．使用催化剂 D．保持容器体积不变加入1molX和2molY
【解析】由表中数据看出反应从开始到平衡，X的物质的量减小，应为反应物，0～1min物质的量变化值为1.00mol－0.90mol＝0.10mol，Y的物质的量减小，应为反应物，0～1min物质的量变化值为1.00mol－0.80mol＝0.20mol，Z的物质的量增多，应为是生成物，物质的量的变化值为0.20mol，9min后各物质的物质的量不再变化，且反应物不为0，故为可逆反应。（1）根据物质的量的变化与化学计量数呈正比，则n（X）∶n（Y）∶n（Z）＝0.10mol∶0.20mol∶0.20mol＝1∶2∶2，反应方程式为X+2Y2Z；（2）0~5min内Z的反应速率v（Z）＝＝＝0.07mol/（L·min）；（3）由图表数据可知反应到9min，反应达到平衡，反应达到平衡时反应物X的转化率α＝×100%＝45%。（4）升高温度、增大压强、增大反应物浓度、加入催化剂，都可以加快该气体反应的反应速率。
【答案】（1）X（g）+2Y（g）2Z（g）
（2）0.007mol/（L·min）（3）9，45%（4）B
题组B 能力提升练
1．一定条件下，反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）在容积不变的密闭容器中发生，下列对该反应达到平衡状态的标志的描述中错误的是（ ）。
A．混合气体的总分子数不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．容器的总压强不再变化
D．混合气体的总质量不再变化
【解析】选D。该反应为气体分子数改变的反应，恒容条件下，该可逆反应在建立平衡的过程中会有压强的改变、气体总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明反应达到平衡了，而混合气体的总质量在任何情况下都不发生变化。
2．（2021•广州高二检测）在相同条件下，在密闭容器中，如表所列反应的平衡常数的关系正确的是（ ）。
反应方程式
平衡常数
Si+4HF（aq）SiF4+2H2
K1
Si+4HCl（aq）SiCl4+2H2
K2
Si+4HBr（aq）SiBr4+2H2
K3
A．K1＞K2＞K3 B．K1＞K3＞K2
C．K2＞K3＞K1 D．K3＞K2＞K1
【解析】选A。平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，K越大，说明生成物越多，反应物越少，所以可逆反应进行的程度越大，题中反应中HF最易与Si反应，且SiF4最稳定，反应易进行，应为K1＞K2＞K3。
3．（2021~2022年湖南衡阳高二上学期期末）在100mLN2O5/CCl4溶液中发生分解反应：2N2O54NO2+O2，在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表，下列说法不正确的是（ ）。
t/s
0
600
1200
1710
2220
2820
x
c（N2O5）/（mol·L－1）
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
A．600～1200s，生成NO2的平均速率为1×10－3mol·L－1·s－1
B．反应2220s时，放出的O2体积约为1.18L（标准状况）
C．反应达到平衡时，v正（N2O5）＝2v逆（NO2）
D．推测上表中的x为3930
【解析】选C。600～1200s内平均速率v（N2O5）＝＝5.0×10－4mol•L－1•s－1，反应为2N2O54NO2+O2，则600～1200s能生成NO2的平均速率v（NO2）＝2v（N2O5）＝2×5.0×10－4mol•L－1•s－1＝1.0×10－3mol•L－1•s－1，故A正确；0～2220s内N2O5的浓度变化为1.40mol/L－0.35mol/L＝1.05mol/L，△n（N2O5）＝1.05mol/L×0.1L＝0.105mol，反应为2N2O54NO2+O2，则n（O2）＝n（N2O5）＝0.105mol×＝0.0525mol，V（O2）＝nVm＝0.0525mol×22.4L/mol≈1.18L，故B正确；反应达到平衡时，2v正（N2O5）＝v逆（NO2），故C错误；由表中数据可知，剩余N2O5的浓度：0.96mol/L→0.48mol/L→0.24mol/L，所需时间为1110s，所以剩余N2O5的浓度由0.24mol/L→0.12mol/L所需时间为1110s，即x＝2820s+1110s＝3930s，故D正确。
4．（2021·哈尔滨第二次调研）温度恒定的条件下，在2L容积不变的密闭容器中，发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）。开始充入4mol的SO2和2mol的O2，10s后达到平衡状态，此时c（SO3）＝0.5mol·L－1，下列说法不正确的是（ ）。
A．v（SO2）∶v（O2）＝2∶1
B．10s内，v（SO3）＝0.05mol·L－1·s－1
C．SO2的平衡转化率为25%
D．平衡时容器内的压强是反应前的5/6倍
【解析】选D。根据2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），任何时刻都存在v（SO2）∶v（O2）＝2∶1，故A正确；10s内，v（SO3）＝＝0.05mol·L－1·s－1，故B正确；达到平衡状态，此时c（SO3）＝0.5mol·L－1，则生成的三氧化硫为1mol，反应的二氧化硫也是1mol，则SO2的平衡转化率为×100%＝25%，故C正确；同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，平衡时容器内二氧化硫为3mol，氧气为1.5mol，三氧化硫为1mol，平衡时压强是反应前的＝倍，故D错误。
5．在300mL的密闭固定容器中，一定条件下发生Ni（s）+4CO（g）Ni（CO）4（g）的反应，该反应平衡常数（K）与温度（T）的关系如下表所示：
T/℃
25
80
230
K
5×104
2
1.9×10﹣5
下列说法不正确的是（ ）。
A．上述生成Ni（CO）4（g）的反应为放热反应
B．230℃时，该反应的正反应为不自发的反应
C．80℃达到平衡时，测得n（CO）＝0.3mol，则Ni（CO）4的平衡浓度为2mol·L－1
D．25℃时反应Ni（CO）4（g）Ni（s）+4CO（g）的平衡常数为2×10－5
【解析】选B。图表数据分析，平衡常数随温度升高减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应，故A正确；230℃时，该反应的平衡常数K＝1.9×10﹣5，只是说明正反应进行的程度低，但仍为自发的反应，故B错误；80℃达到平衡时，测得n（CO）＝0.3mol，c（CO）＝＝1mol/L，依据平衡常数计算式，K＝＝2，则Ni（CO）4的平衡浓度为2mol/L，故C正确；25℃时反应Ni（CO）4（g）Ni（s）+4CO（g）的平衡常数为Ni（s）+4CO（g）Ni（CO）4（g），平衡常数的倒数＝＝2×10－5，故D正确。
6．（2021·安徽池州高二检测）CO2和H2的混和气体加热到1023K时，可建立下列平衡：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g），在该温度下，平衡时有90%的氢气变成水蒸气（平衡常数K＝1），则原混合气体中CO2和H2的分子数之比是（ ）。
A．9∶1 B．1∶5 C．1∶10 D．1∶1
【解析】选A。设原混合气体中CO2和H2的物质的量分别为x、y，体积为1L，在一定温度下，平衡有90%的H2变成了H2O，消耗氢气0.9y，则：
CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）
起始： x y 0 0
变化：0.9y 0.9y 0.9y 0.9y
平衡：x－0.9y 0.1y 0.9y 0.9y
依据平衡常数K＝1，有c（CO2）•c（H2）＝c（CO）•c（H2O），得到：（x－0.9y）×0.1y＝0.9y×0.9y，计算得到x∶y＝9∶1。
7．（2021•银川高二检测）下列反应在210℃达到平衡：
①PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）△H＞0K＝1
②CO（g）+Cl2（g）COCl2（g）△H＜0K＝5×104
③COCl2（g）CO（g）+Cl2（g）△H＞0
（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示_________，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值_________（填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小）。
（2）根据反应①的平衡常数K的表达式，平衡时，下列等式必定成立的是_____。
A．c（PCl5）＝c（PCl3）＝c（Cl2）＝1
B．c（PCl5）＝c（PCl3）•c（Cl2）＝1
C．c（PCl5）＝c（PCl3）•c（Cl2）
反应②和反应③的K值表达式_________（填“相同”或“不同”）。
（3）降低Cl2浓度，反应③的K值____（填“增大”、“减少”或“不变”）。
（4）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是_________。
A．反应①、反应②同时升高温度
B．反应①、反应②同时降低温度
C．反应①降低温度，反应②维持210℃
【解析】（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，利用生成物平衡浓度你次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，K值越大，反应进行程度越大；正反应是吸热反应升高温度K变大，正反应是放热反应，升高温度K变小；（2）根据反应①可知平衡常数K表达式为：K＝＝1，则c（PCl3）•c（Cl2）＝c（PCl5）一定成立；反应②③为相反的反应，K互为倒数关系，二者不同；（3）K是温度的函数，温度不变K不变，所以降低Cl2浓度，K不变；（4）要使反应①和反应②的K值相等，反应①、反应②同时升高温度，则①反应平衡右移，②反应平衡左移，K可能相等，故A正确；反应①、反应②同时降低温度，则①反应平衡左移，K减小，②反应平衡右移，K增大，二者不可能相等，故B错误；反应①降低温度，则①反应平衡左移，K减小，反应②维持210℃，二者不可能相等，故C错误。
【答案】（1）反应进行程度越大；可能增大也可能减小
（2）C；不同（3）不变（4）A
8．（1）已知：2NO2（g）N2O4（g）；△H＜0。在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示。

①a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是_________。
②前10min内用NO2表示的化学反应速率v（NO2）＝_________mol·L－1·min－1。反应在第一个平衡点的平衡常数K（1）＝_________（可用分数表示）。反应在第二个平衡点的平衡常数K（2）与第一个平衡点的平衡常数K（1）的关系：K（2）_________K（1）（填＞、＝或＜）。
③请在右图坐标中画出1molN2O4通入2L的密闭容器中反应发生过程中的能量变化示意图，并在虚线上分别标出反应物和生成物的化学式。

（2）右图中a、b、c、d分别代表氧族元素（ⅥA族）：Te（碲）、Se（硒）、S、Ｏ氢化物的反应热的数据示意图。试回答下列问题：

1①请你归纳：非金属元素氢化物的稳定性与形成氢化物的反应热△H的关系_____________________________________________。
②写出硒化氢发生分解反应的热化学反应方程式：___________________________。
【解析】（1）①由图可知，10～25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，即b、d处于化学平衡状态，故答案为：b、d。②根据化学计量数和图像的变化趋势可知，X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线。由图可知，前10min内，NO2的浓度变化量为（0.6－0.2）mol/L＝0.4mol/L，所以υ（NO2）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol•L－1•min－1。根据图像可知，反应在第一个平衡点是NO2和N2O4的浓度分别是0.6mol/L和0.4mol/L，则该反应的平衡常数K（1）＝＝＝。在25min时NO2的浓度增大，N2O4浓度不变，这说明改变的条件一定不是温度，只能是增大生成物的浓度。平衡常数只与温度有关系，所以平衡常数不变，即K（2）＝K（1）。③NO2转化为N2O4的反应是放热反应，所以其能量变化示意图为
或。（2）①根据图像可知，Te（碲）、Se（硒）、S、Ｏ氢化物的反应热逐渐降低，而氢化物的稳定性逐渐升高，这说明非金属元素氢化物越稳定，△H越小，反之亦然；②根据图像可知，硒化氢的反应热是+81kJ/mol，所以硒化氢发生分解反应是放热反应，则其热化学反应方程式H2Se（g）＝Se（s）+H2（g）△H＝－81kJ/mol。
【答案】（1）①b，d②0.04；；＝③
或
（2）①非金属元素氢化物越稳定，△H越小，反之亦然；
②H2Se（g）＝Se（s）+H2（g）△H＝－81kJ/mol
题组C 培优拔尖练
1．（2021•广东顺德高二上学期期末检测）已知在448℃时，反应H2（g）+I2（g）2HI（g）的平衡常数为49。下列叙述中正确的是（相同温度下）（ ）。
A．反应H2（g）+I2（g）2HI（g）的平衡常数K＝＝49
B．反应2HI（g）H2（g）+I2（g）的平衡常数K＝＝49
C．反应HI（g）H2（g）+I2（g）的平衡常数K＝＝7
D．反应2HI（g）H2（g）+I2（g）的平衡常数K＝＝
【解析】选D。反应H2（g）+I2（g）2HI（g）的平衡常数为49，则平衡常数K＝＝49，如为2HI（g）H2（g）+I2（g），K＝＝，如为HI（g）H2（g）+I2（g），平衡常数K＝＝，只有D正确。
2．（2021·镇江高二检测）少量纯净的氨基甲酸铵置于体积不变的密闭真空容器中，在恒定温度下发生分解反应：H2NCOONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）△H＞0，下列说法正确的是（ ）。
A．当氨气的体积分数不变时，该分解反应达到了平衡
B．当氨气的物质的量浓度不变时，该反应达到了平衡
C．如果v正（NH3）＝2v正（CO2）时，该反应达到了平衡
D．如果2v正（NH3）＝v逆（CO2）时，该反应向正反应方向进行
【解析】选B。因为H2NCOONH4为固体，反应为分解反应，氨气和二氧化碳按照2∶1生成，反应过程中氨气的体积分数始终为，保持不变，不能说明反应达到平衡，故A错误；当氨气的物质的量浓度不变时，该反应达到了平衡，故B正确；达到平衡时，正逆反应速率相等，v正（NH3）＝2v正（CO2），只有正反应速率，没有逆反应速率，不能说明反应达到平衡，故C错误；达到化学平衡状态时，不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，当v正（NH3）∶v逆（CO2）＝2∶1，即v正（NH3）＝2v逆（CO2）时，反应达到平衡，2v正（NH3）＝v逆（CO2）时，说明v逆＞v正，该反应向逆反应方向进行，故D错误。
3．298K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2（g）N2O4（g）ΔH＝－akJ/mol（a＞0）。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）＝0.6mol，n（N2O4）＝1.2mol，则此时，下列大小关系正确的是（ ）。

A．v（正）＞v（逆） B．v（正）＜v（逆）
C．v（正）＝v（逆） D．v（正）、v（逆）大小关系不确定
【解析】选B。由图可知K（298K），N2O4的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，则NO2的平衡浓度为0.3mol/L，则K＝＝＝6.67L/mol，反应为放热反应，升高温度，K值减小，密闭容器的体积为2L，若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）＝0.6mol、n（N2O4）＝1.2mol，因此的N2O4的浓度为0.6mol/L，NO2的浓度为0.3mol/L，浓度商Q＝＝＝6.67L/mol＝K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此v（正）＜v（逆）。
4．（2021~2022·福建省福州市高二上学期期末检测）可逆反应①X（g）+2Y（g）2Z（g）②2M（g）N（g）+P（g）分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示，下列判断正确的是（ ）。

A．达平衡（Ⅰ）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为10∶11
B．反应①的正反应是吸热反应
C．在平衡（Ⅰ）和平衡（Ⅱ）中，M的体积分数相等
D．达平衡（Ⅰ）时，X的转化率为50%
【解析】选A。等温时，右侧反应中气体的物质的量不变，压强与体积成反比，由图可以看出达平衡（Ⅰ）时，体系的压强与反应开始时体系的压强之比为＝，故A正确；降温由平衡（Ⅰ）向平衡（Ⅱ）移动，同时X、Y、Z的总物质的量减少，说明平衡向右移动，正反应放热，故B错误；由平衡（Ⅰ）到平衡（Ⅱ），化学反应②发生移动，M的体积分数不会相等的，故C错误；达平衡（Ⅰ）时，右边气体的物质的量不变，仍为2mol，左右气体压强相等，设平衡时左边气体的物质的量为xmol，则有：＝，x＝mol，即物质的量减少了3－mol＝mol，所以达平衡（Ⅰ）时，X的转化率为×100％＜50%，故D错误。
5．（2021·德州高二检测）硫酸工业中SO2转化为SO3是重要的反应之一，在一定压强和催化剂作用下在2L密闭容器中充入0.8molSO2和2molO2发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），SO2的转化率随温度的变化如下表所示：
温度
450℃
500℃
550℃
600℃
SO2的转化率
97.5%
95.8%
90.50%
80.0%
（1）由表中数据判断DH______0（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）能判断该反应已达到平衡状态的依据是______（填序号）。
a．混合气体中各组分的质量不变
b．c（SO2）＝c（SO3）
c．v正（SO3）＝2v逆（O2）
（3）某温度下经2min反应达到平衡后c（SO2）＝0.08mol/L，则：
①0~2min之间，O2的平均反应速率是____________。
②此时的温度是______℃。
③此温度下的平衡常数K＝_________（可用分数表示）。
【解析】（1）随着温度的升高，二氧化硫的转化率减小，平衡向逆反应方向移动，故为放热反应；（2）平衡后各气体组分的质量不变，a正确；平衡状态各物质的浓度不再变化，但浓度不一定相等，b错误；平衡时不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比：v正（SO3）∶v逆（O2）＝2∶1，即v正（SO3）＝2v逆（O2），c正确；（3）①根据方程式；2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），浓度变化比等于化学计量数之比。二氧化硫的浓度变化为0.4mol/L－0.08mol/L＝0.32mol/L，故氧气的浓度变化为0.16mol/L，生成SO3的浓度为0.32mol/L，氧气的反应速率为＝0.08mol/（L·min），平衡时氧气的浓度为：－0.16mol/L＝0.84mol/L；②二氧化硫的转化率为×100%＝80%，根据表中数据可知此时的温度为600℃；③此温度下的平衡常数K＝＝＝L/mol。
【答案】（1）＜（2）a、c；（3）①0.08mol/（L·min）②600℃ ③
6．（2021·天津河东区高三4月模拟节选）一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C（s）+CO2（g）2CO（g） ΔH＝173kJ·mol－1，若压强为p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：

（1）650℃时CO2的平衡转化率为________。
（2）t1℃时平衡常数Kp＝________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡________（填“正向”“逆向”或“不”）移动，原因是_________________。
【解析】（1）650℃时，平衡时CO2的体积分数为60%，设其物质的量为0.6 mol，则平衡时CO的物质的量为0.4 mol，起始时CO2的物质的量为0.6mol+×0.4 mol＝0.8mol，故CO2的平衡转化率为×100%＝25%。（2）t1℃时，平衡时CO与CO2的体积分数相等，其平衡分压均为0.5p kPa，则此时的平衡常数为Kp＝＝0.5p kPa。
【答案】（1）25%（2）0.5p kPa；不；Qp＝Kp