專題04-化學(xué)平衡狀態(tài)與化學(xué)平衡常數(shù)(知識(shí)串講+專題過(guò)關(guān))(解析版)

專題04化學(xué)平衡狀態(tài)與化學(xué)平衡常數(shù)【知識(shí)梳理】【歸納總結(jié)】一、化學(xué)反應(yīng)的方向1．自發(fā)反應(yīng)在一定條件下無(wú)需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。2．熵和熵變的含義(1)熵的含義度量體系混亂程度的物理量，符號(hào)為S。熵值越大，體系混亂度越大。同一條件下，不同物質(zhì)有不同的熵值，同一物質(zhì)在不同狀態(tài)下熵值也不同，一般規(guī)律是S(g)>S(l)>S(s)。(2)熵變的含義ΔS＝S(生成物)－S(反應(yīng)物)?；瘜W(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。3．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；ΔG＝0時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；ΔG>0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。二、化學(xué)平衡狀態(tài)及其判定1．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念一定條件下的可逆反應(yīng)中，當(dāng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時(shí)間而改變的狀態(tài)。(2)建立(3)平衡特點(diǎn)2．判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的兩種方法(1)“兩看”一看題干條件恒溫恒容或恒溫恒壓或絕熱容器二看化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)（物質(zhì)狀態(tài)、氣體計(jì)量系數(shù)）全部是氣體參與，是等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)有固體或液體參與，是等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)(2)“兩標(biāo)志”正、逆反應(yīng)速率相等同一物質(zhì)表示的正、逆反應(yīng)速率相等v正＝v逆，或者不同物質(zhì)表示的正、逆速率(或變化的物質(zhì)的量、濃度)之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比變量不變題目中的變量，指的是隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變的量，（如某物質(zhì)的質(zhì)量、濃度、百分含量，n總(氣體)、壓強(qiáng)、氣體密度、氣體平均分子質(zhì)量、顏色等），當(dāng)“變量”不再變化（保持恒定）時(shí)，證明可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，但“定量”無(wú)法證明。規(guī)避“2”個(gè)易失分點(diǎn)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器；關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn)，是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。(2)不能作為化學(xué)平衡狀態(tài)“標(biāo)志”的四種情況①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化，如2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。③全是氣體參加的體積不變的反應(yīng)，體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化，如2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。④全是氣體參加的反應(yīng)，恒容條件下體系的密度保持不變。三、化學(xué)平衡常數(shù)1．概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，即化學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。2．表達(dá)式對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中)。由于化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a則有：2NH3N2＋3H2，K′＝eq\f(1,a)；eq\f(1,2)N2＋eq\f(3,2)H2NH3，K″＝eq\r(a)。3．影響因素K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)，與壓強(qiáng)變化、是否使用催化劑無(wú)關(guān)。4．平衡常數(shù)意義及應(yīng)用(1)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度K<10－510－5～105>105反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆反應(yīng)接近完全(2)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或進(jìn)行的方向?qū)τ诨瘜W(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)，濃度商：Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。Q＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；Q＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。(3)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)5．化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算“三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計(jì)算題的“萬(wàn)能鑰匙”。解題時(shí)，要注意準(zhǔn)確地列出起始量、變化量、平衡量，按題目要求進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要注意單位的統(tǒng)一。(1)分析三個(gè)量：起始量、變化量、平衡量。(2)明確三個(gè)關(guān)系①對(duì)于同一反應(yīng)物，起始量－變化量＝平衡量。②對(duì)于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。③各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(3)計(jì)算模式對(duì)以下反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達(dá)到平衡后，A的消耗量為mxmol，容器容積為VL。mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始/molab00變化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx則有①平衡常數(shù)：K＝eq\f(\f(px,V)p·\f(qx,V)q,\f(a－mx,V)m·\f(b－nx,V)n)。②A的平衡濃度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③A的轉(zhuǎn)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)。④A的體積分?jǐn)?shù)：φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比：eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合氣體的平均密度eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦混合氣體的平均摩爾質(zhì)量eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。⑧生成物的產(chǎn)率：實(shí)際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來(lái)講，轉(zhuǎn)化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。產(chǎn)率＝eq\f(實(shí)際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%。6．壓強(qiáng)平衡常數(shù)（Kp）【專題過(guò)關(guān)】1．可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在一定條件下于10L的密閉容器中發(fā)生，若開(kāi)始時(shí)加入2molN2、2molH2，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的濃度不可能達(dá)到的值是A．0.1mol·L-1 B．0.02mol·L-1 C．0.05mol·L-1 D．0.15mol·L-1【答案】D【分析】可逆反應(yīng)的基本特征是反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化，達(dá)到反應(yīng)限度時(shí)各物質(zhì)不為0?！窘馕觥咳?0L的密閉容器中開(kāi)始時(shí)加入2molN2、2molH2，理論上反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化時(shí)，生成NH3mol，c(NH3)＝0.133mol·L－1；由于合成氨是可逆反應(yīng)，N2與H2不可能全部生成NH3，則達(dá)到平衡時(shí)，c(NH3)<0.133mol·L－1mol·L－1，只有D符合題意。故選D。2．對(duì)于可逆反應(yīng)M+NQ達(dá)到平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A．M、N、Q三種物質(zhì)的量濃度一定相等 B．M、N全部變成了QC．反應(yīng)混合物各成分的百分含量不再變化 D．反應(yīng)已經(jīng)停止【答案】C【分析】根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征分析，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，但反應(yīng)不停止，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分?jǐn)?shù)以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；可逆反應(yīng)，所以反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，存在反應(yīng)限度。據(jù)此判斷。【解析】A．反應(yīng)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度是否相等取決于起始時(shí)各物質(zhì)的量的關(guān)系和轉(zhuǎn)化的程度，所以平衡時(shí)M、N、Q三種物質(zhì)的量濃度不一定相等，故A錯(cuò)誤；B．該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，存在反應(yīng)限度，故B錯(cuò)誤；C．反應(yīng)混合物各成分的百分含量不再變化是化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故C正確；D．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，但反應(yīng)速率不為0，反應(yīng)不停止，故D錯(cuò)誤；故選C。3．在一定溫度下、容積不變的密閉容器中，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是①C的生成速率與C的消耗速率相等②單位時(shí)間內(nèi)生成，同時(shí)生成③A、B、C的濃度不再改變④混合氣體的密度不再改變⑤混合氣體的總壓強(qiáng)不再改變⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變⑦A，B、C的濃度之比為1:3:2A．③④⑤⑥① B．①③④⑤⑥ C．①②③④⑦ D．②③④⑤⑥【答案】B【解析】①C的生成速率與C的消耗速率相等，即，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，①符合題意；②無(wú)論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)生成的同時(shí)都會(huì)生成，所以不能作為達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志，②不符題意；③反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量保持不變，濃度也不變，所以A、B、C的濃度不再變化，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，③符合題意；④反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量發(fā)生改變，容器容積一定，當(dāng)混合氣體的密度不再發(fā)生改變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，④符合題意；⑤該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，容器容積、溫度均不變，當(dāng)混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，⑤符合題意；⑥該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，當(dāng)混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，⑥符合題意；⑦達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，A、B、C三種物質(zhì)的濃度之比可能是1:3:2，也可能不是1:3:2，⑦不符題意；綜上分析，B項(xiàng)正確；選B。4．反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)，在5L密閉恒容容器中投入1molNH3和1molO2，2minNO的物質(zhì)的量增加了0.4mol，下列說(shuō)法正確的是A．開(kāi)始時(shí)刻與2min時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)之比為9:10B．用氧氣表示2min內(nèi)平均反應(yīng)速率：v(O2)=0.05mol/(L·min)C．2min內(nèi)NH3的轉(zhuǎn)化率是50%D．當(dāng)容器內(nèi)混合氣體密度不再發(fā)生變化時(shí)可判斷反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)【答案】B【解析】A．根據(jù)方程式4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)可知，2minNO的物質(zhì)的量增加了0.4mol，則H2O(g)的物質(zhì)的量增加了0.6mol；NH3(g)、O2(g)分別消耗了0.4mol、0.5mol。反應(yīng)前氣體的物質(zhì)的量為1mol+1mol=2mol，反應(yīng)2min的物質(zhì)的量為(0.6+0.5+0.4+0.6)mol=2.1mol，同溫同壓時(shí)，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)知比，即開(kāi)始時(shí)刻與2min時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)之比為2：2.1，故A錯(cuò)；B．由A分析可知氧氣的物質(zhì)的量的變化量，則，故B正確；C．由A分析可知，，則其轉(zhuǎn)化率為，故C錯(cuò)；D．由于反應(yīng)物和生成物均為氣體，所以反應(yīng)過(guò)程中氣體的質(zhì)量一直不變，由于體積不變，則密度也一直不變，所以不能用密度判斷該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)；答案選B。5．對(duì)于反應(yīng)3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常數(shù)，下列說(shuō)法正確的是A．增大H2O(g)的濃度或減小H2的濃度，會(huì)使平衡常數(shù)減小B．改變反應(yīng)的溫度，平衡常數(shù)不一定變化C．K=D．K＝【答案】D【解析】A、平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度變化，增大c(H2O)或減小c(H2)，該反應(yīng)平衡常數(shù)不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、反應(yīng)過(guò)程中一定伴隨能量變化，改變溫度平衡一定發(fā)生變化，平衡常數(shù)一定變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積得到，固體和純液體不寫(xiě)入表達(dá)式，平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積得到，固體和純液體不寫(xiě)入表達(dá)式，平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=，選項(xiàng)D正確；答案選D。6．在一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：，已知，，經(jīng)測(cè)定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)，則此反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化量為（）A． B．C． D．【答案】C【解析】由平衡常數(shù)的定義：解得。故選C。7．羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲(chóng)、線蟲(chóng)和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)?COS(g)＋H2(g)K＝0.1反應(yīng)前CO的物質(zhì)的量為10mol，平衡后CO的物質(zhì)的量為8mol。下列說(shuō)法正確的是()A．升高溫度，H2S濃度增大，表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．通入CO后，正反應(yīng)速率逐漸增大C．反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7molD．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%【答案】C【解析】A項(xiàng)，升高溫度，H2S濃度增大，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，通入CO氣體瞬間正反應(yīng)速率增大，達(dá)到最大值，向正反應(yīng)方向建立新的平衡，正反應(yīng)速率逐漸減小，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，設(shè)反應(yīng)前H2S的物質(zhì)的量為nmol，容器的容積為VL，則CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)n始/mol10n00n轉(zhuǎn)/mol2222n平/mol8n－222K＝eq\f(\f(2,V)·\f(2,V),\f(8,V)·\f(n－2,V))＝0.1，解得n＝7，正確；D項(xiàng)，根據(jù)上述計(jì)算可知，CO的轉(zhuǎn)化率為20%，錯(cuò)誤。8．溫度恒定的條件下，在2L容積不變的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)。開(kāi)始充入4mol的SO2和2mol的O2，10s后達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c(SO3)＝0.5mol·L－1，下列說(shuō)法不正確的是()A．v(SO2)∶v(O2)＝2∶1B．10s內(nèi)，v(SO3)＝0.05mol·L－1·s－1C．SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為25%D．平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的eq\f(5,6)倍【答案】D【解析】根據(jù)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，任何時(shí)刻都存在v(SO2)∶v(O2)＝2∶1，故A正確；10s內(nèi)，v(SO3)＝eq\f(0.5mol·L－1,10s)＝0.05mol·L－1·s－1，故B正確；達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c(SO3)＝0.5mol·L－1，則生成的三氧化硫?yàn)?mol，反應(yīng)的二氧化硫也是1mol，則SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(1mol,4mol)×100%＝25%，故C正確；同溫同體積時(shí)，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)容器內(nèi)二氧化硫?yàn)?mol，氧氣為1.5mol，三氧化硫?yàn)?mol，平衡時(shí)壓強(qiáng)是反應(yīng)前的eq\f(3mol＋1.5mol＋1mol,4mol＋2mol)＝eq\f(11,12)倍，故D錯(cuò)誤。9．在2L密閉恒容容器內(nèi)，500℃時(shí)反應(yīng)：體系中，隨時(shí)間的變化如表(K表示平衡常數(shù))：時(shí)間(s)01234(mol)0.0200.0100.0080.0070.007下列說(shuō)法正確的是A．2s內(nèi)消耗氧氣的平均速率為B．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，C．當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不再發(fā)生變化時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D．若，4s后升溫達(dá)到新平衡過(guò)程中逆反應(yīng)速率先增大后減小【答案】D【解析】A．由表格可知，2s內(nèi)消耗一氧化氮的物質(zhì)的量為：0.020mol-0.008mol=0.012mol，所以一氧化氮的平均反應(yīng)速率為，同一反應(yīng)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，所以在0~2s內(nèi)氧氣的反應(yīng)速率為，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)正逆反應(yīng)速率相等時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，即，故B錯(cuò)誤；C．該體系為恒容狀態(tài)，氣體體積始終不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，氣體密度也始終不變，故無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D．若，說(shuō)明升高溫度，平衡常數(shù)減小，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，第4s后升溫至達(dá)到新平衡過(guò)程中升溫瞬間逆反應(yīng)速率增大，平衡左移，逆反應(yīng)速率減小，故D正確；故答案選D。10．（2021·峨山彝族自治縣第一中學(xué)高二期中）某溫度時(shí)，在一個(gè)容積為2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為X＋3Y2ZB．2min時(shí)，反應(yīng)達(dá)最大限度，但化學(xué)反應(yīng)仍在進(jìn)行C．反應(yīng)開(kāi)始至2min，Z的反應(yīng)速率為0.05mol·L-1·min-1D．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)是開(kāi)始時(shí)的0.9倍【答案】A【解析】A．根據(jù)圖示可知：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，X、Y的物質(zhì)的量減小，Z的物質(zhì)的量增加，則X、Y是反應(yīng)物，Z為生成物，0~2min內(nèi)X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化量之比為0.3∶0.1∶0.2=3∶1∶2，反應(yīng)2min后各種物質(zhì)都存在，且物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，說(shuō)明反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)的量的變化量之比，化學(xué)方程式為3X+Y2Z，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)圖示可知該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，2min時(shí)反應(yīng)達(dá)到最大限度，可逆反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，只不過(guò)此時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，B正確；C．反應(yīng)速率為平均速率反應(yīng)開(kāi)始至2min，Z的反應(yīng)速率為v(Z)==0.05mol·L-1·min-1，C正確；D．由圖可知開(kāi)始混合氣體的總的物質(zhì)的量為2mol，平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為(0.9+0.7+0.2)mol=1.8mol，反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以反應(yīng)達(dá)平衡此時(shí)體系的壓強(qiáng)是開(kāi)始時(shí)=0.9倍，D正確；故合理選項(xiàng)是A。11．某溫度下，在2L恒容密閉容器中加入一定量A，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)?2B(g)＋C(g)ΔH＝＋a(a>0)kJ·mol－1。反應(yīng)過(guò)程中B、A的濃度比與時(shí)間t有如圖所示關(guān)系，若測(cè)得第15min時(shí)，c(C)＝0.8mol·L－1。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()A．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.2B．A的初始物質(zhì)的量為4.8molC．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率約為66.7%D．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，吸收的熱量為0.8akJ【答案】D解析根據(jù)反應(yīng)2A(g)2B(g)＋C(g)和題目已知數(shù)據(jù)可知，15min時(shí)c(B)＝1.6mol·L－1、c(A)＝0.8mol·L－1，當(dāng)eq\f(cB,cA)保持不變時(shí)，即15min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，則該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2B·cC,c2A)＝eq\f(1.62×0.8,0.82)＝3.2，A項(xiàng)正確；A的初始物質(zhì)的量為(1.6＋0.8)mol·L－1×2L＝4.8mol，B項(xiàng)正確；15min時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，A的轉(zhuǎn)化率為eq\f(1.6mol·L－1,2.4mol·L－1)×100%≈66.7%，C項(xiàng)正確；2molA參加反應(yīng)吸收的熱量為akJ，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，參加反應(yīng)的A為1.6mol·L－1×2L＝3.2mol，則吸收的熱量為eq\f(3.2,2)×akJ＝1.6akJ，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12．把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)+B(g)?2C(s)+xD(g)，經(jīng)5min達(dá)到平衡，此時(shí)生成2molC，測(cè)得D的平均反應(yīng)速率為0.2mol·(L·min)-1，求：(1)B的轉(zhuǎn)化率_______(2)x的值_______(3)平衡時(shí)壓強(qiáng)與初始時(shí)壓強(qiáng)之比_______(4)該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)_______【答案】20%2【解析】把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)+B(g)?2C(s)+xD(g)，經(jīng)5min達(dá)到平衡，此時(shí)生成2molC，測(cè)得D的平均反應(yīng)速率為0.2mol·L-1·min-1，則生成D的物質(zhì)的量為0.2mol·L-1·min-1×2L×5min=2mol，則可列出三段式(單位為mol)：，(1)B的轉(zhuǎn)化率；(2)根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比，可知x的值為2；(3)恒溫恒容時(shí)，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則平衡時(shí)壓強(qiáng)與初始時(shí)壓強(qiáng)之比為；(4)物質(zhì)C為固體，平衡時(shí)，其余氣體物質(zhì)的濃度為，則該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)。13．[2021·廣東]我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：(a)CH4(g)＋CO2(g)?2CO(g)＋2H2(g)ΔH1(b)CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)ΔH2(c)CH4(g)?C(s)＋2H2(g)ΔH3(d)2CO(g)?CO2(g)＋C(s)ΔH4(e)CO(g)＋H2(g)?H2O(g)＋C(s)ΔH5設(shè)Keq\o\al(r,p)為相對(duì)壓力平衡常數(shù)，其表達(dá)式寫(xiě)法：在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中，用相對(duì)分壓代替濃度。氣體的相對(duì)分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100kPa)。反應(yīng)a、c、e的lnKeq\o\al(r,p)隨eq\f(1,T)(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。①反應(yīng)a、c、e中，屬于吸熱反應(yīng)的有__________________(填字母)。②反應(yīng)c的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(r,p)＝______________。③在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100kPa的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時(shí)H2的分壓為40kPa。計(jì)算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程?！敬鸢浮竣賏c②eq\f(p2H2,p0·pCH4)③由圖可知，A處對(duì)應(yīng)反應(yīng)c的lnKeq\o\al(r,p)＝0，即Keq\o\al(r,p)＝eq\f(p2H2,p0·pCH4)＝1，解得eq\f(p2H2,p0)＝p(CH4)，已知反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)p(H2)＝40kPa，則p(CH4)＝16kPa，且初始狀態(tài)時(shí)p(CH4)＝eq\f(1,1＋1)×100kPa＝50kPa，故CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%?！窘馕觥竣匐S著溫度的升高，反應(yīng)a和c的lnKeq\o\al(r,p)增大，說(shuō)明Keq\o\al(r,p)的數(shù)值增大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)a和c為吸熱反應(yīng)，同理反應(yīng)e的lnKeq\o\al(r,p)減小，說(shuō)明Keq\o\al(r,p)的數(shù)值減小，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)e為放熱反應(yīng)。②用相對(duì)分壓代替濃度，則反應(yīng)c的平衡常數(shù)表達(dá)式Keq\o\al(r,p)＝eq\f([\f(pH2,p0)]2,\f(pCH4,p0))＝eq\f(p2H2,p0·pCH4)。14．在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：t℃70080085010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問(wèn)題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=___________。(2)該反應(yīng)為_(kāi)__________反應(yīng)(填“吸熱”、“放熱”)。(3)能判斷該反應(yīng)是否已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是___________。a．容器中壓強(qiáng)不變b．混合氣體中c(CO)不變c．v正(H2)=v逆(H2O)d．c(CO2)=c(CO)(4)某溫度下，平衡濃度符合下式：[CO2][H2]=[CO][H2O]，試判斷此時(shí)的溫度為_(kāi)__________℃。該溫度時(shí)，可逆反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，在該容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如下：時(shí)間/minCO2(mol/L)H2(mol/L)CO(mol/L)H2O(mol/L)00.2000.3000020.1380.2380.0620.0623c1c2c3c34c1c2c3c3計(jì)算：3～4min時(shí)CO的濃度c3___________，CO2(g)的轉(zhuǎn)化率___________，(c3精確到小數(shù)點(diǎn)后面三位數(shù))?！敬鸢浮縆=吸熱bc8500.12060.0%【分析】由圖中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，K值變大，化學(xué)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值，進(jìn)行分析和計(jì)算?！窘馕觥?1)化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值，CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；(2)化學(xué)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)；由表可知：升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)；(3)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，反應(yīng)是前后體積不變的反應(yīng)，且反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；a．反應(yīng)是前后氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)不變，容器中壓強(qiáng)不變不能判斷該反應(yīng)是否平衡，故a不符合題意；b．當(dāng)反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度不變時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，故混合氣體中c(CO)不變，可以判斷該反應(yīng)是否平衡，故b符合題意；c．v正(H2)=v逆(H2O)，說(shuō)明反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相同，故能該反應(yīng)是否平衡，故c符合題意；d．c(CO2)=c(CO)，不是濃度不變，不能判斷該反應(yīng)是否平衡，故d不符合題意；答案選bc；(4)某溫度下，平衡濃度符合下式：[CO2][H2]=[CO][H2O]，則K==1，當(dāng)平衡常數(shù)為1時(shí)，溫度為850℃；設(shè)3~4min達(dá)到平衡時(shí)CO、H2O的濃度為c3，則CO2和H2的平衡濃度為(0.200-c3)mol/L和(0.300-c3)mol/L，列出三段式；代入平衡常數(shù)表達(dá)式則有：，解得c3=0.120mol/L，CO2的轉(zhuǎn)化率：。15．某研究性學(xué)習(xí)小組研究了汽車(chē)尾氣中的NO與CO的反應(yīng)和某工業(yè)廢氣中的NO2與SO2的反應(yīng)。回答下列問(wèn)題：(1)一定溫度下，向某容積為1L的密閉容器中通入amolNO、bmolCO，控制一定的條件使其發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)?N2(g)＋2CO2(g)ΔH<0。測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比X(X＝eq\f(a,b))的關(guān)系如圖甲所示。則T1________(填“>”或“<”)T2；若X1＝0.8、a＝2，反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡(對(duì)應(yīng)A點(diǎn))所用的時(shí)間是2min，則反應(yīng)發(fā)生的2min內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率v(N2)＝________，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(保留3位有效數(shù)字)。(2)在固定體積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)?SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ·mol－1使用某種催化劑，改變eq\f(n0NO2,n0SO2)的值進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)(各組實(shí)驗(yàn)的溫度可能相同，也可能不同)，測(cè)定NO2的平衡轉(zhuǎn)化率。部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖乙所示。①如果要將圖乙中C點(diǎn)的平衡狀