高考化学考点化学平衡常数及转化Word格式.docx
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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(或减小)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<
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
m>
n+p
反应物A的转化率增大
m<
反应物A的转化率减小
m=n+p
反应物A和B的转化率不变
考向一化学平衡常数及影响因素
典例1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)
平衡浓度/(mol·
下列说法错误的是
A.反应达平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
【答案】C
1.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1ΔH1<
0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<
0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入molNO和molCl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡。
测得10min内v(ClNO)=×
10−3mol·
L−1·
min−1,则平衡后n(Cl2)=
mol,NO的转化率α1= 。
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2 α1(填“>
”“<
”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”)。
若要使K2减小,可采取的措施是 。
平衡常数的几个易错点
(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数;
若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
(2)能代入平衡常数表达式的为气体、非水溶液中的H2O、溶液中的溶质,固体与纯液体以及溶液中H2O的浓度可看为常数,不能代入。
考向二化学平衡常数的计算与应用
典例1
(1)(2016·
高考四川卷改编)在一定条件下CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1∶5,达平衡时,CO转化了
。
若akg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1∶3混合,则在相同条件下达平衡时能产生H2________kg。
[已知:
4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4]
(2)(2015·
高考浙江卷改编)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
CH2CH3(g)CH==CH2(g)+H2(g)
维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。
已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=________(用α等符号表示)。
【解析】
(1)当CO和H2O(g)的起始物质的量之比为1∶5时,设CO为1mol,则:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始物质的量(mol)1500
改变物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
故此温度下,反应的平衡常数K=
=1。
由题意知,反应4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C
2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4,若akg含Ca5(PO4)3F的质量分数为10%的磷尾矿,当有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4时,产生的CO的物质的量为n=ab/mol,将产生的CO和H2O(g)按起始物质的量之比为1∶3混合,设在相同条件下达到平衡时CO转化了xmol,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始物质的量(mol)n3n00
改变物质的量(mol)xxxx
平衡物质的量(mol)n-x3n-xxx
故
=1,得x=
n,则达到平衡时产生的氢气的物质的量为
×
mol=
mol,氢气的质量为
g=
10-3kg=
kg。
从压强角度求Kp:
容器中氢气的物质的量为αn,苯乙烯的物质的量为αn,乙苯的物质的量为(1-α)n,气体的总物质的量为(1+α)n,所以氢气的分压为
p,苯乙烯的分压为
p,乙苯的分压为
p,因此Kp=
=
p。
【答案】
(1)
(2)
p
2.在一定体积的密闭容器中,进行化学反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表:
T/℃
700
800
830
1000
1200
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= 。
(2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:
3c(CO2)·
c(H2)=5c(CO)·
c(H2O),试判断此时的温度为。
(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K (填“大于”“小于”或“等于”)。
(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 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(6)若1200℃时,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·
L−1、2mol·
L−1、4mol·
L−1,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”)。
考向三转化率的计算与比较
典例1在容积相同的A、B两个密闭容器中,分别充入2molSO2和1molO2,使它们在相同温度下发生反应:
2SO2+O22SO3并达到平衡。
在反应过程中,若A容器保持体积不变,B容器保持压强不变,当A中的SO2的转化率为25%时,则B容器中SO2的转化率应是
A.25%B.>
25%
C.<
25%D.%
【答案】B
3.在一密闭容器,aA(g)bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则
A.平衡向逆反应方向移动了
B.物质A的转化率减少了
C.物质B的质量分数增加了
D.a>
b
1.下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是
A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值
B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变
C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D.由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
2.某恒定温度下,在一个2L的密闭容器中充入A气体、B气体,测得其浓度为2mol·
L-1和1mol·
L-1;
且发生如下反应:
3A(g)+2B(g)4C(?
)+2D(?
)已知“?
”代表C、D状态未确定;
反应一段时间后达到平衡,测得生成molC,且反应前后压强比为5∶4,则下列说法中正确的是
①该反应的化学平衡表达式:
K=
②此时B的转化率为35%
③增大该体系压强,平衡向右移动,但化学平衡常数不变
④增加C的量,A、B转化率不变
A.①②B.②③
C.①④D.③④
3.将2molN2O5置于2L密闭容器中,在一定温度下发生反应:
①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g);
②N2O4(g)2NO2(g)。
达到平衡时,c(O2)=mol·
L-1,c(NO2)=mol·
L-1,下列说法正确的是
A.平衡时,c(N2O5)=mol·
L-1
B.此温度下反应①的平衡常数为
C.平衡时N2O5的分解率为70%
D.平衡后混合气体的平均摩尔质量为80g·
mol-1
4.一定温度下,在一个容积为1L的密闭容器中,充入1molH2(g)和1molI2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)的体积分数为50%,在该温度下,在另一个容积为2L的密闭容器中充入1molHI(g)发生反应HI(g)H2(g)+I2(g),则下列判断正确的是
A.后一反应的平衡常数为1
B.后一反应的平衡常数为
C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为mol·
D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度为mol·
5.在容积均为1L的三个密闭容器中,分别放入镍粉并充入1molCO,控制在不同温度下发生反应:
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),当反应进行到5min时,测得Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是
A.正反应为吸热反应,平衡常数:
K(T1)>
K(T2)
B.反应进行到5min时,b容器中v正(CO)=v逆(CO)
C.达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为b>
a>
c
D.减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态
6.一定温度下,在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g),进行反应,2SO2+O22SO3,其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示。
下列判断中正确的是
甲
乙
丙
丁
密闭容器体积/L
2
1
起始物质的量
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
SO2的平衡转化率%
80
α1
α2
α3
A.甲中反应的平衡常数小于乙
B.该温度下,该反应的平衡常数K为400
C.SO2的平衡转化率:
α1>
α2=α3
D.容器中SO3的物质的量浓度:
丙=丁<
7.温度为T0时,在容积固定的密闭容器中发生反应X(g)+Y(g)Z(g)(未配平),4min时达到平衡,各物质浓度随时间变化的关系如图a所示。
其他条件相同,温度分别为T1、T2时发生反应,Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。
下列叙述正确的是
A.发生反应时,各物质的反应速率大小关系为v(X)=v(Y)=2v(Z)
B.图a中反应达到平衡时,Y的转化率为%
C.T0时,该反应的平衡常数为
D.该反应正反应的反应热ΔH<
8.某温度下反应2A(g)B(g)+C(g) ΔH<0的平衡常数K=4。
此温度下,在1L的密闭容器中加入A,反应到某时刻测得A、B、C的物质的量浓度(mol·
L-1)分别为、、,下列说法正确的是
A.温度升高,该反应反应速率加快,平衡常数增大
B.题目所述的某时刻正、逆反应速率的大小为v(正)>v(逆)
C.经10min反应达到平衡,则该时间内反应速率v(A)为mol·
L-1·
min-1
D.平衡时,再加入与起始等量的A,达新平衡后A的转化率增大
9.25℃时,在体积为2L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示,已知达平衡后,降低温度,A的转化率将增大。
t2~t3
t4~t5
t5~t6
t7~t8
K1
K2
K3
K4
(1)根据图1数据,写出该反应的化学方程式:
。
此反应的平衡常数表达式K= ,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为 。
(2)在5~7min内,若K值不变,则此处曲线变化的原因是 。
(3)如图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图,各阶段的平衡常数如表所示。
K1、K2、K3、K4之间的关系为 (用“>
”、“<
”或“=”连接)。
A的转化率最大的一段时间是 。
10.CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造具有更高价值的化学品是目前的研究方向。
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,涉及此研究的某反应的平衡常数K=,则此反应的化学方程式为 ;
又知此反应的逆反应为放热反应,则一定能使此反应的平衡常数增大的措施是 (填选项字母);
使该反应的平衡一定向正反应方向移动的措施有
(填选项字母)。
A.增大CO2的浓度 B.升高温度 C.降低温度 D.增大压强 E.减小压强
(2)用某种特殊催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸,温度超过某个值时乙酸的生成速率却减小了,原因是 。
(3)将CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(l)。
①已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率如表:
投料比[n(H2)/n(CO2)]
500K
600K
700K
45%
33%
20%
x
a
上述反应的焓变ΔH (填“>
”或“=”,下同)0,ΔS 0,若a>
45%,则x 。
②在80℃时,向体积为L的密闭容器中加入2molCO2和6molH2,20min后反应达到平衡,此时CH3OCH3的物质的量为mol,则该反应的平均反应速率v(CO2)= mol·
L-1·
min-1,H2的转化率α(H2)= ,在80℃时该反应的化学平衡常数为 (列出计算式即可)。
1.[2018江苏]一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
A.v1<
v2,c2<
2c1B.K1>
K3,p2>
2p3
C.v1<
v3,α1(SO2)>
α3(SO2)D.c2>
2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<
2.[2017天津]常压下羰基化法精炼镍的原理为:
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。
230℃时,该反应的平衡常数K=2×
10−5。
已知:
Ni(CO)4的沸点为℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:
将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:
将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
3.[2017新课标Ⅰ节选]近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。
(3)H2S与CO2在高温下发生反应:
H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。
在610K时,将molCO2与molH2S充入L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为。
①H2S的平衡转化率=_______%,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,H2S的转化率_____,该反应的H_____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________(填标号)
A.H2SB.CO2C.COSD.N2
4.[2016上海]随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
完成下列填空:
(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
已知H2的体积分数随温度升高而增加。
若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化。
(选填“增大”、“减小”或“不变”)
v正
v逆
平衡常数K
转化率α
(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
[CO2]/mol·
L−1
[H2]/mol·
[CH4]/mol·
[H2O]/mol·
平衡Ⅰ
d
平衡Ⅱ
m
n
y
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。
5.[2016新课标全国Ⅲ节选]煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×
L−1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
Cl−
c/(mol·
L−1)
10−4
10−6
10−3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。
增加压强,NO的转化率______(填“提高”、“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______(填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
②反应ClO2−+22+Cl−的平衡常数K表达式为___________。
1.【答案】
(2)×
10−2 75% >
不变 升高温度
(1)将题干中两个方程式做如下处理:
(Ⅰ)×
2−(Ⅱ)可得
4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则其平衡常数K=。
(2)根据“三段式”
2NO(g) +Cl2(g) 2ClNO(g)
0
α1α1α1
−α1−α1α1
v(ClNO)==×
min−1,得α1=75%,平衡时n(Cl2)=−α1)mol·
L−1×
2L=mol。
该反应为气体分子数减小的反应,恒压条件下相对于恒容条件下,压强增大,平衡右移,NO的转化率增大,即α2>
α1;
化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数K2不变;
该反应为放热反应,升高温度可使平衡常数K2减小。
2.【答案】
(2)吸热(3)700℃
(4)等于(5)不
(6)逆反应方向
(5)830℃时达到平衡,扩大容器体积,由于反应前后气体的物质的量不变,则平衡不移动。
(6)该条件下Qc===4>
K=,故反应向逆反应方向移动。
3.【答案】C
【解析】体积增大一倍,压强减小,假设平衡不移动,B的浓度应是原来的50%<
60%,说明平衡移动,向正反应方向移动,A错误;
平衡正向移动,A的转化率增大,B错误;
平衡正向移动,B的质量分数增大,C正确;
减小压强,平衡应向体积增大的方向移动,即a<
b,D错误。
1.【答案】D
【解析】化学平衡常数只与温度有关,与浓度、压强、催化剂无关。
2.【答案】D
【解析】压强比等于物质的量之比:
3A(g)+2B(g)4C(?
)
起始:
4 2 0 0
变化:
平衡:
根据反应前后压强之比等于5∶4,因此反应前后气体物质的量之比也为5∶4,D为气体,C为固体或纯液体。
固体和纯液体不能写入平衡常数表达式,①错误;
B的转化率为2×
100%=40%,②错误;
平衡常数只受温度的影响,因此增大压强化学平衡常数不变,但化学反应速率增大,③正确;
C是固体或纯液体,浓度视为常数,因此改变C的量,A、B的转化率不变,④正确。
4.【答案】B
【解析】一定温度下,将H2和I2各1mol的气态混合物充入1L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后生成的HI(g)的气体占总体积的50%,设转化的氢气为xmol,依据化学平衡三段式列式为
H2 + I2 2HI
起始量(mol·
L-1)110
变化量(mol·
L-1)xx2x
平衡量(mol·
L-1)1-x1-x2x
HI(g)的体积分数为50%,则×
100%=50%,解得x=。
故K==4,该温度下,在另一个容积为2L的密闭容器中充入1molHI(g)发生反应HI(g)H2(g)+I2(g),等效为充入H2和I2各mol,又该反应为气体体积不变的反应,故与原平衡成比例等效,则新平衡时氢气为mol×
=mol,HI(g)为1mol×
=mol。
根据平衡常数只与温度有关,结合正反应与逆反应的平衡常数成倒数关系,故2HIH2+I2的平衡常数为,又同一反应平衡常数与系数成幂次方关系,故后一反应的平衡常数为=,故A错误,B正确;
根据以上计算后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为=mol·
L-1,故C错误;
根据以上计算后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度为=mol·
L-1,
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