2026人教版高中化学选择性必修1--第二章 第二节 第2课时 化学平衡常数（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026人教版高中化学选择性必修1--第二章 第二节 第2课时 化学平衡常数（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 523.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-25 12:14:41 | ||
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2026人教版高中化学选择性必修1
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
基础过关练
题组一 化学平衡常数的表达式及影响因素
1.(易错题)(2024河南濮阳一中月考)已知反应①CO(g)+CuO(s) CO2(g)+Cu(s)和反应②H2(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③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K3。则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K3=
C.对于反应③,温度升高,K3不变
D.对于反应②,增大压强,K2减小
2.(2025广东深圳罗湖高级中学期中)对于下列反应,其反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
编号 反应 平衡常数 反应热
① A(g) B(g)+C(g) K1 ΔH1
② B(g)+C(g) D(g) K2 ΔH2
③ A(g) D(g) K3 ΔH3
A.K3=K1+K2
B.加催化剂,ΔH1减小,反应速率加快
C.ΔH3=ΔH1+ΔH2
D.增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
题组二 与化学平衡常数相关的计算
3.(2025安徽宣城中学月考)把2.5 mol A和2.5 mol B通入容积为2 L的刚性密闭容器中,一定温度下发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),经5 s反应达平衡,5 s内C的浓度改变了1 mol/L,同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是 ( )
A.x=4
B.达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
C.达到平衡状态时A的转化率大于B的转化率
D.该温度下,反应的平衡常数为8
4.(2025吉林延边二中月考)一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(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)占气体体积的50%;该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g) H2(g)+I2(g)。则下列判断正确的是 ( )
A.前一反应的平衡常数为1
B.后一反应的平衡常数为0.5
C.后一反应达到平衡时,H2的浓度为0.25 mol·L-1
D.后一反应达到平衡时,HI(g)的浓度为0.5 mol·L-1
5.(2025河北衡水二中月考)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数为 。
(2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) K(B)(填“>”“<”或“=”)。
能力提升练
题组一 化学平衡常数的应用
1.(2025山东聊城一中月考)在一定温度下,下列反应的化学平衡常数数值如下:
①2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
以下说法正确的是 ( )
A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值为5×10-82
C.该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③产生等量O2的倾向由大到小的顺序为反应①>反应③>反应②的逆反应
D.该温度下,某时刻反应③中CO2(g)、CO(g)、O2(g)的浓度分别为2×10-5 mol/L、2×10-10 mol/L、1×10-10 mol/L,此时反应正向进行
2.(2025广东佛山三中期中)某温度下发生反应2M(g) N(g),M和N的消耗速率与本身浓度的关系如图,已知:v消耗(M)=k1c2(M),v消耗(N)=k2c(N),k1和k2是速率常数。下列说法正确的是 ( )
A.曲线y代表的是v消耗(N)
B.此温度下,该反应的平衡常数为K=
C.密闭容器中进行该反应,P点时反应逆向进行
D.若向1 L恒容密闭容器中通入2 mol M,某时刻可能存在c(N)=1 mol·L-1
题组二 化学平衡常数、平衡转化率的相关计算
3.(2024河北石家庄二十四中月考)T ℃时,向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g),发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.点B的坐标为(5,)
B.反应进行到5 min时,反应达到平衡
C.CO2(g)的平衡转化率约为33.3%
D.T ℃时,该反应的平衡常数为
4.(2025北京人大附中期中)在一固定容积的密闭容器中,充入2 mol CO2和1 mol H2发生如下反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)与温度(T)的关系如下表:
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
关于该反应的说法正确的是 ( )
A.升高温度平衡常数减小
B.在830 ℃反应达到平衡时,CO2气体的转化率约为33.3%
C.在830 ℃若起始时c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,t时刻c(H2)=0.5 mol·L-1,则此时反应达到平衡状态
D.在1 000 ℃,当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,该反应向逆反应方向进行
5.(2024湖北武汉月考,P221定点2)已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0。在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。达到平衡后,M的转化率为60%。请回答下列问题:
(1)此时N的转化率为 。
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a= 。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为 (已知≈1.414)。
题组三 压强平衡常数
6.(2025安徽六安新安中学月考)温度为T时,将NH4HS(s)置于抽成真空的容器中,当NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)达到平衡时,测得体系的总压强为6 kPa,则该反应的平衡常数Kp为 ( )
A.6 (kPa)2 B.9 (kPa)2
C.8 (kPa)2 D.36 (kPa)2
7.(创新题·新情境)(2025重庆八中月考)一定温度下,分别将两种亚硫酸氢盐加热分解,达平衡时的压强分别为p1、p2。
ⅰ.NH4HSO3(s) NH3(g)+H2O(g)+SO2(g) p1=a Pa
ⅱ.2NaHSO3(s) Na2SO3(s)+H2O(g)+SO2(g) p2=b Pa
在该温度下,将一定质量的NH4HSO3与NaHSO3加入某密闭容器中,平衡时三种固体均存在。下列说法不正确的是 ( )
A.反应ⅰ的平衡常数Kⅰ= Pa3
B.平衡时,容器内NH3的分压为 Pa
C.若为恒温恒容体系,再通入少量NH3,Kⅰ增大
D.若为恒温恒压体系,再通入少量SO2,Kⅱ= Pa2
8.(2025湖南常德一中月考)T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g),达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知:初始加入2 mol H2时,容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法正确的是 ( )
A.5 min时反应达到c点平衡状态,0~5 min内v(H2)=0.2 mol·L-1·min-1
B.随着增大,HCHO(g)的平衡分压的百分比不断增大
C.b点时反应的平衡常数Kp= kPa-1
D.由图像可得到:Kp(a)9.(2025四川乐山一中月考)甲醇催化加CO可以制取甲酸甲酯。回答下列问题:
(1)在容积恒为2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO(g),在一定温度下发生反应:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),测得容器内的压强随时间的变化如表所示。
t/min 0 2 4 6 8 10 12 14
p/kPa p0 — 0.8p0 — — 0.7p0 0.7p0 0.7p0
在此条件下,该反应的平衡常数Kp= kPa-1(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100 kPa,发生反应C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH>0,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为 kPa,该反应的平衡常数Kp= kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 纯固体不列入平衡常数的表达式中(易错点),A错误;反应③=①-②,则K3=,B正确;温度改变K改变,浓度、压强改变K不变(易错点),C、D错误。
2.C 根据盖斯定律知,反应①+反应②=反应③,则ΔH3=ΔH1+ΔH2,K3=K1·K2,A错误、C正确;加催化剂,反应速率加快,ΔH1不变,B错误;增大压强,K1、K2、K3均不变,D错误。
3.D 5 s内Δc(C)=1 mol/L,即Δn(C)=1 mol/L×2 L=2 mol,列三段式得:
3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)
n始/mol 2.5 2.5 0 0
Δn/mol 1.5 0.5 2 1
n平/mol 1 2 2 1
生成2 mol C的同时生成1 mol D,则x=4,A正确;同温同体积,气体压强之比等于物质的量之比,平衡状态容器内的压强与起始时压强之比为(1+2+2+1)∶(2.5+2.5)=6∶5,B正确;平衡时A的转化率为×100%=60%,B的转化率为×100%=20%,C正确;该温度下反应的平衡常数K==2,D错误。
4.B 反应前后气体的分子数不变,前一反应在1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),生成的HI(g)占气体体积的50%,生成n(HI)=(1+1) mol×50%=1 mol,根据三段式分析:
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
c始/(mol·L-1) 1 1 0
Δc/(mol·L-1) 0.5 0.5 1
c平/(mol·L-1) 0.5 0.5 1
则平衡常数K1==4,温度相同,后一反应的平衡常数K2==0.5,A错误,B正确;设后一反应达平衡时c(H2)=x mol·L-1,根据三段式分析:
HI(g) H2(g)+I2(g)
c始/(mol·L-1) 0.5 0 0
Δc/(mol·L-1) 2x x x
c平/(mol·L-1) 0.5-2x x x
则K2==0.5,解得x=0.125,故平衡时c(HI)=0.25 mol·L-1,C、D错误。
5.答案 (1)800 (2)=
解析 (1)由题图可知,体系总压强为0.10 MPa时,SO2的平衡转化率是80%,则参加反应的n(SO2)=2 mol×80%=1.6 mol。列三段式得:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
初始浓度/(mol·L-1) 0.2 0.1 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.16 0.08 0.16
平衡浓度/(mol·L-1) 0.04 0.02 0.16
K==800。
(2)由A到B,温度不变,只增大体系压强,K不变。
能力提升练
1.B 该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=,A错误;该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值为=5×10-82,B正确;该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③的平衡常数分别为1×1030、5×10-82、4×10-92,产生等量O2的倾向由大到小的顺序为反应①>反应②的逆反应>反应③,C错误;该温度下,某时刻反应③的Q==1×10-20>4×10-92,反应逆向进行,D错误。
2.C
向1 L恒容密闭容器中通入2 mol M,可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,故c(N)小于1 mol·L-1,D错误。
3.B 在5 min时CH4(g)的浓度减小(1-) mol·L-1= mol·L-1,反应产生CO的浓度为 mol·L-1,B点的坐标为(5,),A正确;反应进行到5 min后,CH4(g)的浓度还在减小,说明5 min时反应正向进行,B错误;平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)的浓度相等,等于 mol·L-1,开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L-1,故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%,C正确;根据图像分析可知,T ℃时,达到平衡后c(CH4)=c(CO2)=c(CO)=c(H2)= mol·L-1,则根据平衡常数的定义可知K=,D正确。
4.B 由题表中数据知,升高温度平衡常数增大,A错误;830 ℃反应达到平衡时,设容器的容积为V L,消耗CO2的物质的量为x mol,列三段式得:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始/mol 2 1 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 2-x 1-x x x
830 ℃时K=1.0,故反应达到平衡时,=1.0,解得x=,则CO2气体的转化率为×100%≈33.3%,B正确;在830 ℃若起始时c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,当c(H2)=0.5 mol·L-1时,列三段式得:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1) 0 0 1 2
转化/(mol·L-1) 0.5 0.5 0.5 0.5
t时刻/(mol·L-1) 0.5 0.5 0.5 1.5
Q==3≠K,反应未达到平衡状态,C错误;在1 000 ℃时K=1.7,当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,=1.0,1.05.答案 (1)25% (2)6 (3)41.4%
解析 (1)根据已知条件列出“三段式”:
M(g)+N(g) P(g)+Q(g)
起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
转化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
N的转化率为×100%=25%。
(2)温度不变,平衡常数不变,K=,解得a=6。
(3)温度不变,平衡常数不变,设M的转化率为x,则K=,则,解得x≈41.4%。
6.B 平衡时总压强为6 kPa,所以p(NH3)=p(H2S)=3 kPa。Kp=3 kPa×3 kPa=9 (kPa)2。
7.C 反应ⅰ平衡时压强为p1,只有生成物三种气体,每种气体的分压为a Pa(破题关键),反应ⅰ的化学平衡常数Kⅰ=p(NH3)×p(H2O)×p(SO2)=(a)3 Pa3= Pa3,同理Kⅱ=p(H2O)×p(SO2)=(b)2 Pa2= Pa2,将一定质量的NH4HSO3与NaHSO3加入某密闭容器中,设达平衡时H2O和SO2的分压为x,NH3的分压为y,则Kⅰ=x2y= Pa3,Kⅱ=x2= Pa2,解得x= Pa,y= Pa(解题技法),A、B正确;温度不变,平衡常数不变,C错误、D正确。
8.C 设平衡时反应的CO2的物质的量为x mol,根据c点列出三段式:
CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g)
起始/mol 1 2 0 0
转化/mol x 2x x x
平衡/mol 1-x 2-2x x x
平衡时气体的总压强为p平=×1.2p kPa,则平衡时HCHO的分压为×1.2p kPa=0.2p kPa,解得x=0.5,故p平=p kPa。5 min时达到c点平衡状态,则0~ 5 min内v(H2)==0.1 mol·L-1·min-1,A错误;0<<2时,随着增大,平衡正向移动,CO2的转化率增大,HCHO的平衡分压增大,HCHO的平衡分压的百分比增大,>2时,随着增大,H2的平衡分压会越来越大,HCHO的平衡分压增大,但其平衡分压百分比减小,B错误;b、c点温度相同,其Kp相同,由以上分析可知c点时p(CO2)=×p kPa=0.2p kPa,同理p(H2)=0.4p kPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2p kPa,即Kp= kPa-1,C正确;由于温度相同,故平衡常数不变,则Kp(a)=Kp(b)=Kp(c),D错误。
9.答案 (1) (2)110 15
解析 (1)设平衡时CH3OH反应了x mol,列出三段式:
CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g)
起始物质的量/mol 2 2 0
转化物质的量/mol x x x
平衡物质的量/mol 2-x 2-x x
反应后总物质的量为(4-x) mol,T、V一定时,n和p成正比,所以,解得x=1.2,则反应后总物质的量为2.8 mol,CH3OH、CO的物质的量分数相同,为,HCOOCH3的物质的量分数为,则Kp= kPa-1。
(2)假设C2H6、H2起始物质的量均为1 mol,乙烷的平衡转化率为20%,列出三段式:
C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) n总
起始物质的量/mol 1 0 1 2
转化物质的量/mol 0.2 0.2 0.2
平衡物质的量/mol 0.8 0.2 1.2 2.2
设平衡时总压强为x,根据T、V一定时,压强之比等于物质的量之比得到,解得x=110 kPa,即平衡时体系的总压强为110 kPa,该反应的平衡常数Kp==15 kPa。
名师点津 压强平衡常数的计算模式
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第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
基础过关练
题组一 化学平衡常数的表达式及影响因素
1.(易错题)(2024河南濮阳一中月考)已知反应①CO(g)+CuO(s) CO2(g)+Cu(s)和反应②H2(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③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K3。则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K3=
C.对于反应③,温度升高,K3不变
D.对于反应②,增大压强,K2减小
2.(2025广东深圳罗湖高级中学期中)对于下列反应,其反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
编号 反应 平衡常数 反应热
① A(g) B(g)+C(g) K1 ΔH1
② B(g)+C(g) D(g) K2 ΔH2
③ A(g) D(g) K3 ΔH3
A.K3=K1+K2
B.加催化剂,ΔH1减小,反应速率加快
C.ΔH3=ΔH1+ΔH2
D.增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
题组二 与化学平衡常数相关的计算
3.(2025安徽宣城中学月考)把2.5 mol A和2.5 mol B通入容积为2 L的刚性密闭容器中,一定温度下发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),经5 s反应达平衡,5 s内C的浓度改变了1 mol/L,同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是 ( )
A.x=4
B.达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
C.达到平衡状态时A的转化率大于B的转化率
D.该温度下,反应的平衡常数为8
4.(2025吉林延边二中月考)一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(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)占气体体积的50%;该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g) H2(g)+I2(g)。则下列判断正确的是 ( )
A.前一反应的平衡常数为1
B.后一反应的平衡常数为0.5
C.后一反应达到平衡时,H2的浓度为0.25 mol·L-1
D.后一反应达到平衡时,HI(g)的浓度为0.5 mol·L-1
5.(2025河北衡水二中月考)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数为 。
(2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) K(B)(填“>”“<”或“=”)。
能力提升练
题组一 化学平衡常数的应用
1.(2025山东聊城一中月考)在一定温度下,下列反应的化学平衡常数数值如下:
①2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
以下说法正确的是 ( )
A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值为5×10-82
C.该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③产生等量O2的倾向由大到小的顺序为反应①>反应③>反应②的逆反应
D.该温度下,某时刻反应③中CO2(g)、CO(g)、O2(g)的浓度分别为2×10-5 mol/L、2×10-10 mol/L、1×10-10 mol/L,此时反应正向进行
2.(2025广东佛山三中期中)某温度下发生反应2M(g) N(g),M和N的消耗速率与本身浓度的关系如图,已知:v消耗(M)=k1c2(M),v消耗(N)=k2c(N),k1和k2是速率常数。下列说法正确的是 ( )
A.曲线y代表的是v消耗(N)
B.此温度下,该反应的平衡常数为K=
C.密闭容器中进行该反应,P点时反应逆向进行
D.若向1 L恒容密闭容器中通入2 mol M,某时刻可能存在c(N)=1 mol·L-1
题组二 化学平衡常数、平衡转化率的相关计算
3.(2024河北石家庄二十四中月考)T ℃时,向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g),发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.点B的坐标为(5,)
B.反应进行到5 min时,反应达到平衡
C.CO2(g)的平衡转化率约为33.3%
D.T ℃时,该反应的平衡常数为
4.(2025北京人大附中期中)在一固定容积的密闭容器中,充入2 mol CO2和1 mol H2发生如下反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)与温度(T)的关系如下表:
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
关于该反应的说法正确的是 ( )
A.升高温度平衡常数减小
B.在830 ℃反应达到平衡时,CO2气体的转化率约为33.3%
C.在830 ℃若起始时c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,t时刻c(H2)=0.5 mol·L-1,则此时反应达到平衡状态
D.在1 000 ℃,当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,该反应向逆反应方向进行
5.(2024湖北武汉月考,P221定点2)已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0。在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。达到平衡后,M的转化率为60%。请回答下列问题:
(1)此时N的转化率为 。
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a= 。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为 (已知≈1.414)。
题组三 压强平衡常数
6.(2025安徽六安新安中学月考)温度为T时,将NH4HS(s)置于抽成真空的容器中,当NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)达到平衡时,测得体系的总压强为6 kPa,则该反应的平衡常数Kp为 ( )
A.6 (kPa)2 B.9 (kPa)2
C.8 (kPa)2 D.36 (kPa)2
7.(创新题·新情境)(2025重庆八中月考)一定温度下,分别将两种亚硫酸氢盐加热分解,达平衡时的压强分别为p1、p2。
ⅰ.NH4HSO3(s) NH3(g)+H2O(g)+SO2(g) p1=a Pa
ⅱ.2NaHSO3(s) Na2SO3(s)+H2O(g)+SO2(g) p2=b Pa
在该温度下,将一定质量的NH4HSO3与NaHSO3加入某密闭容器中,平衡时三种固体均存在。下列说法不正确的是 ( )
A.反应ⅰ的平衡常数Kⅰ= Pa3
B.平衡时,容器内NH3的分压为 Pa
C.若为恒温恒容体系,再通入少量NH3,Kⅰ增大
D.若为恒温恒压体系,再通入少量SO2,Kⅱ= Pa2
8.(2025湖南常德一中月考)T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g),达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知:初始加入2 mol H2时,容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法正确的是 ( )
A.5 min时反应达到c点平衡状态,0~5 min内v(H2)=0.2 mol·L-1·min-1
B.随着增大,HCHO(g)的平衡分压的百分比不断增大
C.b点时反应的平衡常数Kp= kPa-1
D.由图像可得到:Kp(a)
(1)在容积恒为2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO(g),在一定温度下发生反应:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),测得容器内的压强随时间的变化如表所示。
t/min 0 2 4 6 8 10 12 14
p/kPa p0 — 0.8p0 — — 0.7p0 0.7p0 0.7p0
在此条件下,该反应的平衡常数Kp= kPa-1(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100 kPa,发生反应C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH>0,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为 kPa,该反应的平衡常数Kp= kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 纯固体不列入平衡常数的表达式中(易错点),A错误;反应③=①-②,则K3=,B正确;温度改变K改变,浓度、压强改变K不变(易错点),C、D错误。
2.C 根据盖斯定律知,反应①+反应②=反应③,则ΔH3=ΔH1+ΔH2,K3=K1·K2,A错误、C正确;加催化剂,反应速率加快,ΔH1不变,B错误;增大压强,K1、K2、K3均不变,D错误。
3.D 5 s内Δc(C)=1 mol/L,即Δn(C)=1 mol/L×2 L=2 mol,列三段式得:
3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)
n始/mol 2.5 2.5 0 0
Δn/mol 1.5 0.5 2 1
n平/mol 1 2 2 1
生成2 mol C的同时生成1 mol D,则x=4,A正确;同温同体积,气体压强之比等于物质的量之比,平衡状态容器内的压强与起始时压强之比为(1+2+2+1)∶(2.5+2.5)=6∶5,B正确;平衡时A的转化率为×100%=60%,B的转化率为×100%=20%,C正确;该温度下反应的平衡常数K==2,D错误。
4.B 反应前后气体的分子数不变,前一反应在1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),生成的HI(g)占气体体积的50%,生成n(HI)=(1+1) mol×50%=1 mol,根据三段式分析:
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
c始/(mol·L-1) 1 1 0
Δc/(mol·L-1) 0.5 0.5 1
c平/(mol·L-1) 0.5 0.5 1
则平衡常数K1==4,温度相同,后一反应的平衡常数K2==0.5,A错误,B正确;设后一反应达平衡时c(H2)=x mol·L-1,根据三段式分析:
HI(g) H2(g)+I2(g)
c始/(mol·L-1) 0.5 0 0
Δc/(mol·L-1) 2x x x
c平/(mol·L-1) 0.5-2x x x
则K2==0.5,解得x=0.125,故平衡时c(HI)=0.25 mol·L-1,C、D错误。
5.答案 (1)800 (2)=
解析 (1)由题图可知,体系总压强为0.10 MPa时,SO2的平衡转化率是80%,则参加反应的n(SO2)=2 mol×80%=1.6 mol。列三段式得:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
初始浓度/(mol·L-1) 0.2 0.1 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.16 0.08 0.16
平衡浓度/(mol·L-1) 0.04 0.02 0.16
K==800。
(2)由A到B,温度不变,只增大体系压强,K不变。
能力提升练
1.B 该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=,A错误;该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值为=5×10-82,B正确;该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③的平衡常数分别为1×1030、5×10-82、4×10-92,产生等量O2的倾向由大到小的顺序为反应①>反应②的逆反应>反应③,C错误;该温度下,某时刻反应③的Q==1×10-20>4×10-92,反应逆向进行,D错误。
2.C
向1 L恒容密闭容器中通入2 mol M,可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,故c(N)小于1 mol·L-1,D错误。
3.B 在5 min时CH4(g)的浓度减小(1-) mol·L-1= mol·L-1,反应产生CO的浓度为 mol·L-1,B点的坐标为(5,),A正确;反应进行到5 min后,CH4(g)的浓度还在减小,说明5 min时反应正向进行,B错误;平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)的浓度相等,等于 mol·L-1,开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L-1,故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%,C正确;根据图像分析可知,T ℃时,达到平衡后c(CH4)=c(CO2)=c(CO)=c(H2)= mol·L-1,则根据平衡常数的定义可知K=,D正确。
4.B 由题表中数据知,升高温度平衡常数增大,A错误;830 ℃反应达到平衡时,设容器的容积为V L,消耗CO2的物质的量为x mol,列三段式得:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始/mol 2 1 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 2-x 1-x x x
830 ℃时K=1.0,故反应达到平衡时,=1.0,解得x=,则CO2气体的转化率为×100%≈33.3%,B正确;在830 ℃若起始时c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,当c(H2)=0.5 mol·L-1时,列三段式得:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1) 0 0 1 2
转化/(mol·L-1) 0.5 0.5 0.5 0.5
t时刻/(mol·L-1) 0.5 0.5 0.5 1.5
Q==3≠K,反应未达到平衡状态,C错误;在1 000 ℃时K=1.7,当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,=1.0,1.0
解析 (1)根据已知条件列出“三段式”:
M(g)+N(g) P(g)+Q(g)
起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
转化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
N的转化率为×100%=25%。
(2)温度不变,平衡常数不变,K=,解得a=6。
(3)温度不变,平衡常数不变,设M的转化率为x,则K=,则,解得x≈41.4%。
6.B 平衡时总压强为6 kPa,所以p(NH3)=p(H2S)=3 kPa。Kp=3 kPa×3 kPa=9 (kPa)2。
7.C 反应ⅰ平衡时压强为p1,只有生成物三种气体,每种气体的分压为a Pa(破题关键),反应ⅰ的化学平衡常数Kⅰ=p(NH3)×p(H2O)×p(SO2)=(a)3 Pa3= Pa3,同理Kⅱ=p(H2O)×p(SO2)=(b)2 Pa2= Pa2,将一定质量的NH4HSO3与NaHSO3加入某密闭容器中,设达平衡时H2O和SO2的分压为x,NH3的分压为y,则Kⅰ=x2y= Pa3,Kⅱ=x2= Pa2,解得x= Pa,y= Pa(解题技法),A、B正确;温度不变,平衡常数不变,C错误、D正确。
8.C 设平衡时反应的CO2的物质的量为x mol,根据c点列出三段式:
CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g)
起始/mol 1 2 0 0
转化/mol x 2x x x
平衡/mol 1-x 2-2x x x
平衡时气体的总压强为p平=×1.2p kPa,则平衡时HCHO的分压为×1.2p kPa=0.2p kPa,解得x=0.5,故p平=p kPa。5 min时达到c点平衡状态,则0~ 5 min内v(H2)==0.1 mol·L-1·min-1,A错误;0<<2时,随着增大,平衡正向移动,CO2的转化率增大,HCHO的平衡分压增大,HCHO的平衡分压的百分比增大,>2时,随着增大,H2的平衡分压会越来越大,HCHO的平衡分压增大,但其平衡分压百分比减小,B错误;b、c点温度相同,其Kp相同,由以上分析可知c点时p(CO2)=×p kPa=0.2p kPa,同理p(H2)=0.4p kPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2p kPa,即Kp= kPa-1,C正确;由于温度相同,故平衡常数不变,则Kp(a)=Kp(b)=Kp(c),D错误。
9.答案 (1) (2)110 15
解析 (1)设平衡时CH3OH反应了x mol,列出三段式:
CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g)
起始物质的量/mol 2 2 0
转化物质的量/mol x x x
平衡物质的量/mol 2-x 2-x x
反应后总物质的量为(4-x) mol,T、V一定时,n和p成正比,所以,解得x=1.2,则反应后总物质的量为2.8 mol,CH3OH、CO的物质的量分数相同,为,HCOOCH3的物质的量分数为,则Kp= kPa-1。
(2)假设C2H6、H2起始物质的量均为1 mol,乙烷的平衡转化率为20%,列出三段式:
C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) n总
起始物质的量/mol 1 0 1 2
转化物质的量/mol 0.2 0.2 0.2
平衡物质的量/mol 0.8 0.2 1.2 2.2
设平衡时总压强为x,根据T、V一定时,压强之比等于物质的量之比得到,解得x=110 kPa,即平衡时体系的总压强为110 kPa,该反应的平衡常数Kp==15 kPa。
名师点津 压强平衡常数的计算模式
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