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[复习目标] 1.了解速率常数、平衡常数的关系。2.掌握化学平衡常数的计算。
1．化学平衡常数
(1)意义：化学平衡常数K表示反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大。K＞105时，
可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。
(2)化学平衡常数表达式：对于可逆化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定温度下达
到化学平衡时，K＝。另可用压强平衡常数表示：K ＝[p(C)为平衡时气体C的分压]。
p
(3)依据化学方程式计算平衡常数
①同一可逆反应中，K ·K ＝1。
正 逆
②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的
关系是K′＝Kn或K′＝。
③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之
积。
2．转化率、产率及分压的计算
反应物的转化率＝×100%
产物的产率＝×100%
分压＝总压×物质的量分数
3．常用的气体定律
同温同体积：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后)
同温同压强：＝＝＝
4．速率常数与化学平衡常数关系的应用
温度为T ，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应CH(g)＋HO(g)CO(g)＋
1 4 2
3H
2
(g) ΔH＝＋206.3 kJ·mol－1，该反应中，正反应速率为v正 ＝k
正
c(CH
4
)·c(H
2
O)，逆反应
速率为v逆 ＝k
逆
c(CO)·c3(H
2
)，k
正
、k
逆
为速率常数，受温度影响。
已知T 时，k ＝k ，则该温度下，平衡常数K ＝____；当温度改变为T 时，若k ＝1.5k ，
1 正 逆 1 2 正 逆
则T______(填“>”“＝”或“<”)T。
2 1
1．[2022·全国乙卷，28(3)(4)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需
要回收处理并加以利用。回答下列问题：(3)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行HS热分解反应。
2 2
平衡时混合气中 HS 与 H 的分压相等，HS 平衡转化率为__________，平衡常数 K ＝
2 2 2 p
__________ kPa。
(4)在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、
2
1∶19的HS-Ar混合气，热分解反应过程中HS转化率随时间的变化如图所示。
2 2
①n(H S)∶n(Ar) 越 小 ， HS 平 衡 转 化 率 __________ ， 理 由 是
2 2
_____________________________。
②n(H S)∶n(Ar)＝1∶9对应图中曲线________，计算其在0～0.1 s之间，HS分压的平均变
2 2
化率为__________ kPa·s－1。
2．[2020·全国卷Ⅰ，28(2)(3)(4)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关
键工序是SO 的催化氧化：SO (g)＋O(g)SO (g) ΔH＝－98 kJ·mol－1。回答下列问题：
2 2 2 3
(2)当 SO (g)、O(g)和 N(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时，在 0.5
2 2 2
MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO 平衡转化率α随温度的变化如图1所示。反应在5.0
2
MPa、550 ℃时的α＝__________，判断的依据是_______________________________。影
响α的因素有______________________________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO(g)、m% O (g)和q% N (g)的气体通入反应器，在温度
2 2 2
t 、 压 强 p 条 件 下 进 行 反 应 。 平 衡 时 ， 若 SO 转 化 率 为 α ， 则 SO 压 强 为
2 3
_______________________，
平衡常数K ＝__________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
p
(4)研究表明，SO 催化氧化的反应速率方程为：v＝k(－1)0.8(1－nα′)。式中：k为反应速率
2
常数，随温度t升高而增大；α为SO 平衡转化率，α′为某时刻SO 转化率，n为常数。在
2 2α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图2所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度t 。tt 后，
m m m
v逐渐下降。原因是___________________________________________________________。
3.[2020·全国卷Ⅱ，28(1)]乙烷在一定条件可发生如下反应：C H(g)===C H(g)＋H(g)
2 6 2 4 2
ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：
1
物质 C H(g) C H(g) H(g)
2 6 2 4 2
燃烧热ΔH/( kJ·mol－1) －1 560 －1 411 －286
①ΔH＝________ kJ·mol－1。
1
②提高该反应平衡转化率的方法有________________、________________。
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为
α。反应的平衡常数K ＝______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物
p
质的量分数)。
4．(2020·全国卷Ⅲ，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 的热点研究领域。回答
2
下列问题：
(1)CO 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C H)∶n(H O)＝
2 2 4 2
__________。当反应达到平衡时，若增大压强，则 n(C H)____________(填“变大”“变
2 4
小”或“不变”)。
(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO)∶n(H )＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平
2 2
衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
图中，表示C H、CO 变化的曲线分别是__________、__________。CO 催化加氢合成C H
2 4 2 2 2 4
反应的ΔH_________________________________________0(填“大于”或“小于”)。
(3)根据图中点A(440,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数K ＝____________(MPa)－3(列出
p
计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C H 、C H 、C H 等低碳烃。一
3 6 3 8 4 8
定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。
5．[2019·全国卷Ⅰ，28(1)(2)(4)]水煤气变换[CO(g)＋HO(g)===CO(g)＋H(g) ΔH<0]是重
2 2 2
要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。
回答下列问题：
(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H 缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化
2
钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H 的物质的量分数为0.025 0。
2
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO______H (填“大于”或“小于”)。
2
(2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和HO(g)混合，采用适当的催化剂进行
2
反应，则平衡时体系中H 的物质的量分数为__________(填标号)。
2
A．<0.25 B．0.25 C．0.25～0.50 D．0.50 E．>0.50
(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H 分压随时间变化关系(如图所示)，
2
催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 和p 相等、 和 相等。
CO
计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率(a)＝________ kPa·min－1。467 ℃时 和
p 随时间变化关系的曲线分别是________、________。489 ℃时 和p 随时间变化关系
CO CO
的曲线分别是______、______。
6．[2019·全国卷Ⅱ，27(2)(3)改编]环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、
橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
(2)某温度，等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应[ (g)＋I(g)===
2
(g)＋2HI(g) ΔH＝＋89.3 kJ·mol－1]，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯
的转化率为________，该反应的平衡常数K ＝________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的
p
平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体
B．提高温度C．增加环戊烯浓度
D．增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯
浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是______(填标号)。
A．T>T
1 2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率
C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1
考向一 连续反应、竞争反应平衡常数的计算
1．加热NO 依次发生的分解反应为①NO(g)NO(g)＋O(g)，②NO(g)NO(g)＋
2 5 2 5 2 3 2 2 3 2
O(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N O ，加热到t ℃，达到平衡状态后O 为9
2 2 5 2
mol，NO 为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为( )
2 3
A．10.7 B．8.5
C．9.6 D．10.2
考向二 分压常数的计算
2．CO 和CH 在一定条件下反应可制得合成气。在 1.0 L密闭容器中充入1.0 mol CH 和
2 4 4
1.0 mol CO ，在一定条件下发生反应：CH(g)＋CO(g)2CO(g)＋2H(g)，测得CH 的平衡
2 4 2 2 4
转化率与温度及压强的关系如图所示。
(1)比较压强大小：p__________(填“＞”“＜”或“＝”)p。
1 3
(2)若要提高CH 的平衡转化率，可采取的措施有_________________________________(写出
4
两条即可)。
(3)若p＝2.0 MPa，则x点的平衡常数K ＝__________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压
4 p
＝总压×物质的量分数)。考向三 化学平衡常数与数学对数的结合
3．乙苯脱氢反应为 (g) (g)＋H
2
(g) ΔH＞0。其速率方程式为v正 ＝
k
正
p
乙苯
，v逆 ＝k
逆
p
苯乙烯
·p
氢气
(k
正
、k
逆
为速率常数，只与温度有关)，图中③代表lg k
逆
随的
变化关系，则能代表lg k 随的变化关系的是________(填序号)。
正
4．T ℃时，2NO
2
(g)N
2
O
4
(g)，该反应正、逆反应速率与浓度的关系为v正 ＝k
正
c2(NO
2
)，
v逆 ＝k 逆 c(N 2 O 4 )(k 正 、k 逆 为速率常数)。
(1)图中表示lg v逆 ～lg c(N
2
O
4
)的线是______(填“m”或“n”)。
(2)T ℃时，向刚性容器中充入一定量NO 气体，平衡后测得c(N O)为1.0 mol·L－1，则平衡
2 2 4
时，v正 ＝______(用含a的表达式表示)。
(3)T ℃时，向2 L的容器中充入5 mol N
2
O
4
气体和1 mol NO
2
气体，此时v正 ____(填“＞”
“＜”或“＝”)v逆 。
考向四 速率常数的应用
5．在没有NO 催化时，O 的分解可分为以下两步反应进行：
x 3
①O===O＋O(慢) ②O＋O===2O(快)
3 2 3 2
第一步的速率方程为v＝kc(O )，第二步的速率方程为v＝kc(O )·c(O)。其中O为活性氧原
1 1 3 2 2 3
子，它在第一步慢反应中生成，然后又很快的在第二步反应中消耗，因此，我们可以认为活
性氧原子变化的速率为零。请用k、k 组成的代数式表示c(O)＝________。
1 2
6．已知过氧化氢是一种极弱的二元酸：HOH＋＋HO(K ＝2.4×10－12)。当稀 HO 溶液
2 2 a1 2 2
在碱性环境下分解时会发生反应 HO ＋OH－HO＋HO，该反应中，正反应速率为
2 2 2
v正 ＝k 正 ·c(H 2 O 2 )·c(OH－)，逆反应速率为 v逆 ＝k 逆 ·c(H 2 O)·c(HO )，其中 k 正 、k 逆 为速率常数，
则k 与k 的比值为____________(结果保留3位有效数字)。
正 逆
