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第 20 讲 化学平衡常数及转化率的计算
1．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO 等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催
2
化转化器，它能使 NO 与 CO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是 2NO(g)＋
2CO(g)===N (g)＋2CO(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
2 2
A．该反应是熵增大的反应
B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率
D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
【答案】C
【解析】只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反
应，故为熵减小的反应。因熵减小不利于反应自发进行，故自发进行的原因是正反应为反应放热。
2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s ) CO(g)＋Cu(s)和反应②：H(g)＋CuO(s ) Cu(s)＋HO(g)在相
2 2 2
同的某温度下的平衡常数分别为K 和K ，该温度下反应③：CO(g)＋HO(g ) CO(g)＋H(g)的平衡常数
1 2 2 2 2
为K。则下列说法正确的是( )
A．反应①的平衡常数K ＝
1
B．反应③的平衡常数K＝
C．对于反应③，恒容时，温度升高，H 浓度减小，则该反应的焓变为正值
2
D．对于反应③，恒温恒容时，增大压强，H 浓度一定减小
2
【答案】B
【解析】在书写平衡常数表达式时，纯固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反
应①－反应②，因此平衡常数K＝，B正确；对于反应③，温度升高，H 浓度减小，则平衡左移，即逆反
2
应为吸热反应，正反应为放热反应，因此 ΔH<0，C错误；对于反应③，在恒温恒容时，增大压强，若充
入惰性气体，则平衡不移动，H 的浓度不变，D错误。
2
3．反应Fe(s)＋CO(g ) FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47，900 ℃时平衡常数为2.15。下列
2
说法正确的是( )
A．升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
C．该反应的正反应是吸热反应
D．增大CO 浓度，平衡常数增大
2
【答案】C【解析】A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为K＝，不正
确；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，正确；D项，增大
反应物浓度，平衡常数不变，不正确。
4.下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO(s)===2KCl(s)＋3O(g) ΔH＝－78.03 kJ/mol ΔS＝＋1 110 J/(mol·K)
3 2
B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O (g) ΔH＝＋110.5 kJ/mol ΔS＝－89.36 J/(mol·K)
2
C．4Fe(OH) (s)＋2HO(l)＋O(g)===4Fe(OH) (s) ΔH＝－444.3 kJ/mol ΔS＝－280.1 J/(mol·K)
2 2 2 3
D．NH HCO (s)＋CHCOOH(aq)===CO (g)＋CHCOONH(aq)＋HO(l) ΔH＝＋37.301 kJ/mol ΔS＝
4 3 3 2 3 4 2
＋184.05 J/(mol·K)
【答案】B
【解析】将B项中ΔH、ΔS代入ΔG＝ΔH－TΔS可知，ΔG>0，所以该反应一定不能自发进行。
5．已知热化学方程式：aX(g)＋3Y(s)bZ(g) ΔH＜0。现在容积为2 L的密闭容器中加入0.9 mol X
和1 mol Y，当Y的物质的量减少0.75 mol时，达到平衡状态，此时X、Z的浓度分别是0.2 mol·L－1和0.5
mol·L－1，该温度下的平衡常数为( )
A. B. C．35 D．20
【答案】A
【解析】 aX(g)＋ 3Y(s ) bZ(g) ΔH＜0
开始/mol 0.9 1 0
反应/mol 0.25a 0.75 0.25b
平衡/mol 0.2×2＝0.4 0.25 0.5×2＝1
所以0.9－0.25a＝0.4，0.25b＝1，则a＝2，b＝4，则该温度下的平衡常数K＝＝＝，故选A。
6．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO 转化为可利用的资源。目前工业
2
上有一种方法是用CO 来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)＋3H(g ) CHOH(g)＋HO(g)，
2 2 2 3 2
如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：
下列关于该反应的说法中，正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0【答案】C
【解析】根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜
0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。
7．下列反应不可能自发进行的是( )
A．2O(g)===3O (g) ΔH＜0
3 2
B．2CO(g)===2C(s)＋O(g) ΔH＞0
2
C．N(g)＋3H(g)===2NH(g) ΔH＜0
2 2 3
D．CaCO (s)===CaO(s)＋CO(g) ΔH＞0
3 2
【答案】B
【解析】ΔH＜0，ΔS＞0，可满足ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行，故A不选；ΔH＞0，ΔS＜0，不能
满足ΔG＝ΔH－TΔS<0，不能自发进行，故B选；ΔH＜0，ΔS＜0，温度较低时即可满足ΔH－TΔS＜0，能
自发进行，故C不选；ΔH＞0，ΔS＞0，温度较高时即可满足ΔH－TΔS＜0，能自发进行，故D不选。
8．CO 催化加氢制取甲醇的研究，对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下：
2
反应ⅰ：CO(g)＋3H(g ) CHOH(g)＋HO(g) ΔH＝－58 kJ· mol－1
2 2 3 2 1
反应ⅱ：CO(g)＋H(g ) CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋42 kJ· mol－1
2 2 2 2
下列说法不正确的是( )
A．增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率
B．增大压强，有利于向生成甲醇的方向进行，反应ⅰ的平衡常数增大
C．升高温度，生成甲醇的速率加快，反应ⅱ的限度同时增加
D．选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比率
【答案】B
【解析】A项， 增大氢气浓度，平衡正向移动，导致二氧化碳消耗增大，所以二氧化碳的转化率增大，
正确；B项，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，反应ⅰ的平衡正向移动，即向生成甲醇的方向
移动，但是化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，错误；C项，升高温度，任何化
学反应速率都增大，升高温度平衡向吸热方向移动，反应ⅱ的平衡正向移动，则反应ⅱ的反应限度增大，
正确；D项，催化剂具有选择性、专一性和高效性，所以选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的
比率，正确。
9．在淀粉KI溶液中存在下列平衡：I(aq)＋I－(aq ) I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数 K如
2
表所示：
t/℃ 5 15 25 35 50
K 1 100 841 689 533 409
下列说法正确的是( )A．反应I(aq)＋I－(aq ) I(aq)的ΔH>0
2
B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小
C．该反应的平衡常数表达式为K＝
D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689
【答案】B
【解析】A项，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；B项，升高温度，
平衡逆向移动，c(I)减小，正确；C项，K＝，错误；D项，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加
入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。
10．在一定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO(g)＋H(g ) CO(g)＋HO(g)，其化学平衡
2 2 2
常数K和温度t的关系如表：
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_____________。
(2)该反应的正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：3c(CO)·c(H )＝5c(CO)·c(H O)，试判断此时的温度为
2 2 2
________。
(4)若 830 ℃时，向容器中充入 1 mol CO、5 mol H O，反应达到平衡后，其化学平衡常数
2
K________1.0(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，扩大容器的容积，平衡________
移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。
(6)若1 200 ℃时，在某时刻反应体系中CO 、H 、CO、HO的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4
2 2 2
mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应_______________________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向
进行”或“处于平衡状态”)。
【解析】(1)根据化学方程式：CO(g)＋H(g)CO(g)＋HO(g)可知，该反应的平衡常数表达式为K＝
2 2 2
(2)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明该反应的正反应为吸热反应。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系：3c(CO)·c(H )＝5c(CO)·c(H O)，根据平衡常数表达式K
2 2 2
＝可知，K＝＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为 700
℃。
(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在830 ℃条件下，该反应平
衡常数的数值都为1.0。
(5)830 ℃达到平衡，扩大容器容积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式K＝可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，Q＝K，平衡不移动。
(6)1 200 ℃时，Q＝，将各物质的浓度代入可得Q＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，即Q>K，所以该
反应向逆反应方向进行。
【答案】(1) (2)吸热 (3)700 ℃ (4)等于 (5)不 (6)向逆反应方向进行
1.下列说法不正确的是( )
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH HCO (s)===NH(g)＋HO(g)＋CO(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发
4 3 3 2 2
地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率
【答案】C
【解析】反应的ΔH<0、ΔS>0，则始终存在ΔG＝ΔH－TΔS<0，在任何温度下该反应都能自发进行，A
正确。反应NH HCO (s)===NH(g)＋HO(g)＋CO(g)的ΔH>0、ΔS>0，则高温下存在ΔH－TΔS<0，若该反
4 3 3 2 2
应能自发进行，说明体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确。ΔH、ΔS都与反应的自发性
有关，但要根据ΔG＝ΔH－TΔS判断反应的自发性，不能将ΔH或ΔS单独作为反应自发性的判据，C错误。
在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应的活化能，从而改变反应速率，D正确。
2．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5
min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转
化率不发生变化，则( )
A．a＝3 B．a＝2
C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%
【答案】C
【解析】温度不变，扩大容器容积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积
不变，即a＝1，A、B错误；设达到平衡时，B的转化量为x mol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2－
x)mol、(3－x)mol、x mol、x mol，设容器容积为1 L，则平衡常数K＝1＝，解得x＝1.2，B的转化率＝
×100%＝40%，C正确，D错误。
3．一定量的CO 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO(g ) 2CO(g)。平衡时，
2 2
体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知：气体分压(p )＝气体总压(p )×体积分数。下列说法正确的是( )
分 总
A．550 ℃时，若充入惰性气体，v 、v 均减小，平衡不移动
正 逆
B．650 ℃时，反应达平衡后CO 的转化率为25.0%
2
C．T ℃时，若充入等体积的CO 和CO，平衡向逆反应方向移动
2
D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K ＝24.0p
p 总
【答案】B
【解析】550 ℃时，若充入惰性气体，v 、v 均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平
正 逆
衡正向移动，A项错误；根据图示可知，在650 ℃时，CO的体积分数为40.0%，根据反应方程式：C(s)＋
CO(g ) 2CO(g)，设开始时加入1 mol CO ，反应了x mol CO ，则有
2 2 2
C(s)＋CO(g ) 2CO(g)
2
始态/mol 1 0
变化/mol x 2x
平衡/mol 1－x 2x
因此有×100%＝40.0%，解得x＝0.25，则CO 的平衡转化率为×100%＝25.0%，B项正确；由题图可知
2
T ℃时，CO与CO 的体积分数相等，在恒压条件下充入等体积的CO和CO，对原平衡无影响，平衡不移
2 2
动，C项错误；925 ℃时，CO的体积分数为96.0%，故K ＝＝＝23.04p ，D项错误。
p 总
4．有一反应：2A＋B 2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平
衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是( )
A．该反应是放热反应
B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．T 温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
1
D．c点：v ＜v
正 逆
【答案】B【解析】由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错；在T
1
温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会
不断增大，C错；在T 温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v
2
＞v ，D错。
正 逆
5．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO 、0.1 mol·L－1 CH ，在一定条件下发生反应：CH(g)
2 4 4
＋CO(g ) 2CO(g)＋2H(g)，测得CH 平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(
2 2 4
)
A．上述反应的ΔH<0
B．压强：p>p>p>p
4 3 2 1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p 时，在y点：v >v
4 正 逆
【答案】A
【解析】p 、p 、p 、p 是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，
1 2 3 4
故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率
越小，故压强：p>p>p>p ，B项正确；压强为p 、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故
4 3 2 1 4
平衡时各物质的浓度分别为c(CH)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H )＝
4 2 2
0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p 时，y点未达到平衡，此时v >v ，D项正确。
4 正 逆
6.一定量的CO 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO(g) 2CO(g)。平衡时，
2 2
体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：
已知：气体分压(p )＝气体总压(p )×体积分数。
分 总
下列说法正确的是( )A．550 ℃时，若充入惰性气体，v 、v 均减小，平衡不移动
正 逆
B．650 ℃时，反应达平衡后CO 的转化率为25.0%
2
C．T ℃时，若充入等体积的CO 和CO，平衡向逆反应方向移动
2
D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K ＝24.0p
p 总
【答案】B
【解析】550 ℃时，若充入惰性气体，v 、v 均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平
正 逆
衡正向移动，A项错误。根据图示可知，在650 ℃时，CO的体积分数为40.0%，根据反应方程式：C(s)＋
CO(g) 2CO(g)，设开始加入1 mol CO ，反应掉了x mol CO ，则有
2 2 2
C(s)＋CO(g) 2CO(g)
2
始态/mol 1 0
变化/mol x 2x
平衡/mol 1－x 2x
因此有×100%＝40.0%，解得x＝0.25，则CO 的平衡转化率为×100%＝25.0%，B项正确。由题图可知，
2
T ℃时，CO与CO 的体积分数相等，在等压下充入等体积的CO和CO，对原平衡无影响，平衡不移动，
2 2
C项错误。925 ℃时，CO的体积分数为96.0%，故K ＝＝＝23.04p ，D项错误。
p 总
7.反应2NO(g)＋2H(g)===N (g)＋2HO(g)中，每生成7 g N ，放出166 kJ的热量，该反应的速率表达
2 2 2 2
式为v＝k·cm(NO)·cn(H )(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
2
①2NO＋H===N ＋HO(慢)
2 2 2 2
②HO＋H===2H O(快)
2 2 2 2
T ℃时测得有关实验数据如下：
序号 c(NO)/(mol·L－1) c(H )/(mol·L－1) 速率/(mol·L－1·min－1)
2
Ⅰ 0.006 0 0.001 0 1.8×10－4
Ⅱ 0.006 0 0.002 0 3.6×10－4
Ⅲ 0.001 0 0.006 0 3.0×10－5
Ⅳ 0.002 0 0.006 0 1.2×10－4
下列说法错误的是( )
A．整个反应速率由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C.该反应速率表达式：v＝5 000c2(NO)·c(H )
2
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)＋2H(g)===N (g)＋2HO(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1
2 2 2
【答案】B
【解析】A．由①、②两反应知，反应过程中反应慢的反应决定反应速率，整个反应速率由第①步反应决定，正确；B.反应①慢，说明反应①的活化能高，正反应的活化能一定是①>②，错误；C.比较实验Ⅰ、
Ⅱ数据可知，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率增大一倍，比较实验Ⅲ、Ⅳ数据可知，H 浓度
2
不变，NO浓度增大一倍，反应速率增大四倍，据此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H )，依据实验Ⅰ中数据
2
计算k＝5 000，则速率表达式为v＝5 000c2(NO)·c(H )，正确；D.反应2NO(g)＋2H(g)===N (g)＋2HO(g)中，
2 2 2 2
每生成7 g N 放出166 kJ的热量，生成28 g N 放热664 kJ，热化学方程式为2NO(g)＋2H(g)===N (g)＋
2 2 2 2
2HO(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1，正确。
2
8.利用催化剂将尾气中的NO和CO转变成CO 和N，是尾气处理的一种方法，方程式为：
2 2
。为测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同
时间的NO和CO浓度如表：
时间(s) 0 1 2 3 4 5
下列说法不正确的是；
A．该反应能自发进行，则反应的
B．前2s内的平均反应速率
C．在该温度下，反应的平衡常数K=500
D．在密闭容器中发生上述反应，缩小容积能提高NO转化率
【答案】C
【解析】当ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应可以自发，该反应为气体系数减小的反应，ΔS＜0，则只有ΔH也
小于0时才可能满足ΔG＜0，A正确；前2s内Δc(NO)=(1.00×10−3−2.5×10−4)mol/L=7.5×10−4mol/L，根据反
应方程式可知相同时间内Δc(N)=3.75×10−4mol/L，v(N )= =1.875×10-4mol/(L•s)，B正确；
2 2
根据表格数据可知4s后CO和NO的浓度不再改变，反应达到平衡，此时c(NO)= 1.00×10−4mol/L、
c(NO)=2.70×10−3mol/L，Δc(NO)=9×10−4mol/L，则c(CO)=9×10−4mol/L，c(N)=4.5×10−4mol/L，平衡常数K=
2 2=5000，C错误；该反应为气体系数之和减小的反应，缩小容器体积压强增大
平衡正向移动，NO的转化率增大，D正确；综上所述答案为C。
9．HS分解的热化学方程式为2HS(g ) 2H(g)＋S(g) ΔH＝a kJ·mol－1。向容积为1 L的恒容密闭
2 2 2 2
容器中加入n(H S)＋n(Ar)＝0.1 mol的混合气体(Ar不参与反应)，测得不同温度(T>T)时HS的平衡转化率
2 1 2 2
随比值的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的a<0
B．平衡常数K(X)>K(Z)
C．平衡常数K(X)＝0.012 5
D．维持Y点时n(H S)不变，向容器中充入Ar气，HS的平衡转化率减小
2 2
【答案】C
【解析】已知T>T ，T 温度下，HS的平衡转化率更高，说明温度升高，平衡正向移动，则ΔH>0，
1 2 1 2
即a>0，故A错误；X、Z均在T 温度下，温度不变，平衡常数不变，故B错误；列三段式：
1
2HS(g ) 2H(g) ＋ S(g)
2 2 2
0.05 0 0
0.025 0.025 0.012 5
0.025 0.025 0.012 5
K(X)＝＝0.012 5，故C正确；恒温恒容，通入稀有气体，各组分浓度不变，平衡不移动，则HS的平
2
衡转化率不变，故D错误。
10．利用IO 可消除CO污染，反应为IO(s)＋5CO(g ) 5CO(g)＋I(s)。不同温度下，向装有足量
2 5 2 5 2 2
的IO 固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO 的体积分数φ(CO)随时间t变化曲线如图，下
2 5 2 2
列说法正确的是( )A．b点时，CO的转化率为20%
B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态
C．b点和d点的化学平衡常数：K >K
b d
D．0～0.5 min反应速率v(CO)＝0.3 mol·L－1·min－1
【答案】C
【解析】A．设b点时反应的CO的物质的量为y mol，利用三段式分析：
IO(s)＋5CO(g ) 5CO(g)＋I(s)
2 5 2 2
起始量/mol 2 0
转化量/mol y y
b点量/mol 2－y y
根据b点时CO 的体积分数φ(CO)＝＝0.80，得y＝1.6，则CO的转化率为×100%＝80%，错误；B.该
2 2
反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故容器中压强始终不变，不能作为表明反应达到平衡状态的标
志，错误；C.b点时CO 体积分数比d点时大，说明反应进行的程度大，则化学平衡常数：K ＞K ，正确；
2 b d
D.0～0.5 min时，设反应的CO的物质的量为x mol，列三段式：
IO(s)＋5CO(g ) 5CO(g)＋I(s)
2 5 2 2
起始量/mol 2 0
转化量/mol x x
a点量/mol 2－x x
根据a点时CO 的体积分数φ(CO)＝＝0.30，得x＝0.6，则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)＝
2 2
＝0.6 mol·L－1·min－1，错误。
1．(2021·全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有
机合成中的碘化剂。McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数K ：
p
2NO(g)＋2ICl(g ) 2NOCl(g)＋I(g) K
2 p1
2NOCl(g ) 2NO(g)＋Cl(g) K
2 p2得到lg K ～和lg K ～均为线性关系，如下图所示：
p1 p2
(1)由图可知，NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
2
(2)反应2ICl(g)===Cl(g)＋I(g)的K＝________(用K 、K 表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”
2 2 p1 p2
或“小于”)，写出推理过程：_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】(1)纵坐标为lg K 、lg K ，横坐标为×103。由题图可知，lg K 随着的增大逐渐减小，即K
p1 p2 p2 p2
随着温度的降低逐渐减小，说明对于反应：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl(g)，降低温度，平衡逆向移动，则
2
ΔH大于0。(2)2NO(g)＋2ICl(g ) 2NOCl(g)＋I(g) K (ⅰ)，2NOCl(g)2NO(g)＋Cl(g) K (ⅱ)，根据
2 p1 2 p2
盖斯定律，由(ⅰ)＋(ⅱ)可得2ICl(g ) I(g)＋Cl(g) K＝K ·K 。设T>T ，即<，由题图可知，lg K 随
2 2 p1 p2 1 2 p2
着的增大而减小，即lg K (T)lg K (T)。由题给图像
p2 2 p2 1 p1 p1 2 p1 1
斜率可知，由T 到T ，lg K 与lg K 的变化量的关系为lg K (T)－lg K (T)>lg K (T)－lg K (T)，lg
2 1 p1 p2 p2 1 p2 2 p1 2 p1 1
K (T) ＋ lg K (T)>lg K (T) ＋ lg K (T) ， lg[K (T)·K (T)]>lg [K (T)·K (T)] ， 则
p1 1 p2 1 p1 2 p2 2 p1 1 p2 1 p1 2 p2 2
K (T)·K (T)>K (T)·K (T)，则K(T)>K(T)，即温度升高，K增大，则ΔH>0。
p1 1 p2 1 p1 2 p2 2 1 2
【答案】(1)大于 (2)K ·K 大于 设T>T ，即<，由题图可知，lg K 随着的增大而减小，即lg
p1 p2 1 2 p2
K (T)lg K (T)。由题给图像斜率可知，由T 到T ，
p2 2 p2 1 p1 p1 2 p1 1 2 1
lg K 与lg K 的变化量的关系为 lg K (T)－lg K (T)>lg K (T)－lg K (T)，lg K (T)＋lg K (T)>lg
p1 p2 p2 1 p2 2 p1 2 p1 1 p1 1 p2 1
K (T)＋lg K (T)，lg[K (T)·K (T)]>lg[K (T)·K (T)]，则K (T)·K (T)>K (T)·K (T)，则K(T)>K(T)，
p1 2 p2 2 p1 1 p2 1 p1 2 p2 2 p1 1 p2 1 p1 2 p2 2 1 2
即温度升高，K增大，则ΔH>0
2．(2021·山东卷)2甲氧基2甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯
烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：回答下列问题：
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数 K 与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B
x
中相对稳定的是__________(用系统命名法命名)；的数值范围是________(填标号)。
A．<－1 B．－1～0
C．0～1 D．>1
(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入 1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得
TAME的平衡转化率为α。
已知反应Ⅲ的平衡常数K ＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为________mol，反应Ⅰ的平衡常数K
x3 x1
＝________。
同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________(填“正向移
动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CHOH物质的量浓度之比c(A)∶c(CHOH)＝________。
3 3
(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CHOH。控制温
3
度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或
“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v ________逆反应速率v (填“＞”“＜”或“＝”)。
正 逆【解析】(1)由平衡常数K 与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度
x
升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即ΔH ＜0、ΔH ＜0、ΔH ＜0，因
1 2 3
此，B的总能量低于A的总能量，能量越低越稳定，则A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为
2甲基2丁烯；由盖斯定律可知，反应Ⅰ－反应Ⅱ＝反应Ⅲ，则ΔH －ΔH ＝ΔH ＜0，因此ΔH ＜ΔH ，由于
1 2 3 1 2
放热反应的ΔH越小，其绝对值越大，则的数值范围是大于1，故选D。
(2)向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时
n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CHOH)＝α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数K ＝9.0，则＝9.0，将该
3 x3
式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)＝0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数K ＝＝。
x1
同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，
即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CHOH物质的量浓度之比不变，
3
c(A)∶c(CHOH)＝0.1α∶α＝1∶10。
3
(3)温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数K ＝9.0，＝9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲
x3
线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s以后各组分
的浓度仍在变化， t＝100 s时，＝≈10.2>9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向进行，故其正反应速率v 小
正
于逆反应速率v 。
逆
【答案】(1)2甲基2丁烯 D (2)0.9α 逆向移动 1∶10 (3)X ＜
3.(2020·浙江卷)5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl 溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－
3
(aq) 2Fe2＋(aq)＋I(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是( )
2
A．加入苯，振荡，平衡正向移动
B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度
C．加入FeSO 固体，平衡逆向移动
4
D．该反应的平衡常数K＝
【答案】D
【解析】碘易溶于苯，加入苯，碘进入苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动，A项正确；
如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取后溶液中不会有Fe3＋，加入KSCN，溶液不会呈血红色，溶液呈血红色说明此反应是可逆反应，有反应限度，B项正确；加入FeSO ，二价铁离子浓度增大，平衡逆向移
4
动，C项正确；该反应的平衡常数K＝，D项错误。
4．(2021·河北卷)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技
术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)雨水中含有来自大气的CO，溶于水中的CO 进一步和水反应，发生电离：
2 2
①CO(g ) CO(aq)
2 2
②CO(aq)＋HO(l ) H＋(aq)＋HCO(aq)
2 2
25 ℃时，反应②的平衡常数为K 。
2
溶液中CO 的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为y mol·L－
2
1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO(g)的物质的量分数为x时，溶液中H＋浓度为________mol·L－
2
1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO的电离)。
(2)105 ℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO )固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：
3
2MHCO (s)=====MCO(s)＋HO(g)＋CO(g)
3 2 3 2 2
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO(g)，再加入足量MHCO (s)，欲使平衡时体系中
2 3
水蒸气的分压小于5 kPa，CO(g)的初始压强应大于________kPa。
2
【解析】(1)由于溶液中CO 的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为y mol·L－1·kPa－1，因此当
2
大气压强为p kPa，大气中CO(g)的物质的量分数为x时，溶液中CO(aq)浓度为ypx mol·L－1。设溶液中H
2 2
＋浓度为a mol·L－1，由反应②CO(aq)＋HO(l)H＋(aq)＋HCO(aq)，可得c(HCO)＝c(H＋)＝a mol·L－1，
2 2
c[CO(aq)]＝ypx mol·L－1，则K ＝，解得a＝。(2)平衡体系总压为46 kPa，则由2MHCO (s)=====MCO(s)
2 2 3 2 3
＋HO(g)＋CO(g)可得p(H O)＝p(CO)＝23 kPa，K ＝23×23。若保持温度不变，设开始先通入CO 的压强
2 2 2 2 p 2
为x kPa，平衡时水蒸气分压为5 kPa时，可列“三段式”：
2MHCO (s)=====MCO(s)＋HO(g)＋CO(g)
3 2 3 2 2
起始/kPa 0 x
转化/kPa 5 5
平衡/kPa 5 5＋x
K ＝23×23＝5×(5＋x)，解得x＝100.8，故为使平衡时水蒸气分压小于5 kPa，CO(g)的初始压强应大于
p 2
100.8 kPa。
【答案】(1) (2)100.8
5．(2020·全国Ⅲ卷)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。回答下列问题：
2
(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)＝________。当反应达
2 2 4 2到平衡时，若增大压强，则n(C H)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
2 4
(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，反应达到平衡时，四
2 2
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 反应的
2 4 2 2 2 4
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 ＝________(列出计算式。以分压表示，
p
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。一定温度和压
3 6 3 8 4 8
强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当____________________________。
【解析】(1)由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为 2CO ＋6H
2 2
CH===CH ＋4HO，n(C H)∶n(H O)＝1∶4；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体体积
2 2 2 2 4 2
减小的方向(正反应方向)移动，n(C H)变大。(2)反应方程式中CO 和H 的系数之比为1∶3，开始时加入
2 4 2 2
的n(CO)∶n(H )＝1∶3，则平衡时n(CO)∶n(H )也应为1∶3，n(C H)∶n(H O)应为1∶4，由题图可知曲
2 2 2 2 2 4 2
线a为H ，b为HO，c为CO ，d为C H ，随温度升高，平衡时C H 和HO的物质的量分数逐渐减小，
2 2 2 2 4 2 4 2
H 和CO 的物质的量分数逐渐增加，说明升高温度平衡逆向移动，根据升高温度平衡向吸热的方向移动，
2 2
知正反应方向为放热反应，ΔH小于0。(3)在440 K时，氢气的物质的量分数为0.39，HO的物质的量分数
2
也为0.39，根据平衡时n(CO)∶n(H )＝1∶3，知CO 的物质的量分数为，根据平衡时n(C H)∶n(H O)＝
2 2 2 2 4 2
1∶4，知 C H 的物质的量分数为，则 p(H )＝0.39×0.1，p(H O)＝0.39×0.1，p(C H)＝0.39×，p(CO)＝
2 4 2 2 2 4 2
0.39×，K ＝＝×＝×。(4)压强和温度一定，若要提高反应速率和乙烯的选择性，可采用选择合适催化剂等
p
方法。
【答案】(1)1∶4 变大 (2)d c 小于
(3)×或×等
(4)选择合适催化剂等
