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高频考点 28 化学平衡常数和转化率
1．（2022·潍坊高三模拟）在淀粉KI溶液中存在下列平衡：I (aq)＋I-(aq) (aq)。测得不同温度下该反应
2
的平衡常数K如表所示：
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
1.B A．温度升高，平衡常数减小，该反应是放热反应，ΔH＜0，Ａ错误；B．升高温度，平衡逆向移动，
c( )减小，Ｂ正确；C． ，C错误；D．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，Ｄ错误；故答案选B。
2．（2022·北京·高三期中）利用丙烷(C H )在无氧条件下制备丙烯(C H )的反应方程式为：C H (g)
3 8 3 6 3 8
C H (g)+H (g) H=+124kJ·mol-1。在一体积可变的容器中，不同起始压强下(0.1MPa、0.01MPa)进行上述反应，
3 6 2
达到化学平衡△时，测得丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图所示，则下列说法中正确的是（）
A．c曲线表示的是0.01MPa压强下丙烯随温度变化的物质的量分数B．A点对应的该反应平衡常数K=1.25MPa(K 为以分压表示的平衡常数)
p p
C．B点丙烷的平衡转化率为33.3%
D．实际生产过程中需通入一定量水蒸气，其目的是稀释原料气，增大丙烯的平衡产率
2.D A．由分析可知，c曲线表示的是0.1MPa压强下丙烯随温度变化的物质的量分数，A错误；B．假设
丙烷初始量为1mol
A点丙烷含量为50%，则 ，x= ，反应后总的物质的量为 ，则A点对应的该反
应平衡常数K= ，B错误；
p
C．假设丙烷初始量为1mol
B点丙烯含量为40%，则 ，x= ，B点丙烷的平衡转化率为 66.7%，C错误；
D．实际生产过程中需通入一定量水蒸气，其目的是稀释原料气，可以促进平衡正向移动，增大丙烯的平
衡产率，D正确；故选D。
3．（2022·浙江·高三开学考试）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)
2 2 2
SO (g)，起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强
3
下，SO 平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
2A．该反应 H＜0
B．p =0.5M△Pa；p =5MPa
1 3
C．在5.0MPa、550℃时的α=97.5%
D．500℃时，p 时比p 对应的转化率高，反应速率快
1 2
3.B A．温度升高，二氧化硫转化率下降，平衡逆向移动，说明反应为放热反应，该反应 H＜0，A正确。
B．反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫转化率升高，故p△=5Mpa、
1
p =2.5Mpa、p =0.5MPa，B错误。C．由图像可知，在5.0MPa、550℃时的α=97.5%，C正确。D．压强越大
2 3
反应速率越快，500℃时，p 比p 压强大，反应速率快，D正确。 故选B。
1 2
4．（双选）（2022·湖南永州·一模）甲烷重整制合成气，体系中主要反应如下：
I.CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) ΔH
4 2 2 1
II.CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H (g) ΔH
4 2 2 2
各反应平衡常数与温度的关系如图所示，下列说法正确的是（）
A．体系温度高于1000K时，升温对反应I的平衡影响更大
B．理论上，反应II在低温下可自发进行
C．1000K时，反应CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)的平衡常数K=1
2 2 2
D．1000K时，若平衡时 ，则 ，应控制起始投料比
4.CD A．由图可知，体系温度高于1000K时，升温反应I曲线变化程度较小，故升温对反应II的平衡影响更大，A错误； B．反应II为吸热的熵增反应，故根据∆H-T∆S<0反应可自发进行，理论上反应II在高温
下可自发进行，B错误； C．根据盖斯定律可知，反应II-反应I得到反应CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)；
2 2 2
1000K时，反应II、反应I的K值相等，则反应CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)的平衡常数K= 1，C正
2 2 2
确；D．据C分析可知，1000K时，反应CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)的平衡常数K= 1，
2 2 2
若平衡时 ，则 ，由于反应在同一容器中进行，且反应中二氧化碳、水的系数相等，则
起始投料比 ，D正确。故选CD。
5．（2022·全国卷节选）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加
以利用。回答下列问题：已知 热分解反应
（1）在 、 反应条件下，将 的混合气进行 热分解反应。平衡时混合气
中 与 的分压相等， 平衡转化率为________，平衡常数 ________ 。
(2)在 、 反应条件下，对于 分别为 、 、 、 、 的 混合气，
热分解反应过程中 转化率随时间的变化如下图所示。① 越小， 平衡转化率________，理由是________。
② 对应图中曲线________，计算其在 之间， 分压的平均变化率为________
。
5.(1)50% 4.76
(2) 越高 n(H S):n(Ar)越小，H S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H S平衡转化率越
2 2 2
高 d 24.9
解析：（1）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：
平衡时H S和H 的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H S的平衡转化率为
2 2 2
，所以平衡常数K＝ ＝ ≈4.76kPa；
p
(2)①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H S):n(Ar)越小，H S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正
2 2
反应方向移动，因此H S平衡转化率越高；
2
②n(H S):n(Ar)越小，H S平衡转化率越高，所以n(H S):n(Ar)＝1:9对应的曲线是d；根据图像可知
2 2 2
n(H S):n(Ar)＝1:9反应进行到0.1s时H S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的
2 2量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知
此时H S的压强为 ≈7.51kPa，H S的起始压强为10kPa，所以H S分压的平均
2 2 2
变化率为 ＝24.9kPa·s－1。
6．（2022·河北卷节选）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
（1）下列操作中，能提高 平衡转化率的是_______ (填标号)。
A．增加 用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除 D．加入催化剂
（2）恒温恒压条件下， 和 反应达平衡时， 的转化率为 ， 的物质
的量为 ，则反应Ⅰ的平衡常数 _______ (写出含有a、b的计算式；对于反应
， ，x为物质的量分数)。其他条件不变， 起始量
增加到 ，达平衡时， ，平衡体系中 的物质的量分数为_______(结果保留两位有效
数字)。
6.(1) BC （2）解析：（1）A．增加CH (g)用量可以提高H O(g)的转化率，但是CH (g)平衡转化率减小，A不符合题意；
4 2 4
B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平
衡正向移动，能提高CH (g)平衡转化率，B符合题意；C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，
4
反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH (g)平衡转化率，C符合题意；D．加入催化剂不能改变平衡状态，
4
故不能提高CH (g)平衡转化率，D不符合题意；
4
综上所述，上述操作中，能提高CH (g)平衡转化率的是BC；
4
（2）恒温恒压条件下，1 mol CH (g)和1 mol H O(g)反应达平衡时，CH (g)的转化率为α，CO (g)的物质的
4 2 4 2
量为b mol，则转化的CH (g)为α mol，剩余的CH (g)为(1-α )mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的
4 4
量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H O(g)的物质的量为(1-α-b )mol，H (g)的物质的量为(3α+b )mol，则反
2 2
应混合物的总物质的量为(2α+2 )mol，平衡混合物中，CH (g)、H O(g)、 CO(g) 、H (g)的物质的量分数分别
4 2 2
为 、 、 、 ，因此，反应I的平衡常数K=
x
;其他条件不变，H O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，a
2
=0.90，b =0.65，则平衡时，CH (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据
4
H和O守恒可知，H O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H (g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，
2 2
平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H (g)的物质的量分数为 ；
2
7．（2021·湖南卷节选）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将
通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如
图所示。（1）若保持容器体积不变， 时反应达到平衡，用 的浓度变化表示 时间内的反应速率
_______ (用含 的代数式表示)
（2） 时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后 分压变化趋势的曲线
是_______(用图中a、b、c、d表示)，理由是_______；
（3）在该温度下，反应的标准平衡常数 _______。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反
应 ， ，其中 ， 、 、 、 为各组分
的平衡分压)。
7. （1） （2） b开始体积减半，N 分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向
2
移动，N 分压比原来2倍要小 （3） 0.48
2
解析：(1) 设t 时达到平衡，转化的NH 的物质的量为2x，列出三段式：
1 3根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比， = ，解得x=0.02mol， (H )=
2
= mol L-1 min-1，故答案为： ；
（2）t 时将容器体积压缩到原来的一半，开始N 分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N
2 2 2
分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N 分压变为原来的2倍，随后由于加
2
压平衡逆向移动，N 分压比原来2倍要小；
2
（3）由图可知，平衡时，NH 、N 、H 的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数 =
3 2 2
=0.48，故答案为：0.48；
8．（2022·广东·高三模拟）甲醇是重要的化工原料，在生产生活中应用广泛，碳氧化物与氢气在一定条件
下可合成甲醇。回答下列问题：
Ⅰ.一氧化碳与氢气合成甲醇的反应为CO(g)+2H (g) CH OH(g)。在①、②、③容积不等的恒容密闭容器
2 3
中，均充入0.1molCO和0.2molH ，在催化剂作用下发生上述反应，测得三个容器中平衡混合物中CH OH
2 3
的体积分数随温度的变化如图所示：
(1)该反应的正反应为____反应(填“放热”或“吸热”)。(2)容器的容积①____③(填“>”“<”或“=”)。
(3)P点时，H 的转化率为____；若其他条件不变，将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，平衡后H 的转化率
2 2
将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.二氧化碳与氢气合成甲醇的主要反应如下：
反应①：CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) H =-58kJ/mol
2 2 3 2 1
△
反应②：CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) H =+41kJ/mol
2 2 2 2
△
(4)反应时温度控制在230~280℃之间，温度不能过高的原因是___。
(5)一定条件下，向刚性容器中充入物质的量之比为1：3的CO (g)和H (g)发生上述反应。达到平衡时CO 的
2 2 2
转化率为20%，CH OH的选择性为75%[CH OH的选择性= ×100%]，则反应②的平衡常数
3 3
K=____。(K 为以分压表示的平衡常数)
p p
8.(1)放热(2)<(3) 75% 增大
(4)温度过高，反应①逆向移动，反应②正向移动，CH OH产率(选择性)低
3
(5)5×10-3
解析：(1)由图示可知，当温度升高，甲醇的的体积分数降低，反应逆向进行，该反应是放热反应。
(2)反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，甲醇体积分数增大，①、②、③容积不等但充
入一氧化碳和氢气初始量相同，可看成压强的影响，容积越小、压强越大，甲醇体积分数越高，由图示可
知，相同温度下①中甲醇体积分数高、③中甲醇体积分数低，则容积①<③。
(3)设一氧化碳的转化量为xmol，依据题意列三段式： ，
由图可知，P点甲醇的体积分数为50%，则有 ，解得x=0.075，则氢气的转化率为：
；若其他条件不变，将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，此反应是一个气体分子
数减小的反应，要想压强不变，随着反应进行，容器体积减小，相当于加压，平衡正向移动，氢气转化率
增大。(4)反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应②为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，使得甲
醇的产率降低，因此温度不能过高，应控制在230~280℃之间。
(5)设初始二氧化碳和氢气的物质的量分别为amol、3amol，反应①中二氧化碳转化了xmol，而达到平衡时
CO 的转化率为20%，则反应②中二氧化碳转化了(0.2a-x)mol，依据信息列三段式：
2
，
，则甲醇的选择性= =
100%=75%，解得x=0.15a，故平衡时二氧化碳为0.8amol，氢气为2.5amol，甲醇为0.15amol，
一氧化碳为0.05amol，水蒸气为0.2amol，则体系中二氧化碳的分压为： =
，氢气分压为： ，一氧化碳分压为： ，水蒸气分压为： ，所以反应②的平衡常数
K= = =5×10-3。
p
9．（2022·河南·商丘市第一高级中学高三模拟）乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的一
个极为重要的指标，乙烷裂解制乙烯具有极高的经济效益。回答下列问题：
(1)已知：①2C H (g)+7O (g) 4CO (g)+6H O(l) H =-3120kJ·mol-1；
2 6 2 2 2 1
△
②C H (g)+3O (g) 2CO (g)+2H O(l) H =-1411kJ·mol-1；
2 4 2 2 2 2
△③2H (g)+O (g) 2H O(l) H =-566kJ·mol-1 H =-1411kJ·mol-1。
2 2 2 3 2
△ △
乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程式为_____；生产中会间断性地向容器中通入适量O ，使其发生反应
2
2C H (g)+O (g) 2C H (g)+2H O(g) H<0，发生此反应的意义是____。
2 6 2 2 4 2
△
(2)一定条件下，向某密闭容器中通入4mol乙烷，使其发生脱氢转化为乙烯，测得乙烯产率随着温度、压
强的变化如图1所示：
①X表示_____(填“温度”或“压强”)，Y _____(填“>”或“<”)Y 。
1 2
②与A点对应的反应中，若容器容积为2L，反应开始到恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0~5min内，
用浓度C H 变化表示的平均反应速率v(C H )= _____，A、B两点对应的平衡常数K(A) _____(填“>”“=”或
2 6 2 6
“<”)K(B)。
(3)在800℃时乙烷、O 混合后发生的主要反应为2C H (g)+O (g) 2C H (g)+2H O(g)，测得乙烷的转化率、
2 2 6 2 2 4 2
乙烯的选择性和收率(等于产率×选择性)随投料比 的变化关系如图2所示：I、II两条曲线表示乙烷转化率的是_____(填“I”或“II”)，当 <2时， 越小，乙烯的选择性
和收率越小的原因是_____。
9.(1) C H (g) C H (g)+H (g) H=+134kJ·mol-1 为乙烷脱氢生成乙烯提供能量
2 6 2 4 2
△
(2) 温度 < 0.24mol·L-1·min-1 =
(3) I 当 <2时，O 过量， 越小，O 过量的越多，乙烷的转化率越大，过量的O 可氧
2 2 2
化乙烯，导致乙烯的选择性和收率越低
解析：（1）①2C H (g)+7O (g) 4CO (g)+6H O(l) H =-3120kJ·mol-1；
2 6 2 2 2 1
△
②C H (g)+3O (g) 2CO (g)+2H O(l) H =-1411kJ·mol-1；
2 4 2 2 2 2
△
③2H (g)+O (g) 2H O(l) H =-566kJ·mol-1
2 2 2 3
△
根据盖斯定律，0.5×①-②-0.5×③可得 ；由于乙烷脱氢
生成乙烯需要吸收热量，而乙烷部分氧化时会放出热量，放出的热量满足乙烷脱氢需要吸收的热量。
（2）①由于乙烷脱氢是吸热反应，其他条件相同时，温度越高乙烯的平衡产率越大，而压强越大，越不
利于平衡正向进行，故X代表温度，Y代表压强。
②乙烯的理论产量是 ，由此知平衡时 ， ，
；平衡常数是温度的函数，只和温度有关，A、B两点温度相同，
故平衡常数相等。
（3）原料中 含量越低，乙烷的转化率一定是越低的，故Ⅰ表示乙烷的转化率；高温下，乙烷除脱氢生
成乙烯外，还可以转化为C、CO、 等物质，由化学方程式可知，当 时， 过量，越小， 过量的越多，乙烷的转化率越大， 越小， 过量的越多，乙烷的转化率越大，
过量的 可氧化乙烯，导致乙烯的选择性和收率降低。
