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考点23 化学平衡常数
【基础过关】
1．一定温度下，反应MgCl2(l)
Mg(l)+Cl2(g)达到平衡时，下列说法错误的是( )
A．该反应的平衡常数K=c(Cl2)
B．将容器体积压缩为原来一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度增大
C．减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变
D．温度升高该反应的化学平衡常数K 增大
2．(2023·安徽省皖江名校高三第四次联考)在PdCl2-CuCl2做催化剂和适宜的温度条件下，用O2将HCl
氧化为Cl2：4HCl(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH<0，下列有关说法不正确的是( )
A．降低温度，可提高Cl2产率
B．提高
，该反应的平衡常数增大
C．若断开1molH-Cl 键的阿时有1molH-O 键断开，则表明该反应达到平衡状态
D．该反应的平衡常数表达式
3．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5
N2O3＋O2，②N2O3
N2O＋O2；在2 L 密闭
容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平
衡常数为( )
A．10.7 B．8.5 C．9.6 D．10.2
4．利用I2O5可消除CO 污染，其反应为：反应为I2O5(s)＋5CO(g)
5CO2(g)＋I2(s)；不同温度下，
向装有足量I2O5固体的2 L 恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2气体体积分数φ(CO2)随时间t 变化曲
线如图所示。下列说法正确的是( )
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
1
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C．b 点和d 点的化学平衡常数：Kb＞Kd
D．0 到0.5 min 反应速率v(CO)=0.3 mol·L-1·min-1
5．在PdCl2-CuCl2做催化剂和适宜的温度条件下，用O2将HCl 氧化为Cl2：4HCl(g)+O2(g)=2H2O(g)
+2Cl2(g) ΔH<0，下列有关说法不正确的是( )
A．降低温度，可提高Cl2产率
B．提高
，该反应的平衡常数增大
C．若断开1molH-Cl 键的阿时有1molH-O 键断开，则表明该反应达到平衡状态
D．该反应的平衡常数表达式
6．(2023·河北省部分学校高三联考)高炉炼铁中的一个反应为FeO(s)＋CO(g)
Fe(s)+CO2(g) ΔH＞
0，在1100℃下，若CO 起始浓度为1.2mol/L，10min 后达到平衡时
的体积分数为
，下列说法错误的
是( )
A．1100℃下，此反应的平衡常数
B．达到平衡过程中，反应的平均速率为v(CO)=0.02 mol·L－1·min－1
C．达到平衡后，若增大c(CO2)，则达到新平衡时，
增大
D．测得某时刻c(CO)=0.8mol/L，则此时
7．(2023·江西省九江市十校高三联考)向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入2molX 和1molY 发生反
应：2X(g)＋Y(g)
Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化
曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a 点平衡常数：
B．气体的总物质的量：na＜nc
C．ΔH＜0
D．平衡转化率：甲<乙
8．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨：N2(g)
2
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+3H2(g)
2NH3(g)。T℃时，在2L 恒容密闭容器中加入1.2molN2和2molH2模拟一定条件下工业固氮，
体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．2min 内NH3的平均反应速率为0.1125mol∙L−1∙min−1
B．T℃时，从2min 到4min，反应的平衡常数增大
C．容器内压强不再变化说明反应达到平衡，且2υ 正(H2)=3υ 逆(NH3)
D．T℃时，该反应的平衡常数为6.25L2∙mol−2
9．硫酸工业中，将SO2氧化为SO3是生产工艺中的重要环节。在温度为T1条件下，在三个容积均为
1L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)ΔH<0，实验测得：v 正=k 正·c2(SO2)·c(O2)，v
逆=k 逆·c2(SO3)。
容器编号
起始浓度/(mol·L-1)
平衡浓度/(mol·L-1)
c(SO2)
c(O2)
C(SO3)
c(O2)
I
0.6
0.3
0
0.2
II
0.5
x
0.3
III
0.3
0.25
0.2
已知：k 正、k 逆为速率常数，仅受温度的影响。
下列说法错误的是( )
A．达到平衡时，平衡常数和速率常数的关系：
B．若容器II 中达到平衡时
=1，则x=0.85
C．容器III 中达到平衡时，c(O2)<0.25mol·L-1
D．当温度升高为T2时，k 正、k 逆分别增大m 倍和n 倍，则m<n
10．某温度时两个恒容密闭容器中仅发生反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH＞0。实验测得：
3
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，
，
、
为速率常数，只受温度影响。
容器编号
起始浓度 (mol/L)
平衡浓度(mol/L)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.6
0.1
0
下列说法不正确的是( )
A．升高温度，该反应的化学平衡常数增大
B．Ⅰ中NO2的平衡转化率约为66.7％
C．Ⅱ中达到平衡状态时，c(O2)＞0.2 mol·L−1
D．该反应的化学平衡常数可表示为
11．甲异腈(CHNC)在恒容密闭容器中发生异构化反应： CH3NC(g) →CH3CN(g)，反应过程中甲异腈
浓度c 随时间t 的变化曲线如图所示(图中T 为温度)。该反应的反应速率v 与c 的关系为v=kc，k 为速率常
数(常温下为常数)，a 点和b 点反应速率相等，即v(a)=v(b)。下列说法错误的是( )
A．bf 段的平均反应速率为1.0 × 10 -4mol(L·min)
B．a 点反应物的活化分子数多于d 点
C．T1>T2
D．3v(d)=2v(e)
12．在密闭容器中充入1
和1
，在一定条件下发生反2NO(g)+2CO(g)
N2(g)
+2CO2(g)，测得
的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。实验测得，
，
(
、
为速率常数，只与温度有关)，下列说法错误的是( )
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A．达到平衡后，仅升高温度，
增大的倍数小于
增大的倍数
B．若密闭容器(
对应压强下)体积为1L，则b 点
C．
的物质的量浓度：b 点
点
D．逆反应速率：a 点
点
13．一步合成甲基丙烯酸甲酯的反应如下(其他产物已省略)。科学家为了研究甲醇的脱氢过程对反应
速率的影响，进行了下表所示动力学同位素效应实验(其他条件均相同)。
实验编
号
反应物
反应速率常
数
数据分析
Ⅰ
丙酸甲酯
甲醇(CH3OH)
Ⅱ
丙酸甲酯
氘代甲醇D1(CD3OH)
Ⅲ
丙酸甲酯
氘代甲醇D2(CH3OD)
下列说法正确的是( )
A．CH3OH、CD3OH 和H3OD 互为同素异形体
B．相比于甲醇，氘代甲醇参与的反应活化能较小
C．相比于C—H 键，C—D 键断裂的速率较慢
D．相比于O—H 键，C—H 的断裂对反应速率的影响较小
14．向2L 恒容密闭容器中充入2mol SO2(g)和2mol Cl2(g)，发生如下反应：SO2(g)+ Cl2(g)
SO2Cl2(g)，测得不同温度下SO2(g)的转化率
与时间(t)的关系如图所示。假设反应速率方程为
，
(k 是速率常数，只与温度有关)，下列说法错误的是( )
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A．该反应的ΔH＜0
B．
时，
C．M 点：
D．升高温度，
增大的倍数大于
增大的倍数
15．N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g)
4NO2(g)＋O2(g) △H>0。向恒容密闭容器加入
N2O5。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：
t/min
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
c(N2O5)/(mo·L-1)
1.00
0.71
0.50
0.35
0.35
0.35
反应开始时体系压强为P0，第3.00min 时体系压强为p1，则p1：p0=________。该温度下反应的平衡常
数Kp=____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量的分数，请列出用P0表示平衡常
数表达式，不用计算)。
16．在恒容密闭容器中，加入足量的MoS2和O2，仅发生反应：2MoS2(s)＋7O2(g)
2MoO3(s)＋
4SO2(g) ΔH。
测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示：
(1)p1、p2、p3的大小：________。
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(2)若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，则A 点平衡常数Kp＝________(用气体平衡分压代替气体平
衡浓度计算，分压＝总压×气体的物质的量分数，写出计算式即可)。
17．如图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3 投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃反应达到平衡时，混
合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。
(1)曲线a、b 对应温度较高的是 (填“a”或“b”)。
(2)列出b 点平衡常数的计算式Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×
物质的量分数；不要求计算结果)。
18．N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g)
4NO2(g)＋O2(g) △H>0。向恒容密闭容器加入
N2O5。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：
t/min
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
c(N2O5)/(mo·L-1)
1.00
0.71
0.50
0.35
0.35
0.35
反应开始时体系压强为P0，第3.00min 时体系压强为p1，则p1：p0=________。该温度下反应的平衡常
数Kp=____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量的分数，请列出用P0表示平衡常
数表达式，不用计算)。
19．(1)工业合成NH3的反应，解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知：N2＋3H2
2NH3，且
该反应的v 正＝k 正·c(N2)·c3(H2)，v 逆＝k 逆·c2(NH3)，则反应N2＋H2
NH3的平衡常数K＝________(用k
正和k 逆表示)。
(2)500 ℃时，向容积为2 L 的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，模拟合成氨的反应，容器内的压强
随时间的变化如下表所示：
时间/min
0
10
20
30
40
＋∞
压强/MPa
20
17
15
13.2
11
11
①达到平衡时N2的转化率为________。
②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝________(Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的
乘积的比值，某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。
③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示，若升高温度再次达到平
衡时，可能的点为________(从点“A、B、C、D”中选择)
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20．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：
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)＋I2(g)
(g)＋2HI(g)
ΔH>0，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Kp
＝__________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，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
21．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SO2的催化氧化：SO2(g)＋
O2(g)―――→SO3(g) ΔH＝－98 kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa
和5.0 MPa 压强下，SO2 平衡转化率α 随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝
________，判断的依据是_____________。影响α 的因素有_________________。
(2)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p 条
件下进行反应。平衡时，若SO2 转化率为α ，则SO3 压强为__________________ ，平衡常数Kp＝
________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(3)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为v＝k(－1)0.8(1－nα′)。式中：k 为反应速率常数，随温度t
升高而增大；α 为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n 为常数。在α′＝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(c)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tm。t<tm时，v 逐渐提高；t>tm后，v 逐渐下降。
原因是__________________________________。
【能力提升】
8
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22．(2023·浙江省乐清市知临中学选考仿真模拟)在3 个容积均为2.0L 的恒容密闭容器中，反应H2O(g)
+C(s)
CO(g)+H2(g) ΔH＞0 ，分别在一定温度下达到平衡，下列说法正确的是( )
容器
温度
(T1＞T2)
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(H2O)
n(C)
n(CO)
n(H2)
n(CO)
I
T1
0.6
1.2
0
0
0.2
II
T1
1.2
1.2
0
0
x
III
T2
0
0
0.6
0.6
y
A．当温度为T1时，该反应的化学平衡常数值为0.1
B．达到平衡时，容器II 中H2O 的转化率比容器I 中的小
C．若5min 后容器I 中达到平衡，则H2O 的平衡浓度为1.0 mol/L
D．达到平衡时，容器III 中 CO 的转化率小于66.6%
23．温度为T 时，向2.0 L 恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g)经过一段
时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表所示：
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
下列说法正确的是
A．反应在前50 s 的平均速率v(PCl3)=0.003 2 mol·L−1·s−1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L−1，则反应的ΔH<0
C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，反应达到平衡前v 正>v
逆
D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3 和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3 的转化率小于
80%
24．已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)
CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝向
密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w 的关系，图乙表示正、逆
反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是( )
A．图甲中w2＞1
B．图乙中，A 线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、w＝2 时，Cl2的转化率为50%
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D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大
25．在恒温恒容密闭容器中发生反应2H2(g)+2NO(g)
2H2O(g) +N2(g)，N2的瞬时生成速率
v=k·cm(H2)c2 (NO)。控制NO 起始浓度为0.5 mol/L，N2的瞬时生成速率和H2起始浓度的关系如图所示，下
列说法正确的是( )
A．由题可知，该反应的速率常数k 为15
B．随着H2起始浓度增大，该反应平衡常数增大
C．达平衡后，H2和NO 的浓度均增加一倍，则NO 转化率减小
D．H2起始浓度0.2 mol/L，某时刻NO 的浓度为0.4 mol/L，则N2的瞬时生成速率为0.24 mol/L
26．含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比
=1 发生反应2H2(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2H2O(g) △H2=-664.1kJ/mol，不同催化剂条件下，反应相同时间
测得NO 转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应v=kcm(H2)c2(NO)，其中k 为速率常数。下列说
法错误的是( )
A．当使用催化剂乙时，温度高于350℃NO 转换率下降是由于反应放热，达到平衡后，升高温度使平
衡逆向移动
10
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B．使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低
C．对于反应2H2(g)+2NO(g)
N2(g)+2H2O(g)，其他条件不变，加压使平衡正向移动
D．T1℃的初始速率为V0，当H2转化率为60%时，反应速率为0.064V0，由此可知m=1
27．(2023·黑龙江省哈尔滨三中高三期中)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位
科学家因其获得诺贝尔奖，反应为：N2(g)＋3H2(g)
2NH3
。请回答下列问题：
(1)常温下，合成氨反应_______(填“能”或“不能”)自发进行，其平衡常数表达式K=_______。
(2)_______温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率，_______温(填“高”或“低”)有利于提高平
衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500℃。
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了解决方案：双温—双控—双催化剂。使用
双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时，Fe 的温度为547℃，而
的温
度为415℃)。
该方案的优势：①_______；②_______。
(4)一定温度和催化剂的条件下，将0.1mol NH3通入3L 的密闭容器中进行mol·L－1·min－1分解为N2和
H2的反应(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。
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①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=
__________ mol·L－1·min－1。(用含t1的代数式表示)
②t2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N2分压变化趋势的曲线
是_______(用图中a、b、c、d 表示)。
(5)合成尿素的反应为：2NH3(s)＋CO2(g)
CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH。
①其他条件相同，在不同温度(T)及不同压强(y)值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率的变化情况
如图所示，则ΔH _______(填“>”“＜”或“=”，下同)0，y1_____ y2。
②T℃、2L 的恒容密闭容器，加入3mol NH3和1mol CO2，达平衡时压强为开始时的
，其平衡常数
K=_______。若保持条件不变，再向该容器中加入0.5mol CO2和1mol H2O(g)，NH3的平衡转化率将
_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
28．(2023·山东省实验中学高三第二次诊断考试))研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。
回答下列问题：
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(1)已知氢气还原氮气合成氨低温下自发发生。若将2.0 mol N2和6.0molH2通入体积为1L 的密闭容器中，
分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A 表示T2温度下n(H2)的变化，曲线B 表示T1温度下n(NH3)的变化，
T2温度下反应到a 点恰好达到平衡。
①温度T1______(填“>”“<”或“=”下同) T2。T1温度下恰好平衡时，曲线B 上的点为b(m，n)，则
m______12，n_____2；
②T2温度下，若某时刻容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)________(填“>”“<”或
“=”)v(逆)。
(2)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下：
I．C(s)＋H2O(g)
CO(g)+ H2(g) ΔH1＝+131.3kJ·mol−1 K1
II．C(s)＋2H2O(g)
CO2(g)+ 2H2(g) ΔH1＝+90.3kJ·mol−1 K2
III．CO(g)+ H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝-41.0kJ·mol−1 K3
三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示K1、K3的曲线依次是_______、_______。
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(3) CO2在Cu-ZnO 催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。
I．CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＜0
II．CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0
在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体
的物质的量及总压强如下表所示：
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O
总压强/kPa
起始/mol
0.5
0.9
0
0
0
平衡/mol
0．3
若容器内反应I、II 均达到平衡时，
，反应①的平衡常数KP=______(kPa)-2。(用含p 的式子表
示，分压=总压×气体物质的量分数)
29．燃油汽车尾气中的NO、CO 和硝酸工厂尾气的排放，是大气污染的主要原因。
Ⅰ.燃油汽车尾气研究
燃油汽车发展史上，有人提出通过反应2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)来处理汽车尾气。
(1)现将CO 和NO 按不同比例投入一密闭容器中，发生反应：2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)
△H= -746.8kJ•mol-1，反应达到平衡时，
的体积分数随
的变化曲线如图。
①c 点时，平衡体系中C、N 原子个数之比___________1(填“大于”“小于”或“等于”)。
②a、b、d 三点的平衡常数从大到小的顺序为___________。
③向恒容容器中，加入
的反应物，起始压强为
，反应达平衡时，压强变为
，则NO
的转化率为___________。
Ⅱ．硝酸工业原理探究工序
工序Ⅰ.催化氧化：4NH3+5O2
4NO+6H2O
工序Ⅱ．接触氧化：2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH＜0
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工序Ⅲ．水吸收： 4NO2+2H2O+O2=4HNO3
(2)将工序Ⅰ中产生的气体(温度高于800℃)快速冷却到100℃以下，然后再送入接触氧化设备中发生工
序Ⅱ，目的是___________(任答一条即可)。
(3)工序Ⅱ中，以2：1 的比例通入NO 和O2，达到一定转化率所需时间(t)和温度(T)、压强(p)的关系如
下表所示
压强(p)/ (
)
温度
(T)/℃
达到NO 转化率所需时间(t)/s
50%
90%
98%
1
30
12.4
248
2830
90
25.3
508
5760
8
30
0.19
3.88
36.4
90
0.59
7.86
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由表中数据可知，工序Ⅱ是在___________(填“加”“减”或“常”)压、___________(填“高”
“低”或“常”)温下进行的。
(4)只需一步完成的反应称为基元反应，基元反应如
的速率方程，v 正=k 正·ca(A)·cd(D)，
v 逆=k 逆·cg(G)·ch(H)。非基元反应由多个基元反应组成，非基元反应的速率方程可由反应机理推定。
工序Ⅱ：2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH＜0
(非基元反应)
一种可能的机理为
(i) 2NO(g)
N2O2(g) 快速平衡ΔH＜0 平衡常数(K1)
(ii) N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g)慢反应(即控速步)
①求出k 与k1、k-1、k2的关系为_________(用含有k、k1、k-1、k2的表达式表示)
②反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)几乎是自然界唯一的“升高温度，速率反而减慢”的例子，目前
的研究认为和上述机理有关，下表为平衡常数(K1)和第二步的速率常数(
)在不同温度下的数值：
T/K
300
350
400
500
平衡常数(K1)
速率常数(
)
2.5
25.8
根据表中数据推测：升高温度，工序Ⅱ的反应速率反而减慢的原因可能是___________。
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