大单元四 第二单元 化学反应速率与化学平衡
第3 讲 化学平衡状态 化学平衡常数
【高考考向预测】
化学平衡状态侧重考查平衡状态的判断依据、平衡特征辨析，化学平衡常数聚焦表达式
书写、数值计算、影响因素及平衡转化率求解，结合浓度、压强、温度等条件分析平衡移动，
常搭配表格、图像在原理大题中综合考查；近三年考频极高，属于必考内容；预测2027 年侧
重多体系平衡判断、平衡常数与转化率综合计算，强化结合数据图像分析平衡规律及常数的
实际应用。
【双基自测●明考向】
1．（26-27 高三·全国·一轮复习）在恒温恒压条件下，对于反应A (g)+ B (g)⇌2C (g)+ D (g)，当
密度保持不变时，反应达到化学平衡状态。( )
2．（25-26 高三·全国·一轮复习）化学反应达到平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持
不变，但它们的物质的量之比不一定与化学反应方程式中对应化学计量数之比相等。(____)
3．（25-26 高三·全国·一轮复习）CaO+CO2=CaCO3和CaCO3
高温
¿CaO+CO2↑
¿
互为可逆反应。(____)
4．（25-26 高三·全国·一轮复习）在恒温恒容条件下，对于反应A (s)⇌B (g)+2C (g)，当混合气
体中B (g)的百分含量保持不变时，反应达到化学平衡状态。(____)
5．（25-26 高三·全国·一轮复习）可逆反应都具有一定的限度，化学反应的限度可以通过改
变反应条件而改变。(____)
6．（25-26 高三·全国·一轮复习）反应CH4 (g)+2H2S(g)=CS2(g)+ 4 H2(g)的平衡常数
K = c(CH4)⋅c
2(H2S)
c(CS2)⋅c
4(H2)
。(____)
7．（26-27 高三·全国·一轮复习）对于一个可逆反应，化学计量数不同，化学平衡常数的表
达式及数值也不同。( )
8．（26-27 高三·全国·一轮复习）反应A (g)+3 B (g)⇌2C (g)，达平衡后，温度不变，增大压
强，平衡正向移动，平衡常数K 值增大。( )
89．（26-27 高三·全国·一轮复习）依据相同温度下可逆反应的Q 与K 大小的比较，可推断反
应进行的方向。( )
10．（25-26 高二上·全国·随堂练习）N2＋3H2
2NH
⇌
3和1
2 N2＋3
2 H2
NH
⇌
3的平衡常数表达式相
同。( )
【核心梳理●明考点】
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1.可逆反应
(1)在同一条件下,既可以向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点
双向性
可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应
双同性
正、逆反应是在同一条件下,同时进行
共存性
反应物的转化率小于 100%,反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下的可逆反应体系中,当正、逆反应速率相等时,反应物和生成物的浓度均保持不变,
即体系的组成不随时间而改变,表明该反应中物质的转化达到了“限度”,这时的状态称之为化
学平衡状态,简称化学平衡。
(2)建立(以N2+3H2
2NH3为例)
①正反应发生的c-t 图如图(a)
②逆反应发生的c-t 图如图(b)
③反应过程中v 正、v 逆变化
以上过程可用v-t 图表示为
(3)化学平衡的特征
【考点突破●明方向】
1.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z 的起始浓度分别为0.1
mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,
(1)X2的物质的量浓度范围为 。
(2)Y2的物质的量浓度范围为 。
(3)Z 的物质的量浓度范围为 。
2.向含有2 mol SO2 的容器中通入过量O2 发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-Q
kJ·mol-1(Q>0),充分反应后生成SO3的物质的量 (填“<”“>”或“=”,下同)2 mol,SO2的
物质的量 0,转化率 100%,反应放出的热量 Q kJ。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目可根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最
小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:
假设反应逆向进行到底:
平衡体系中各物质的浓度范围为0<X2<0.2,0.2<Y<0.4,0<Z<0.4。
3.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的压强;②混合气体的
密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应
物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达到平衡状态的是 (填序号,下同)。
(2)能说明I2(g)+H2(g)
2HI(g)达到平衡状态的是 。
(3)能说明2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的是 。
(4)能说明C(s)+CO2(g)
2CO(g)达到平衡状态的是 。
(5)能说明NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是 。
(6)能说明5CO(g)+I2O5(s)
5CO2(g)+I2(s)达到平衡状态的是 。
判断平衡状态的两种方法
(1)v 正=v 逆{
同种物质: 消耗速率等于生成速率
不同种物质: 速率之比等于化学计量
数之比,但必须同时有正、逆反应
(2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当其不变时为平衡状态;一个随反应进行保
持不变的量,不能作为判断是否平衡的依据。
考点二 化学平衡常数
1.概念及表达式
对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
(1)浓度商:在任意时刻的c
p(C )·c
q( D)
c
m( A )·c
n(B)称为浓度商,常用Q 表示,Q 是个变量。
(2)化学平衡常数:当可逆反应在一定温度下达到化学平衡时,浓度商是一个常数,把平衡时的浓
度商称为化学平衡常数,用K 表示,即K=c
p(C )·c
q( D)
c
m( A)·c
n(B)。
2.影响因素
K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化、压强变化、是否使用催化剂无关。
3.意义及应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
反应可逆
反应接近完全
(2)判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q=
c
c(C )·c
d( D)
c
a( A)·c
b(B)。
Q<K,反应向正反应方向进行;
Q=K,反应处于平衡状态;
Q>K,反应向逆反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
【考点突破●明方向】
1.CH4—CO2催化反应为CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ·mol-1。某温度下,在体
积为2 L 的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行反应,达到平衡时CO2的转化率
是50%,其平衡常数为 。
2.已知下列反应的平衡常数:
①H2(g)+S(s)
H2S(g) K1;
②S(s)+O2(g)
SO2(g) K2;
则反应H2(g)+SO2(g)
O2(g)+H2S(g)的平衡常数K= (用K1和K2表示)。
(1)正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。
(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n 倍或1
n倍,则化学平衡常数变为原来的n 次幂
或1
n次幂。
(3)两化学方程式相加得到新的化学方程式,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
3.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO 或CO2来生产燃料甲醇。
已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应
平衡
常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
K3
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。
(2)反应③的ΔH 0(填“>”或“<”)。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为
0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v 正 v 逆(填“>”“=”或“<”)。
【真题再现●明考向】
一、单选题
1．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）恒容密闭容器中，等物质的量的C3H8和SO2发生的总反应如
下：3C3 H8(g)+SO2(g)⇌3C3 H6(g)+ H2S(g)+2H2O(g)，达到平衡时，相关物质平衡组成随温
度变化关系如图。下列说法正确的是
A．该反应的Δ H <0，Δ S>0
B．L点C3H8的消耗速率大于a物质的生成速率
C．M点该反应的K x=0.135（用物质的量分数代替浓度计算）
D．N点C3 H8的平衡转化率为75%
2．（2025·天津·高考真题）苹果酸是二元弱酸，以H2A 表示，常用于制造药物、糖果等。
25℃时，溶液中H2A、HA-和A2-的分布系数δ(x)随溶液pH 变化如图。
例如：A2-的分布系数δ (A
2−)=
c(A
2−)
c(H2A)+c(HA
−)+c(A
2−)
该温度下，下列说法错误的是
A．曲线①是H2A 的分布系数曲线
B．H2A 的K a1=10
−3.46
C．反应H2A+ A
2−⇌2HA
−的平衡常数K =10
−1.59
D．pH=6 时，溶液中粒子浓度的大小关系为c(A
2−)>c(HA
−)>c(H2A)
二、解答题
（2026·上海·高考真题）氢能源是一种来源丰富、清洁、高效、用途广泛的“绿色能源”，
将氢作为能量载体储存起来，被认为是解决能源问题的最佳方案。
反应I：GBL(l)+2H2⇌BDO(l) Δ H ＜0
反应II：BDO(l)⇌GBL(l)+2H2
(反应I 中可以近似认为K≈1/[ H2]
2)
3．使用不同催化剂对反应的反应速率影响不同。下图使用的两种催化剂对反应速率的作用如
下图所示，判断其中效果较好的催化剂，并说明理由。___________
4．在恒容密闭容器中，能说明反应I 达到化学平衡状态的是___________(不定项)。
A．BDO 不再生成
B．v逆(GBL):v 正(H2)=1:2
C．气体压强不再变化
D．气体密度不再变化
5．下列措施可以使反应Ⅱ平衡正向移动的是___________(不定项)。
A．体积减少
B．温度升高
C．加入GBL
D．使用催化剂
6．恒温条件下，若将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，则达到平衡时，H2的浓度
___________。
A．增大 B．减小 C．不变
原因是___________。
7．在起始GBL 1 mol、灰氢6 mol、氢的物质的量分数为0.5 的条件下，反应t min 达到平
衡，此时氢气的物质的量分数为0.375，则每分钟生成BDO 的物质的量是___________mol。
A．3/5t
B．5t/3
C．3/5
D．5/3
8．储氢密度代表了材料吸收氢气的能力，计算方法是：储氢材料的储氢密度
=1 mol储氢材料理论储氢最大质量
1 mol储氢材料质量
，若1 mol GBL 理论上最多可吸收2molH2，则其理论储氢
密度为___________(用百分数表示，保留2 位小数)(M (H2)=2g⋅mol
−1；M (GBL)=86g⋅mol
−1)
9．在2 L 密闭容器中，加入1 mol 储氢材料、6 mol 灰氢(灰氢中H2物质的量分数为0.5)，反应
达到平衡时，储氢量为理论最大值的90%，则此温度下，反应的I 的平衡常数K 为
___________。
10．氨分解制氢是通过催化将液氨分解为H2和N2的工业过程。请从贮存运输、生成物分离、
反应条件的角度说明液体储氢材料反应比氨气脱氢的优点为___________。
11．（2025·贵州·高考真题）TiC 是一种极具潜力的超高温结构材料，其制备总反应为：
TiO2(s)+3C (s)=TiC (s)+2CO (g) Δ H
反应步骤如下：
Ⅰ．3TiO2(s)+C (s)=Ti3O5(s)+CO (g) Δ H 1=+168.3kJ⋅mol
−1
Ⅱ．2Ti3O5(s)+C (s)=3Ti2O3(s)+CO (g) Δ H 2=+251.7 kJ⋅mol
−1
Ⅲ．Ti2O3(s)+5C (s)=2TiC (s)+3CO (g) Δ H 3=+734.9kJ⋅mol
−1
回答下列问题：
(1)Δ H =________kJ⋅mol
−1，总反应的ΔG随温度T 的变化关系如图，则总反应自发进行的温
度条件为________。
(2)在恒容密闭容器中，加入1 mol TiO2、5 mol C 和8.4 mol 氢气，以10℃⋅min
−1从20℃升温
至1500℃后保持恒温进行反应，测得剩余固体质量分数随时间t 变化关系如图。已知：剩余
固体质量分数= m(剩余固体)
m(起始固体) ×100 %
148 min
①
之前反应速率逐渐加快的原因是________。
M
②
、N 点的反应速率v (M)________v (N)(选填“>”“=”或“<”)，其原因是________。
③设Q 点达平衡，总压为p kPa，则1500℃时总反应的K p=________(kPa)2(分压=总压×物质
的量分数，用含p 的代数式表示)。
(3)高温下，向TiO2和C 反应体系中加入NaF，可形成TiC-NaF(l)(TiC 与NaF 共熔体)，最终获
得TiC，原理如下：
ⅰ．NaF (s)→NaF (l)
ⅱ．______________
ⅲ．TiC−NaF (l)→TiC (s)+ NaF (l)
过程ⅱ的化学方程式为________，加入NaF 有利于生成更多TiC 的原因是________。
12．（2025·江西·高考真题）CO2与H2通过催化转化为高附加值化学品，是实现“双碳”目标
的途径之一。相关反应体系及其热力学数据(298K、p
e)如下：
Ⅰ．CO2(g)+ H2(g)=CO(g)+ H2O(g) ΔH1=+ 41kJ/ mol
Ⅱ．CO2(g)+ 4 H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=−165kJ/ mol
Ⅲ．CO2(g)+3 H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH3=−50kJ / mol
Ⅳ．2CO2(g)+6 H2(g)=CH3CH2OH(g)+3 H2O(g) ΔH4=−174 kJ / mol
Ⅴ．2CO2(g)+6 H2(g)=CH3OCH3(g)+3 H2O(g) ΔH5=−123kJ / mol
回答下列问题：
(1)CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g) ΔH6=_______kJ/mol
(2)反应Ⅰ的机理包括3 种路径(主要步骤如图)，在A 路径中，决速步骤的能垒是_______eV，
反应Ⅰ的最优路径是_______(填标号)。
(3)某课题组模拟了CO2加氢在不同温度下的平衡组分(如图)。保持总压为5×10
3kPa，温度为
500℃以上时，主要含碳产物是_______，计算300℃时相关反应的平衡常数Kp=_______
(kPa)−4。
(4)反应Ⅰ某路径的主要步骤如下(其中*表示吸附态)：
①CO2(g)+·→
❑
CO2
·
②H2(g)+⋅+⋅→
❑
2H⋅
③CO2
·+·→
❑
CO
·+O
·
④O
·+ H
·⇌OH
·+·
⑤OH
·+OH
·→
❑
H2O
·+O
·
⑥CO
·→
❑
·+CO(g)
⑦H2O
•→
❑
·+ H2O(g)
写出与第⑤步竞争的基元反应_______。
(5)通过对ZrO2负载Rh的单原子催化剂进行掺杂，可调控催化剂选择性生成CH4或CO，其示意图
如下：
ⅰ．写出Y 的化学式_______。
ⅱ．依据示意图，掺杂Na
+的催化剂可以提高Y 的选择性，其原因是_______。
13．（2025·四川·高考真题）乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO+H2)为
原料制备乙二醇，反应按如下两步进行：
①HCHO(g)+CO(g)+ H2(g)= HOCH2CHO(l)
②HOCH2CHO(l)+ H2(g)= HOCH2CH2OH(l)
已知：Δf Hm为物质生成焓，反应焓变ΔH =产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生
成焓如下表所示。
物质
HCHO(g)
CO(g)
H2(g)
HOCH2CH2OH(l)
Δf Hm/kJ⋅mol
−1 −116
−111
0
−455
回答下列问题：
(1)生成乙二醇的总反应③，其热化学方程式为_______，ΔS_______0(填“>”“<”或“=”)，反
应在_______(填“高温”或“低温”)自发进行。
(2)恒压时，合成气中n(H2):n(CO)增大，HOCH2CHO(羟基乙醛)单位时间产率降低，其原因是
_______。
(3)反应中伴随副反应④：HCHO(g)+ H2(g)=CH3OH(l)。平衡常数与温度之间满足关系
ln K =−ΔH
RT +常数，反应②和④的lnK与1
T 的关系如图所示，则ΔH2_______ΔH4，(填“>”“<”或
“=”)；欲抑制甲醇的生成，应适当_______(填“升高”或“降低”)反应温度，理由是
_______。
(4)若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为1.0mol⋅L
−1。
①反应5h后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为38 %、8 %、10 %，则甲醛的平均消耗速
率v=_______mol⋅L
−1⋅h
−1。
②溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10
−4 mol⋅L
−1、6.0×10
−4 mol⋅L
−1，羟基乙醛、乙二
醇、甲醇的平衡产率分别为18 %、34 %、14 %，生成乙二醇的平衡常数K=_______(mol⋅L
−1)
−3
(科学记数，保留小数点后2 位)。
14．（2025·全国卷·高考真题）乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品，可由乙酸和乙醇通
过酯化反应制备。回答下列问题：
(1)乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为-874kJ⋅mol
-1、-1367kJ⋅mol
-1和-2238kJ⋅mol
-1，
则酯化反应CH3COOH(1)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)的ΔH=_______kJ⋅mol
-1。
(2)酯化反应中的3 种有机物的沸点从高到低的顺序为_______原因是_______。
(3)在常压和353．15K时，初始组成n(CH3COOH):n(C2H5OH)=3:1、NaHSO4作催化剂的条件下进
行反应，得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图所示。
平衡时乙酸的转化率α=_______%，平衡常数K=_______(保留2 位有效数字)。已知酯化反应
的速率方程为r=k+c(CH3COOH)c(C2H5OH)-k-c(CH3COOC2H5)c(H2O)，其中
k+=1.0×10
-5L⋅mol
-1⋅s
-1，则k-=_______L⋅mol
-1⋅s
-1(保留2 位有效数字)。
(4)研究发现，难以通过改变反应温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率，原因是_______。若
要提高乙酸乙酯的产率，可以采用的方法是_______(举1 例)。
15．（2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。
(1)基态Ti 原子的价层电子排布式为_______。
(2)298K 下，反应TiO2(s)+2C (s)+2Cl2(g)=TiCl4 (g)+2CO (g)的ΔH<0、ΔS>0，则298K 下该反
应_______(填“能”或“不能”)自发进行。
(3)以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0 molTiCl4与10.0molTi 放入容积为V0L的恒容密闭容器
中，反应体系存在下列过程。
编号
过程
ΔH
(a)
Ti(s)+ TiCl4 (g)⇌2TiCl2(s ΔH1
(b)
TiCl2(s)+ TiCl4 (g)⇌2TiCl +200.1kJ/ mol
(c)
Ti(s)+3TiCl4 (g)⇌4 TiCl3 +132.4 kJ/ mol
(d)
TiCl3(g)⇌TiCl3(s)
ΔH2
①ΔH1=_______kJ/mol。
②不同温度下，平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为_______。
③温度T0K下，n[TiCl4 (g))=_______mol，反应(c)的平衡常数K =_______(列出算式，无须化
简)。
(4)钛基催化剂可以催化储氢物质肼(N2H4)的分解反应：
(e)N2H4= N2+2H2
(f)3 N2H4= N2+ 4 NH3
为研究某钛基催化剂对上述反应的影响，以肼的水溶液为原料(含N2H4的物质的量为n0)，进行
实验，得到n1/n0、n2/n0随时间t 变化的曲线如图。其中，n1为H2与N2的物质的量之和；n2为剩
余N2H4的物质的量。设ne为0~t 时间段内反应(e)消耗N2H4的物质的量，该时间段内，本体系中
催化剂的选择性用
ne
n0−n2
×100 %表示。
①0~t0 min内，N2H4的转化率为_______(用含y2的代数式表示)。
②0~t0 min内，催化剂的选择性为_______(用含y1与y2的代数式表示，写出推导过程)。
16．（2025·北京·高考真题）化学反应平衡常数对认识化学反应的方向和限度具有指导意
义。实验小组研究测定“MnO2+2Br
−+4H
+⇌Mn
2++Br2+2H2O”平衡常数的方法，对照理论数据
判断方法的可行性。
理论分析
①Br2易挥发，需控制生成c(Br2)较小。
②根据25℃时K=6.3×10
4分析，控制合适pH，可使生成c(Br2)较小；用浓度较大的KBr溶液与
过量MnO2反应，反应前后c(Br
-)几乎不变；c(Mn
2+)=c(Br2)，仅需测定平衡时溶液pH和c(Br2)。
③Br2与水反应的程度很小，可忽略对测定干扰；低浓度HBr挥发性很小，可忽略。
(1)实验探究
序
号
实验内容及现象
I
25℃，将0.200mol⋅L
-1KBr溶液(pH≈1)与过量MnO2混合，密闭并搅拌，
充分反应后，溶液变为黄色，容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
25℃，将0.200mol⋅L
-1KBr溶液(pH≈2)与过量MnO2混合，密闭并搅拌，
反应时间与I 相同，溶液变为淡黄色，容器液面上方未观察到黄色气
体。
Ⅲ
测定I、Ⅱ反应后溶液的pH；取一定量反应后溶液，加入过量KI固体，
用Na2S2O3标准溶液滴定，测定c(Br2)。
已知：I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6；Na2S2O3和Na2S4O6溶液颜色均为无色。
①Ⅲ中，滴定时选用淀粉作指示剂，滴定终点时的现象是_______。用离子方程式表示KI的作
用：_______。
I
②中，与反应前的溶液相比，反应后溶液的pH_______(填“增大”、“减小”或“不
变”)。平衡后，按c(Mn
2+)⋅c(Br2)
c
2(Br
-)⋅c
4(H
+) 计算所得值小于25℃的K 值，是因为Br2挥发导致计算时所
用_______的浓度小于其在溶液中实际浓度。
③Ⅱ中，按c(Mn
2+)⋅c(Br2)
c
2(Br
-)⋅c
4(H
+) 计算所得值也小于25℃的K 值，可能原因是_______。
(2)实验改进
分析实验I、Ⅱ中测定结果均偏小的原因，改变实验条件，再次实验。
控制反应温度为40℃，其他条件与Ⅱ相同，经实验准确测得该条件下的平衡常数。
①判断该实验测得的平衡常数是否准确，应与_______值比较。
②综合调控pH和温度的目的是_______。
17．（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实
现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为：
Ⅰ．C2H5OH (g)+ H2O (g)⇌2H2(g)+CH3COOH (g) ΔH1 K p1
Ⅱ．C2H5OH (g)⇌CH3CHO (g)+ H2(g) ΔH2=+68.7kJ⋅mol
−1
回答下列问题：
(1)乙醇可由秸秆生产，主要过程为
秸秆→
预处理纤维素→
水解_______ →
发酵乙醇
(2)对于反应Ⅰ：
①已知CH3CHO (g)+ H2O (g)⇌H 2(g)+CH3COOH (g) ΔH =−24.3kJ⋅mol
−1则ΔH1=_______
kJ⋅mol
−1。
②一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A．容器内的压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．CH3COOH的体积分数不再变化
D．单位时间内生成1molH2O，同时消耗2molH2
③反应后从混合气体分离得到H2，最适宜的方法为_______。
(3)恒压100kPa 下，向密闭容器中按n(H2O):n(C2H5OH)=9:1投料，产氢速率和产物的选择性随
温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性
=n( 生成的乙酸)
n(转化的乙醇) ×100 %]
①由图1 可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为_______。
②由图中信息可知，乙酸可能是_______(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
270℃
③
时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性
为80%，则p(CH3COOH):p(C2H5OH)=_______，平衡常数Kp1=_______kPa(列出计算式即可；用
平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
【限时训练】
（60 分钟）
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.关于化学平衡常数,下列说法不正确的是( )
A.化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变
B.对于一定温度下的同一个反应,其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1
C.温度越高,K 值越大
D.化学平衡常数随温度的改变而改变
2.德国化学家弗里茨·哈伯因合成氨工业化而获得1918 年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充
入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是( )
A.若生成3 mol H—H 的同时生成6 mol N—H,说明该反应已处于平衡状态
B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C.若N2、H2和NH3的反应速率之比为1∶3∶2,说明该反应达到化学平衡
D.达到化学平衡时,正反应速率和逆反应速率都为零
3.在下列反应CO+H2O
CO2+H2中,加入C18O 后,则18O 存在于( )
A.只存在于CO 和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO 中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
4. 一定温度下, 在恒容密闭容器中充入CO 和H2, 发生反应:2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)
ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是( )
5.对于反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0,下列有关说法正确的是( )
A.平衡常数表达式为K=
c(CO)·c( H 2)
c(C )·c( H 2O)
B.增大体系压强,平衡常数K 减小
C.升高体系温度,平衡常数K 增大
D.增加C(s)的量,平衡正向移动
6.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0;
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) K2 ΔH2<0。
则反应4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数是( )
A. K 1
2
K 2
B.2K1-K2
C.2 K 1
K 2
D . K 1
2-K2
7.1 000 K 时,反应Ni(s)+H2O(g)
NiO(s)+H2(g)的平衡常数K=0.005 9。当水蒸气和氢气的物
质的量浓度相等时,下列说法正确的是( )
A.该反应已达到平衡状态
B.该反应未达到平衡状态,反应正向进行
C.该反应未达到平衡状态,反应逆向进行
D.无法确定该反应是否达到平衡状态
8.反应:Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g),700 ℃时,K=1.47;900 ℃时,K=2.15。下列说法正确的是(
)
A.该反应为放热反应
B.该反应的化学平衡常数表达式为K=c( FeO)·c(CO)
c( Fe)·c(C O2)
C.700 ℃时通入CO2,平衡向正反应方向移动,K 增大
D.当混合气体的平均相对分子质量不再变化时,反应达到化学平衡状态
9.在1 L 的密闭容器中,加入0.5 mol CaCO3,发生反应:CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g),图中A 表示
CO2的平衡浓度与温度的关系曲线。
(1)该反应正反应方向为 (填“吸”或“放”)热反应,温度为T5 ℃时,该反应的平衡常
数为 。
(2)达到平衡后,保持温度不变,再次通入1 mol CO2,平衡向 (填“正反应方向”“逆反应
方向”或“不”)移动,再次平衡后容器内的压强 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)加快该化学反应速率并能增加该反应进行程度的措施: (写一种即可)。
能力提升
10.在1 L 恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5,发生反应:
反应1:N2O5(g)===N2O4(g)+1
2O2(g) ΔH=+28.4 kJ· mol-1
反应2:N2O4(g)
2NO2(g) ΔH=-56.9 kJ· mol-1
现有下列情况:①混合气体的密度保持不变;②气体压强保持不变;③气体的平均摩尔质量保持
不变;④
c( N O2)
c( N 2O4)保持不变;⑤O2的物质的量保持不变;⑥v 正(N2O4)∶v 逆(NO2)=1∶2。能表明反
应2 一定达到平衡状态的是( )
A.①②③⑤
B.②③④⑥
C.①③⑤⑥
D.②③④⑤
11.在300 mL 的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO 气体,一定条件下发生反应:Ni(s)
+4CO(g)
Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是(
)
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10-5
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B.25 ℃时,反应Ni(CO)4(g)
Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C.80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO 的浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v 正>v 逆
D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1
12.(1)Deacon 发明的氯化氢转化为氯气的直接氧化法为4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)。
如图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1 时HCl 平衡转化率
随温度变化的关系:
(1)关于直接氧化法制氯气的反应,下列说法正确的是 (填字母)。
A.该反应的ΔH>0
B.容器内气体的颜色不再变化时,说明该反应达到平衡状态
C.反应达到平衡后,降低温度,能加快正反应速率,减小逆反应速率,使平衡正向移动
D.其他条件一定时,氧气的投料越多,平衡时Cl2的体积分数越大
(2)设HCl 初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1 的数据计算K(400 ℃)=
(列出计算式)。
13.反应SO2(g)+NO2(g)
SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2 mol·L-1 的
SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,则在
该温度下:
(1)此反应的平衡常数为 。
(2)在上述温度下,若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L-1,NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L-1,达到化
学平衡状态时,计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。
①c(SO3)= mol·L-1,c(SO2)= mol·L-1。
②SO2转化率为 ,NO2转化率为 。
