考点23 化学平衡常数（核心考点精讲精练）-备战高考化学一轮复习（全国通用）

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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
【答案】B
【解析】A项，化学平衡常数(固体或液体纯物质一般不列入平衡常数)是指反应达到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值，则该反应的平衡常数K=c(Cl2)，故A正确；B项，K=c(Cl2)，温度不变，平衡常数不变，因此将容器体积压缩为原来一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度不变，故B错误；C项，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故C正确；D项，镁在氯气中燃烧是放热反应，则MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，故D正确；故选B。
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) ΔH0。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：
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)。
【答案】1.975
【解析】压强之比等于物质的量之比，第3.00min时，c(N2O5)=0.35m·L-1，c(NO2)=1.3m·L-1，c(O2)=0.325m·L-1，设容器的体积为VL，；根据表中数据可知3min时达到平衡状态，且上一步计算得到平衡时总压为1.975P0；
该温度下平衡常数。
16．在恒容密闭容器中，加入足量的MS2和O2，仅发生反应：2MS2(s)＋7O2(g) 2MO3(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：________。
(2)若初始时通入7.0 ml 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)。
【答案】(1)p1＞p2＞p3 (2)eq \f(211,77)(kPa)－3
【解析】(1)该反应的正反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强平衡正向移动，氧气转化率增大，所以压强：p1＞p2＞p3。(2)若初始时通入7.0 ml O2，p2为7.0 kPa，A点氧气转化率为50%，则A点n(O2)＝7.0 ml×(1－50%)＝3.5 ml，生成n(SO2)＝eq \f(7.0 ml×50%,7)×4 ＝2 ml，恒温恒容条件下气体压强之比等于物质的量之比，所以A点压强为eq \f(5.5 ml,7.0 ml)×7.0 kPa＝5.5 kPa，p(O2)＝eq \f(3.5 ml,5.5 ml)×5.5 kPa＝3.5 kPa，p(SO2)＝(5.5－3.5)kPa＝2 kPa，则A点平衡常数Kp＝eq \f(p4SO2,p7O2)＝eq \f(24,3.57)(kPa)－3＝eq \f(211,77)(kPa)－3 。
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)。
【答案】(1)b (2)(或)
【解析】①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NH3的物质的量分数减小，故曲线a、b对应温度较高的是b；②根据图4中的数据可知，b点时NH3的平衡物质的量分数为20%，总压强p＝70 MPa。设起始加入的N2为1 ml，反应的N2为m ml，则根据三段式法有：
则＝20%，解得m＝，所以b点时，NH3和N2的物质的量分数均为20%，H2的物质的量分数为60%，则Kp＝(或)。
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：
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)。
【答案】1.975
【解析】压强之比等于物质的量之比，第3.00min时，c(N2O5)=0.35m·L-1，c(NO2)=1.3m·L-1，c(O2)=0.325m·L-1，设容器的体积为VL，；根据表中数据可知3min时达到平衡状态，且上一步计算得到平衡时总压为1.975P0；
该温度下平衡常数。
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＋3H22NH3，且该反应的v正＝k正·c(N2)·c3(H2)，v逆＝k逆·c2(NH3)，则反应eq \f(1,2)N2＋eq \f(3,2)H2NH3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 ml N2和3 ml 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：
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)
【答案】(1)eq \r(\f(k正,k逆))
(2)①90% ②48 MPa－2 ③A
【解析】(1)当正、逆反应速率相等时，反应到平衡，即v正＝v逆＝k正·c(N2)·c3(H2)＝k逆·c2(NH3) ，则反应eq \f(1,2)N2＋eq \f(3,2)H2((NH3的平衡常数K＝eq \r(c2（NH3）/c（N2）·c3（H2）)＝eq \r(\f(k正,k逆))；(2)假设到平衡时氮气转化浓度为x ml/L，则有：
根据压强比等于物质的量比分析，有关系式：eq \f(0.5－x＋1.5－3x＋2x,0.5＋1.5)＝eq \f(11,20)，解x＝0.45；①达到平衡时N2的转化率为0.45/0.5×100%＝90%；②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝eq \f(（\f(0.9,1.1)×11 MPa）2,\f(0.05,1.1)×11 MPa×（\f(0.15,1.1)×11 MPa）3)＝48 MPa－2；③合成氨的反应为放热反应，若升温，则反应速率增大，平衡逆向移动，氨气的体积分数减小，可能的点为A。
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
【答案】40% 3.56×104 BD
【解析】设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：
(g)＋I2(g) (g)＋2HI(g)
起始/ml a a 0 0
转化/ml x x x 2x
平衡/ml a－x a－x x 2x
根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得eq \f(a＋a,a－x＋a－x＋x＋2x)＝eq \f(1,1.2)，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为eq \f(0.4a,a)×100%＝40%，平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为eq \f(p总,4)、eq \f(p总,4)、eq \f(p总,6)、eq \f(p总,3)，则Kp＝eq \f(\f(p总,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(p总,3)))2,\f(p总,4)×\f(p总,4))＝eq \f(8,27)p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝eq \f(8,27)×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。通入惰性气体，对反应的平衡无影响，A项不符合题意；反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。
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)＋eq \f(1,2)O2(g)eq \(―――→,\s\up7(钒催化剂))SO3(g) ΔH＝－98 kJ·ml－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(eq \f(α,α′)－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。ttm后，v逐渐下降。原因是__________________________________。
【答案】(1)0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa＞2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa 反应物的起始浓度(组成)、温度、压强
(2)eq \f(2mαp,100－mα) eq \f(α,1－α1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(mp,100－mα)))0.5)
(3)升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低
【解析】(1)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中p1＝5.0 MPa，p3＝0.5 MPa。由图可知，反应在5.0 MPa、550 ℃时SO2的平衡转化率α＝0.975。温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO2的平衡转化率α，温度一定时，压强越大，α越大；压强一定时，温度越高，α越小。(2)假设原气体的物质的量为100 ml，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m ml、m ml和q ml，2m＋m＋q＝100，利用“三段式法”计算：
SO2(g) ＋ eq \f(1,2)O2(g) SO3(g)
起始量/ml 2m m 0
转化量/ml 2mα mα 2mα
平衡量/ml 2m×(1－α) m×(1－α) 2mα
平衡时混合气体的总物质的量为2m×(1－α)ml＋m×(1－α)ml＋2mα ml＋q ml＝(3m－mα＋q ) ml，SO3的物质的量分数为eq \f(2mα ml,3m－mα＋qml)×100%＝eq \f(2mα,100－mα)×100%，则平衡时SO3的压强为eq \f(2mα,100－mα)p。平衡时，SO2、O2的压强分别为eq \f(2m1－α,100－mα)p、eq \f(m1－α,100－mα)p，则平衡常数Kp＝eq \f(\f(2mα,100－mα)p,\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(2m1－α,100－mα)p))·\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(m1－α,100－mα)p))0.5)＝eq \f(α,1－α1.5\f(m,100－mα)p0.5)。(3)在α′＝0.90时，SO2催化氧化的反应速率为v＝k(eq \f(α,0.90)－1)0.8·(1－0.90n)。升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。t＜tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低。
【能力提升】
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( )
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 ml/L
D．达到平衡时，容器III中 CO的转化率小于66.6%
【答案】B
【解析】温度T1时，容器Ⅰ中平衡时n(CO)=0.2ml，
该反应的化学平衡常数值为，故A错误；B项，容器Ⅱ相当于容器Ⅰ增加H2O的量，反而使其转化率降低，所以达到平衡时，容器Ⅱ中H2O的转化率比容器Ⅰ中的小，故B正确；C项，5min后容器Ⅰ中达到平衡，n(H2)=0.2ml，则5min内的平均反应速率：，故C错误；D项，假设达到平衡时，容器Ⅲ中的CO的转化率为66.6%，

则y=0.6×66.6%=0.3996，所以平衡时c(CO)=c(H2)=，c(H2O)=，则，但由于反应为吸热反应，降低温度不利于反应正向进行，所以容器Ⅲ的平衡常数比容器Ⅰ的平衡常数要小，即y＜0.3996ml，可见转化率大于66.6%，故D错误；故选B。
23．温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 ml 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：
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 ml·L−1·s−1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11 ml·L−1，则反应的ΔHv逆
D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 ml PCl3和2.0 ml Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%
【答案】C
【解析】反应在前50 s的平均速率v(PCl3)==0.001 6 ml·L−1·s−1，A错；由表格数据可知，平衡时c(PCl3)==0.1 ml·L−1，升温时PCl3的浓度增大，则该反应是吸热反应，ΔH>0，B错；由平衡常数K==0.025，而Qc==0.02v逆，正确；根据反应：
PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)
起始浓度(ml·L−1) 2 2 0
转化浓度(ml·L−1) x x x
平衡浓度(ml·L−1) 2−x 2−x x
根据K正=，则K逆===，解得x≈1.79，即PCl3的转化率约为89.5%，D错。
24．已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝eq \f(nCl2,nCH2==CHCH3)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%
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
【答案】C
【解析】根据题中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2＞1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平衡常数K＝1，当w＝2时，设CH2==CHCH3和Cl2的物质的量分别为a ml、2a ml，参加反应的Cl2的物质的量为b ml，利用三段式可列关系式eq \f(b2,a－b2a－b)＝1，解得eq \f(b,2a)＝eq \f(1,3)，则Cl2的转化率约为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。
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 ml/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 ml/L，某时刻NO的浓度为0.4 ml/L，则N2的瞬时生成速率为0.24 ml/L
【答案】A
【解析】A项，NO起始浓度为0.5 ml/L，由图像可知，N2的瞬时生成速率与H2起始浓度呈直线关系，则m=1，将数据(0.2，0.75)代入v=k·c(H2)c2 (NO)，该反应的速率常数，A项正确；B项，反应一定，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，B项错误；C项，达平衡后，H2和NO的浓度均增加一倍，新平衡与原平衡相比，相当于加压，平衡正向移动，则NO转化率增大，C项错误；D项，由2H2(g)+2NO(g)2H2O(g) +N2(g)可知，NO起始浓度为0.5 ml/L，某时刻NO的浓度为0.4 ml/L，变化量为0.1 ml/L，则时刻H2的浓度为0.2ml/L-0.1ml/L =0.1ml/L，N2的瞬时生成速率为，单位错误，D项错误；故选A。
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/ml，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
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
【答案】A
【解析】A项，当使用催化剂乙时，温度低于350℃时，催化剂的活性随温度升高逐渐增强，反应速率加快，NO转化率也增大，温度高于350℃时，导致催化剂活性降低甚至失去活性，反应速率下降，导致NO转换率下降，A错误；B项，单位时间内，使用催化剂甲比使用催化剂乙反应速率快，NO转化率高，则使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低，B正确；C项，对于反应2H2(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2H2O(g)，是一个反应前后气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，C正确；D项，设初始一氧化氮和氢气的物质的量均为1ml，容器体积为1L，则初始一氧化氮和氢气的浓度均为1ml/L，V0=k1m12=k，当H2转化率为60%时，c(H2)=0.4ml/L，c(NO)=0.4ml/L，此时的反应速率为0.064V0，则有0.064V0=k(0.4)m(0.4)2=V0(0.4)m(0.4)2，解得m=1，D正确；故选A。
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0.1ml NH3通入3L的密闭容器中进行ml·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。
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)= __________ ml·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3ml NH3和1ml 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0.5ml CO2和1ml H2O(g)，NH3的平衡转化率将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 能
(2) 高 低
(3) “热Fe”高于体系温度，N2在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 “冷Ti”低于体系温度，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
(4) b
(5)＜ > 1 减小
【解析】(1)合成氨反应ΔH＜0、ΔS＜0，在低温时可自发进行，平衡常数表达式为；(2)温度升高，反应速率增大，因此高温有利于提高反应速率；反应的ΔH＜0，为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，低温有利于提高平衡转化率；(3)①N≡N在Fe表面断裂，Fe的温度高于体系温度，N≡N在Fe表面获得更多能量，加快断裂速率，有利于提高合成氨的反应速率；②氨气在表面生成，温度低于体系温度，正反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，有利于提高氨的平衡产率；(4)①t1时，容器内总压强为280kPa，氢气分压为120kPa，混合气体总物质的量0.14ml，氢气物质的量为0.06ml，0~t1时间内用氢气表示的反应速率为；②t2时容器体积迅速缩小至原来一半，各物质分压均增大至原来2倍，总压强增大后，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，N2的分压随之减小，b曲线表示N2的分压变化趋势；(5)①当压强及其他条件不变时，温度升高，平衡向吸热方向移动，由图知，温度升高，NH3转化率减小，平衡逆向移动，故正方向为放热反应，ΔH＜0。当温度及其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，NH3的转化率增大，因此y1>y2；②平衡时压强为原来的，即平衡时气体总物质的量为3ml，设平衡时生成H2O(g)物质的量为nml，即，，平衡时，，，平衡常数。保持条件不变，再向该容器中加入0.5mlCO2和1mlH2O(g)，浓度商，平衡向逆反应方向移动，NH3平衡转化率减小。
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：
(1)已知氢气还原氮气合成氨低温下自发发生。若将2.0 ml N2和6.0mlH2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“>”“”“ (2) c d (3)
【解析】(1)①曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，反应到4min时，，该条件下对应氨气的速率为：，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，4min时，曲线B对应的反应速率快，可知T1＞T2，因曲线B对应的温度高，速率快，所以到达平衡的时间比曲线A短，即m＜12，但因反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，导致曲线B平衡时氨气的物质的量比曲线A平衡时氨气的物质的量少，即n＜2；②T2温度下，合成氨反应N2+3H2⇌2NH3，根据题中数据列三段式：

平衡常数K=，由以上计算可知平衡时气体总量为6ml，平衡时气体的压强是起始时的，若某时刻，容器内气体的压强为起始时的80%，反应应向气体体积减小的方向建立平衡即向正向进行，则v(正)＞v(逆)；(2)Ⅰ、Ⅱ为吸热反应，Ⅲ为放热反应，所以K1、K2随温度升高而增大，K3随温度升高而减小，又K1=，K2=，K3=，则K1×K3=K2，结合图象数据可知，1000℃时，曲线c中，K1=2，曲线b中，K2=16，曲线d中，K3=8符合题意，则c为K1、d为K3；(3)恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，设达到平衡时气体的物质的量为n，则n：(0.5+0.9)=p：1.4p，解得n=1ml，反应前后气体减少的物质的量为0.4ml，反应②中反应前后气体物质的量不变，反应①中反应后气体减少的物质的量为生成甲醇气体的2倍，则生成甲醇气体的物质的量为0.2ml，反应①中生成的n(H2O)=n(CH3OH)=0.2ml，则反应②中生成的n(H2O)=0.3ml-0.2ml=0.1ml，所以反应②中生成的n(CO)=0.1ml，消耗的n(CO2)=0.2ml+0.1ml=0.3ml，剩余的n(CO2)=0.5ml-0.3ml=0.2ml，剩余的n(H2)=0.9ml-0.6ml-0.1ml=0.2ml，p(CO2)=×p=0.2p，同理可得：p(H2)=0.2p，p(H2O)=0.3p，p(CH3OH)=0.2p，反应①的平衡常数K=。
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•ml-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+5O24NO+6H2O
工序Ⅱ．接触氧化：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＜0
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
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：
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___________。
【答案】(1)大于 a=b>d
(2)i.除去大量的H2O，平衡右移，利于生成更多的NOii.且下一步反应为放热反应，低温对于生成NO2的反应有利iii.工序Ⅱ的反应，为一个低温速率增快的反应，所以，低温利于加快工序Ⅱ的反应速率(答案合理即可)
(3)加 低
(4) i.温度升高，K1降低倍数大于k2升高倍数。Ii.温度升高，分母的k-1增大的程度大于分子的k1、k2 (或k1×k2)增大的程度
【解析】(1)①根据元素守恒，体系中C、N原子个数比即为起始时CO和NO的物料比，反应为可逆反应，此反应为放热反应，升温平衡逆向移动，＞1，故C、N原子个数之比大于1；②从a→b温度不变平衡常数相等，此反应为放热反应，升温平衡逆向移动KT2＜KT1，则a、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为:a=c>d；③当时：
起始压强为，反应达平衡时，压强变为D/，1.8n=，1.8n-x=，x=-则NO的转化率=；(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i.除去大量的H2O，平衡右移，利于生成更多的NOii.且下一步反应为放热反应，低温对于生成NO2的反应有利iii.工序Ⅱ的反应，为一个低温速率增快的反应，所以，低温利于加快工序Ⅱ的反应速率(答案合理即可)；(3)等温条件下，增大压力达到NO转化率所需时间较短，故在加压的条件下完成；等压条件下，降低温度达到NO转化率所需时间较短，故在低温的条件下完成；(4)①(i) 2NO(g)N2O2(g) 快速平衡ΔH＜0平衡常数(K1) ， k1·c2(NO) =k-1·c (N2O2)①；(ii) N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)慢反应(即控速步)， k2·c (N2O2)·c(O2) =k-2·c2(NO2)②； 由①、②可知； ②工序Ⅱ的反应速率反而减慢的原因可能是：i.温度升高，K1降低倍数大于k2升高倍数。Ii.温度升高，分母的k-1增大的程度大于分子的k1、k2 (或k1×k2)增大的程度。
容器编号
起始浓度/(ml·L-1)
平衡浓度/(ml·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
容器编号
起始浓度 (ml/L)
平衡浓度(ml/L)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.6
0.1
0
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)
t/min
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
c(N2O5)/(m·L-1)
1.00
0.71
0.50
0.35
0.35
0.35
t/min
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
c(N2O5)/(m·L-1)
1.00
0.71
0.50
0.35
0.35
0.35
时间/min
0
10
20
30
40
＋∞
压强/MPa
20
17
15
13.2
11
11
容器
温度
(T1＞T2)
起始时物质的量/ml
平衡时物质的量/ml
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
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/ml
0
0.16
0.19
0.20
0.20
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O
总压强/kPa
起始/ml
0.5
0.9
0
0
0
平衡/ml
0．3
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
74
T/K
300
350
400
500
平衡常数(K1)
速率常数()
2.5
25.8