备战2025年高考化学精品教案第七章化学反应速率和化学平衡第3讲平衡常数及转化率（Word版附解析）

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考点1 平衡常数的计算
平衡常数计算的常见命题点
命题点1 根据定义式求平衡常数
1.[2021浙江]已知2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g） ΔH＝－198 kJ·ml－1
850 K时，在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10－3 ml·L－1、8.0×10－3 ml·L－1和4.4×10－2 ml·L－1。
（1）该温度下反应的平衡常数为 6.7×103 。
（2）平衡时SO2的转化率为 88％ 。
解析 （1）根据平衡时各组分浓度可计算该反应的平衡常数K＝（4.4×10－2）2（6.0×10－3）2×8.0×10－3 ≈6.7×103。（2）平衡时生成的c（SO3）＝4.4×10－2 ml·L－1，则反应中消耗的c（SO2）＝4.4×10－2 ml·L－1，结合SO2的平衡浓度可求出起始时c（SO2）＝4.4×10－2 ml·L－1＋6.0×10－3 ml·L－1＝5.0×10－2 ml·L－1，则平衡时SO2的转化率＝4.4×10－25.0×10－2×100％＝88％。
2.[2023湖北]1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12（g）⇌C40H10（g）＋H2（g）发生，反应过程中压强恒定为p0（即C40H12的初始压强），平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为 α21－α2p0 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
解析 设起始时C40H12的物质的量为y，已知平衡转化率为α ，则平衡时C40H12的物质的量为y（1－α ），生成的C40H10和H2的物质的量均为yα，则Kp ＝yαy＋yαp0·yαy＋yαp0y（1－α）y＋yαp0＝yα·yαy2（1－α)(1+α）p0＝α21－α2 p0。
命题点2 直接读图求平衡常数
3.[求恒容条件下的标准平衡常数][2021湖南改编]某兴趣小组对氨热分解法制氢气的反应：2NH3（g）⇌N2（g）＋3H2（g）进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 ml NH3通入3 L的密闭容器中进行反应（此时容器内总压为200 kPa），各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝ 0.48 （已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，pθ＝100 kPa）。
解析 由题图可知，平衡时NH3、H2、N2的分压分别是120 kPa、120 kPa、40 kPa，则反应的标准平衡常数Kθ＝1.203×＝0.48。
4.[2023全国乙]（1）将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
2FeSO4（s）⇌Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g） （Ⅰ）
平衡时pSO3－T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总 ＝ 3.0 kPa 、平衡常数Kp（Ⅰ）＝ 2.25 （kPa）2。Kp（Ⅰ） 随反应温度升高而 增大 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡时 pO2＝ pSO2－pSO34 （用pSO3、pSO2表示）。在929 K时，p总＝84.6 kPa，pSO3 ＝35.7 kPa，则pSO2 ＝ 46.26 kPa， Kp（Ⅱ）＝ 46.262× kPa （列出计算式）。
解析 （1）由反应（Ⅰ）可知平衡体系中pSO2＝pSO3，则由题图可知，660 K时，该反应的平衡总压p总＝2×1.5 kPa＝3.0 kPa。Kp（Ⅰ）＝pSO2·pSO3＝1.52（kPa）2＝2.25 （kPa）2。由题图可知，随反应温度升高pSO3逐渐增大，则Kp（Ⅰ）随反应温度升高而增大。（2）综合2FeSO4（s）⇌Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）、2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ）可知，平衡时的pSO2－pSO32为反应（Ⅱ）生成的SO2的分压，而反应（Ⅱ）中SO2和O2的化学计量数之比为2：1，故pO2＝12×pSO2－pSO32＝pSO2－pSO34。p总＝pSO3＋pSO2＋pO2＝35.7 kPa＋pSO2＋pSO2－35.7 kPa4＝84.6 kPa，则pSO2＝46.26 kPa，pO2＝2.64 kPa，Kp（Ⅱ）＝pSO22·pO2pSO32＝46.262× kPa。
命题点3 联立不同反应的平衡常数计算某反应的平衡常数
5.[2021全国乙]McMrris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp：
2NO（g）＋2ICl（g）⇌2NOCl（g）＋I2（g） Kp1
2NOCl（g）⇌2NO（g）＋Cl2（g） Kp2
反应2ICl（g） Cl2（g）＋I2（g）的K＝ Kp1·Kp2 （用Kp1、Kp2表示）。
解析 结合题中信息可知Kp1＝p2（NOCl）·p（I2）p2（NO）·p2（ICl）、Kp2＝p2（NO）·p（Cl2）p2（NOCl），故反应2ICl（g） Cl2（g）＋I2（g） 的平衡常数K＝p（Cl2）·p（I2）p2（ICl）＝Kp1·Kp2。
6.[2023全国甲]已知下列反应的热化学方程式：
①3O2（g） 2O3（g） K1 ΔH1＝285 kJ·ml－1
②2CH4（g）＋O2（g） 2CH3OH（l） K2 ΔH2＝－329 kJ·ml－1
反应③CH4（g）＋O3（g） CH3OH（l）＋O2（g）的ΔH3＝ －307 kJ·ml－1，平衡常数K3＝ K2K1 （用K1、K2表示）。
解析 根据盖斯定律，反应③＝12×（②－①），则反应③的ΔH3＝12×（ΔH2－ΔH1）＝－307 kJ·ml－1，K3＝K2K1。
7.[2023湖南]室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu（L）2]＋，其反应平衡常数为K；
②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为 K×Ksp （所有方程式中计量系数关系均为最简整数比）。
解析 已知Cu＋（aq）＋2L⇌[Cu（L）2]＋ K、CuBr（s）⇌Cu＋（aq）＋ Br－（aq） Ksp，两反应相加可得：CuBr（s）＋2L⇌[Cu（L）2]＋＋Br－（aq），则其平衡常数为K×Ksp。
命题点4 用“三段式”法计算平衡常数
8.[恒容变压类][2021全国乙]氯铂酸钡（BaPtCl6）固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K'p＝1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气（然后将支管封闭）。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝ 24.8 kPa，反应2ICl（g） Cl2（g）＋I2（g）的平衡常数K＝ 100×（20.0×103－12.4×103）（24.8×103）2[或0.1×（20.0－12.4）24.82] （列出计算式即可）。
解析 结合BaPtCl6（s）⇌BaCl2（s）＋Pt（s）＋2Cl2（g）可得376.8 ℃时K'p＝1.0×104 Pa2＝pCl22，则平衡时pCl2＝1.0×104 Pa＝1.0×102 Pa＝0.1 kPa。相同温度、相同容积下，气体物质的量之比等于压强之比，设平衡时I2减小的压强为x kPa，根据“三段式”法得
I2（g） ＋ Cl2（g）⇌2ICl（g）
起始压强/kPa 20.0 0
转化压强/kPa x x 2x
平衡压强/kPa 20.0－x 0.1 2x
根据平衡时总压强为32.5 kPa得（20.0－x）＋0.1＋2x＝32.5，解得x＝12.4，则平衡时pICl＝12.4 kPa×2＝24.8 kPa。结合上述分析可知反应2ICl（g） I2（g） ＋Cl2（g）的平衡常数K＝pCl2·pI2pICl2＝100×（20.0×103－12.4×103）（24.8×103）2[或0.1×（20.0－12.4）24.82]。
9.[恒压类][2021辽宁]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
Ⅰ.主反应：（g）＋3H2（g）⇌（g） ΔH1＜0
Ⅱ.副反应：（g）⇌（g） ΔH2＞0
恒压反应器中，按照n（H2）∶n（C6H6）＝4∶1投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应。总压为p0，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应Ⅰ的Kp＝ p1－α5－3αp0×（4－3α5－3αp0）3 （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）。
解析 设起始时加入的H2和C6H6的物质的量分别为4 ml和1 ml，结合平衡时苯的转化率为α，列“三段式”：
反应Ⅰ：C6H6（g）＋3H2（g）⇌C6H12（g）
起始量/ml 1 4 0
转化量/ml α 3α α
平衡量/ml 1－α 4－3α α
由于反应Ⅱ为气体总物质的量不变的反应，故平衡体系中气体的总物质的量为（5－3α） ml，则反应Ⅰ的Kp＝p（C6H12）p（C6H6）·p3（H2）＝p1－α5－3αp0×（4－3α5－3αp0）3。
10.[恒压充入“惰性”气体类]（1）[全国Ⅰ高考改编]已知SO2（g）＋12O2（g）钒催化剂SO3（g） ΔH＝－98 kJ·ml－1。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 2mα100－mαp ，平衡常数Kp＝ α（1－α）1.5（m100－mαp）0.5 （以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。
（2）[2022全国乙改编]已知2H2S（g） S2（g）＋2H2（g） ΔH＝＋170 kJ·ml－1。在 1 470 K、100 kPa反应条件下，将n（H2S） ∶n（Ar）＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 50％ ，平衡常数Kp＝ 4.76 kPa。
解析 （1）设通入的SO2、O2和N2的物质的量共100 ml，利用“三段式”法进行计算：
SO2（g）＋12O2（g）钒催化剂SO3（g） N2
起始量/ml 2m m 0 q
转化量/ml 2mα mα 2mα 0
平衡量/ml 2m－2mα m－mα 2mα q
平衡时气体的总物质的量为（3m＋q－mα） ml，则p（SO2）＝p（2m－2mα）3m＋q－mα，p（O2）＝p（m－mα）3m＋q－mα，p（SO3）＝2mαp3m＋q－mα，因 3m＋q＝100，Kp＝p（SO3）p（SO2）·p12（O2），代入计算得Kp＝α（1－α）1.5（m100－mαp）0.5。
（2）由反应可知，H2S～H2，平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则H2S平衡转化率为50％。设起始时n（H2S）＝1 ml，列“三段式”如下：
2H2S（g） S2（g）＋2H2（g） Ar
起始量/ml 1 0 0 4
转化量/ml 0.5 0.25 0.5 0
平衡量/ml 0.5 0.25 0.5 4
平衡时H2S、S2、H2的物质的量分数分别为110.5、121、110.5，则Kp＝p（S2）·p2（H2）p2（H2S）＝p（S2）＝121×100 kPa≈4.76 kPa。
技巧点拨
含“惰性”组分时压强平衡常数的计算模型
往反应器中通入一定量A（g）、B（g）和D（g）（“惰性”气体）的混合气体，发生反应mA（g）＋nB（g）⇌qC（g），反应达到平衡时，体系的总压强为p，计算压强平衡常数Kp（以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。
Kp＝pq（C）pm（A）·pn（B）＝[p×n（C）n总]q[p×n（A）n总]m·[p×n（B）n总]n ＝[p×n（C）n（A）＋n（B）＋n（C）＋n（D）]q[p×n（A）n（A）＋n（B）＋n（C）＋n（D）]m·[p×n（B）n（A）＋n（B）＋n（C）＋n（D）]n
[恒容：p总（起始）p总（平衡）＝n总（起始）n总（平衡）；恒压：p总（平衡）＝p（外压）]
求Kp的思维框架
注意“惰性”组分不参与反应，但参与分压，如第10题第（1）问中“q％ N2（g）”可看作“惰性”组分。
命题点5 速率常数与平衡常数的关系应用
11.[2021海南]溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3（aq），大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2（aq）表示。已知25 ℃时，H2CO3（aq）⇌CO2（aq）＋H2O（l）的平衡常数K＝600，正反应的速率可表示为v（H2CO3）＝k1·c（H2CO3），逆反应的速率可表示为v（CO2）＝k2·c（CO2），则k2＝ k1600 （用含k1的代数式表示）。
解析 反应达平衡时，K＝c（CO2）c（H2CO3）＝600，且正、逆反应速率相等，即k1c（H2CO3）＝k2c（CO2），故k2＝k1c（H2CO3）c（CO2）＝k1600。
考点2 平衡常数的应用
平衡常数的应用
1.根据平衡常数计算某物质的浓度。
2.判断可逆反应进行的程度。温度一定时，K越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的平衡转化率越大；反之，反应物的平衡转化率越小。
3.判断反应是否达到平衡或反应进行的方向。对于化学反应aA（g）＋bB（g）⇌cC（g）＋dD（g）的任意状态，浓度商Qc＝cc（C）·cd（D）ca（A）·cb（B）。Qc＜K，反应向正反应方向进行；Qc＝K，反应处于平衡状态；Qc＞K，反应向逆反应方向进行。
4.判断反应的热效应。
命题点1 用平衡常数求某物质浓度
1.[2021河北改编]雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2（g）⇌CO2（aq）
②CO2（aq）＋H2O（l）⇌H＋（aq）＋HCO3－（aq）
25 ℃时，反应②的平衡常数为K。
溶液中CO2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 ml·L－1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO2（g）的物质的量分数为x时，溶液中CO2的浓度为 pxy ml·L－1，H＋的浓度为 Kw＋K·pxy ml·L－1（写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO3－的电离）。
解析 由题意知，大气中CO2的分压为p kPa·x，根据c（CO2）p（CO2）＝y ml·L－1·kPa－1，知c（CO2）＝pxy ml·L－1，结合电荷守恒c（H＋）＝c（OH－）＋c（HCO3－）和K＝c（H＋）·c（HCO3－）c（CO2），得c2（H＋）＝c（OH－）·c（H＋）＋c（HCO3－）·c（H＋）＝Kw＋K·c（CO2），故c（H＋）＝Kw＋K·pxy ml·L－1。
2.[2021浙江改编]在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：
Cl2（g）⇌Cl2（aq） K1＝c（Cl2）/p
Cl2（aq）＋H2O（l）⇌H＋（aq）＋Cl－（aq）＋HClO（aq） K2
其中p为Cl2（g）的平衡压强，c（Cl2）为Cl2在水溶液中的平衡浓度。
（1）平衡常数K2的表达式为K2＝ c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）c（Cl2） 。
（2）Cl2在水溶液中的平衡浓度为 K1p 。
（3）氯气在水中的溶解度（以物质的量浓度表示）为c，则c＝ K1p＋（K1K2p）13 。（用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离，Cl2的溶解度＝Cl2在水溶液中的平衡浓度＋Cl2与水反应消耗的浓度）
解析 （1）由平衡常数的定义知，K2＝c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）c（Cl2）。（2）由题中K1＝c（Cl2）/p可得，Cl2在水溶液中的平衡浓度为K1p。（3）设与水反应消耗的Cl2浓度为c1，则反应生成的c（H＋）＝c（Cl－）＝c（HClO）＝c1 ，K2＝c13c（Cl2），c13＝ c（Cl2）×K2＝K1p×K2，c1＝3K1K2p，Cl2的溶解度c＝Cl2在水溶液中的平衡浓度＋Cl2与水反应消耗的浓度＝c（Cl2）＋c1＝K1p＋3K1K2p。
命题点2 用平衡常数判断反应进行的方向
3.[北京高考改编]一定温度下，反应I2（g）＋H2（g）⇌2HI（g）在密闭容器中达到平衡时，测得c（I2）＝0.11 mml·L－1，c（HI）＝0.78 mml·L－1。相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的可能性最大的是（ C ）
（注：1 mml·L－1＝10－3 ml·L－1）
解析 本题没有给出平衡时c（H2），无法计算该温度下的平衡常数，则无法通过比较K和Qc的大小来判断反应进行的方向，但可比较4组实验中Qc的大小关系，Qc越大，则反应逆向进行的可能性越大。A项，Qc＝×1.00＝1，B项，Qc＝×0.22≈50.28，C项，Qc＝×0.44≈82.64，D项，Qc＝×0.44≈50.28，C项Qc最大，反应逆向进行的可能性最大，故选C。
4.[2021重庆改编]已知常温下，反应Ⅰ：CuSO4·3H2O（s）⇌CuSO4·H2O（s）＋2H2O（g）的平衡压强p（H2O）＝747 Pa；反应Ⅱ：CuSO4·H2O（s）⇌CuSO4（s）＋H2O（g）的平衡压强p（H2O）＝107 Pa。
25 ℃时为了保持CuSO4·H2O晶体纯度，可将其存放在盛有大量Na2CO3·H2O晶体[平衡压强p（H2O）＝706 Pa]的密闭容器中，简述其理由 25 ℃时Na2CO3·H2O晶体中水蒸气的平衡压强（706 Pa）大于反应Ⅱ的平衡压强（107 Pa），使反应Ⅱ的平衡逆向移动；小于反应Ⅰ的平衡压强（747 Pa），使反应Ⅰ的平衡正向移动，则可保持CuSO4·H2O晶体纯度（也可计算Qc与 K1、K2的关系，对比说明） 。
命题点3 用平衡常数判断反应的热效应
5.[2022海南]已知：CO2（g）＋4H2（g）催化剂 2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图1所示。
图1
若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能（Ea）的关系为｜ΔH｜＞Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图（图2）。
图2
（生成物的能量在0～a之间即可）
解析 由题图1可知，该反应的平衡常数随反应温度的升高而减小，故该反应是放热反应，其生成物的能量低于反应物的能量，｜ΔH｜＞Ea，则生成物的能量小于a，但不能为0。
6.[2021广东]设Kpr为相对压力平衡常数，反应a、c、e的ln Kpr随1T（温度的倒数）的变化如图所示。
反应a、c、e中，属于吸热反应的有 ac （填字母）。
解析 根据题图，随着1T增大，反应a、c的ln Kpr减小，则Kpr减小，说明平衡逆向移动，根据化学平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，知反应a、c的逆反应均为放热反应，则反应a、c的正反应均为吸热反应。
考点3 平衡转化率与非平衡转化率
对于不可逆反应，相同时间内反应物的转化率随反应速率的增大而增大。对于可逆反应，转化率分为非平衡转化率和平衡转化率，非平衡转化率随反应速率的增大而增大，平衡转化率的变化符合勒夏特列原理，具体变化规律如表所示：
命题点1 平衡转化率的影响因素和计算
1.[全国Ⅱ高考改编]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：
某温度下，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 40％ ，该反应的平衡常数Kp＝ 3.56×104 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 BD （填标号）。
A.通入稀有气体B.提高温度
C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度
解析 设容器中起始加入I2（g）和环戊烯的物质的量均为1 ml，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x ml，由“三段式”法得：
（g） ＋I2（g）⇌（g）＋2HI（g）
起始量/ml 1 1 0 0
转化量/ml x x x 2x
平衡量/ml 1－x 1－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1+1（1－x）＋（1－x）＋x+2x＝11.2，解得x＝0.4，则环戊烯的转化率为40％。平衡时（g）、I2（g）、（g）、HI（g）的分压分别为p总4、p总4、p总6、p总3，则Kp＝p总6×（p总3）2p总4×p总4＝827p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝827×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。由刚性容器（恒容），可知通入稀有气体时各反应物及产物浓度不变，化学平衡不移动，A项不符合题意；该反应为吸热反应，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，化学平衡正向移动，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。
2.[全国Ⅰ高考]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S（g）＋CO2（g）⇌COS（g）＋H2O（g）。在610 K时，将0.10 ml CO2与0.40 ml H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
（1）H2S的平衡转化率α1＝ 2.5 ％，反应平衡常数K＝ 2.8×10－3 。
（2）在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2 ＞ α1，该反应的ΔH ＞ 0。（填“＞”“＜”或“＝”）
（3）向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是 B （填标号）。
A.H2SB.CO2
C.COSD.N2
解析 （1）该反应是气体分子数不变的反应，平衡时n（H2O）＝0.02×0.50 ml＝0.01 ml。
H2S（g）＋CO2（g）⇌COS（g）＋H2O（g）
起始量/ml 0.40 0.10 0 0
转化量/ml 0.01 0.01 0.01 0.01
平衡量/ml 0.39 0.09 0.01 0.01
H2S的平衡转化率α1＝×100％＝2.5％。对于气体分子数不变的反应，可直接用物质的量替代浓度计算平衡常数：K＝c（COS）·c（H2O）c（H2S）·c（CO2）＝n（COS）·n（H2O）n（H2S）·n（CO2）＝0.01××0.09≈2.8×10－3。（2）总物质的量不变，H2O的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，H2S的转化率增大，即升高温度，平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应。（3）平衡之后，再充入H2S，则CO2的转化率增大，H2S的转化率减小，A项错误；充入CO2，平衡正向移动，H2S的转化率增大，B项正确；充入COS，平衡逆向移动，H2S的转化率减小，C项错误；充入N2，无论体积是否变化，对于气体分子数不变的反应，平衡不移动，H2S的转化率不变，D项错误。
3.（1）[2023全国甲]电喷雾电离等方法得到的M＋（Fe＋、C＋、Ni＋等）与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下（其他反应条件相同）进行反应MO＋＋CH4 M＋＋CH3OH，结果如图所示。图中300 K的曲线是 b （填“a”或“b”）。300 K、 60 s时MO＋的转化率为 1－10－0.11×100％ （列出算式）。
（2）[2023湖南改编]在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 ml气态乙苯发生反应C6H5C2H5（g）⇌C6H5CH CH2（g）＋H2（g） ΔH，其平衡转化率为50％，欲将平衡转化率提高至75％，需要向反应器中充入 5 ml水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）。
解析 （1）由原子守恒知，c（MO＋）＋c（M＋）为定值，随反应的进行，MO＋减少，c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）减小，温度越高，反应速率越快，反应相同时间时，对应的－lg [c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）]越大，故曲线b表示300 K时的曲线。设起始时c（MO＋）＝1 ml·L－1，则反应过程中c（MO＋）＋c（M＋）始终为1 ml·L－1，300 K、60 s时－lg [c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）]＝0.1，即c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）＝10－0.1，则此时c（MO＋）＝10－0.1ml·L－1，MO＋的转化率为1－10－0.11×100％。（2）乙苯的平衡转化率为50％时，由题中信息可得：
C6H5C2H5（g）⇌C6H5CH CH2（g）＋H2（g）
起始量 1 ml 0 0
转化量 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml
平衡量 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml
平衡分压 1003 kPa 1003 kPa 1003 kPa
则压强平衡常数Kp＝p（苯乙烯）·p（H2）p（乙苯） ＝1003 kPa。设充入 x ml水蒸气时乙苯平衡转化率提高到75％，则：
C6H5C2H5（g）⇌C6H5CH CH2（g）＋H2（g）
起始量 1 ml 0 0
转化量 0.75 ml 0.75 ml 0.75 ml
平衡量 0.25 ml 0.75 ml 0.75 ml
平衡分压 251.75+x kPa 751.75+x kPa 751.75+x kPa
温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数Kp＝p（苯乙烯）·p（H2）p（乙苯） ＝2251.75+x kPa ＝1003 kPa，解得x＝5。
命题点2 非平衡转化率的判断
4.乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反应为 。
（1）t ℃下，将1 ml乙苯加入体积为1 L的密闭容器中，发生上述反应。反应时间与容器内气体总物质的量、总压强的数据如表所示。
①n4＝ 1.4 ，平衡时乙苯的转化率为 40％ 。
②t ℃下该反应的平衡常数Kp＝ 26.7 kPa。（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）
（2）实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气。测得温度和投料比M[M＝n（H2O）/n（乙苯）]对乙苯平衡转化率的影响如图1所示。
图1
①图1中A、B、C三点对应平衡常数的大小顺序为 KA＞KB＝KC 。
②图1中投料比（MA、MB、MC）的大小顺序为 MA＞MB＞MC ，理由是 该反应是气体分子数增大的反应，恒压下充入水蒸气，相当于减压，平衡正向移动，水蒸气的量越大，即M越大，平衡正向移动的程度越大，乙苯的平衡转化率越大 。
（3）其他条件相同，在甲、乙两种催化剂的作用下，乙苯转化率与温度的关系如图2所示。在甲催化剂的作用下，图2中N点处（对应温度为320 ℃）乙苯的转化率 一定不是 （填“可能是”“一定是”或“一定不是”）该温度下的平衡转化率，原因为 N点处乙苯的转化率小于相同温度下乙催化剂催化下的乙苯转化率，且催化剂不影响平衡转化率 。高于320 ℃时，乙苯的转化率降低的原因可能是 催化剂活性降低 。
图2
解析 （1）①由题表数据可知30 min时反应已经达到平衡，平衡总压强为140 kPa，设达到平衡时乙苯的转化量为x ml，列“三段式”进行计算：

起始量/ml 1 0 0
转化量/ml x x x
平衡量/ml 1－x x x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则140100＝1－x＋x＋x1，解得x＝0.4，则平衡时的总物质的量为1.4 ml，平衡时乙苯的转化率为x1×100％＝0.41×100％＝40％。②Kp＝p（苯乙烯）·p（H2）p（乙苯）＝0.41.4×140 kPa×0.41.4×140 kPa0.61.4×140 kPa≈26.7 kPa。（2）①由题图1可知，温度升高乙苯的平衡转化率增大，则升温时平衡正向移动，正反应为吸热反应，升温K增大，且K只受温度影响，温度不变，K不变，因此A、B、C三点对应平衡常数的大小顺序为KA＞KB＝KC。②反应在常压下进行，可视为恒压条件下的反应，水蒸气相对于题给反应为“惰性”组分，充入水蒸气，相当于减压，而该反应为气体分子数增大的反应，减小压强平衡正向移动，可提高乙苯的转化率，因此转化率大的投料比大，即MA＞MB＞MC。（3）相同条件下甲催化剂和乙催化剂对应的平衡转化率应该相同，而题图2中320 ℃时甲催化剂和乙催化剂对应的转化率不同，且甲催化剂对应的转化率低，说明N点时乙苯的转化率一定不是平衡转化率。温度过高时会使催化剂失去活性，导致反应速率以及反应的选择性等降低，则单位时间内反应物的转化率降低。
1.[海南高考] 反应C2H6（g） C2H4（g）＋H2（g） ΔH＞0在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是（ D ）
A.增大容器容积
B.升高反应温度
C.分离出部分氢气
D.等容下通入惰性气体
解析 增大容器容积相当于减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动，即平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，A项不符合题意；该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，B项不符合题意；分离出部分氢气，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，C项不符合题意；等容下通入惰性气体，原平衡体系中各组分的浓度不变，因此平衡不移动，乙烷的平衡转化率不变，D项符合题意。
2.[2022湖南改编]向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 ml X和1 ml Y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。下列说法正确的是（ C ）
A.ΔH＞0
B.气体的总物质的量：na＞nc
C.a点平衡常数：K＞12
D.反应速率：va正＜vb正
解析 由图可知，绝热过程甲开始时压强增大，而2X（g）＋Y（g）⇌Z（g）是气体物质的量减少的反应，故该反应放热，ΔH＜0，A项错误。a、c两点压强相同，a点温度高于c点，故气体的总物质的量：na＜nc，B项错误。设达到c点时Y转化了x ml，列三段式：
2X（g）＋Y（g）⇌Z（g）
起始量/ml 2 1 0
变化量/ml 2x x x
c点时的量/ml 2－2x 1－x x
由3∶2p＝（3－2x）∶p，解得x＝0.75，Qc＝0.75（2－1.5）2×（1－0.75）＝12，而a点反应进行的程度更大一些，则a点平衡常数K＞12，C项正确。a点温度高于b点，故反应速率：va正＞vb正，D项错误。
3.[2021上海] 除了常见的三种固氮方法以外，固氮还有下述方法： N2＋O2⇌2NO，温度和K的关系如下表，以下说法正确的是（ D ）
A.该反应是放热反应
B.K与温度压强均有关系
C.NO与H2O、O2反应生成铵态氮肥
D.不宜用此方法大规模生产NO
解析 由表中数据可知，温度升高，K值增大，说明升高温度平衡正向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，则该反应是吸热反应，A项错误；K只与温度有关，与压强无关，B项错误；4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3，得不到铵态氮肥，C项错误；该反应在温度很高的条件下进行程度仍然很小，产率很低，且高温对设备要求很高，因此不宜用此方法大规模生产NO，D项正确。
4.（1）[2023辽宁]接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2（g）＋12O2（g）⇌SO3（g） ΔH＝－98.9 kJ·ml－1
设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe。用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝ αe（1－αe）·p12 （用平衡分压代替平衡浓度计算）。
（2）[天津高考]在1 L真空密闭容器中加入a ml PH4I固体，t ℃时发生如下反应：
PH4I（s）⇌PH3（g）＋HI（g） ①
4PH3（g）⇌P4（g）＋6H2（g） ②
2HI（g）⇌H2（g）＋I2（g） ③
达平衡时，体系中n（HI）＝b ml，n（I2）＝c ml，n（H2）＝d ml，则t ℃时反应①的平衡常数K值为 （b＋8c－2d3）b （用字母表示）。
解析 （1）设SO2的起始分压为2x，则结合题中信息可得：
SO2（g） ＋ 12O2（g） ⇌ SO3（g）
起始分压： 2x p＋xαe 0
变化分压： 2xαe xαe 2xαe
平衡分压：2x（1－αe） p 2xαe
则Kp＝p（SO3）p（SO2）·p12（O2）＝2xαe2x（1－αe）·p12＝αe（1－αe）·p12。
（2）反应①生成的n（HI）＝体系中n（HI）＋2×体系中n（I2）＝（b＋2c） ml，反应②中生成的n（H2）＝体系中n（H2）－反应③中生成的n（H2）＝（d－c） ml，体系中n（PH3）＝反应①生成的n（PH3）－反应②中转化的n（PH3）＝[b＋2c－23（d－c）] ml＝（b＋8c－2d3） ml，反应①的平衡常数K＝c（PH3）·c（HI）＝（b＋8c－2d3）b。

1.[2024河南商丘月考]下列关于化学平衡常数的说法正确的是（ C ）
A.在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值
B.当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C.对于一个给定的化学方程式，化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物的浓度无关
D.化学平衡常数随反应体系压强的变化而变化
解析 对于一个给定的化学方程式，温度一定时，化学平衡常数是一个定值，化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物的浓度、反应体系的压强均无关，C项正确。
2.[2023南京调研]丙烯腈（C3H3N）是制备腈纶的单体。一种制备丙烯腈反应的热化学方程式为C3H6（g）＋NH3（g）＋32O2（g）⇌C3H3N（g）+3H2O（g） ΔH＝－515kJ·ml－1，下列说法正确的是（ B ）
A.该反应的ΔS