2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第7章第3节化学平衡常数　化学反应进行的方向


第3节　化学平衡常数　化学反应进行的方向
[考试说明]　1.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.了解利用焓变、熵变判断化学反应进行的方向。
[命题规律]　本节内容是高考的必考点。在高考中的考点主要有两个：一是化学平衡常数的计算及利用化学平衡常数进行化学平衡移动方向的判断；二是判断反应是放热还是吸热以及温度对平衡常数的影响等。
考点1　化学平衡常数及其应用
知识梳理
1.化学平衡常数
(1)概念
在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。
(2)表达式
对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时：K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
(3)意义
①K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大，一般来说，K≥105认为反应进行的较完全。
②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。
③化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。
(4)应用
①利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的任意状态，浓度商Qc＝。
Qc Qc＝K，反应处于平衡状态；
Qc>K，反应向逆反应方向进行。
②利用K可判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
③计算转化率：利用平衡常数计算转化率的主要途径是利用温度不变时，平衡常数不变列方程求解。
④计算相关反应的平衡常数
若反应方向改变，则平衡常数变为其倒数；若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变同次幂，但意义不变。
2．平衡转化率
平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝×100%。

(1)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度。
(2)不能把反应体系中固体、纯液体及稀溶液中水的浓度写入平衡常数表达式中。
如CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　K＝c(CO2)
Cr2O(aq)＋H2O(l)2CrO(aq)＋2H＋(aq)
K＝
但水为气态时，水的浓度不可视为常数，应写入平衡常数表达式中。
如C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝。
(3)对于给定的化学反应，K只与温度有关，温度改变，平衡常数发生变化

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝。(×)
错因：固体物质不写入平衡常数表达式。
(2)恒温、恒容条件下，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡，向容器中再充入1 mol SO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大。(×)
错因：化学平衡常数仅受温度影响，与浓度无关。
(3)化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关；温度越高，化学平衡常数越大。(×)
错因：化学平衡常数受温度影响，与可逆反应吸放热有关，如可逆反应正向放热，则升高温度，平衡逆向移动，K值减小。
(4)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。(×)
错因：平衡常数仅受温度影响，故改变条件，平衡常数不一定增大。
(5)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。(×)
错因：若增大某一反应物的浓度，平衡右移但其自身的转化率降低。
2．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系
①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　K1
②N2(g)＋H2(g)NH3(g)　K2
③2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　K3
(1)K1＝________(用含K2的式子表示)。
(2)K1＝________(用含K3的式子表示)。
答案　(1)K　(2)
题组训练
题组一 化学平衡常数及其影响因素
1．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．图中a点的值为0.15
B．该反应的平衡常数K＝0.03
C．温度升高，平衡常数K值减小
D．平衡时A2的转化率为62.5%
答案　B
解析　A项，Δc(AB)＝0.5 mol·L－1，Δc(A2)＝(0.4－a)，由化学方程式可知，0.5∶(0.4－a)＝2∶1，a＝0.15，正确；B项，当Δc(AB)＝0.5 mol·L－1时，Δc(B2)＝0.25 mol·L－1，平衡时c(B2)＝(0.3－0.25) mol·L－1＝0.05 mol·L－1，K＝＝，错误；C项，ΔH<0，正反应为放热反应，升高温度，K减小，正确；D项，当Δc(AB)＝0.5 mol·L－1时，Δc(A2)＝0.25 mol·L－1，α(A2)＝×100%＝62.5%，正确。
2．O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：
反应①　O3O2＋[O]　ΔH＞0　平衡常数为K1；
反应②　[O]＋O32O2　ΔH＜0　平衡常数为K2；
总反应：2O33O2　ΔH＜0　平衡常数为K。
下列叙述正确的是(　　)
A．降低温度，总反应K减小
B．K＝K1＋K2
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，K2减小
答案　C
解析　降温，总反应平衡向右移动，K增大，A错误；K1＝、K2＝、K＝＝K1·K2，B错误；升高温度，反应①平衡向右移动，反应②平衡向左移动；c([O])增大，可提高消毒效率，C正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D错误。
题组二 化学平衡常数的应用
3．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T1温度下的部分实验数据：
t/s
0
500
1000
1500
c(N2O5)/(mol·L－1)
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法不正确的是(　　)
A．500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1
B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1000 s时N2O5的转化率为50%
C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000 s时测得N2O5的浓度为2.98 mol·L－1，则T1＜T2
D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3
答案　C
解析　v(N2O5)＝＝2.96×10－3 mol·L－1·s－1，A正确；1000 s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三段式：
　　　　　　　2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)
起始/(mol·L－1) 5.00 0 0
转化/(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25
平衡/(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25
则K1＝＝＝125，
α(N2O5)＝×100%＝50%，B正确；1000 s时，T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的N2O5浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2＜T1，C错误；对于吸热反应来说，T越高，K越大，若K1＞K3，则T1＞T3，D正确。
4．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92
下列说法正确的是(　　)
A．NO分解反应：NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30
B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
答案　C
解析　A项，NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为＝1015，错误；B项，H2和O2之间的反应需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。

平衡常数表达式的书写
(1)若化学反应为离子反应时，书写其化学平衡常数时应先改写成离子反应方程式再进行书写。如Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的化学平衡常数为
K＝。
(2)对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝。
(3)两反应加和得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。
(4)有气体参与的反应，可用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。
如：2A(g)＋B(s)C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1，n(C)＝n2，密闭体系的压强为p，则
K＝＝。
考点2　有关化学平衡的计算
知识梳理
“三段式法”是解答化学平衡计算题的常用方法。解题时，要注意条理清楚地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。
1．解题步骤
(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。
(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。
(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。
2．计算模式
对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。
　　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始(mol) a b　 0 0
转化(mol) mx nx px qx
平衡(mol)　 a－mx b－nx px qx
则有：①平衡常数：K＝。
②A的平衡浓度：c平(A)＝ mol·L－1。
③A的转化率：α平(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
④A的体积分数：φ(A)＝×100%。
⑤平衡与起始压强之比：＝。
⑥混合气体的平均密度
混＝ g·L－1。
⑦混合气体的平均摩尔质量
＝ g·mol－1。

(1)计算平衡常数时必须是各物质的平衡浓度(对于反应前后气体总体积不变的可用各物质平衡的物质的量)；平衡常数的单位是一个复合单位，可写，也可不写。
(2)转化率有平衡转化率和非平衡转化率之分。
题组训练
1.向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体，在一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化的情况如图甲所示。图乙为t2时刻后改变反应条件，该平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知图乙中t3～t4阶段为使用催化剂；图甲中t0～t1阶段c(B)未画出。

下列说法不正确的是(　　)
A．该反应为吸热反应
B．B在t0～t1阶段的转化率为60%
C．t4～t5阶段改变的条件为减小压强
D．t1时该反应的化学平衡常数K＝
答案　B
解析　在图乙中t3～t4阶段为使用催化剂；t4～t5阶段正、逆反应速率均减小，但平衡不移动，这说明此阶段是减小压强，平衡不移动，说明反应前后体积不变，C正确；根据图甲可知，A是反应物，平衡时消耗A 0.2 mol·L－1，C是生成物，平衡时C增加了0.3 mol·L－1，因此B是反应物，该反应的化学方程式可表示为2A＋B3C。t5～t6阶段正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动，因此改变的条件是升高温度，故该反应是吸热反应，A正确；B的平衡浓度是0.4 mol·L－1，消耗了0.1 mol·L－1，因此B在t0～t1阶段的转化率为20%，B错误；t1时，达平衡时A、B、C的浓度分别是0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.6 mol·L－1，故平衡常数K＝＝，D正确。
2．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
答案　B
解析　设平衡时N2O5的浓度减小x，则
　　　　　　　　　N2O5N2O3＋O2，N2O3N2O＋O2
开始/(mol/L) 4 0 0 x x
转化/(mol/L) x x x
平衡/(mol/L) 4－x x x 1.7 4.5
所以4.5－x＝x－1.7，所以x＝3.1 mol/L，则t ℃时反应①的平衡常数为1.7×＝8.5，答案选B。
3．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图。下列说法正确的是(　　)

A．反应在前50 s的平均速率v(PCl3)＝0.0032 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2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%
D．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)
答案　D
解析　由题图数据可知前50 s内，Δn(PCl3)＝0.16 mol，v(PCl3)＝＝0.0016 mol·L－1·s－1，A错误；由题图数据可知，平衡时n(PCl3)＝0.20 mol，保持其他条件不变，升高温度重新达到平衡时，c(PCl3)＝0.11 mol·L－1，则n′(PCl3)＝0.11 mol·L－1×2.0 L＝0.22 mol>0.20 mol，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应，ΔH >0，B错误；起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，与起始加入2.0 mol PCl5是等效平衡，与原平衡相比压强增大，则平衡向逆反应方向移动，平衡时的PCl5转化率较原平衡低，故平衡时PCl3的物质的量小于0.40 mol，即参加反应的PCl3的物质的量大于1.60 mol，故达到新的平衡时PCl3的转化率大于×100%＝80%，C错误；起始时PCl5的浓度为0.5 mol·L－1，根据图像平衡时PCl3的浓度为＝0.10 mol·L－1，则
　　　　　　　PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
起始/mol·L－1 0.50 0 0
转化/mol·L－1 0.10 0.10 0.10
平衡/mol·L－1 0.40 0.10 0.10
所以平衡常数K＝＝0.025，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，起始浓度分别为0.50 mol·L－1、0.10 mol·L－1、0.10 mol·L－1，此时Qc＝＝0.02，Qcv(逆)，D正确。

平衡转化率的计算
(1)明确三个量——起始量、变化量、平衡量
　　　　　N2＋3H22NH3
起始量 1 3 0
变化量 a 3a 2a
平衡量 1－a 3－3a 2a
①反应物的平衡量＝起始量－变化量。
②生成物的平衡量＝起始量＋变化量。
③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。
(2)掌握三个百分数
①反应物的转化率＝×100%＝×100%。
②生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
产率＝×100%。
③混合物各组分的百分含量＝×100%。
考点3　化学反应进行的方向
知识梳理
1.自发反应
(1)在一定条件下不借助外力就能自发进行的反应称为自发反应。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．化学反应方向的判据
(1)焓判据
放热过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应方向不全面。
(2)熵判据
①熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。
②常见的熵增过程
a．气体的扩散；
b．不同状态的同一种物质：S(g)>S(l)>S(s)；
c．反应前无气体，反应后有气体产生的过程；
d．反应前后都有气体，但气体的物质的量增加的反应。
③熵判据：体系的混乱度增大，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。
(3)复合判据
在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为ΔG＝ΔH－TΔS。
当ΔG＝ΔH－TΔS

(1)非自发反应不一定不能发生，有些在外力作用下可发生，如Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑。
(2)有些自发反应发生时需要引发，如2C＋O22CO，利用复合判据该反应任何温度下都能自发进行，而该反应发生时需先加热引发。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。(×)
错因：ΔH <0、ΔS >0，任何温度下反应都能自发进行。
(2)NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)
ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，该反应一定不能自发进行。(×)
错因：该反应的ΔS>0，在一定温度下也能自发进行。
(3)因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据。(×)
错因：焓变或熵变单独判断反应自发性存在不全面性，因此应用ΔH －TΔS复合判据。
(4)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向。(×)
错因：在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，只改变反应速率，而不改变反应方向。
2．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH＝－2.1809 kJ·mol－1，ΔS＝－6.6 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS＜0时能自发反应)(　　)
A．会变 B．不会变
C．不能确定 D．升高温度才会变
答案　A
解析　反应自发进行需要满足ΔH－TΔS＜0，由0 ℃为273 K、ΔH＝－2.1809 kJ·mol－1、ΔS＝－6.6 J·mol－1·K－1代入公式：ΔH－TΔS＝－2.1809×103 J·mol－1＋273 K×6.6 J·mol－1·K－1＝－379.1 J·mol－1＜0，所以反应在0 ℃能自发进行，即在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会变成灰锡而不能再继续使用。
题组训练
1.对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是(　　)
A．若ΔH<0、ΔS>0，任何温度下都能自发进行
B．若ΔH>0、ΔS<0，任何温度下都不能自发进行
C．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
D．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程
答案　C
解析　化学反应能否自发进行与是否需要加热无关，有些自发反应需要加热来引发反应，C错误；有些非自发反应，改变反应条件可变成自发反应，如CaCO3分解在常温下是非自发反应，但高温下是自发反应，D正确。
2．下列关于化学反应自发性的说法中正确的是(　　)
A．熵增加的化学反应一定能自发进行
B．自发进行的化学反应一定能迅速发生
C．在一定条件下，吸热反应可自发进行
D．电解池中的化学反应属于自发过程
答案　C
解析　熵增加的反应，如果是放热反应，则任何温度都能自发进行，如果是吸热反应，则只有在高温下能自发进行，A错误；反应能否自发进行与反应速率无关，B错误；吸热的熵增反应在高温下能自发进行，C正确；电解过程属于非自发过程，D错误。
3．下列说法正确的是(　　)
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0
答案　C
解析　若ΔH<0，ΔS>0，则一定自发，若ΔH>0，ΔS<0，则一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发和温度有关，A、B错误；C项中反应的ΔS>0，若ΔH<0，则一定自发，现常温下不能自发，说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，错误。

ΔH、ΔS共同判断化学反应进行的方向

即：同号(>、<)看温度，异号看象限。　
高考真题实战
1.(高考集萃)判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)(2019·江苏高考)一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0。(　　)
(2)(2018·江苏高考)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应。(　　)
(3)(天津高考)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。(　　)
(4)(江苏高考)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0。(　　)
(5)(江苏高考)对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大。(　　)
(6)(天津高考)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　
解析　(1)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)，反应前后气体分子数减少，ΔS＜0，根据化学反应自发性的判据ΔH－TΔS＜0知，该反应的ΔH＜0。
(2)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的ΔS<0，该反应常温下可自发进行，应为放热反应，错误。
(3)钠与水反应有气体生成，是熵增的放热反应，反应能自发进行，正确。
(4)已知反应是一个熵减的反应，若常温下能自发进行，则需要ΔH<0，错误。
(5)此反应ΔH<0，加热平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。
(6)根据ΔG＝ΔH－TΔS<0为自发反应可知，若ΔH>0，则ΔS一定大于0，正确。
2．(2019·江苏高考)(双选)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)

A．反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000
答案　BD
解析　实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率，虚线表示相同条件下NO的平衡转化率，随着温度升高，由虚线知，NO的平衡转化率减小，即温度升高，2NO＋O22NO2的平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，ΔH<0，A错误；与X点相同温度下，NO的转化率没有达到最大，所以反应没有达到平衡，如果延长反应时间，使反应达到平衡，则可以提高NO转化率，B正确；Y点处，反应已达平衡，通入O2时，平衡正向移动，NO的转化率会提高，C错误；设起始时c(NO)＝a mol·L－1，则：
　　　　　　　　 2NO 　＋　O2　　　　　　　2NO2
起始浓度/mol·L－1　　 a　　 5.0×10－4 0
转化浓度/mol·L－1 0.5a 0.25a 0.5a
平衡浓度/mol·L－1 0.5a (5.0×10－4－0.25a) 0.5a
K＝＝
当0.25a＝0时，K＝2000，但0.25a>0，所以K>2000，D正确。
3．(2017·天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是(　　)
A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大
B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃
C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)
答案　B
解析　增加c(CO)，平衡正向移动，温度不变，反应的平衡常数不变，A错误；第一阶段，生成的Ni(CO)4是气态，应选择高于其沸点的反应温度，故选50 ℃，B正确；230 ℃时，化学平衡常数K＝2×10－5，有利于反应逆向进行，Ni(CO)4分解率较高，C错误；反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D错误。
4．(2019·全国卷Ⅱ节选)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③，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。
③
答案　40%　3.56×104
解析　设碘和环戊烯的物质的量均为1 mol，达平衡时转化的物质的量为x mol，由题意得：
(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g)
初始物质的量/mol 1 1 0 0
转化物质的量/mol x x x 2x
平衡物质的量/mol 1－x 1－x x 2x
平衡时，容器内气体总物质的量为(2＋x) mol，
则有×100%＝20%，解得x＝0.4
则环戊烯的转化率为×100%＝40%
总压强为105 Pa×(1＋20%)＝1.2×105 Pa
因此各种气体的分压为
p()＝1.2×105 Pa×＝0.3×105 Pa
p(I2)＝1.2×105 Pa×＝0.3×105 Pa
p()＝1.2×105 Pa×＝0.2×105 Pa
p(HI)＝1.2×105 Pa×＝0.4×105 Pa
反应的平衡常数Kp＝＝
≈3.56×104 Pa。
5．(2019·天津高考节选)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：
①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g) ΔH1>0
②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)　ΔH3
已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是________；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是____________________________。

答案　1000 ℃　ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小
解析　由图可知温度大于1000 ℃时，反应①的ΔG<0。反应②中ΔS<0，即－TΔS>0，在相同温度下，ΔG2<ΔG1的主要原因是ΔH2<ΔH1。
6．(2018·全国卷Ⅰ)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为____________。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t＝∞时，N2O5(g)完全分解)：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中pO2＝2.9 kPa，则此时的p N2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。
③若提高反应温度至35 ℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
④25 ℃时，N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留一位小数)。
(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，
R．A.Ogg提出如下反应历程：
第一步　N2O5NO2＋NO3　　　　　快速平衡
第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2 慢反应
第三步　NO＋NO3―→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。
A．v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
答案　(1)O2
(2)①53.1　②30.0　6.0×10－2　③大于　温度提高，体积不变，总压强提高；NO2生成N2O4为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高　
④13.4
(3)AC
解析　(1)氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高，所以氧化产物是氧气，分子式为O2。
(2)①已知：ⅰ.2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
ⅱ.2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝－ΔH2＝＋53.1 kJ·mol－1。
②根据方程式可知生成氧气与消耗N2O5的物质的量之比是1∶2，又因为压强之比等于物质的量之比，所以消耗N2O5的压强是2.9 kPa×2＝5.8 kPa，则此时N2O5的压强是35.8 kPa－5.8 kPa＝30.0 kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30(kPa·min－1)＝6.0×10－2(kPa·min－1)。
④根据表中数据可知N2O5完全分解时的压强是63.1 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的NO2的压强是35.8 kPa×2＝71.6 kPa，O2是35.8 kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa＋17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1 kPa＝26.4 kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时N2O4对应的压强是26.4 kPa，NO2对应的压强是71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，则反应的平衡常数Kp＝ kPa≈13.4 kPa。
(3)第一步反应快速平衡，所以第一步的逆反应速率大于第二步的反应速率，A正确；根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，B错误；根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；第三步为快反应，所以第三步反应的活化能较低，D错误。
7．(2017·全国卷Ⅰ节选)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 mol CO2与0.40 mol 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。
①H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。
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________(填标号)。
A．H2S B．CO2
C．COS D．N2
答案　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B
解析　①设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。
　　　 H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)
初始/mol　 0.40 0.10 0 0
转化/mol　 x x x x
平衡/mol　 0.40－x 0.10－x x x
由题意得：＝0.02
解得：x＝0.01
H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%。
K＝＝＝≈2.8×10－3。
②温度升高，平衡后水的物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2＞α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH＞0。
③A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。