化学平衡常数知识点

化学平衡常数：在一定温度下，当可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的系数幂之积比上反应物浓度的系数幂之积是一个定值，保持不变，该值称为该反应在此温度下的平衡常数，它只与温度有关。对于固体和纯液体视为1，不带入表达式。

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氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而含氮化合物的用途广泛，如图表示两个常见固氮反应的平衡常数对数值（IgK）与温度的关系：

①N₂+3H₂⇌2NH₃ ②N₂+3O₂⇌2NO

根据图中的数据判断下列说法正确的是（　　）

A . 反应①和②均为放热反应 B . 升高温度，反应①的反应速率减小 C . 在常温下，利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大 D . 在1000℃时，反应①和反应②体系中N₂的浓度一定相等

已知相同条件下，下列反应的焓变和平衡常数分别表示为：

①2H₂O（g）=O₂（g）+2H₂（g）△H₁ K₁=x

②Cl₂（g）+H₂（g）=2HCl（g）△H₂ K₂=y

③2Cl₂（g）+2H₂O（g）=4HCl（g）+O₂（g）△H₃ K₃=x

则下列关系正确的是（　　）

A . △H₃=△H₁+2△H₂ x=xy² B . H₃=△H₁+△H₂ z=x+y C . H₃=△H₁+2△H₂ x=x﹣y² D . H₃=△H₁+△H₂ z= $\text{[math]}$

升高温度，下列数据不一定增大的是（）

A . 反应的活化分子数 B . 反应的活化分子百分数 C . 化学平衡常数 D . 化学反应速率

2SO₂(g) + O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₃(g)是工业制硫酸的主要反应之一。一定温度下，在甲、乙、丙三个容积均为2 L的恒容密闭容器中投入SO₂(g)和O₂(g)，其起始物质的量及SO₂的平衡转化率如下表所示：

		甲	乙	丙
起始物质的量	n(SO₂)/mol	0.4	0.8	0.8
起始物质的量	n(O₂)/mol	0.24	0.24	0.48
SO₂的平衡转化率/%		80	α₁	α₂

下列判断中，正确的是(　　)

A . 甲中反应的平衡常数小于乙 B . 该温度下，平衡常数值为400 C . 平衡时，丙中c(SO₃)是甲中的2倍 D . 平衡时，甲中O₂的转化率大于乙中O₂的转化率

工业废气、汽车尾气排放出的SO₂、NO_x等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。

（1） NO_x和SO₂在空气中存在下列平衡：2NO(g) + O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO₂(g) △H= -113.0 kJ·mol^-1 ， 2SO₂(g)+ O₂ (g) $\text{[math]}$ 2SO₃(g) △H=-196.6 kJ·mol^-1 ， SO₂通常在二氧化氮的存在下，进一步被氧化，生成SO₃。
① 写出NO₂和SO₂反应的热化学方程式为。

② 随温度升高，该反应化学平衡常数变化趋势是。（填“增大”或“减小”或“不变”）
（2）提高2SO₂ + O₂ $\text{[math]}$ 2SO₃反应中SO₂的转化率，是减少SO₂排放的有效措施。
① T温度时，在1L的密闭容器中加入2.0 mol SO₂和1.0 mol O₂ ， 5 min后反应达到平衡，二氧化硫的转化率为50%，该温度下反应的平衡常数K=。

② 在①中条件下，反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO₂的转化率提高的是（填字母）。

a．温度和容器体积不变，充入1.0 mol He b．温度和容器体积不变，充入1.0 mol O₂

c．在其他条件不变时，减少容器的体积 d．在其他条件不变时，升高体系温度
（3）汽车尾气是氮氧化物的一个主要来源。汽缸中生成NO的反应为：N₂ (g) + O₂ (g) $\text{[math]}$ 2NO(g) △H>0
汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO的排放量越大，其原因是。
（4）研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂，可有效降低NO_x的排放。
① 写出用CO还原NO生成N₂的化学方程式。

② 在实验室中模仿此反应，在一定条件下的密闭容器中，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况和n (NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

为达到NO转化为N₂的最佳转化率，应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为、；该反应的∆H0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

氮氧化物(NO_x)是电厂主要排放污染物之一。工业上采用氨脱硝处理后排放，原理如下：

①4NH₃(g)+4NO(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 4N₂(g)+6H₂O(g) △H₁=－1632.4kJ·mol^－¹

②4NH₃(g)+6NO(g) $\text{[math]}$ 5N₂(g)+6H₂O(g) △H₂=akJ·mol^－¹

当反应温度过高时，NH₃会发生氧化反应：③NH₃(g)+5O₂(g) $\text{[math]}$ 4NO(g)+6H₂O(g)、△H₃=－902.0kJ·mol^－¹

回答下列问题：

（1）有利于提高反应①中NO转化率(脱硝率)的条件是___________(填标号)。

A . 高温低压 B . 低温低压 C . 低温高压 D . 增大氨气浓度
（2）反应②中的a=。温度下，实验室在2L密闭容器中加入2 molNH₃、3 molNO模拟反应②，达到平衡时测得脱硝率为60%，则平衡常数K_e=（只列出计算式，不必求出计算结果)。
（3）反应③中，常用的催化剂有Cr₂O₃和Fe₂O₃ ， Cr₂O₃的催化效率更好一些。下列表示两种催化剂在反应③催化过程中的能量变化示意图合理的是(填字母序号)。
（4）下图为混合气中O₂含量6%时，不同温度下脱硝率的变化曲线[其中氨氮摩尔比R_NS=n(NH₃)/n(NO)]，由图可知：

(i)氨氮摩尔比对脱硝率的影响规律是。

(ⅱ)温度在800-950℃变化时，脱硝率随温度升高而，但高于950℃后，脱硝率反而下降，一方面是由于平衡移动的影响，另一方面是由于。

氨气是重要的化工原料，工业上由N₂和H₂在一定条件下合成。

（1）已知H₂的标准燃烧热为△H₁＝－akJ·mol^－¹ ， NH₃的标准燃烧热为△H₂＝－bkJ·mol^－¹。则合成氨反应：N₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)的△H₃＝ kJ·mol^-1 (用含a、b的代数式表示)。
（2）合成氨反应：N₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)在一定温度下能自发进行，则△H₃0(填“>”或“<”)，原因是。
（3）一定温度下，向体积为2L的密闭容器中通入一定量的N₂和H₂反生反应，有关物质的量随反应时间的变化如图所示。该温度下，反应的平衡常数为。

若在t₄时刻，同时向体系中再通入0.5 mol N₂和1moNH₃ ， t₅时刻重新达到平衡，请在下图中画出t₄~t₆时间段逆反应速率随时间的变化图。
（4）文献报道，常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H^＋)为介质可在电极上直接生成氨气。阴极的反应方程式为。

$\text{[math]}$ 溶液与 $\text{[math]}$ 溶液发生反应： $\text{[math]}$ ，达到平衡。下列说法错误的是( )

A . 加入苯，振荡，平衡正向移动 B . 经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入 $\text{[math]}$ ，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度 C . 加入 $\text{[math]}$ 固体，平衡逆向移动 D . 该反应的平衡常数 $\text{[math]}$

合成气的主要组分为CO和H₂；以天然气为原料生产的合成气有多种方法，其中Sparg工艺的原理为CH₄(g)＋CO₂(g)⇌2CO(g)＋2H₂(g)。在特定温度下，向甲、乙、丙三个密闭容器中充入相同量的CH₄(g)和CO₂(g)，改变容器体积，测得平衡时容器内气体的浓度如下表所示：

实验编号	容器温度/℃	容器体积	物质浓度/(mol·L^－¹)
实验编号	容器温度/℃	容器体积	CH₄	CO₂	CO
甲	300	V₁	0.02	0.02	0.10
乙	300	V₂	x	x	0.05
丙	350	V₁	y	y	0.12

下列说法正确的是( )

A . 该反应在低温条件下不能自发进行 B . 300 ℃时反应的平衡常数为25 C . V₁∶V₂＝3∶7 D . 保持温度和容器体积不变，开始时向甲容器中充入0.28 mol CO和0.28 mol H₂ ， CO转化率一定大于2/7

2L密闭容器中，有下列反应体系：2NO(g)+O₂(g)⇌2NO₂(g)。

（1）将amol NO和bmol O₂发生反应，要使反应达到平衡后反应物的物质的量和生成物的物质的量相等，则 $\text{[math]}$ 的取值范围是。
a.0＜ $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ b． $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ ＜1 c． $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$ ＜4 d.1＜ $\text{[math]}$ ＜ $\text{[math]}$
（2）某温度时，按物质的量比2：1充入NO和O₂开始反应，n(NO)随时间的变化如表：

时间(s)

0

1

2

3

4

5

n(NO)(mol)

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

0.007

写出该反应的平衡常数表达式：K＝。0~1s内以O₂浓度变化表示的正反应速率0~5s内以NO浓度变化表示的正反应速率(选填“小于”、“大于”、“等于”、“无法确定”)。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是。
a．气体颜色不再变化 b．容器内压强保持不变 c．v_逆(NO)＝2v_正(O₂) d．容器内密度保持不变
（4）已知：K₃₀₀_℃＞K₃₅₀_℃ ，能使该反应的反应速率增大且平衡向正反应方向移动的是。
a．及时分离出NO₂气体 b．适当升高温度 c．增大O₂的浓度 d．选择高效催化剂

研究NO_x、CO₂的吸收利用对促进低碳社会的构建和环境保护具有重要意义。

（1）已知：①2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(g) ∆H₁
②CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(l)+H₂O(l) ∆H₂

③H₂O(g) H₂O(l) ∆H₃

求25℃、101kPa下，2molCH₃OH(l)完全燃烧的∆H=（用含∆H₁、∆H₂、∆H₃的式子表示）。
（2）向1L密闭容器中加入2molCO₂、6molH₂ ，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(l)+H₂O(l) ∆H₂
①已知反应的∆H₂<0，则此反应自发进行的条件是（填“低温”、“高温”或“任意温度”）。

②在T℃下，CO₂气体的浓度随时间t变化如下图所示，则此温度下反应的平衡常数 K_c=（用分数表示）。在t₂时将容器容积缩小为原体积的一半，t₃时再次达到平衡，请画出t₂之后CO₂气体的浓度随时间变化的曲线。
（3）用NH₃催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。如下图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（注：脱氮率即氮氧化物的转化率），反应原理为：NO(g)+NO₂(g)+2NH₃(g) 2N₂(g)+3H₂O(g)。以下说法正确的是____。（填编号）

A . 使用第②种催化剂更有利于提高NO_x的平衡转化率 B . 催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮 C . 相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响 D . 烟气通过催化剂的流速越快，脱氮效果会越好
（4）用电解法处理NO_X是消除氮氧化物污染的新方法，其原理是将NO_X在电解池中分解成无污染的N₂和O₂ ，电解质是固体氧化物陶瓷（内含O²ˉ离子，可定向移动），阴极的反应式是。

常温下， $\text{[math]}$ 某一元酸 $\text{[math]}$ 溶液中 $\text{[math]}$ ，下列叙述正确的是（）

A . 该一元酸溶液的 $\text{[math]}$ B . 该溶液中也水电离出的 $\text{[math]}$ C . 该溶液中水的离子积常数为 $\text{[math]}$ D . 用 $\text{[math]}$ 的NaOH溶液 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 该一元酸 $\text{[math]}$ 溶液混合，若混合溶液的 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$

pC类似于pH，是指极稀溶液中溶质浓度的负对数。常温下向H₂CO₃溶液中逐滴滴加NaOH溶液，测得溶液的pC与pH关系如图所示。下列说法错误的是（）

A . 在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^–、CO₃²^–不能大量共存 B . H₂CO₃二级电离平衡常数K_a2的数量级等于10^–11 C . 当pH=7时，溶液中 $\text{[math]}$ ＞3 D . 向H₂CO₃溶液滴加NaOH溶液至溶液呈中性的过程中， $\text{[math]}$ 逐渐变小

乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品，一般通过乙酸和乙醇酯化合生成。

（1）在实验室利用上述方法制得乙酸乙酯含有杂质(不计副反应)，简述如何提纯产品。
（2）若用 $\text{[math]}$ 标记乙醇，该反应的化学方程式。
（3）一定温度下该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率 $\text{[math]}$ (计算时不计副反应)；若乙酸和乙醇的物质的量之比为 $\text{[math]}$ ，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请绘制x随n变化的示意图。
（4）近年来，用乙烯和乙酸为原料、杂多酸作催化剂合成乙酸乙酯的新工艺，具有明显的经济优势，其合成的基本反应为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ )。在恒温恒容容器中投入一定量的乙烯和足量的乙酸，下列分析正确的是。
a.当乙烯断开1mol碳碳双键的同时乙酸恰好消耗1mol，反应已达到化学平衡

b.当乙烯的百分含量保持不变时，反应已达到化学平衡

c.在反应过程中任意时刻移除部分产品，都可以使平衡正向移动，但该反应的平衡常数不变

d.达到平衡后再通入少量乙烯，再次达到平衡时，乙烯的浓度大于原平衡
（5）在乙烯与乙酸等物质的量投料条件下，某研究小组在不同压强、相同时间点进行了乙酸乙酯的产率随温度变化的测定实验，实验结果如图所示。回答下列问题：

①温度在60~80℃范围内，乙烯与乙酸反应速率由大到小的顺序是[用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别表示在不同压强下的反应速率]。

②在压强为 $\text{[math]}$ 、温度超过80℃时，乙酸乙酯产率下降的原因可能是。

③为提高乙酸乙酯的合成速率和产率，可以采取的措施(任写两条)。

常温下，向20mL0.1mol·L^-1BaCl₂溶液中滴加0.2mol·L^-1Na₂CO₃溶液的滴定曲线如图所示。已知：pBa=-lgc（Ba²⁺），pK_a=-lgK_a；常温下H₂CO₃：pK_a1=6.4，pK_a2=10.3。下列说法正确的是（）

A . 常温下，Na₂CO₃溶液的pK_h1=3.7（K_h1为一级水解常数） B . 常温下，K_sp（BaCO₃）≈1.0×10^-9 C . E，F，G三点的K_sp从大到小的顺序为：G＞F＞E D . 其他条件相同，用MgCl₂溶液替代BaCl₂溶液，F点向G点迁移

在刚性密闭容器中充入CO₂和H₂发生反应：CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) △H，测得反应过程如图所示。下列说法正确的是（）

A . 平衡常数：K₁＞K₂ B . 反应温度：T₂＞T₁ C . 加催化剂，△H不变 D . 平衡后再通入CO₂ ，其转化率增大

已知：H₂ (g) + CO₂ (g) $\text{[math]}$ H₂O (g) + CO (g) ΔH＞0，T₁温度时的平衡常数K= $\text{[math]}$ 。T₁、T₂温度时，在①、②、③、④四个相同体积的恒容容器中投料，起始浓度如下表所示。下列判断错误的是（）

温度	容器编号	起始浓度/mol·L⁻¹
温度	容器编号	H₂	CO₂	H₂O	CO
T₁	①	0.1	0.1	0	0
	②	0.2	0.1	0	0
	③	0.1	0.2	0.1	0.1
T₂	④	0.04	0.04	0.06	0.06

A . 容器① 5 min达到平衡，用H₂表示的化学反应速率为：0.012 mol·L⁻¹·min⁻¹ B . H₂的平衡转化率：①＞② C . 容器③中反应向逆反应方向进行 D . 容器④中反应向正反应方向进行，则T₂＞T₁

氢能是清洁的绿色能源。现有一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢工艺，反应原理为

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

第Ⅰ、Ⅱ步反应的 $\text{[math]}$ 关系如图所示。下列有关说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ B . 1000℃时，反应 $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$ C . 1000℃时，第Ⅰ步反应平衡时 $\text{[math]}$ 的平衡分压 $\text{[math]}$ ，则第Ⅰ步反应平衡时混合气体中 $\text{[math]}$ 的体积分数为58.8% D . $\text{[math]}$ 改变反应历程，降低了反应活化能，提升了反应物的平衡转化率

中国化学工作者在《Science》刊文发表了甲烷在催化作用下脱氢制忆烯的相关论文，其反应如下 $\text{[math]}$ ，回答下列问题：

（1）已知 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 的燃烧热如下表所示：
物质
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
燃烧热 $\text{[math]}$
890.3
1411
285.8
$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ．
（2） $\text{[math]}$ 时，向 $\text{[math]}$ 恒温恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 发生上述反应，达到平衡时，测得 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ．此时将温度改变至 $\text{[math]}$ ，经tmin后再次达到平衡，测得 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 内 $\text{[math]}$ 的平均速率为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)，t= $\text{[math]}$ ．
（3）若改变外界反应条件，使甲烷平衡浓度减小，则除改变温度外还可能是(写一条即可)
（4）不同温度下，加入一定量的 $\text{[math]}$ 发生上上述反应， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的平衡分压随温度的变化如图所示． $\text{[math]}$ 时，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (以分压代替平衡浓度计算)．
（5）某温度下，在一恒压密闭容器中加入一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 进行反应，随时间(t)的变化，下列示意图错误的是(填标号)．A． B． C． D．

某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应： $\text{[math]}$

回答问题：

（1）已知：电解液态水制备 $\text{[math]}$ ，电解反应的 $\text{[math]}$ 。由此计算 $\text{[math]}$ 的燃烧热(焓) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）已知： $\text{[math]}$ 的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①若反应为基元反应，且反应的 $\text{[math]}$ 与活化能(Ea)的关系为 $\text{[math]}$ 。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。
②某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，反应平衡后测得容器中 $\text{[math]}$ 。则 $\text{[math]}$ 的转化率为，反应温度t约为℃。
（3）在相同条件下， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 还会发生不利于氧循环的副反应： $\text{[math]}$ ，在反应器中按 $\text{[math]}$ 通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 浓度( $\text{[math]}$ )如下表所示。
催化剂
t=350℃
t=400℃
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
催化剂Ⅰ
10.8
12722
345.2
42780
催化剂Ⅱ
9.2
10775
34
38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应， $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ 的平均反应速率为 $\text{[math]}$ ；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是。

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
燃烧热 $\text{[math]}$	890.3	1411	285.8

催化剂	t=350℃		t=400℃
催化剂	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
催化剂Ⅰ	10.8	12722	345.2	42780
催化剂Ⅱ	9.2	10775	34	38932

时间(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

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