2018届一轮复习人教版化学平衡常数化学反应进行的方向学案 25页

考点一　化学平衡常数 一、化学平衡常数 ‎1．概念 在一定温度下，当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，称为化学平衡常数，用符号K表示。‎ ‎2．表达式 对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，‎ 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．实例 化学方程式 平衡常数 关系式 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)‎ K1＝ K2＝(或K1) ‎ K3＝ N2(g)＋H2(g) NH3(g)‎ K2＝ ‎2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)‎ K3＝ ‎4．意义 ‎(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。‎ ‎(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。‎ ‎(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。‎ ‎5．化学平衡常数的两大应用 ‎(1)判断化学反应进行的方向 对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：‎ ＝Qc，称为浓度商。‎ Qc ‎(2)判断可逆反应的热效应 ‎[基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(×)‎ ‎(2)温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数(×)‎ ‎(3)升高温度，平衡常数一定增大(×)‎ ‎(4)平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动(×)‎ ‎(5)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变(×)‎ ‎2．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。‎ ‎(1)Cl2＋H2OHCl＋HClO ‎(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)‎ ‎(3)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O ‎(4)CO＋H2OHCO＋OH－‎ ‎(5)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)‎ 答案：(1)K＝ ‎(2)K＝ ‎(3)K＝ ‎(4)K＝ ‎(5)K＝c(CO2)‎ 二、化学平衡常数的相关计算 ‎“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、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．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 b c 平衡量 1－a 3－b c ‎(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，抓变化浓度是解题的关键。‎ ‎2．掌握三个百分数 ‎(1)转化率＝×100%＝×100%。‎ ‎(2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。‎ 产率＝×100%‎ ‎(3)混合物中某组分的百分含量＝×100%。‎ ‎3．谨记答题模板 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 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(变)‎ 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(变)‎ 则有：(1)平衡常数：K＝。‎ ‎(2)A的平衡浓度：c(A)平＝ mol·L－1。‎ ‎(3)A的转化率：α(A)平＝×100%。‎ ‎(4)A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：‎ ρ混＝ g·L－1。‎ ‎(7)平衡时混合气体的平均摩尔质量：‎ ＝ g·mol－1。‎ 题点(一)　化学平衡常数及其影响因素 ‎1．某温度下‎2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示，下列说法正确的是(　　)‎ X Y W n(起始状态)/mol ‎2‎ ‎1‎ ‎0‎ n(平衡状态)/mol ‎1‎ ‎0.5‎ ‎1.5‎ A.该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ B．其他条件不变，升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH<0‎ C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动 D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡 解析：选B　由表知，X、Y是反应物，W是生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝2∶1∶3，化学方程式为2X＋Y3W，反应的平衡常数表达式是K＝，A错误；升高温度，若W的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则此反应的ΔH<0，B正确；使用催化剂，平衡常数不变，C错误；混合气体密度一直不变，不能说明反应已达到平衡，D错误。‎ ‎2．(2016·上海高考)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为 CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)‎ 已知H2的体积分数随温度的升高而增加。‎ 若温度从‎300 ℃‎升至‎400 ℃‎，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增大”“减小”或“不变”)‎ v正 v逆 平衡常数K 转化率α ‎(2)相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：‎ c(CO2)/ (mol·L－1)‎ c(H2)/ (mol·L－1)‎ c(CH4)/ (mol·L－1)‎ c(H2O)/ (mol·L－1)‎ 平衡Ⅰ a b c d 平衡Ⅱ m n x y a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为____________。‎ 解析：(1)H2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应。升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，反应物的转化率减小。‎ ‎(2)相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为＝ 。‎ 答案：(1)‎ v正 v逆 平衡常数K 转化率α 增大 增大 减小 减小 ‎(2)＝ ‎3．(2015·全国卷Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：‎ ‎①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1‎ ‎②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ ‎③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ 已知反应①中相关的化学键键能数据如下：‎ 化学键 HH CO HO CH E/kJ·mol－1‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ 回答下列问题：‎ 反应①的化学平衡常数K表达式为____________；如图中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_________________________(填曲线标记字母)，其判断理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：反应①的化学平衡常数用平衡浓度表示为K＝，用平衡分压表示为Kp＝。由表中数据知，反应①的ΔH＝1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1－3×413 kJ·mol－1－343 kJ·mol－1－465 kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1，反应①为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。‎ 答案：K＝[或Kp＝]‎ a　反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小 题点(二)　有关转化率的计算及判断 ‎4．(2017·肇庆模拟)将1体积A(g)和3体积B(g)混合，在‎500 ℃‎和催化剂存在下发生反应：‎2A(g)＋B(g)‎2C(g)并达到平衡状态，在同温同压下测得此反应在平衡前后的气体密度之比为9∶10，此时A的转化率为(　　)‎ A．90%　　　　　　　 　B．80%‎ C．45% D．10%‎ 解析：选B　设A的转化率为x，‎ ‎2A‎(g)＋B(g)‎2C(g)‎ 开始(L): 1 3 0 ‎ 变化(L): x 0.5x x ‎ 平衡(L): 1－x 3－0.5x x 气体的密度比与物质的量之比成反比，得(1－x＋3－0.5x＋x)∶(1＋3)＝9∶10，解得x＝0.8，故选B。‎ ‎5．(2017·大连模拟)某温度下，将3 mol A和2 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达平衡，各物质的平衡浓度的关系为ca(A)·c(B)＝c(C)·c(D)。若在温度不变的情况下将容器的容积扩大为原来的10倍，B的转化率不发生变化，则B的转化率为(　　)‎ A．60%　　　　　　　　　 　B．40%‎ C．24% D．4%‎ 解析：选A　扩大容器容积为原来的10倍，B的转化率不变，则a＝1，‎ A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)‎ 起始： 3 2 0 0‎ 变化： x x x x 平衡： 3－x 2－x x x 根据平衡浓度的关系，(3－x)×(2－x)＝x×x，x＝1.2 mol，则B的转化率为1.2/2×100%＝60%，A项正确。‎ ‎6．(2017·海口模拟)已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)　ΔH＞0。请回答下列问题：‎ ‎(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________。‎ ‎(2)若反应温度升高，M的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，a＝________。‎ ‎(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)＝c(N)＝b mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。‎ 解析：(1)由化学方程式知反应消耗N与M的物质的量相等，则N的转化率为×100%＝25%。(2)因为正反应是吸热反应，温度升高，平衡右移，所以M的转化率增大。‎ ‎(3)反应温度不变，平衡常数不变，由(1)中数据 ‎　　　 　 　M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)‎ 起始(mol·L－1) 1 2.4 0 0‎ 变化(mol·L－1) 0.6 0.6 0.6 0.6‎ 平衡(mol·L－1) 1－0.6 2.4－0.6 0.6 0.6‎ K＝＝，‎ ‎　　　 　 　M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)‎ 起始(mol·L－1) ‎4 a 0 0‎ 变化(mol·L－1) 2 2 2 2‎ 平衡(mol·L－1) 4－‎2 a－2 2 2‎ 则＝，解得a＝6。‎ ‎(4)同(3)的方法，解得M的转化率为41%。‎ 答案：(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41%‎ 有关化学平衡计算的三点注意事项 ‎(1)注意反应物和生成物的浓度关系：‎ 反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；‎ 生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)。‎ ‎(2)利用混＝和＝计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。‎ ‎(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数比，但物质之间是按化学计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数比，这是计算的关键。‎ 题点(三)　有关化学平衡常数的综合应用 ‎7．(2016·海南高考)顺1,2二甲基环丙烷和反1,2二甲基环丙烷可发生如下转化： ‎ 该反应的速率方程可表示为：v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：‎ ‎(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝__________；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。‎ ‎(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝__________；温度t2______t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据v(正)＝k(正)c(顺)、k(正)＝0.006 s－1，则v(正)＝‎0.006c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝0.002 s－1，v(逆)＝k(逆)c(反)＝‎0.002c(反)，化学平衡状态时正逆反应速率相等，则‎0.006c(顺)＝‎0.002c(反)，K1＝c(反)/c(顺)＝0.006÷0.002＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH 小于零。‎ ‎(2)反应开始时，c(顺)的浓度大，单位时间的浓度变化大，w(顺)的变化也大，故B曲线符合题意，设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应左右物质系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数值K2＝0.7x÷0.3x＝7/3，因为K1＞K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t2大于t1。‎ 答案：(1)3　小于 ‎(2)B　7/3　大于　放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 ‎8．(2015·全国卷Ⅰ)Bodensteins研究了下列反应：‎ ‎2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎120‎ x(HI)‎ ‎1‎ ‎0.91‎ ‎0.85‎ ‎0.815‎ ‎0.795‎ ‎0.784‎ x(HI)‎ ‎0‎ ‎0.60‎ ‎0.73‎ ‎0.773‎ ‎0.780‎ ‎0.784‎ ‎(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min 时，v正＝________min－1。‎ ‎(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________(填字母)。‎ 解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：‎ ‎　　　　　　　2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 起始(mol·L－1) 1 0 0‎ 变化(mol·L－1) 0.216 0.108 0.108‎ 平衡(mol·L－1) 0.784 0.108 0.108‎ K＝＝。‎ ‎(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在40 min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。(3)因2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。‎ 答案：(1) ‎(2)　1.95×10－3‎ ‎(3)AE 考点二　化学反应进行的方向 一、理清2个概念 ‎1．自发过程 ‎(1)含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。‎ ‎(2)特点：‎ ‎①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。‎ ‎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．自发反应 在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应。‎ 二、掌握3个判据 ‎[注意]　(1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。‎ ‎(2)熵的大小：同种物质，由固态→液态→气态是一个熵增的过程，即S(g)>S(l)>S(s)。‎ ‎[基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)是一个熵值增加的反应(√)‎ ‎(2)ΔH<0，ΔS>0的反应，一定是自发反应(√)‎ ‎(3)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行(×)‎ ‎(4)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的(×)‎ ‎(5)－‎10 ℃‎的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性(×)‎ ‎2．能自发进行的反应一定能实际发生吗？‎ 提示：不一定；化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。‎ 题点(一)　焓判据与熵判据 ‎1．下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是(　　)‎ A．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)‎ B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)‎ C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)‎ D．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)‎ 解析：选B　A是熵减的放热反应；C是熵减的放热反应；D是放热反应。‎ ‎2．下列有关说法不正确的是________。‎ A．(2016·全国甲卷)C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1和C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1‎ 两个反应在热力学上趋势均很大 B．(2015·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 C．(2014·天津高考)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 D．(2014·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 E．(2013·江苏高考)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0‎ F．(2012·江苏高考)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0‎ G．(2011·江苏高考)一定温度下，反应 MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0‎ 答案：DF 题点(二)　复合判据与自发反应 ‎3．(2017·西安模拟)下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　　)‎ A．非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应 ‎ B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应 C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程 D．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，说明该反应的ΔH＞0‎ 解析：选C　A项，非自发反应在一定条件下也能发生，自发反应进行的也不一定较快，错误；B项，石墨转化为金刚石，ΔH＞0，该反应是非自发进行的化学反应，错误；C项，能量判据和熵判据组合而成的复合判据，只要ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应就可以自发进行，若ΔG>0，反应就不能自发进行，正确；D项，反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，从方程式知TΔS＜0，说明ΔH＜0，错误。‎ ‎4．(2017·天水模拟)下列说法中，正确的是(　　)‎ A．反应产物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0‎ B．已知反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡常数为K，则2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)的平衡常数为2K C．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，不能改变化学反应进行的方向 解析：选D　ΔH＝生成物能量和－反应物能量和，当反应产物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＞0，A错误；因为相同温度下，化学计量数变为原来的n倍，则化学平衡常数为原来的n次方，所以反应2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)的平衡常数为K2，B错误；根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，对于ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时ΔG＜0，反应能自发进行，C错误；催化剂只改变反应速率，不改变化学反应进行的方向，D正确。‎ ‎5．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　)‎ A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1‎ B．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1‎ C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1‎ D．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1‎ 解析：选B　A项，反应是熵减的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何温度下都不能自发进行，错误；B项，反应是熵增的放热反应，ΔH＜0，ΔS＞0, 在任何温度下均能自发进行，正确；C项，反应是熵增的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下不能自发进行，错误；D项，反应是熵减的放热反应，ΔH＜0，ΔS＜0，在高温下不能自发进行，错误。‎ 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ‎－‎ ‎＋‎ 永远是负值 在任何温度下反应均自发进行 ‎＋‎ ‎－‎ 永远是正值 在任何温度下反应均非自发进行 ‎＋‎ ‎＋‎ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 ‎－‎ ‎－‎ 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 ‎ [课堂巩固练]‎ ‎1．(2017·烟台模拟)随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570 K时平衡常数为1×10－59。下列说法正确的是(　　)‎ A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂 B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度 C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO D．570 K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳 解析：选A　提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A正确，B错误；由反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，C错误；570 K时及时抽走CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D错误。‎ ‎2．(2017·枣阳月考)将E(s)和F(g)加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(s)＋‎4F(g)G(g)，已知该反应的平衡常数如表所示。下列说法正确的是(　　)‎ 温度/℃‎ ‎25‎ ‎80‎ ‎230‎ 平衡常数 ‎5×104‎ ‎2‎ ‎1.9×10－5‎ A．上述反应是熵增反应 B．‎25 ℃‎时，反应G(g)E(s)＋‎4F(g)的平衡常数是0.5‎ C．在‎80 ℃‎时，测得某时刻F、G的浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v正＞v逆 D．恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积百分含量将增大 解析：选D　由化学方程式可知，该反应为反应后气体分子总数减小的反应，故该反应为熵减反应，A项错误；正反应和逆反应的平衡常数互为倒数，故‎25 ℃‎时，反应G(g)E(s)＋‎4F(g)的平衡常数是2×10－5，B项错误；‎80 ℃‎时，浓度商为＝8＞2，平衡逆向移动，v逆＞v正，C项错误；再充入G(g)，相当于对该反应加压，反应正向移动，G(g)的百分含量增大，D项正确。‎ ‎3．利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)‎2Ac]溶液吸收CO，能达到保护环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu(NH3)‎2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：‎ 温度/℃‎ ‎15‎ ‎50‎ ‎100‎ 化学平衡常数 ‎5×104‎ ‎2‎ ‎1.9×10－5‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．上述正反应为吸热反应 B．‎15 ℃‎时，反应[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)‎2Ac＋CO＋NH3的平衡常数为2×10－5‎ C．保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率升高 D．醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响 解析：选B　根据提供数据，温度降低，平衡常数增大，说明降低温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，A项错误；[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)‎2Ac＋CO＋NH3为Cu(NH3)‎2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO的逆反应，两反应的平衡常数互为倒数，则[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)‎2Ac＋CO＋NH3的平衡常数K＝＝2×10－5，B项正确；减小压强，平衡逆向移动，CO的转化率降低，C项错误；增大醋酸二氨合铜溶液的浓度，平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收，D项错误。‎ ‎4．甲、乙两个密闭容器中均发生反应：C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＞0，有关实验数据如下表所示。‎ 容器 容积/L 温度/℃‎ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min 平衡 常数 C(s)‎ H2O(g)‎ H2(g)‎ 甲 ‎2‎ T1‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎3.2‎ ‎3.5‎ K1‎ 乙 ‎1‎ T2‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎1.2‎ ‎3‎ K2‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．T1＜T2‎ B．K2＝1.35‎ C．混合气体的密度始终保持不变 D．乙容器中，当反应进行到1.5 min时，n(H2O)＝1.4 mol 解析：选B　若T1＝T2，则平衡时n(H2)甲＝2n(H2)乙，实际上n(H2)甲＞2n(H2)乙，说明T1＞T2，因为该反应为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A项错误；乙容器中反应达平衡时，c(H2O)＝0.8 mol·L－1、c(CO2)＝0.6 mol·L－1、c(H2)＝1.2 mol·L－1，K2＝＝＝1.35，B项正确；容器容积不变，碳为固体，正反应方向气体的质量增大，因此反应正向进行时混合气体的密度增大，C项错误；乙容器中，3 min内H2O减小1.2 mol，而前1.5 min内反应速率大于后1.5 min内反应速率，故前1.5 min内H2O的物质的量减小得快，反应进行到1.5 min时，n(H2O)＜1.4 mol，D项错误。‎ ‎5．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据如表所示：‎ 温度(℃)‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎35.0‎ 平衡总压强(kPa)‎ ‎5.7‎ ‎8.3‎ ‎12.0‎ ‎17.1‎ ‎24.0‎ 平衡气体总浓度(×10－3 mol·L－1)‎ ‎2.4‎ ‎3.4‎ ‎4.8‎ ‎6.8‎ ‎9.4‎ ‎(1)氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数K的表达式为____________________。‎ ‎(2)判断氨基甲酸铵分解反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)判断氨基甲酸铵分解反应的ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)，该反应在任何温度下是否一定能自发进行？‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)升高温度，化学平衡常数K如何变化？__________；增大容器的压强，K值如何变化？________________________________________________________________________。‎ ‎(5)根据表格中的数据，计算‎25 ℃‎时，氨基甲酸铵分解的平衡常数________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)K＝c2(NH3)·c(CO2)‎ ‎(2)>　由表格中数据可知，升高温度，平衡气体总浓度增大，平衡向正反应方向移动，故ΔH>0‎ ‎(3)>　高温下反应能自发进行 ‎(4)增大　不变 ‎(5)K＝c2(NH3)·c(CO2)＝2× ‎＝2××4.8×10－3≈1.6×10－8‎ ‎[课下提能练]‎ ‎1．对于化学反应方向的确定，下列说法正确的是(　　)‎ A．在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 B．温度、压强一定时，放热的熵增加的反应不一定能自发进行 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成 解析：选A　A项，在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向是熵变和焓变共同影响的结果，正确；B项，放热反应ΔH＜0，熵增加的反应ΔS＞0，ΔH－TΔS一定小于0，反应一定能自发进行，错误；C项，化学反应的方向是熵变和焓变共同影响的结果，错误；D项，自发反应是指该反应具有发生的倾向，不具备一定的条件不一定能发生，也不一定能完成，如可逆反应，错误。‎ ‎2．(2017·衡水模拟)某温度下，在一个‎2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：‎3A(g)＋2B(g)‎4C(s)＋2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，且反应的前后压强之比为5∶4(相同的温度下测量)，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝ B．此时，B的平衡转化率是40%‎ C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大 D．增加B，B的平衡转化率不变 解析：选B　A项，由题给反应知该反应的化学平衡常数K＝，错误；B项，生成1.6 mol C时，消耗B的物质的量为0.8 mol，B的平衡转化率为×100%＝40%，正确；C项，题给反应的正反应气体体积减少，增大该体系的压强，平衡向右移动，但由于温度不变，化学平衡常数不变，错误；D项，增加B，B的平衡转化率减小，错误。‎ ‎3．(2017·红塔区期中)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝a kJ·mol－1其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示。下列说法中正确的是(　　)‎ t/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎830‎ ‎1 000‎ ‎1 200‎ K ‎0.6‎ ‎0.9‎ ‎1.0‎ ‎1.7‎ ‎2.6‎ A．该反应的正反应为放热反应，即a＜0‎ B．当平衡浓度符合c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时的温度为‎830 ℃‎ C．当其他条件不变时，若缩小容器的体积，则有利于该反应平衡正向移动 D．当v(H2)＝v(H2O)时该反应达到化学平衡状态 解析：选B　根据表格知，升高温度，化学平衡常数增大，则正反应是吸热反应，A错误；在某平衡状态时，c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则说明平衡常数K＝1，由表中数据可知，该温度为‎830 ℃‎，B正确；当其他条件不变时，若缩小容器的体积，气体压强增大，化学反应速率增大，但平衡不移动，C错误；无论该反应是否达到平衡状态，v正(H2)和v正(H2O)始终相等，所以不能判断该反应是否达到平衡状态，D错误。‎ ‎4．‎80 ℃‎时，在‎2 L密闭容器中充入0.40 mol N2O4，发生反应N2O4===2NO2　ΔH＝＋Q kJ·mol－1(Q>0)，获得如下数据：‎ 时间/s ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ c(NO2)/(mol·L－1)‎ ‎0.00‎ ‎0.12‎ ‎0.20‎ ‎0.26‎ ‎0.30‎ ‎0.30‎ 下列判断正确的是(　　)‎ A．升高温度该反应的平衡常数K减小 B．20～40 s内，v(N2O4)＝0.004 mol·L－1·s－1‎ C．反应达平衡时，吸收的热量为0.30Q kJ D．100 s时再通入0.40 mol N2O4，达新平衡时N2O4的转化率增大 解析：选C　该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数K增大，A错误；20～40 s内，v(NO2)＝＝＝0.004 mol·L－1·s－1，v(N2O4)＝v(NO2)＝0.002 mol·L－1·s－1，B错误；浓度不变时，说明反应已达平衡，此时，生成NO2 0.30 mol·L－1×‎2 L＝0.60 mol，由热化学方程式可知，生成0.6 mol NO2吸收热量0.3Q kJ，C正确；100 s时再通入0.40 mol N2O4，相当于增大压强，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小，D错误。‎ ‎5．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入‎10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)＋Y(g)===2Z(g)　ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：‎ t/min ‎2‎ ‎4‎ ‎7‎ ‎9‎ n(Y)/mol ‎0.12‎ ‎0.11‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3mol·L－1·min－1‎ B．其他条件不变，升高温度，反应达到新平衡前，v(逆)＞v(正)‎ C．该温度下，此反应的平衡常数K＝1.44‎ D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数不变 解析：选A　反应前2 min，Y的物质的量变化(0.16－0.12)mol，浓度变化为0.004 mol·L－1，v(Y)＝0.004 mol·L－1÷2 min＝0.002 mol·L－1·min－1，则v(Z)＝2v(Y)＝0.004 mol·L－1·min－1，A错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，v(逆)＞v(正)，B正确；7 min时反应达到平衡，这时c(Z)＝0.012 mol·L－1，c(X)＝c(Y)＝0.01 mol·L－1，K＝1.44，C正确；反应前后气体体积不变，再充入0.2 mol Z，平衡状态相同，达到平衡后X的体积分数不变，D正确。‎ ‎6．碘单质难溶于水却易溶于KI溶液。碘水中加入KI溶液发生反应：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，该反应的平衡常数与温度的关系如图，下列说法不正确的是(　　)‎ A．上述正反应为放热反应 B．上述体系中加入苯，平衡不移动 C．可运用该反应原理除去硫粉中少量的碘单质 D．实验室配制碘水时，为增大碘单质的溶解度可加入适量KI溶液 解析：选B　由图中可知，随着温度的升高，平衡常数减小，故升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，A正确；加入苯后能将溶液中的碘单质萃取，降低了溶液中c(I2)，平衡逆向移动，B错误；硫粉中的碘单质在加入KI后，碘单质生成KI3而除去，C正确；配制碘水时，加入KI溶液，使平衡正向移动，增大碘单质的溶解度，D正确。‎ ‎7.如图所示的装置中发生反应‎2A2(g)＋B2(g)‎2C(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，已知P是可自由滑动的活塞。在相同温度时关闭K，向容积相同的A、B容器中分别都充入2 mol A2和1 mol B2气体。两容器分别在‎500 ℃‎达平衡时，A中C的浓度为c1 mol·L－1，放出热量b kJ，B中C的浓度为c2 mol·L－1，放出热量c kJ。下列说法中正确的是(　　)‎ A．‎500 ℃‎达平衡时有：c1＞c2‎ B．‎500 ℃‎达平衡时有：a＞b＞c C．达平衡后打开K，容器B的体积将减小 D．此反应的平衡常数随温度升高而增大 解析：选C　A为恒容容器，B是恒压容器，反应‎2A2(g)＋B2(g)‎2C(g)发生以后，气体的物质的量减小，B相当于在A的基础上加压，平衡B相对于平衡A是增大压强，平衡右移，C的浓度增大，放出的热量增加。所以c1＜c2，A错误；热化学方程式中a是2 mol A2和1 mol B2‎ 完全反应放出的热量，平衡B相对于平衡A而言是向右移动，放出的热量增大，所以a＞c＞b，B错误；因为B端压强大于A端的压强，打开K后，活塞P会向左移动，B的体积减小，C正确；正反应是放热反应，温度越高K值越小，D错误。‎ ‎8．(2017·哈尔滨模拟)固体碘化铵置于密闭容器中，加热至一定温度后恒温，容器中发生反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)　②2HI(g)H2(g)＋I2(g)，测得平衡时c(I2)＝0.5 mol·L－1，反应①的平衡常数为20，则下列结论不正确的是(　　)‎ A．平衡时c(NH3)＝5 mol·L－1‎ B．平衡时HI分解率为20%‎ C．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志 D．平衡后缩小容器容积，NH4I的物质的量增加，I2的物质的量不变 解析：选D　设碘化铵生成氨气和碘化氢的浓度为x ‎　　　　　 　2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 起始(mol·L－1)　x　　　　　0　　　0‎ 变化(mol·L－1) 1 0.5 0.5‎ 平衡(mol·L－1) x－1 0.5 0.5‎ 根据反应①的平衡常数为20，得x(x－1)＝20，解得x＝5 mol·L－1，c(NH3)＝5 mol·L－1，A正确；平衡时HI分解率为×100%＝20%，B正确；反应①固体生成气体，平均摩尔质量始终不变，反应②反应前后物质的量不变，平均摩尔质量始终不变，故混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志，C正确；平衡后缩小容器容积，平衡①逆向移动，NH4I的物质的量增加，HI的物质的量降低，平衡②逆向移动，则I2的物质的量减小，D错误。‎ ‎9．化学平衡状态 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相关数据如下表：‎ 编号 化学方程式 平衡常数 温度 ‎979 K ‎1 173 K Ⅰ Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)‎ K1‎ ‎1.47‎ ‎2.15‎ Ⅱ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)‎ K2‎ ‎1.62‎ b Ⅲ Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)‎ K3‎ a ‎1.68‎ 根据以上信息判断，下列结论错误的是(　　)‎ A．a>b B．增大压强，平衡状态Ⅱ不移动 C．升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动 D．反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应 解析：选C　Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，K1＝，　‎ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，K2＝，　‎ Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，K3＝，‎ 同温度下，K2＝，K3＝K1·K2,979 K时平衡常数a＝1.47×1.62＝2.38,1 173 K时平衡常数b＝＝0.78，可知a>b，A正确；反应Ⅱ是反应前后气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，B正确；由a＝2.38知，反应Ⅲ平衡常数随温度升高减小，平衡逆向移动，C错误；由b＝0.78知，反应Ⅱ的平衡常数随温度升高减小，反应Ⅱ为放热反应，反应Ⅲ平衡常数随温度升高减小，反应Ⅲ为放热反应，D正确。‎ ‎10.(2015·安徽高考)汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)＋O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是(　　)‎ A．温度T下，该反应的平衡常数K＝ B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小 C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂 D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH＜0　‎ 解析：选A　A项，由曲线a可知，达到平衡时c(N2)＝c1 mol·L－1，则生成的c(NO)＝2(c0－c1)mol·L－1，故K＝＝；B项，反应物和生成物都是气体，当容器保持恒容时，混合气体的密度始终保持不变；C项，催化剂的加入只能改变反应速率而不可能使平衡发生移动，故加入催化剂后达到平衡时，c(N2)仍为c1 mol·L－1；D项，若曲线b改变的是温度，根据达到平衡时曲线b对应的时间短，则对应温度高，升高温度c(N2)减小，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0。‎ ‎11．(2017·昆明模拟)Ⅰ.雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：‎ ‎①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎③CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ ‎④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH4‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)根据反应①②③，确定反应④中ΔH4＝______kJ·mol－1。‎ ‎(2)下列情况能说明反应②已达平衡状态的是______(填编号)。‎ A．单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NO B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变 C．混合气体的颜色保持不变 D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变 Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下所示：‎ 化学反应 平衡常数 温度/℃‎ ‎500‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)‎ K1‎ ‎2.5‎ ‎0.34‎ ‎0.15‎ ‎②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)‎ K2‎ ‎1.0‎ ‎1.70‎ ‎2.52‎ ‎③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)‎ K3‎ ‎ 请回答下列问题： ‎ ‎(1)反应②是________(填“吸热”或“放热”)反应。‎ ‎(2)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)。‎ ‎(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“＜”)。‎ ‎(4)反应①按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是________(填字母)。‎ A．温度：T1＞T2＞T3‎ B．正反应速率：v(a)＞v(c)，v(b)＞v(d)‎ C．平衡常数：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)‎ 解析：Ⅰ .(1)根据盖斯定律，③×2－①得④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH4＝(‎2c－a)kJ·mol－1；‎ ‎(2)A项，单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NO，都是正反应，不能说明达到平衡状态，错误；B项，密度＝，总质量一定，容积一定，密度不变，故混合气体的密度保持不变不能说明达到平衡状态，错误；C项，NO2气体为红棕色，混合气体颜色不变，即c(NO2)不变，说明达到平衡状态，正确；D项，在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，能说明达到平衡状态。‎ Ⅱ.(1)反应②的平衡常数随温度升高增大，说明升高温度平衡正向移动，正反应是吸热反应。‎ ‎(2)反应①＋②得到反应③，可得平衡常数K3＝K1·K2；‎ ‎(3)‎500 ℃‎时，测得反应③在某时刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，Q＝＝0.88＜K＝2.5，则此时反应正向进行v正＞v逆。‎ ‎(4)A项，根据反应①中温度与K的关系知该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，CO的转化率减小，所以T3＞T2＞T1，错误；B项，反应速率v(c)＞v(a)，v(b)＞v(d)，错误；C项，温度越高，平衡常数越小，压强对平衡常数无影响，所以K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)，正确。‎ 答案：Ⅰ.(1)‎2c－a　(2)CD Ⅱ.(1)吸热　(2)K1·K2‎　(3)＞　(4)C ‎12．甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。‎ ‎(1)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　‎ ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1‎ C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH2＝－1 299.6 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3＝－571.6 kJ·mol－1‎ 则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH＝________。‎ ‎(2)该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。‎ ‎①T‎1℃‎时，向‎2 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g)C2H4‎ ‎(g)＋2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)＝c(CH4)。该反应达到平衡时，CH4的转化率为________。‎ ‎②对上述平衡状态，若改变温度至T‎2 ℃‎，经10 s后再次达到平衡，c(CH4)＝‎2c(C2H4)，则10 s内C2H4的平均反应速率v(C2H4)＝________，上述变化过程中T1______(填“＞”或“＜”)T2，判断理由是________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)若容器中发生反应2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)，列式计算该反应在图中A点温度时的平衡常数K＝________(用平衡分压代替平衡浓度)；若只改变一个反应条件使该反应方程式的平衡常数K值变大，则该条件是______(填字母)。‎ A．可能减小了C2H2的浓度 B．一定是升高了温度 C．可能增大了反应体系的压强 D．可能使用了催化剂 解析：(1)将三个已知的热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，①×2－②－③×可得热化学方程式2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋376.4 kJ·mol－1。(2)①设达到平衡时，甲烷转化了x mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：‎ ‎　　　　　　2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)‎ 起始(mol·L－1) 0.15 0 0‎ 转化(mol·L－1) x 0.5x x 平衡(mol·L－1) 0.15－x 0.5x x 则有0.15－x＝0.5x，解得x＝0.1，故CH4的转化率为×100%≈66.7%。②由图像判断出该反应为吸热反应，因重新达到平衡后甲烷的浓度增大，故反应逆向移动，则T1℃→T‎2℃‎为降温过程，即T1＞T2。结合①的计算结果，设重新达到平衡时，甲烷的浓度变化了y mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：‎ ‎　　　　　　2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)‎ 起始(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1‎ 转化(mol·L－1) y 0.5y y 平衡(mol·L－1) 0.05＋y 0.05－0.5y 0.1－y 则有0.05＋y＝2×(0.05－0.5y)，解得y＝0.025。则v(C2H4)＝＝0.00 125 mol·L－1·s－1。‎ ‎(3)由题图中数据可知，平衡时各物质分压如下：‎ ‎2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)‎ ‎ 1×103 1×10－1 1×104‎ 平衡常数K＝＝1×105。平衡常数只与温度有关，由题给图像可知该反应为吸热反应，则升高温度可使化学平衡常数增大。‎ 答案：(1)＋376.4 kJ·mol－1‎ ‎(2)①66.7%　②0.001 25 mol·L－1·s－1　＞　从题给图像判断出该反应为吸热反应，对比T‎1℃‎和T‎2℃‎两种平衡状态，由T‎1℃‎到T‎2℃‎，CH4浓度增大，说明平衡逆向移动，则T1＞T2‎ ‎(3)1×105　B ‎13．(2017·渭南二模)某温度，将2 mol CO与5 mol H2的混合气体充入容积为‎2 L的密闭容器中，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。经过5 min后，反应达到平衡，此时转移电子6 mol。‎ ‎(1)该反应的平衡常数为________，v(CH3OH)＝______mol·L－1·min－1。若保持体积不变，再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH，此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(2)在其他条件不变的情况下，再增加2 mol CO与5 mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。‎ a．CH3OH的质量不变 b．混合气体的平均相对分子质量不再改变 c．v逆(CO)＝2v正(H2)‎ d．混合气体的密度不再发生改变 ‎(4)在一定压强下，向容积为V L的容器中充入a mol CO与‎2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则p1______________p2(填“大于”“小于”或“等于”，下同)。ΔH________0，该反应在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。‎ ‎(5)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．及时分离除CH3OH气体 　B．适当升高温度 c．增大H2的浓度 D．选择高效催化剂 解析：(1)依据化学方程式知，转移4 mol电子消耗CO的物质的量为1 mol，此时转移6 mol电子，消耗的CO物质的量＝×1 mol＝1.5 mol ‎　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 起始(mol) 2 5 0‎ 变化(mol) 1.5 3 1.5‎ 平衡(mol) 0.5 2 1.5‎ 平衡浓度c(CO)＝＝0.25 mol· L－1，‎ c(H2)＝＝1 mol· L－1，‎ c(CH3OH)＝＝0.75 mol· L－1‎ 平衡常数K＝＝3；‎ ‎5 min内，v(CH3OH)＝＝0.15 mol· L－1·min－1。若保持体积不变，再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH，此时浓度商 Qc＝＝1.2<3‎ 说明反应正向进行，此时v(正)>v(逆)。‎ ‎(2)在其他条件不变的情况下，再增加2 mol CO与5 mol H2，相当于增大压强，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，是气体体积减小的反应，平衡正向移动，CO的转化率增大。‎ ‎(3)反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0是气体体积减小的放热反应。CH3OH的质量不变，物质的量不变，说明反应达到平衡状态，a不符合；反应前后气体的质量不变，气体的物质的量变化，当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到平衡状态，b不符合；当2v逆(CO)＝v正(H2)时，说明反应达到平衡状态，但v逆(CO)＝2v正(H2)说明反应未达到平衡状态，c符合；反应前后气体质量不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，d符合。‎ ‎(4)相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大，根据图像知，p1小于p2，温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应，ΔS<0，低温下满足ΔH－TΔS<0，即低温下能自发进行。‎ ‎(5)a.及时分离除CH3OH，减少生成物浓度，平衡正向移动，但反应速率减小，错误；b.升高温度，平衡逆向移动，错误；c.增大H2的浓度，化学反应速率增大，平衡正向移动，正确；d.选择高效催化剂，化学反应速率增大，平衡不移动，错误。‎ 答案：(1)3　0.15　>　(2)增大　(3)cd　(4)小于　小于　低温　(5)c