1、化學平衡常數與平衡圖像【明確考綱】 了解化學平衡常數了解化學平衡常數(K)的含義，能利的含義，能利用化學平衡常數進行相關計算。用化學平衡常數進行相關計算?！菊n前真題】1.(2016年四川卷，年四川卷，6T)一定條件下，一定條件下，CH4與與H2O(g)發生發生反應：反應：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，設起始設起始m(H2O)/m(CH4)=Z，在恒壓下，平衡時，在恒壓下，平衡時(CH4)的體積分數與的體積分數與Z和和T(溫度溫度)的關系如圖所示。下列說法的關系如圖所示。下列說法正確的是正確的是( )A該反應的焓變該反應的焓變H0B圖中圖中Z的大小為的大小為a3bC圖中圖

2、中X點對應的平衡混合物中點對應的平衡混合物中m(H2O)/m(CH4) =3D溫度不變時，圖中溫度不變時，圖中X點對應的平衡在加壓后點對應的平衡在加壓后(CH4)減小減小【解析】選選A；A、從圖分析，隨著溫度升高甲烷的體積分數逐漸減小，說明升溫平衡正向移、從圖分析，隨著溫度升高甲烷的體積分數逐漸減小，說明升溫平衡正向移動，則正反應為吸熱反應，故正確；動，則正反應為吸熱反應，故正確；B、m(H2O)/m(CH4)的比值越大，則甲烷的體積分數越小，故的比值越大，則甲烷的體積分數越小，故a30?！菊n前真題】3.(2016年全國卷年全國卷II 27T)丙烯腈丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原

3、料，工業上可用是一種重要的化工原料，工業上可用“丙烯氨氧化法丙烯氨氧化法”生產，主要副產物有丙烯醛生產，主要副產物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈和乙腈(CH3CN)等?；卮鸬取；卮鹣铝袉栴}：下列問題：(1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產物丙烯醛和副產物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下：的熱化學方程式如下：C3H6(g)NH3(g)1.5 O2(g)= C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1 C3H6(g)O2(g)= C3H4O(g)H2O(g) H353 kJmol1兩個反應在熱力

4、學兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是上趨勢均很大，其原因是 ；有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件 ；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是 。(2)圖圖(a)為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應的溫度為為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應的溫度為460 ，低，低于于460 時，丙烯腈的產率時，丙烯腈的產率(填填“是是”或或“不是不是”)對應溫度下的平衡產對應溫度下的平衡產率，判斷理由是率，判斷理由是_；高于高于460 時，丙烯腈產率降低的可能原因是時，丙烯腈產率降低的可能原因是(雙選，填標號雙選，填標號)。A.

5、催化劑活性降低催化劑活性降低 B.平衡常數變大平衡常數變大 C.副反應增多副反應增多 D.反應活化能增大反應活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的產率與丙烯腈和丙烯醛的產率與n(氨氨)/n(丙烯丙烯)的關系如圖的關系如圖(b)所示。由圖可知，最佳所示。由圖可知，最佳n(氨氨)/n(丙烯丙烯)約為約為，理由是，理由是_，進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為 。 【解析】【答案】：【答案】：(1)兩個反應均為放熱量大的反應兩個反應均為放熱量大的反應 降低溫度降低壓強降低溫度降低壓強 催化劑催化劑(2)不是不是 該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低該反應為放熱反

6、應，平衡產率應隨溫度升高而降低 AC(3)1 該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低 1:7.5:1【解析】：【解析】：(1)因為兩個反應均為放熱量大的反應，所以在熱力學上趨勢均很大；該反應因為兩個反應均為放熱量大的反應，所以在熱力學上趨勢均很大；該反應為氣體分子數增大的放熱反應，所以降低溫度、降低壓強有利于提高丙烯腈平衡產率；為氣體分子數增大的放熱反應，所以降低溫度、降低壓強有利于提高丙烯腈平衡產率；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是催化劑。提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是催化劑。(2)因為該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，反應

7、該開始進行，尚未達到因為該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，反應該開始進行，尚未達到平衡狀態，平衡狀態，460以前是建立平衡的過程，所以低于以前是建立平衡的過程，所以低于460時，丙烯腈產率不是對應溫度時，丙烯腈產率不是對應溫度下的平衡產率；高于下的平衡產率；高于460時，丙烯腈產率降低。時，丙烯腈產率降低。A催化劑在一定溫度范圍內活性較高，催化劑在一定溫度范圍內活性較高，若溫度過高，活性降低，正確。若溫度過高，活性降低，正確。B平衡常數變大，對產率的影響是提高產率才對，錯誤。平衡常數變大，對產率的影響是提高產率才對，錯誤。C根據題意，副產物有丙烯醛，副反應增多導致產率下降，正確。根

8、據題意，副產物有丙烯醛，副反應增多導致產率下降，正確。D反應活化能的大反應活化能的大小不影響平衡，錯誤。小不影響平衡，錯誤。(3)根據圖像可知，當根據圖像可知，當n(氨氨)/n(丙烯丙烯)約為約為1時，該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛時，該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低；根據化學反應產率最低；根據化學反應C3H6(g)+NH3(g)+1.5 O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙，氨氣、氧氣、丙烯按烯按1:1.5:1的體積比加入反應達到最佳狀態，而空氣中氧氣約占的體積比加入反應達到最佳狀態，而空氣中氧氣約占20%，所以進料氣氨、，所以進料氣氨、空氣、丙

9、烯的理論體積比約為空氣、丙烯的理論體積比約為1:7.5:1 ?！菊n前真題】t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.5.45.949.261.262.363.1【課前真題】研究表明，研究表明，N2O5(g)分解的反應速率分解的反應速率v=2103p N2O5(kPamin1)，t=62 min時，測得體系中時，測得體系中pO2=2.9 kPa，則此時的，則此時的 p N2O5 =_ kPa，v=_ kPamin1。若提高反應溫度至若提高反應溫度至35，則，則N2O5(g)完全分解后體系壓強完全分解后體系壓強p(35)_63.1 kPa(填填“大于大于”“”

10、“等于等于”或或“小于小于”)，原因是，原因是_。25時時N2O4(g) 2NO2(g)反應的平衡常數反應的平衡常數Kp=_kPa(Kp為以分壓表示為以分壓表示的平衡常數，計算結果保留的平衡常數，計算結果保留1位小數位小數)?！敬鸢浮俊敬鸢浮?53.1 30.0 6.0102 大于大于 溫度提高，體積不變，總壓強提高；溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高 13.4【解析】【解析】根據方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質的量之比是根據方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物

11、質的量之比是1:2，又因為壓強之比是物質，又因為壓強之比是物質的量之比，所以消耗五氧化二氮減少的壓強是的量之比，所以消耗五氧化二氮減少的壓強是2.9kPa25.8kPa，則此時五氧化二氮的，則此時五氧化二氮的壓強是壓強是35.8kPa5.8kPa30.0kPa，因此此時反應速率，因此此時反應速率v2.0103306.0102(kPamin1)；由于溫度升高，容器容積不變，總壓強提高，且二氧化氮二聚為放熱反應，溫度提高，由于溫度升高，容器容積不變，總壓強提高，且二氧化氮二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高，所以若提高反應溫度至平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高，所

12、以若提高反應溫度至35，則，則N2O5(g)完完全分解后體系壓強全分解后體系壓強p(35)大于大于63.1 kPa。根據表中數據可知五氧化二氮完全分解時的根據表中數據可知五氧化二氮完全分解時的壓強是壓強是63.1kPa，根據方程式可知完全分解時最初生成的二氧化氮的壓強是，根據方程式可知完全分解時最初生成的二氧化氮的壓強是35.8kPa271.6 kPa，氧氣是，氧氣是35.8kPa217.9 kPa，總壓強應該是，總壓強應該是71.6 kPa+17.9 kPa89.5 kPa，平，平衡后壓強減少了衡后壓強減少了89.5 kPa63.1kPa26.4kPa，所以根據方程式，所以根據方程式2NO2

13、(g) N2O4(g)可知平衡時四氧化二氮對應的壓強是可知平衡時四氧化二氮對應的壓強是26.4kPa，二氧化氮對應的壓強是，二氧化氮對應的壓強是71.6 kPa26.4kPa218.8kPa，則反應的平衡常數，則反應的平衡常數【考點歸類】課 堂 精 講【考點歸類】3意義意義(1)K值越大，反應物的轉化率值越大，反應物的轉化率越大越大，正反應進行的程度，正反應進行的程度越大越大。(2)K只受只受溫度溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。(3)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數?；瘜W平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。4應用應用(1)判斷、比較可逆反應

14、進行的程度判斷、比較可逆反應進行的程度一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應K值值正反應進行的程度正反應進行的程度平衡時生成物濃度平衡時生成物濃度 平衡時反應物濃度平衡時反應物濃度反應物轉化率反應物轉化率越大越大越大越大越大越大越小越小越高越高越小越小越小越小越小越小越大越大越低越低課 堂 精 講課 堂 精 講(3)判斷可逆反應的熱效應判斷可逆反應的熱效應升高溫度升高溫度K值增大值增大 正反應為正反應為吸熱吸熱反應，反應，K值減小值減小 正反應為正反應為放熱放熱反應反應降低溫度降低溫度K值增大值增大 正反應為正反應為放熱放熱反應，反應，K值減小值減小

15、正反應為正反應為吸熱吸熱反應反應(4)計算平衡體系中的相關量計算平衡體系中的相關量根據相同溫度下，同一反應的平衡常數不變，計算反應物或生成物的濃度、根據相同溫度下，同一反應的平衡常數不變，計算反應物或生成物的濃度、轉化率等。轉化率等。課 堂 精 講1題型分類 (1)分析外界條件對反應速率及化學平衡的影響；分析外界條件對反應速率及化學平衡的影響； (2)由圖象判斷反應特征由圖象判斷反應特征(確定反應中各物質的化學計量數、判斷熱效應確定反應中各物質的化學計量數、判斷熱效應或氣體物質化學計量數的變化關系或氣體物質化學計量數的變化關系)； (3)由反應和圖象判斷圖象中坐標或曲線的物理意義；由反應和圖象

16、判斷圖象中坐標或曲線的物理意義； (4)由反應和圖象判斷符合圖象變化的外界條件；由反應和圖象判斷符合圖象變化的外界條件； (5)由反應判斷圖象正誤等。由反應判斷圖象正誤等。二、化學平衡圖像分析：課 堂 精 講2解題指導(1)看圖象：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點，即起點、拐點、交點、看圖象：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點，即起點、拐點、交點、終點；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、終點；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉化率變化、物質的平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉化率

17、變化、物質的量的變化等。量的變化等。(2)依據圖象信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應的特征：吸熱還是放依據圖象信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應的特征：吸熱還是放熱，氣體計量數增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。熱，氣體計量數增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。(3)先拐先平：在化學平衡圖象中，先出現拐點的反應先達到平衡，可能是先拐先平：在化學平衡圖象中，先出現拐點的反應先達到平衡，可能是該反應的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。該反應的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。(4)定一議二：勒夏特列原理只適用于一個條件的改變，所以圖象中有三個定一議二：勒夏特

18、列原理只適用于一個條件的改變，所以圖象中有三個變量時，先固定一個量，再討論另外兩個量的關系。變量時，先固定一個量，再討論另外兩個量的關系。課 堂 精 講【典例剖析】 NO2氣體對環境有危害，應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。氣體對環境有危害，應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。在一定溫度時，將在一定溫度時，將0.80 mol的的NO2氣體充入氣體充入4 L真空的密閉容器中，每隔一段時間真空的密閉容器中，每隔一段時間就對該容器內的物質進行分析，得到數據如下表所示：就對該容器內的物質進行分析，得到數據如下表所示：(1)在上述條件下，反應從在上述條件下，反應從20 s至至40

19、s這一時間段內，這一時間段內，NO2的平均反應速率為的平均反應速率為 molL-1s-1。(2)n3_n4(填填“”、“”或或“”)，該反應的平衡常數為，該反應的平衡常數為 (保留小數點后保留小數點后一位一位)。(3)達到平衡后，如向該密閉容器中再充入達到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.64 mol氦氣，并把容器體積擴大為氦氣，并把容器體積擴大為8 L，則平衡將則平衡將 (選填選填“向正反應方向移動向正反應方向移動”、 “向逆反應方向移動向逆反應方向移動”或或“不移動不移動”)，其理由是其理由是 。時間時間(s)020406080n(NO2)/mol0.80n10.52n3n4n(N2O4)

20、/mol0.000.10n20.160.16(4)若在相同情況下，最初向該容器中充入的是若在相同情況下，最初向該容器中充入的是N2O4氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，起始充入氣體，要達到上述同樣的平衡狀態，起始充入N2O4的物質的量是的物質的量是 mol，假設在，假設在80 s時達到平時達到平衡，請在圖中畫出并標明該條件下此反應中衡，請在圖中畫出并標明該條件下此反應中N2O4和和NO2的濃度隨時間變化的曲線。的濃度隨時間變化的曲線。(5)取五等份取五等份NO2，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，反應相，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，反應相同時間后，分別測定體系中同時間后

21、，分別測定體系中NO2的百分量的百分量(NO2%)，并作出其隨反應溫度，并作出其隨反應溫度(T)變化的關系圖。下列示意圖中，可能與實驗結果相符的是變化的關系圖。下列示意圖中，可能與實驗結果相符的是 ?！敬鸢浮?(1)0.001 (2) = ；2.8 (3)向逆反應方向移動；氦氣是稀有氣體，不參與反應；擴大向逆反應方向移動；氦氣是稀有氣體，不參與反應；擴大體積的瞬間，體積的瞬間，c(NO2)和和c(N2O4)均降低為原來一半，使均降低為原來一半，使c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于該溫度下的平衡常數，平衡左移。增大，并大于該溫度下的平衡常數，平衡左移。 (4)0.40 (5)BD【技巧點

22、撥】【變式訓練】“C1化學化學”是指以碳單質或分子中含是指以碳單質或分子中含1個碳原子的物質個碳原子的物質(如如CO、CO2、CH4、CH3OH等等)為原料合成工業產品的化學工藝，對開發新能源和控制環境污染為原料合成工業產品的化學工藝，對開發新能源和控制環境污染有重要意義有重要意義(1)一定溫度下，在容積為一定溫度下，在容積為2L的密閉容器中，發生反應：的密閉容器中，發生反應：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) H= -49.0kJ/mol相關數據如下：相關數據如下：若甲中反應若甲中反應10s時達到平衡，則用時達到平衡，則用CO2來表示甲中反應從開始到平衡過程中的來

23、表示甲中反應從開始到平衡過程中的平均反應速率是平均反應速率是 mol /(Ls)。反應物投入量反應物投入量1mol CO2(g)和和3mol H2(g)平衡時平衡時c(CH3OH)c1平衡時能量變化平衡時能量變化放出放出29.4kJ【變式訓練】(2)壓強為壓強為p1時，向體積為時，向體積為1L的密閉容器中充入的密閉容器中充入b mol CO和和2b mol H2，發，發生反應生反應CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)。平衡時平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示的關系如圖所示。請回答：請回答： 該反應屬于該反應屬于 (填填“吸吸”或或“放放”)熱反應；熱反應

24、；p1 p2(填填“”、“”或或“=”) 100時，時，該反應的平衡常數該反應的平衡常數K= (用含用含b的代數式表示的代數式表示)。【變式訓練】(3)治理汽車尾氣的反應是治理汽車尾氣的反應是2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) H0。在恒溫恒容的密閉容器中通入在恒溫恒容的密閉容器中通入n(NO)：n(CO) =1：2的混合氣體，發生的混合氣體，發生上述反應上述反應。下圖正確且能說明反應在進行到下圖正確且能說明反應在進行到t1時刻一定達到平衡狀態的是時刻一定達到平衡狀態的是 (選填字母選填字母)?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)0.03；(2)放；放；K=1/b2 (3)c d

25、1.向某密閉容器中加入向某密閉容器中加入0.3mol A、0.1mol C和一定量的和一定量的B三種氣體，一定條三種氣體，一定條件下發生反應，各物質濃度隨時間變化如下甲圖所示。下乙圖為平衡體系件下發生反應，各物質濃度隨時間變化如下甲圖所示。下乙圖為平衡體系中速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種條件，所用條件均不中速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種條件，所用條件均不同。若同。若t4時刻改變條件是壓強，則下列說法錯誤的是時刻改變條件是壓強，則下列說法錯誤的是( ) A. 若若t1=15s，則前，則前15s的平均反應速率的平均反應速率 v(C) = 0.004mol/(Ls) B. 該反應的化學方程式是該反應的化學方程式是3A(g) B(g) 2C(g) C. t2 、t3 、t5時刻改變的條件分別是升高溫度、加入催化劑、增大反應時刻改變的條件分別是升高溫度、加入催化劑、增大反應物濃度物濃度 D. B的起始物質的量為的起始物質的量為0.04mol【課后鞏固】甲甲乙乙答案：答案：C 2. 在一定條件下，對于反應在一定條件下，對于反應aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，C的百分含量的百分含量(C%)與溫度、壓強的關系如圖所示，下列反應的與溫度、壓強的關系如圖所示，下列反應的H和和S判斷正確