2025年高考化学答题技巧与答题模板(全国通用)模板02化学平衡的计算(学生版+解析)
模板02 化学平衡的计算
模型1 “三段式”计算模型
第一步 书写方程式
第二步 标价始、转、平
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a-mx b-nx px qx
第三步 找关系计算
①n总(平)=(a-mx+b-nx+px+qx)mol
②平衡浓度c平(A) = mol·L-1
③平衡分压p平(A) = p0 kPa
④平衡转化率α平(A) = ×100%
⑤平衡体积分数ψ(A) = ×100%
⑥ = （恒温恒容）
⑦Kc = 用平衡分压代替平衡浓度可以得到Kp =
模型2 “差量法”计算模型
第一步 书写方程式及差量
xA(g) + yB(g) pC(g) + qD(g) Δ= p+q-(x+y)≠0
第二步 标记转化量 n转 n变
第三步 找关系计算 =
模型3 “原子守恒法”计算模型
第一步 析物质
①分析起始体系中投入的物质及其物质的量；
②分析平衡体系中的物质及物质的量（部分物质可能已经给出物质的量）。
第二步 列守恒、巧计算
列出不同种类原子的原子守恒关系式，解方程组，计算平衡时未知物质的物质的量。
第三步 找关系计算
代入公式求转化率、平衡常数等。
三种模型中，“三段式法”适用于几乎所有的平衡计算问题；对于反应前后分子数发生变化的单平衡体系，可以使用“差量法”，计算过程比“三段式法”更简便；对于多平衡体系，可使用“原子守恒法”，只需要考虑起始时和平衡时体系中的物质，忽略中间的转化过程，比“三段式法”更简便。
技法01 速率方程与速率常数
1．速率方程与速率常数
(1)速率方程：对于基元反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数)，v逆＝k逆cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。如：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) v逆＝k逆·c2(NO)·c(O2)
(2)速率常数(k)影响因素
速率常数k表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
2．速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时，v正＝v逆，故K＝。
技法02 平衡常数及应用
1．高考常考的4种化学平衡常数
以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例
(1)浓度平衡常数(Kc)：Kc＝。
(2)压强平衡常数(Kp)：Kp＝。
(3)物质的量分数平衡常数(Kx)：Kx＝。
(4)标准平衡常数(Kθ)
对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)，Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。
2．平衡常数的应用
(1)判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：
K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率
越大 越大 越大 越小 越高
越小 越小 越小 越大 越低
(2)判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
Qc=K 体系处于平衡状态，v正=v逆
Qc
Qc
升高温度，K值增大—→正反应为吸热反应；K值减小—→正反应为放热反应
降低温度，K值增大—→正反应为放热反应；K值减小—→正反应为吸热反应
技法03 常见化学平衡分析模型
1．平衡移动方向、平衡转化率与各组分的体积分数的关系分析模型
(1)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等，生成物的物质的量分数最大。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。
(2)若按原比例同倍数地增加A、B的浓度，平衡向正反应方向移动。
①恒温恒容：
a＋b>c＋d时，A与B的转化率均增大，A与B的体积分数均减小，C与D的体积分数均增大。
a＋b＝c＋d时，A与B的转化率均不变，A、B、C、D的体积分数均不变。
a＋b
2．“稀有气体”对反应速率及平衡的影响分析模型
(1)稀有气体对反应速率的影响
①恒温恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
②恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。
(2)稀有气体对化学平衡的影响
①恒温恒容：原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温恒压：原平衡体系容器容积增大―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
3．化学平衡状态的快速判断模型
(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。
特别注意：同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。
(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。
1． (2023·河北选考)氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
(1)恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
ⅰ N2(g)＋O2(g)2NO(g) K1 ΔH1＝＋181 kJ·mol－1
ⅱ 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) K2 ΔH2＝－114 kJ·mol－1
②若上述平衡体系中c(NO2)＝a mol·L－1，c(NO)＝b mol·L－1，则c(O2)＝ ________mol·L－1，K1＝ ________(写出含a、b、V的计算式)。
(2)氢气催化还原NOx作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原NO反应的速率方程为v＝kcx(NO)cy(H2)，k为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度，测定结果如下表。
组号 c(NO)/(mol·L－1) c(H2)/(mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1)
1 0.10 0.10 r
2 0.10 0.20 2r
3 0.20 0.10 4r
4 0.05 0.30 ？
表中第4组的反应速率为________mol·L－1·s－1。(写出含r的表达式)
【答案】(1)②－ (2)0.75r
方法一：利用“三段式法”计算模型解答
【第一步 书写方程式】
【第二步 标记始、转、平】
根据三段式
N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g)
起始/(mol·L－1) 0
改变/(mol·L－1) (a＋b)
平衡/(mol·L－1) － － (a＋b)
2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g)
起始/(mol·L－1) (a＋b) － 0
改变/(mol·L－1) a a
平衡/(mol·L－1) b －－ a
【第三步 找关系计算】
c(O2)＝－，K1＝＝。
(2)实验1与实验2相比，＝，y＝1，实验1与实验3相比，＝，x＝2，代入实验3，k＝＝103r，根据实验4计算，v＝103r(0.05)2(0.3)＝0.75r。
方法二：利用“原子守恒法”计算模型解答
【第一步 析物质】
由题意，恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中。故N2为0.78mol、O2为0.21mol，惰性组分0.01mol。
达到平衡时，c(NO2)＝a mol·L－1，c(NO)＝b mol·L－1，平衡体系中组分有N2、O2、NO2、NO和惰性组分。
【第二步 列守恒、巧计算】
N原子守恒：2n始(N2)=2n平(N2)+n平(NO2)+n平(NO)，即0.78×2=2c平(N2)V+aV+bV。
O原子守恒：2n始(O2)=2n平(O2)+2n平(NO2)+n平(NO)，即0.21×2= 2c平(O2)V+2aV+bV。
c平(N2)=—mol·L-1；c(O2)＝－mol·L-1。
【第三步 找关系计算】
c(O2)＝－，K1＝＝。
(2)实验1与实验2相比，＝，y＝1，实验1与实验3相比，＝，x＝2，代入实验3，k＝＝103r，根据实验4计算，v＝103r(0.05)2(0.3)＝0.75r。
1． (2024·广东选考节选)酸在多种反应中具有广泛应用，其性能通常与酸的强度密切相关。
(3)在非水溶剂中研究弱酸的电离平衡具有重要科学价值。一定温度下，某研究组通过分光光度法测定了两种一元弱酸HX(X为A或B)在某非水溶剂中的Ka。
a．选择合适的指示剂HIn，Ka(HIn)＝3.6×10－20；其钾盐为KIn。
b．向KIn溶液中加入HX，发生反应：In－＋HXX－＋HIn。KIn起始的物质的量为n0(KIn)，加入HX的物质的量为n(HX)，平衡时，测得c平(In－)/c平(HIn)随n(HX)/n0(KIn)的变化曲线如图3。
已知：该溶剂本身不电离，钾盐在该溶剂中完全电离。
①计算Ka(HA) ________。(写出计算过程，结果保留两位有效数字)
②在该溶剂中，Ka(HB) ________Ka(HA)；Ka(HB) ________Ka(HIn)。(填“>”“<”或“＝”)
2． (2023·湖北选考)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下：
(1)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 ________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)40H19(g)C40H18(g)＋H·(g)及40H11(g)C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－＋c(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是 ______________________。
1．（2024·全国甲卷）（2）与反应生成，部分会进一步溴化。将和。通入密闭容器，平衡时，、与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有、和)。
(i)图中的曲线是 (填“a”或“b”)。
(ii)时，的转化 ， 。
(iii)时，反应的平衡常数 。
2．（2024·新课标卷）（3）在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，体积分数x与温度的关系如图乙所示。反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑， 有利于的生成(写出两点)。、100℃时CO的平衡转化率α= ，该温度下平衡常数 。
3．（2024·山东卷）（2）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。
（3）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
4．（2024·湖北卷）用和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应I：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
（2）已知、(n是的化学计量系数)。反应I、Ⅱ的与温度的关系曲线见图1。
①反应在的 。
②保持不变，假定恒容容器中只发生反应I，达到平衡时 ，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后 。
5．（2024·黑吉辽卷）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率(α)曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
（5）设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)
6．SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示：
若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)
7．在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p==0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp==________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数)
8．Binoist等进行了H2S热分解实验：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，开始时，当1 mol H2S与23.75 mol Ar混合，在101 kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示，该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，结果保留小数点后两位)
9．353 K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示：
t/min 0 5 10 15 20 ∞
p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2
(1)若升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)__________121.2 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是__________________________________
(2)353 K时，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)
10．丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1
(1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示，100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、______
(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝______kPa(保留1位小数)
11．有效除去大气中的SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应) ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应) ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示：
(1)图中表示O2压强变化的曲线是___________(填“甲”或“乙”)
(2)已知N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1，t＝10 h时，p(N2O5)＝_________ kPa，v＝_________kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)
(3)该温度下2NO2(g)N2O4 (g)反应的平衡常数Kp＝____________kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数)
12．在保持体系总压为105Pa的条件下进行反应SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示：
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为________，反应的化学平衡常数Kp表达式为________(用平衡分压代替平衡浓度表示)
(2)图中A点原料气的成分是：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa (分压＝总压×物质的量分数)
13．某密闭容器中存在反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0，起始时容器中只有a mol/L CO和b mol/L H2，平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
(1)温度T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1________(填“>”“<”或“＝”)K2；若恒温(T1)恒容条件下，起始时a＝1、b＝2，测得平衡时混合气体的压强为p1，则T1时该反应的压强平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，用含p1的代数式表示)
(2)若恒温恒容条件下，起始时充入1 mol CO和2 mol H2，达平衡后，CO的转化率为α1，此时，若再充入1 mol CO和2 mol H2，再次达平衡后，CO的转化率为α2，则α1________(填“>”“<”或“＝”)α2
14．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。可通过以下反应制得：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)。按投料比[n(NO)∶n(Cl2)]＝2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示：
(1)该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0
(2)在压强为p条件下，M点时容器内NO的体积分数为________
(3)若反应一直保持在p＝b Pa压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp＝________(用含b的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。
(4)实验测得，v正＝k正·c2(NO)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c2(ClNO)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数________(填“>”“<”或“＝”)k逆增大的倍数。
②若在2 L的密闭容器中充入1 mol Cl2和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，NO的转化率为40%，则k正∶k逆＝________(保留一位小数)
15．以CO作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应体系起始总压强为0.1a MPa，不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图所示。在低于800 ℃时主要反应的化学方程式为_______________________；1 150 ℃下，反应CaSO4＋COCaO＋CO2＋SO2达到平衡时，c平衡(SO2)＝8.0×10－5 mol·L－1，CO的转化率为80%，则c初始(CO)＝________ mol·L－1，该反应的压强平衡常数Kp＝________(用含a的代数式表示；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数；忽略副反应)
()模板02 化学平衡的计算
模型1 “三段式”计算模型
第一步 书写方程式
第二步 标价始、转、平
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a-mx b-nx px qx
第三步 找关系计算
①n总(平)=(a-mx+b-nx+px+qx)mol
②平衡浓度c平(A) = mol·L-1
③平衡分压p平(A) = p0 kPa
④平衡转化率α平(A) = ×100%
⑤平衡体积分数ψ(A) = ×100%
⑥ = （恒温恒容）
⑦Kc = 用平衡分压代替平衡浓度可以得到Kp =
模型2 “差量法”计算模型
第一步 书写方程式及差量
xA(g) + yB(g) pC(g) + qD(g) Δ= p+q-(x+y)≠0
第二步 标记转化量 n转 n变
第三步 找关系计算 =
模型3 “原子守恒法”计算模型
第一步 析物质
①分析起始体系中投入的物质及其物质的量；
②分析平衡体系中的物质及物质的量（部分物质可能已经给出物质的量）。
第二步 列守恒、巧计算
列出不同种类原子的原子守恒关系式，解方程组，计算平衡时未知物质的物质的量。
第三步 找关系计算
代入公式求转化率、平衡常数等。
三种模型中，“三段式法”适用于几乎所有的平衡计算问题；对于反应前后分子数发生变化的单平衡体系，可以使用“差量法”，计算过程比“三段式法”更简便；对于多平衡体系，可使用“原子守恒法”，只需要考虑起始时和平衡时体系中的物质，忽略中间的转化过程，比“三段式法”更简便。
技法01 速率方程与速率常数
1．速率方程与速率常数
(1)速率方程：对于基元反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数)，v逆＝k逆cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。如：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) v逆＝k逆·c2(NO)·c(O2)
(2)速率常数(k)影响因素
速率常数k表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
2．速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时，v正＝v逆，故K＝。
技法02 平衡常数及应用
1．高考常考的4种化学平衡常数
以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例
(1)浓度平衡常数(Kc)：Kc＝。
(2)压强平衡常数(Kp)：Kp＝。
(3)物质的量分数平衡常数(Kx)：Kx＝。
(4)标准平衡常数(Kθ)
对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)，Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。
2．平衡常数的应用
(1)判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：
K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率
越大 越大 越大 越小 越高
越小 越小 越小 越大 越低
(2)判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
Qc=K 体系处于平衡状态，v正=v逆
Qc
Qc
升高温度，K值增大—→正反应为吸热反应；K值减小—→正反应为放热反应
降低温度，K值增大—→正反应为放热反应；K值减小—→正反应为吸热反应
技法03 常见化学平衡分析模型
1．平衡移动方向、平衡转化率与各组分的体积分数的关系分析模型
(1)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等，生成物的物质的量分数最大。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。
(2)若按原比例同倍数地增加A、B的浓度，平衡向正反应方向移动。
①恒温恒容：
a＋b>c＋d时，A与B的转化率均增大，A与B的体积分数均减小，C与D的体积分数均增大。
a＋b＝c＋d时，A与B的转化率均不变，A、B、C、D的体积分数均不变。
a＋b
2．“稀有气体”对反应速率及平衡的影响分析模型
(1)稀有气体对反应速率的影响
①恒温恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
②恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。
(2)稀有气体对化学平衡的影响
①恒温恒容：原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温恒压：原平衡体系容器容积增大―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
3．化学平衡状态的快速判断模型
(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。
特别注意：同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。
(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。
1． (2023·河北选考)氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
(1)恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
ⅰ N2(g)＋O2(g)2NO(g) K1 ΔH1＝＋181 kJ·mol－1
ⅱ 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) K2 ΔH2＝－114 kJ·mol－1
②若上述平衡体系中c(NO2)＝a mol·L－1，c(NO)＝b mol·L－1，则c(O2)＝ ________mol·L－1，K1＝ ________(写出含a、b、V的计算式)。
(2)氢气催化还原NOx作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原NO反应的速率方程为v＝kcx(NO)cy(H2)，k为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度，测定结果如下表。
组号 c(NO)/(mol·L－1) c(H2)/(mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1)
1 0.10 0.10 r
2 0.10 0.20 2r
3 0.20 0.10 4r
4 0.05 0.30 ？
表中第4组的反应速率为________mol·L－1·s－1。(写出含r的表达式)
【答案】(1)②－ (2)0.75r
方法一：利用“三段式法”计算模型解答
【第一步 书写方程式】
【第二步 标记始、转、平】
根据三段式
N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g)
起始/(mol·L－1) 0
改变/(mol·L－1) (a＋b)
平衡/(mol·L－1) － － (a＋b)
2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g)
起始/(mol·L－1) (a＋b) － 0
改变/(mol·L－1) a a
平衡/(mol·L－1) b －－ a
【第三步 找关系计算】
c(O2)＝－，K1＝＝。
(2)实验1与实验2相比，＝，y＝1，实验1与实验3相比，＝，x＝2，代入实验3，k＝＝103r，根据实验4计算，v＝103r(0.05)2(0.3)＝0.75r。
方法二：利用“原子守恒法”计算模型解答
【第一步 析物质】
由题意，恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中。故N2为0.78mol、O2为0.21mol，惰性组分0.01mol。
达到平衡时，c(NO2)＝a mol·L－1，c(NO)＝b mol·L－1，平衡体系中组分有N2、O2、NO2、NO和惰性组分。
【第二步 列守恒、巧计算】
N原子守恒：2n始(N2)=2n平(N2)+n平(NO2)+n平(NO)，即0.78×2=2c平(N2)V+aV+bV。
O原子守恒：2n始(O2)=2n平(O2)+2n平(NO2)+n平(NO)，即0.21×2= 2c平(O2)V+2aV+bV。
c平(N2)=—mol·L-1；c(O2)＝－mol·L-1。
【第三步 找关系计算】
c(O2)＝－，K1＝＝。
(2)实验1与实验2相比，＝，y＝1，实验1与实验3相比，＝，x＝2，代入实验3，k＝＝103r，根据实验4计算，v＝103r(0.05)2(0.3)＝0.75r。
1． (2024·广东选考节选)酸在多种反应中具有广泛应用，其性能通常与酸的强度密切相关。
(3)在非水溶剂中研究弱酸的电离平衡具有重要科学价值。一定温度下，某研究组通过分光光度法测定了两种一元弱酸HX(X为A或B)在某非水溶剂中的Ka。
a．选择合适的指示剂HIn，Ka(HIn)＝3.6×10－20；其钾盐为KIn。
b．向KIn溶液中加入HX，发生反应：In－＋HXX－＋HIn。KIn起始的物质的量为n0(KIn)，加入HX的物质的量为n(HX)，平衡时，测得c平(In－)/c平(HIn)随n(HX)/n0(KIn)的变化曲线如图3。
已知：该溶剂本身不电离，钾盐在该溶剂中完全电离。
①计算Ka(HA) ________。(写出计算过程，结果保留两位有效数字)
②在该溶剂中，Ka(HB) ________Ka(HA)；Ka(HB) ________Ka(HIn)。(填“>”“<”或“＝”)
【答案】(3)①4.0×10－21 ②＞ ＞
利用“三段式法”计算模型解答
【第一步 书写方程式】
【第二步 标记始、转、平】
(3)①由变化曲线图可知，当＝1.0时，＝3.0，设初始c0(KIn)＝c0 mol·L－1，则初始c(HX)＝c0 mol·L－1，转化的物质的量浓度为x mol·L－1，可列出三段式如下：
In－ ＋ HXX－ ＋ HIn
起始浓度(mol·L－1) c0 c0 0 0
转化浓度(mol·L－1) x x x x
平衡浓度(mol·L－1) c0－x c0－x x x
【第三步 找关系计算】
由＝3.0，即＝3.0，解得x＝0.25c0，则该反应的平衡常数为K1＝＝＝＝＝，解得Ka(HA)＝4.0×10－21。
【第一步 书写方程式】
【第二步 标记始、转、平】
②根据图像可知，当＝1.0时，设此时转化的物质的量浓度为y mol·L－1，可列出三段式如下：
In－ ＋ HXX－ ＋ HIn
起始浓度(mol·L－1) c0 c0 0 0
转化浓度(mol·L－1) y y y y
平衡浓度(mol·L－1) c0－y c0－y y y
【第三步 找关系计算】
此时<1.0，即<1.0，则y>0.5c0，则平衡常数K2＝>K1，则Ka(HB)>Ka(HA)；由于y>0.5c0，则K2＝>1，Ka(HB)>Ka(HIn)。
2． (2023·湖北选考)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下：
(1)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 ________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)40H19(g)C40H18(g)＋H·(g)及40H11(g)C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－＋c(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是 ______________________。
【答案】 (1)p0 (2)在反应过程中，断裂和形成的化学键相同
【解析】 (1)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，设起始量为1 mol，则根据信息列出三段式为：
C40H12(g) C40H10(g) ＋ H2(g)
起始量(mol) 1 0 0
变化量(mol) α α α
平衡量(mol) 1－α α α
则p(C40H12)＝p0×，p(C40H10)＝p0×，p(H2)＝p0×，该反应的平衡常数Kp＝＝p0。
(2)40H19(g)C40H18(g)＋H·(g)及40H11(g)C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图。图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据ln K＝－＋c(R为理想气体常数，c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同，故答案为：在反应过程中，断裂和形成的化学键相同。
1．（2024·全国甲卷）（2）与反应生成，部分会进一步溴化。将和。通入密闭容器，平衡时，、与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有、和)。
(i)图中的曲线是 (填“a”或“b”)。
(ii)时，的转化 ， 。
(iii)时，反应的平衡常数 。
【答案】（2）a 80% 7.8 10.92
【解析】（2）(i)根据方程式①，升高温度，反应向吸热反应方向移动，升高温度，平衡逆向移动，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量减少，故CH3Br的曲线为a；
(ii)560℃时反应达平衡，剩余的CH4(g)的物质的量为1.6mmol，其转化率α=×100%=80%；若只发生一步反应，则生成6.4mmol CH3Br，但此时剩余CH3Br的物质的量为5.0mmol，说明还有1.4mmol CH3Br发生反应生成CH2Br2，则此时生成的HBr的物质的量n=6.4+1.4=7.8mmol；
(iii)平衡时，反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)=5.0mmol、n(Br2)=0.2mmol、n(CH2Br2)=1.4mmol、n(HBr)=7.8mmol，故该反应的平衡常数K===10.92。
2．（2024·新课标卷）（3）在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，体积分数x与温度的关系如图乙所示。反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑， 有利于的生成(写出两点)。、100℃时CO的平衡转化率α= ，该温度下平衡常数 。
【答案】（3）小于 降低温度、增大压强 97.3% 9000
【解析】（3）随着温度升高，平衡时的体积分数减小，说明温度升高平衡逆移，因此该反应的；该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于的生成；由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中的体积分数增大，则压强：，即对应的压强是1.0MPa．由题图乙可知，、100℃条件下达到平衡时，CO和的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4mol，反应生成的为xmol，可得三段式：
反应后总物质的量为（4-3x）mol，根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有，解得，因此达到平衡时，CO的平衡转化率；气体的分压=总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数。
3．（2024·山东卷）（2）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。
（3）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（2） 当温度高于T1，已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以的摩尔分数减小。
（3） 0.5 不变 不变
【解析】（2）图示温度范围内已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，量减小，摩尔分数减小，量升高，摩尔分数，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表的摩尔分数的变化，则c曲线代表的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以的摩尔分数减小。
（3）①压力p下、温度为时，、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为：，则反应的平衡常数 ；
②设起始状态1molC(s)，xmolH2O(g)，反应Ⅰ进行完全。
则依据三段式：
根据平衡时、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则有、、，解出，，则，而由于平衡时n(总)=4mol，则y=4，y=，则n(CaCO3)= ==0.5。
③若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，反应的Kp=，温度不变，Kp不变，则分压不变；体系中增加了，若反应Ⅱ逆向移动，在CO2分压不变的前提下，CO、H2O的分压增大，H2分压减小，则反应Ⅱ的Kp将会发生变化，与事实不符， 所以为了保证Ⅱ的Kp也不变，最终所有物质的分压均不变，即不变。
4．（2024·湖北卷）用和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应I：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
（2）已知、(n是的化学计量系数)。反应I、Ⅱ的与温度的关系曲线见图1。
①反应在的 。
②保持不变，假定恒容容器中只发生反应I，达到平衡时 ，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后 。
【答案】（2）1016 105 105
【解析】（2）①反应I+反应Ⅱ得BaCO3(s)+4C(s)BaC2(s)+3CO(g)，所以其平衡常数K=KI×KⅡ=，由图1可知，1585K时KI=102.5，KⅡ=10-1.5，即=102.5×10-1.5=10，所以p3CO=10×(105pa)3=1016pa3，则Kp= p3CO=1016pa3；
②由图1可知，1320K时反应I的KI=100=1，即KI==1，所以p2CO=(105pa)2，即pCO=105pa；
③若将容器体积压缩到原来的，由于温度不变、平衡常数不变，重新建立平衡后pCO应不变，即pCO=105pa。
5．（2024·黑吉辽卷）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率(α)曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
（5）设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)
【答案】（5）6
【解析】（5）由图像可知，N点HCl的平衡转化率为80%，设起始n(HCl)=n(O2)=4mol，可列出三段式
则。
6．SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示：
若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)
【答案】
【解析】据图可知M点SO2的转化率为50%，设初始投料为2 mol SO2和2 mol Cl2，列三段式有
SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)
起始/mol 2 2 0
转化/mol 1 1 1
平衡/mol 1 1 1
所以p(SO2)＝p(Cl2)＝p(SO2Cl2)＝p，所以Kp＝＝。
7．在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p==0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp==________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数)
【答案】33.3%
【解析】根据题意可列出三段式：
2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)
起始/mol: 2 3 0 0
转化/mol: 2x 2x x 2x
平衡/mol: 2－2x 3－2x x 2x
反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则有＝＝＝0.9，解得x＝0.5，故NO的转化率α(NO)≈33.3%，由分压公式p∞＝p可知，p(H2)＝p，p(NO)＝p，p(N2)＝p，p(H2O)＝p，则Kp＝＝＝。
8．Binoist等进行了H2S热分解实验：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，开始时，当1 mol H2S与23.75 mol Ar混合，在101 kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示，该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，结果保留小数点后两位)
【答案】1.01
【解析】设S2(g)的生成量为a mol，则有
2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)
n始 1 0 0
Δn 2a a 2a
n平 1－2a a 2a
Q点：1－2a＝2a，a＝0.25
p(H2S)＝×101 kPa＝2.02 kPa＝p(H2)
p(S2)＝×101 kPa＝1.01 kPa
K＝＝1.01 kPa。
9．353 K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示：
t/min 0 5 10 15 20 ∞
p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2
(1)若升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)__________121.2 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是__________________________________
(2)353 K时，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)
【答案】(1)大于 CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大
(2)43.9
【解析】(1)反应CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大，则升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)大于121.2 kPa；
(2)353 K时，初始时平衡体系总压强为101.2 kPa，平衡时体系总压强为121.2 kPa，设初始投入CH3OH(g)为1 mol，平衡时消耗CH3OH(g)的物质的量为x。
CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)
始/mol 1 0 0
变/mol x x 2x
平/mol 1－x x 2x
根据相同条件下，物质的量之比等于压强之比，则＝，解得x＝ mol，则平衡时，H2的物质的量为 mol，CH3OH的物质的量为 mol，CO的物质的量为 mol，平衡时的总物质的量为 mol，该反应的平衡常数Kp＝＝≈43.9(kPa)2。
10．丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1
(1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示，100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、______
(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝______kPa(保留1位小数)
【答案】(1)a d
(2)33% 1.6
解析 (1)C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，C3H8(g)的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大；该反应为气体体积增大的反应，增大压强，化学平衡逆向移动，因此表示100 kPa时，C3H8的物质的量分数随温度变化关系的曲线是a，C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是d。(2)同温同体积条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，设C3H8的平衡转化率为x，
C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)
起始/kPa 10 0 0
反应/kPa 10x 10x 10x
平衡/kPa 10(1－x) 10x 10x
则10(1－x)＋10x＋10x＝13.3，解得：x＝0.33，
Kp＝≈1.6 kPa。
11．有效除去大气中的SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应) ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应) ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示：
(1)图中表示O2压强变化的曲线是___________(填“甲”或“乙”)
(2)已知N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1，t＝10 h时，p(N2O5)＝_________ kPa，v＝_________kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)
(3)该温度下2NO2(g)N2O4 (g)反应的平衡常数Kp＝____________kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数)
【答案】(1)乙 (2)28.20 3.38 (3)0.05
【解析】(1)根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强变化曲线。
(2)t＝10 h时，p(O2)＝12.8 kPa ，由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa ，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N2O5)＝(53.8－25.6)kPa ＝28.20 kPa ，N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1＝0.12×28.20 kPa·h－1≈3.38 kPa·h－1。
(3)N2O5完全分解时，p(NO2)＝53.8 kPa×2＝107.6 kPa，p(O2)＝＝26.9 kPa。
由题可得： 2NO2(g)N2O4 (g)
起始分压/kPa 107.6 0
改变分压/kPa 2x x
平衡分压/kPa 107.6－2x x
有107.6－2x＋x＋26.9＝94.7 kPa，解得x＝39.8 kPa，平衡常数Kp＝ kPa－1≈0.05 kPa－1。
12．在保持体系总压为105Pa的条件下进行反应SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示：
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为________，反应的化学平衡常数Kp表达式为________(用平衡分压代替平衡浓度表示)
(2)图中A点原料气的成分是：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa (分压＝总压×物质的量分数)
【答案】(1)m1>m2>m3 Kp＝
(2)1 200 Pa
【解析】(1)在同温同压下，对于可逆反应SO2＋O2SO3，SO2平衡转化率：①SO2的起始浓度增加，平衡转化率α(SO2)下降；②O2起始浓度增加，平衡转化率α(SO2)增大。迁移分析：在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小。
(2)总压强为105 Pa，根据题给信息，A点是500 ℃，二氧化硫的转化率为88%；
n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，进行如下计算：
SO2(g) ＋ O2(g)SO3(g)
起始量/mol 10 24.4 0
变化量/mol 10×88% ×10×88% 10×88%
平衡量/mol 10×12% 24.4－5×88% 10×88%
平衡时，混合气体总量为10×12%＋(24.4－5×88%)＋10×88%＋70＝104.4－5×88%＝100 (mol)。
达平衡时SO2的分压p(SO2)＝×100%×105＝1 200 Pa。
13．某密闭容器中存在反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0，起始时容器中只有a mol/L CO和b mol/L H2，平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
(1)温度T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1________(填“>”“<”或“＝”)K2；若恒温(T1)恒容条件下，起始时a＝1、b＝2，测得平衡时混合气体的压强为p1，则T1时该反应的压强平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，用含p1的代数式表示)
(2)若恒温恒容条件下，起始时充入1 mol CO和2 mol H2，达平衡后，CO的转化率为α1，此时，若再充入1 mol CO和2 mol H2，再次达平衡后，CO的转化率为α2，则α1________(填“>”“<”或“＝”)α2
【答案】(1)> (2)<
【解析】 (1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
n(始)/mol 1 2 0
Δn/mol x 2x x
n(平)/mol 1－x 2－2x x
×100%＝40%
解得：x＝，Kp＝＝。
(2)再充入1 mol CO、2 mol H2，平衡时压强增大，平衡向右移动，所以α1<α2。
14．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。可通过以下反应制得：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)。按投料比[n(NO)∶n(Cl2)]＝2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示：
(1)该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0
(2)在压强为p条件下，M点时容器内NO的体积分数为________
(3)若反应一直保持在p＝b Pa压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp＝________(用含b的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。
(4)实验测得，v正＝k正·c2(NO)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c2(ClNO)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数________(填“>”“<”或“＝”)k逆增大的倍数。
②若在2 L的密闭容器中充入1 mol Cl2和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，NO的转化率为40%，则k正∶k逆＝________(保留一位小数)
【答案】(1)＜ (2)40% (3) Pa－1 (4)①＜ ②1.1
【解析】(1)根据图像，升高温度，NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应为放热反应，ΔH＜0；
(2)根据图像，在压强为p条件下，M点时容器内NO的转化率为50%，根据2NO(g)＋Cl2(g)===2ClNO(g)可知，气体减小的物质的量为反应的NO的物质的量的一半，因此NO的体积分数为×100%＝40%；
(3)设NO的物质的量为2 mol，则Cl2的物质的量为1 mol，列三段式如下：
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)
起始量/mol 2 1 0
转化量/mol 1 0.5 1
平衡量/mol 1 0.5 1
平衡常数K＝＝ ＝ Pa－1；
(4)①平衡时正逆反应速率相等，温度升高，正逆反应速率增大，即k正、k逆均增大，因为反应放热，平衡逆向移动，所以k逆比k正增大的多；
②已知起始量1 mol Cl2和1 mol NO，NO的转化率为40%，则c(NO)＝1 mol÷2 L＝0.5 mol·L－1，c(Cl2)＝1 mol÷2 L＝0.5 mol·L－1，Δc(NO)＝0.5 mol·L－1×40%＝0.2 mol·L－1，列三段式如下：
2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)
起始量/(mol·L－1) 0.5 0.5 0
转化量/(mol·L－1) 0.2 0.1 0.2
平衡量/(mol·L－1) 0.3 0.4 0.2
平衡常数K＝＝≈1.1，平衡时v正＝v逆，则k正·c2(NO)·c(Cl2)＝k逆·c2(ClNO)，则＝K＝1.1。
15．以CO作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应体系起始总压强为0.1a MPa，不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图所示。在低于800 ℃时主要反应的化学方程式为_______________________；1 150 ℃下，反应CaSO4＋COCaO＋CO2＋SO2达到平衡时，c平衡(SO2)＝8.0×10－5 mol·L－1，CO的转化率为80%，则c初始(CO)＝________ mol·L－1，该反应的压强平衡常数Kp＝________(用含a的代数式表示；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数；忽略副反应)
【答案】CaSO4＋4COCaS＋4CO2 1.0×10－4 0.32a
【解析】在低于800 ℃时，固体产物为CaS，所以此时反应方程式为CaSO4＋4COCaS＋4CO2
c初始（CO）＝＝1.0×10－4 mol·L－1
CaSO4＋COCaO＋CO2 ＋ SO2
平衡（mol·L－1）2.0×10－5 8.0×10－5 8.0×10－5
平衡时总压强：0.1a MPa×＝0.18a MPa
p（CO2）＝p（SO2）＝0.18a MPa×＝0.08a MPa
p（CO）＝0.18a MPa×＝0.02a MPa
Kp＝＝＝0.32a。
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