答案 D 对于处于化学平衡状态的反应CO+H2O（g）
CO2+H2,K正反应=c（CO2）·c（H2）/c（CO）·c（H2O）,K逆反应=c（CO）·c（H2O）/c（CO2）·c（H2）,故K正反应×K逆反应=1。
2.将BaO2放入密闭真空容器中,反应2BaO2（s）
2BaO（s）+O2（g）达到平衡,保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是（ ）
A.平衡常数减小B.BaO量不变
C.氧气压强不变D.BaO2量减少
答案 C 化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故A错误;缩小容器体积,压强增大,平衡向逆反应方向移动,则BaO的量减小,故B错误;温度不变,平衡常数不变,由K=c（O2）知氧气浓度不变,其压强不变,故C正确;平衡向逆反应方向移动,则BaO2量增加,故D错误。
3.反应Fe（s）+CO2（g）
FeO（s）+CO（g）,700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15。
下列说法正确的是（ ）
A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的化学平衡常数表达式为K=
C.绝热容器中进行该反应,温度不再变化,则达到化学平衡状态
D.该反应的正反应是放热反应
答案 C 升高温度,正、逆反应速率都增大,故A错误;反应过程中,固体物质的浓度不发生变化,所以平衡常数表达式中不应该写固体,故B错误;反应过程中,伴随着能量变化,温度不变时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,故C正确;温度升高,平衡常数增大,平衡右移,说明正反应是吸热反应,故D错误。
4.在一定温度下,改变反应物中n（SO2）对反应2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g） ΔH<0的影响如图所示,下列说法正确的是（ ）
A.b、c点均为平衡点,a点未达平衡且向正反应方向进行
B.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
C.由上述图像可以得出SO2的含量越高得到的混合气体中SO3的体积分数越高
D.a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>Ka
答案 B A项,题图上的三点都为平衡状态,故错误;B项,增加二氧化硫的物质的量,平衡正向移动,二氧化硫的转化率降低,所以a点二氧化硫的转化率最大,故正确;C项,从图像分析,二氧化硫的含量越高,混合气体中三氧化硫的体积分数先增大后减小,因为剩余的二氧化硫的量在逐渐增大,故错误;D项,因为没有改变温度,所以三点的平衡常数相同,故错误。
5.在一体积不变的密闭容器中发生化学反应:
Fe2O3（s）+2NH3（g）
2Fe（s）+N2（g）+3H2O（g） ΔH,实验测得化学平衡时的有关变化曲线如图所示。
已知:
平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压=气体总压×物质的量分数。
下列说法不正确的是（ ）
A.该反应的ΔH>0
B.气体压强p2>p1
C.平衡后再加入Fe2O3,则NH3转化率增大
D.M点的平衡常数Kp=
答案 C 由题图可知,随温度升高,氨的体积分数降低,平衡正向移动,正反应是吸热反应,该反应的ΔH>0,故A正确;由于Fe2O3（s）+2NH3（g）
2Fe（s）+N2（g）+3H2O（g）是气体体积增大的反应,加压平衡逆向移动,氨的体积分数增大,气体压强p2>p1,故B正确;Fe2O3是固体,增加其用量对平衡没有影响,平衡后再加入Fe2O3,则NH3转化率不变,故C错误;
Fe2O3（s）+2NH3（g）
2Fe（s）+N2（g）+3H2O（g）
起始量（mol）200
变化量（mol）2xx3x
平衡量（mol）2-2xx3x
由图可知M点时氨气的体积分数为25%,得到（2-2x）/（2+2x）=0.25,x=0.6,气体总物质的量=2mol+2xmol=3.2mol,图中M点的平衡常数Kp=
=
故D正确。
6.将一定量的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中（固体体积忽略不计）,使其达到化学平衡:
H2NCOONH4（s）
2NH3（g）+CO2（g）。
实验测得不同温度下的平衡数据如下表:
温度/℃
15
20
25
30
35
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/（10-3mol/L）
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
下列有关叙述正确的是（ ）
A.在低温下该反应能自发进行
B.15℃时,该反应的化学平衡常数约为2.0
C.当混合气体平均相对分子质量不变时,该反应达到化学平衡状态
D.恒温条件下,向原平衡体系中再充入2molNH3和1molCO2,达平衡后CO2浓度不变
答案 D 根据平衡数据,温度升高,平衡总压强增大,平衡气体总浓度增大,说明升温平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,ΔH>0,根据ΔG=ΔH-TΔS,因为ΔH>0,ΔS>0,所以高温下该反应能自发进行,A错误;15℃时平衡气体总浓度为2.4×10-3mol/L,则平衡浓度c（NH3）=
×2.4×10-3mol/L=1.6×10-3mol/L,c（CO2）=
×2.4×10-3mol/L=0.8×10-3mol/L,K=c2（NH3）×c（CO2）≈2×10-9,B错误;混合气体的平均相对分子质量始终不变,C错误;温度不变,化学平衡常数不变,即c（CO2）·c2（NH3）不变,所以恒温、恒容条件下,向原平衡体系中再充入2molNH3和1molCO2,平衡逆向移动,达平衡后CO2浓度不变,D正确。
7.（2018山东济宁二模）实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。
试运用所学知识,回答下列问题:
（1）已知在一定温度下,①C（s）+CO2（g）
2CO（g） ΔH1=akJ/mol 平衡常数为K1;
②CO（g）+H2O（g）
H2（g）+CO2（g） ΔH2=bkJ/mol 平衡常数为K2;
某反应的平衡常数表达式K3=
请写出此反应的热化学方程式:
,K1、K2、K3之间的关系是:
。
（2）将原料气按n（CO2）∶n（H2）=1∶4置于密闭容器中发生反应CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g）,测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示。
（虚线表示平衡曲线）。
①该反应的平衡常数K随温度降低而 （填“增大”或“减小”）。
②在密闭恒温（高于100℃）恒容装置中进行该反应,下列能说明达到平衡状态的是 。
A.混合气体密度不再改变
B.混合气体压强不再改变
C.混合气体平均摩尔质量不再改变
D.n（CO2）∶n（H2）=1∶2
③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算表达式为 。
（不必化简,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数）
（3）500℃时,CO与水反应生成CO2和H2。
将CO2和H2分离得到H2的过程示意图如下。
①吸收池中所有离子浓度的等式关系是 。
②结合电极反应式,简述K2CO3溶液的再生原理:
。
答案
（1）C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g） ΔH=（a+b）kJ/mol K3=K1·K2
（2）①增大 ②BC
③
（3）c（K+）+c（H+）=2c（C
）+c（HC
）+c（OH-） ②阴极反应:
2H2O+2e-
H2↑+2OH-,OH-+HC
C
+H2O,使K2CO3溶液得以再生
解析 平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,平衡常数中,分子为生成物,分母为反应物,所以该方程式为C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）,根据盖斯定律,①和②相加得此反应,ΔH=（a+b）kJ/mol,因此,该反应的热化学方程式为C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g） ΔH=（a+b）kJ/mol,根据化学方程式可知:
K1=c2（CO）/c（CO2）,K2=
K3=
所以K3=K1·K2。
（2）①根据图中平衡时H2O（g）的物质的量分数随温度的降低而增大,可知该反应正反应为放热反应,K随温度降低而增大。
②根据在密闭恒温（高于100℃）恒容装置中进行反应CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g）可知混合气体密度不会改变,所以不能作为平衡的依据,故A错;由反应可知两边化学计量数不相等,混合气体压强不再改变标志达到平衡,故B正确;混合气体平均摩尔质量不再改变,M=m/n,说明n不再改变,则达到了平衡,故C正确;n（CO2）∶n（H2）=1∶2不符合化学平衡的定义,不能作为判断平衡的依据,故D错。
③在密闭容器里全部由气体参与的反应中,平衡时气体压强之比=气体物质的量之比=气体物质的量浓度之比。
根据200℃反应达到平衡时H2O（g）的物质的量分数,可知平衡时H2O（g）所占的压强为0.6p,根据化学方程式可知CH4所占的压强为0.3p,因此CO2和H2所占的压强为0.1p。
根据初始投料比以及CO2和H2化学计量数之比可知达到平衡时,两者的物质的量之比也为1∶4,故平衡时CO2所占的压强为0.02p,H2所占的压强为0.08p,故可写出Kp的计算表达式为
。
（3）①由图示可知吸收池用的是K2CO3溶液,吸收CO2,离子方程式为C
+CO2+H2O
2HC
根据电荷守恒知c（K+）+c（H+）=2c（C
）+c（HC
）+c（OH-）。
8.（2018陕西西安长安一中四检）工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） ΔH。
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。
温度/℃
250
300
350
K
2.041
0.270
0.012
①由表中数据判断ΔH 0（填“>”“=”或“<”）。
②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 。
（2）在100℃、0.1MPa条件下,容积为VL的某密闭容器中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100℃该反应的平衡常数K= （用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式）。
此时保持温度、容积不变,再向容器中充入amolCH3OH（g）,平衡向 （填“正”或“逆”）反应方向移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数 （填“减小”“增大”或“不变”）。
（3）要提高CO的转化率,可以采取的措施是 。
A.升温B.加入催化剂
C.增加CO的浓度D.恒容充入H2
E.恒压充入惰性气体F.分离出甲醇
（4）判断反应达到平衡状态的依据是 。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
答案
（1）①< ②80% 250℃
（2）
逆 减小
（3）DF
（4）CD
解析
（1）①升高温度,平衡常数减小,即ΔH<0。
② CO（g） + 2H2（g）
CH3OH（g）
始/mol260
转/mol1.63.21.6
平/mol0.42.81.6
CO的转化率为
×100%=80%;此温度下K=
=
≈2.041,则此时的温度为250℃。
（2） CO（g） + 2H2（g）
CH3OH（g）
始/mola2a0
转/mol0.5aa0.5a
平/mol0.5aa0.5a
K=
=
=
;恒温、恒容条件下,再充入amolCH3OH,平衡逆向移动;充入amolCH3OH,相当于又充入amolCO、2amolH2,相当于将原容器容积缩小一半,增大压强,平衡正向移动,CO的体积分数减小。
（3）升温,平衡逆向移动,CO转化率减小,A不正确;催化剂不影响平衡状态,B不正确;增加CO的浓度,平衡正向移动,H2转化率提高,CO转化率减小,C不正确;恒容充入H2,平衡正向移动,CO转化率提高,D正确;恒压充入惰性气体,容器体积变大,相当于给平衡体系减小压强,平衡逆向移动,CO转化率减小,E不正确;分离出甲醇,平衡正向移动,CO转化率提高,F正确。
（4）CH3OH的生成速率与CO的消耗速率均为正反应速率,A不正确;恒容条件下,反应物与生成物全部为气体的反应,密度为定值,B不正确;
=
m总为定量,n总为变量,故
为变量,当混合气体的平均相对分子质量不变时,可判断该反应已达平衡状态,C正确;反应物、生成物的浓度在反应过程中均为变量,当CH3OH、CO、H2的浓度不再发生变化时,可判断该反应已达平衡状态,D正确。
B组 提升题组
9.（2018湖南五市十校联考）某温度下,在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入H2和I2,发生反应:
H2（g）+I2（g）
2HI（g）。
反应体系中各物质浓度的有关数据如下。
容器
起始浓度
平衡浓度
c（H2）/（mol·L-1）
c（I2）/（mol·L-1）
c（HI）/（mol·L-1）
甲
0.01
0.01
0.004
乙
0.01
0.02
a
丙
0.02
0.01
b
丁
0.02
0.02
c
下列判断不正确的是（ ）
A.HI的平衡浓度:
a=b>0.004,c=0.008
B.平衡时,H2的转化率:
丁>甲
C.平衡时,乙中H2的转化率大于20%
D.丙中条件下,该反应的平衡常数K=0.25
答案 B 甲、乙比较,乙中碘的浓度大,促进氢气的转化;甲、丙比较,丙中氢气浓度大,促进碘单质转化,乙、丙达到相同平衡状态,则HI的平衡浓度:
a=b>0.004,反应前后气体体积不变,丙投料是甲的2倍,c=0.008,故A正确;甲、丁比较,起始物质的量为2倍关系,且物质的量之比等于化学计量数之比,增大压强平衡不移动,则平衡时,H2的转化率:
甲=丁,故B错误;由甲中数据可知,甲中氢气转化率为
×100%=20%,但甲、乙比较,乙中碘的浓度大,促进氢气的转化,故C正确;甲、丙温度相同,K相同,结合表格中数据可知,K=（0.004）2/（0.01-0.002）2=0.25,故D正确。
10.甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备CH3OH（g）。
已知某些化学键的键能数据如下表所示:
化学键
C—C
C—H
H—H
C—O
H—O
键能/kJ·mol-1
348
413
436
358
1098
463
请回答下列问题:
（1）已知CO中的C与O之间为三键连接,则工业制备CH3OH（g）的热化学方程式为 。
（2）在恒温恒容时,下列说法中能表明上述反应达到平衡状态的有 。
A.CO的物质的量不再变化
B.v正（H2）=2v逆（CH3OH）
C.混合气体的密度不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
（3）某研究小组在初始投料量相同的条件下,分别在250℃、300℃及350℃模拟工业上通过CO与H2反应制备甲醇的实验,测得不同温度下CO的平衡转化率与压强的关系如图所示（A、B、C分别表示不同温度下的CO的平衡转化率曲线）。
①TC= ℃;KA （填“>”“=”或“<”）KB。
②实际生产时,通常选择温度为TA℃、压强1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是 。
（4）常温下,利用甲醇燃料电池电解100mL0.1mol·L-1食盐水,电解一段时间后,收集到氢气0.224L（已换算成标准状况下,忽略电解前后溶液体积的变化）。
①电解后恢复至常温,U形管中溶液的pH= （忽略Cl2与NaOH的反应）。
②继续电解一段时间,将燃料电池中产生的0.1molCO2通入含有0.15molNaOH的溶液中,则所得溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为 。
答案
（1）CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） ΔH=
-90kJ·mol-1
（2）ABD
（3）①350 > ②此压强下CO的转化率已经很高,再增大压强转化率提高不大且会增加生产成本
（4）①13 ②c（Na+）>c（HC
）>c（C
）>c（OH-）>c（H+）
解析
（1）CO和H2合成CH3OH的化学方程式为CO+2H2
CH3OH,所以该反应的反应热ΔH=E（
键）+2E（H—H键）-3E（C—H键）-E（C—O键）-E（H—O键）=1098kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-3×413kJ·mol-1-358kJ·mol-1-463kJ·mol-1=-90kJ·mol-1,所以该反应的热化学方程式为CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） ΔH=-90kJ·mol-1。
（2）C项,该反应的气体质量和容器的体积不变,所以混合气体的密度始终保持不变,故C项不符合题意。
（3）①由于CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）的正反应为放热反应,所以温度越高,CO的平衡转化率越低,即TAKB>KC。
②由图像可知在TA℃、压强为1.3×104kPa时CO的平衡转化率已经很高,再增大压强CO的转化率提高不大,且会增加生产成本。
（4）①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,n（NaCl）=0.1L×0.1mol·L-1=0.01mol,所以可生成标准状况下V（H2）=
×22.4L·mol-1=0.112L<0.224L,则剩余的H2是由电解水得到的,所以n（NaOH）=n（NaCl）=0.01mol,则c（NaOH）=
=0.1mol·L-1,U形管中溶液的pH=13。
②CO2通入NaOH溶液中发生的反应依次为CO2+2NaOH
Na2CO3+H2O、Na2CO3+CO2+H2O
2NaHCO3,所以0.1molCO2与0.15molNaOH反应生成0.05molNa2CO3和0.05molNaHCO3,由于C
水解程度大于HC
的电离程度,所以c（Na+）>c（HC
）>c（C
）>c（OH-）>c（H+）。
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