周测3 化学平衡状态、化学平衡常数
(时间：60分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题6分，共72分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1．在恒温恒容的密闭容器中发生反应：Fe2O3(s)＋3CO(g) 2Fe(s)＋3CO2(g)，下列叙述能说明反应达到平衡状态的是( )
A．混合气体的压强不发生变化
B．该反应的平衡常数K不发生变化
C．混合气体的密度不发生变化
D．消耗CO的速率与生成CO2的速率相等
2．向体积为2 L的恒容密闭容器中充入2.40 mol N2O4发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的物质的量随时间(t)的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．0～25 s内用NO2表示的平均反应速率为0.048 mol·L－1·s－1
B．该反应在125 s后才达到平衡
C．反应达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)
D．平衡时，c(N2O4)＝1.40 mol·L－1
3．在一定条件下，已达化学平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法正确的是( )
A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K＝
B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变
C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数随之变化
D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小
4．(2023·深圳红岭中学期中)高炉炼铁的主要反应为3CO(g)＋Fe2O3(s) 3CO2(g)＋2Fe(s)。已知该反应在不同温度下的平衡常数K如下：
温度/℃ 1 000 1 150 1 300
K 4.0 3.7 3.5
下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．增加Fe2O3固体的质量，可以提高CO的转化率
C．一定温度下，减小容器体积既能提高反应速率又能使平衡常数增大
D．一定温度下，在恒容密闭容器内发生上述反应，容器内气体密度不变时，不能说明反应达到平衡状态
5．(2024·天津高二检测)某温度下为了研究合成氨的反应，研究小组向2 L恒容密闭容器中加入N2和H2，在t1时测得容器内c(N2)＝0.1 mol·L－1，c(H2)＝0.3 mol·L－1，c(NH3)＝0.2 mol·L－1，恒温下测得容器内压强变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．M点：v正
C．改变条件，可使n(NH3)＝0.8 mol
D．自起始至达到平衡状态时，氮气的平均速率为 mol·L－1· min－1
6．将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为( )
A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2
7．[2022·湖南，16(1)①改编]在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4 kJ· mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ· mol－1
下列说法错误的是( )
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡不移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．平衡时H2的体积分数可能大于
D．将炭块粉碎，可加快反应速率
8．臭氧(O3)是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下O3在水中可发生如下反应：
反应Ⅰ：O3O2＋[O] ΔH1>0，平衡常数为K1；
反应Ⅱ：O3＋[O] 2O2 ΔH2，平衡常数为K2。
总反应：2O33O2 ΔH<0，平衡常数为K。下列叙述不正确的是( )
A．对于总反应有3v(O3)＝2v(O2)
B．ΔH2>0
C．K＝K1·K2
D．适当升高温度，可提高消毒效率
9．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH1<0；
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0。
则反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数是( )
A. B．2K1－K2
C. D．K－K2
10．将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：
NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)
2HI(g) H2(g)＋I2(g)
当反应达到平衡时c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则NH3的浓度为( )
A．3.5 mol·L－1
B．4 mol·L－1
C．4.5 mol·L－1
D．5 mol·L－1
11.(2023·湖南雅礼中学月考)T ℃时，向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋H2O(g)，达到平衡时，HCHO的分压(分压＝总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知：初始加入2 mol H2时，容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法正确的是( )
A．5 min时反应达到c点平衡状态，0～5 min内v(H2)＝0.2 mol·L－1·min－1
B．随着增大，HCHO(g)的平衡分压不断增大
C．b点时反应的平衡常数Kp＝ kPa－1
D．由图像可得到：Kp(a)
t/℃ 700 800 900 1 000 1 200
K 0.6 1.0 1.3 1.8 2.7
A.a<0
B．若在4 L容器中通入X和Y各1 mol，在800 ℃下反应，某时刻测得X的物质的量为 mol，说明该反应已达到平衡
C．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
D．在1 200 ℃时，反应Z(g)＋W(g) 2X(g)＋Y(s)的平衡常数为2.7
二、非选择题(本题共3小题，共28分)
13．(9分，每空3分)回答下列问题，分析化学平衡状态的判定。
(1)N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)，一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．NO2和O2的浓度比保持不变
b．容器中压强不再变化
c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5)
d．气体的密度保持不变
(2)下列说法中可证明反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是__________。
A．一个H—H断裂的同时有两个H—I断裂
B．反应速率v(H2)＝2v(HI)
C．条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化
D．温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化
(3)在一定温度下，体积不变的密闭容器中，能说明反应2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)达到平衡状态的是__________(填序号)。
①混合气体的压强不变
②混合气体的密度不变
③相同时间内断裂3 mol N—H，同时形成1 mol CO2
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤NH3的体积分数不变
14．(10分)(2023·湖北黄冈高二月考)试运用所学知识，回答下列问题：
(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为K＝，则其所对应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知在一定温度下，
①C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 K1；
②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 K2；
③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH3 K3。
则K1、K2、K3之间的关系是______________________________________________，
ΔH3＝__________(用含a、b的代数式表示)。
(3)煤化工通常通过研究不同温度下反应的平衡常数来解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时发生如下反应：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
该反应的正反应是__________(填“吸热”或“放热”)反应；若该反应在500 ℃时进行，设CO和H2O的起始浓度均为0.02 mol·L－1，在该条件下，CO的平衡转化率为__________。
15．(9分，每空3分)(1)[2022·全国甲卷，28(1)①]TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa
反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol－1，Kp＝________Pa。
(2)[2021·海南，16(3)]溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25 ℃时，H2CO3(aq) CO2(aq)＋H2O(l)的平衡常数K＝600，正反应的速率可表示为v(H2CO3)＝k1·c(H2CO3)，逆反应的速率可表示为v(CO2)＝k2·c(CO2)，则k2＝__________(用含k1的代数式表示)。
周测3 化学平衡状态、化学平衡常数
(时间：60分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题6分，共72分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1．在恒温恒容的密闭容器中发生反应：Fe2O3(s)＋3CO(g) 2Fe(s)＋3CO2(g)，下列叙述能说明反应达到平衡状态的是( )
A．混合气体的压强不发生变化
B．该反应的平衡常数K不发生变化
C．混合气体的密度不发生变化
D．消耗CO的速率与生成CO2的速率相等
答案 C
解析 反应前后气体分子个数不发生变化，恒温恒容条件下压强一直不变，A错误；反应的平衡常数K只与温度有关，温度不变平衡常数不变，B错误；根据密度＝，恒温恒容条件下，密度不变即气体质量不变，反应达到平衡状态，C正确；消耗CO的速率与生成CO2的速率相等只表示正反应速率，不能判断是否达到平衡，D错误。
2．向体积为2 L的恒容密闭容器中充入2.40 mol N2O4发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的物质的量随时间(t)的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．0～25 s内用NO2表示的平均反应速率为0.048 mol·L－1·s－1
B．该反应在125 s后才达到平衡
C．反应达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)
D．平衡时，c(N2O4)＝1.40 mol·L－1
答案 C
解析 0～25 s内，v(NO2)＝＝＝＝0.024 mol·L－1·s－1，A错误；由图可知，从100 s开始n(NO2)不再发生变化，故该反应在100 s达到平衡，B错误；反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，且不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，故反应达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，C正确；达到平衡时，生成的n(NO2)＝2.00 mol，则100 s内消耗的n(N2O4)＝n(NO2)＝1.00 mol，平衡时的c(N2O4)＝＝0.70 mol·L－1，D错误。
3．在一定条件下，已达化学平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法正确的是( )
A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K＝
B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变
C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数随之变化
D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小
答案 A
解析 对于确定的反应，K只与温度有关，改变除温度之外的条件都不会引起K的改变。
4．(2023·深圳红岭中学期中)高炉炼铁的主要反应为3CO(g)＋Fe2O3(s) 3CO2(g)＋2Fe(s)。已知该反应在不同温度下的平衡常数K如下：
温度/℃ 1 000 1 150 1 300
K 4.0 3.7 3.5
下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．增加Fe2O3固体的质量，可以提高CO的转化率
C．一定温度下，减小容器体积既能提高反应速率又能使平衡常数增大
D．一定温度下，在恒容密闭容器内发生上述反应，容器内气体密度不变时，不能说明反应达到平衡状态
答案 A
解析 由表格中数据可知，温度越高，K越小，则该反应的ΔH<0，A正确；增加Fe2O3固体的质量，CO的转化率不变，B错误；减小容器体积，气体的浓度增大，反应速率加快，但温度不变，化学平衡常数不变，C错误；恒容密闭容器内气体密度不变时，气体的质量不再发生变化，则该反应已达到平衡状态，D错误。
5．(2024·天津高二检测)某温度下为了研究合成氨的反应，研究小组向2 L恒容密闭容器中加入N2和H2，在t1时测得容器内c(N2)＝0.1 mol·L－1，c(H2)＝0.3 mol·L－1，c(NH3)＝0.2 mol·L－1，恒温下测得容器内压强变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．M点：v正
C．改变条件，可使n(NH3)＝0.8 mol
D．自起始至达到平衡状态时，氮气的平均速率为 mol·L－1· min－1
答案 B
解析 由题图可知，M点时反应向正反应方向进行，故此时v正>v逆，A错误；由题图可知平衡时压强为t1时的，设N2转化的物质的量为x mol，t1时，n(H2) ＝0.6 mol，n(N2)＝0.2 mol，n(NH3)＝0.4 mol，据此列出三段式：
N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
t1时量/ mol 0.2 0.6 0.4
转化量/ mol x 3x 2x
平衡量/ mol 0.2－x 0.6－3x 0.4＋2x
根据在恒温、恒容的条件下气体的压强之比等于物质的量之比，＝，解得x＝0.1，可得t1～t2转化的H2的物质的量＝0.3 mol，再加上从反应开始至t1时生成0.4 mol NH3，则N2转化了0.2 mol，H2转化了0.6 mol，H2 的平衡转化率为×100% ＝75%，B正确；t1时测得容器内c(N2)＝0.1 mol·L－1，c(H2)＝0.3 mol·L－1，c(NH3)＝0.2 mol·L－1，若反应物全部转化为生成物，则n(NH3)＝0.8 mol，但由于H2和N2合成NH3的反应为可逆反应，不可能把反应物全部转化为NH3，故n(NH3)<0.8 mol，C错误；根据上述分析可知，达到平衡时，＝ mol·L－1＝0.15 mol· L－1，v(N2) ＝×60 s· min－1＝ mol·L－1· min－1，D错误。
6．将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为( )
A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2
答案 A
解析 2SO2(g)＋O2(g) ?2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
转化/mol 2 1 2
平衡/mol 2 1 2
平衡时c(SO2)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25 mol·L－1，c(SO3)＝0.5 mol·L－1，K＝＝4。
7．[2022·湖南，16(1)①改编]在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4 kJ· mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ· mol－1
下列说法错误的是( )
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡不移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．平衡时H2的体积分数可能大于
D．将炭块粉碎，可加快反应速率
答案 C
解析 在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变反应物的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A说法正确；在反应中由固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B说法正确；若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g)，由C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)可知，H2的体积分数的极值为，由于可逆反应有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此，平衡时H2的体积分数不可能大于，C说法不正确；将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D说法正确。
8．臭氧(O3)是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下O3在水中可发生如下反应：
反应Ⅰ：O3O2＋[O] ΔH1>0，平衡常数为K1；
反应Ⅱ：O3＋[O] 2O2 ΔH2，平衡常数为K2。
总反应：2O33O2 ΔH<0，平衡常数为K。下列叙述不正确的是( )
A．对于总反应有3v(O3)＝2v(O2)
B．ΔH2>0
C．K＝K1·K2
D．适当升高温度，可提高消毒效率
答案 B
9．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH1<0；
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0。
则反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数是( )
A. B．2K1－K2
C. D．K－K2
答案 A
解析 2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g) K1＝；2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g) K2＝；4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g) K＝＝××＝。
10．将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：
NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)
2HI(g) H2(g)＋I2(g)
当反应达到平衡时c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则NH3的浓度为( )
A．3.5 mol·L－1
B．4 mol·L－1
C．4.5 mol·L－1
D．5 mol·L－1
答案 D
解析 两个反应都达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，则消耗c(HI)＝1 mol·L－1，说明NH4I固体分解生成的HI共为c(HI)＝1 mol·L－1＋4 mol·L－1＝5 mol·L－1，则c(NH3)＝c(HI)＝5 mol·L－1。
11.(2023·湖南雅礼中学月考)T ℃时，向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋H2O(g)，达到平衡时，HCHO的分压(分压＝总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知：初始加入2 mol H2时，容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法正确的是( )
A．5 min时反应达到c点平衡状态，0～5 min内v(H2)＝0.2 mol·L－1·min－1
B．随着增大，HCHO(g)的平衡分压不断增大
C．b点时反应的平衡常数Kp＝ kPa－1
D．由图像可得到：Kp(a)
解析 设平衡时反应的CO2的物质的量为x mol，根据c点列出三段式：
CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 2 0 0
转化/mol x 2x x x
平衡/mol 1－x 2－2x x x
平衡时气体的总压强为p平＝×1.2p kPa，则平衡时HCHO的分压为×p平＝××1.2p kPa＝0.2p kPa，解得x＝0.5，故p平＝p kPa。5 min时达到c点平衡状态，则0～5 min内v(H2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，A错误；随着增大，平衡正向移动，CO2的转化率增大，HCHO的平衡分压增大，但增大的H2的分压会越来越大，当按照化学计量数之比投料，即＝2时，HCHO的平衡分压最大，因此继续增大，HCHO的平衡分压将减小，B错误；b、c点温度相同，其Kp相同，由以上分析可知c点时p(CO2)＝×p kPa＝0.2p kPa，同理p(H2)＝0.4p kPa，p(HCHO)＝p(H2O)＝0.2p kPa，即Kp＝＝ kPa－1＝ kPa－1，C正确；由于温度相同，故平衡常数相同，则Kp(a)＝Kp(b)＝Kp(c)，D错误。
12．在一定体积的密闭容器中，进行反应：2X(g)＋Y(s) Z(g)＋W(g) ΔH＝a kJ·mol－1，若其化学平衡常数K和温度t的关系如下表。下列叙述正确的是( )
t/℃ 700 800 900 1 000 1 200
K 0.6 1.0 1.3 1.8 2.7
A.a<0
B．若在4 L容器中通入X和Y各1 mol，在800 ℃下反应，某时刻测得X的物质的量为 mol，说明该反应已达到平衡
C．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
D．在1 200 ℃时，反应Z(g)＋W(g) 2X(g)＋Y(s)的平衡常数为2.7
答案 B
解析 由题表中数据可知，随温度升高，平衡常数增大，则该反应为吸热反应，a>0，A错误；由题意可列出三段式：
2X(g)＋Y(s) Z(g)＋W(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol
某时刻/mol
由于反应前后气体物质的量不变，则可用物质的量代替浓度计算浓度商Q＝＝1＝K，说明该反应已达到平衡，B正确；固体物质不列入平衡常数的表达式，该反应的化学平衡常数表达式为K＝，C错误；在1 200 ℃时，反应2X(g)＋Y(s)??Z(g)＋W(g)的平衡常数为2.7，其逆反应Z(g)＋W(g) 2X(g)＋Y(s)的平衡常数应为≈0.37，D错误。
二、非选择题(本题共3小题，共28分)
13．(9分，每空3分)回答下列问题，分析化学平衡状态的判定。
(1)N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)，一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．NO2和O2的浓度比保持不变
b．容器中压强不再变化
c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5)
d．气体的密度保持不变
(2)下列说法中可证明反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是__________。
A．一个H—H断裂的同时有两个H—I断裂
B．反应速率v(H2)＝2v(HI)
C．条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化
D．温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化
(3)在一定温度下，体积不变的密闭容器中，能说明反应2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)达到平衡状态的是__________(填序号)。
①混合气体的压强不变
②混合气体的密度不变
③相同时间内断裂3 mol N—H，同时形成1 mol CO2
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤NH3的体积分数不变
答案 (1)b (2)AD (3)①②
解析 (1)NO2和O2作为生成物，初始投入量为零，则生成的浓度比始终是4∶1，所以NO2和O2的浓度比保持不变时不能说明达到平衡状态，a项不符合；该反应在密闭容器中进行，反应是气体体积增大的反应，容器中压强随着气体的含量改变而改变，当不再变化时说明达到平衡状态，b项符合；v正(NO2)＝2v逆(N2O5)才能说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，c项不符合；气体的密度等于质量除以体积，气体总质量不变，容器体积不变，则气体密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，d项不符合。(2)一个H—H断裂的同时有两个H—I断裂，则正反应速率等于逆反应速率，说明反应达到平衡状态， 故A正确；反应速率v(H2)＝2v(HI)，未指明正反应速率和逆反应速率，故B错误；根据质量守恒，混合气体的质量始终不变，该反应是气体物质的量不变的反应，随着反应进行，混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；该反应只有I2(g)有颜色，温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化，则I2(g)浓度不变，说明反应达到平衡状态，故D正确。(3)①该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强一直减小，当混合气体的压强不变时，说明反应达到平衡，正确；②该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体质量减小，气体总体积不变，密度一直减小，当混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡，正确；③反应物、生成物均含有N—H，相同时间内断裂3 mol N—H，同时形成1 mol CO2，不能说明v正＝v逆，不能说明反应达到平衡，错误；④若按化学计量数之比充入反应物，反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2∶1，反应过程中混合气体的平均相对分子质量为定值，当混合气体的平均相对分子质量不变时，不能说明反应达到平衡，错误；⑤若按化学计量数之比充入反应物，反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2∶1，氨气体积分数始终不变，则NH3的体积分数不变时不能说明反应达到平衡，错误。
14．(10分)(2023·湖北黄冈高二月考)试运用所学知识，回答下列问题：
(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为K＝，则其所对应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知在一定温度下，
①C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 K1；
②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 K2；
③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH3 K3。
则K1、K2、K3之间的关系是______________________________________________，
ΔH3＝__________(用含a、b的代数式表示)。
(3)煤化工通常通过研究不同温度下反应的平衡常数来解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时发生如下反应：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
该反应的正反应是__________(填“吸热”或“放热”)反应；若该反应在500 ℃时进行，设CO和H2O的起始浓度均为0.02 mol·L－1，在该条件下，CO的平衡转化率为__________。
答案 (1)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s) (2)K3＝K1·K2 (a＋b) kJ·mol－1 (3)放热 75%
解析 (1)化学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，根据K＝以及元素守恒可知，该反应的化学方程式为CO(g)＋H2(g)??H2O(g)＋C(s)。(2)根据盖斯定律可知③＝①＋②，所以ΔH3＝(a＋b) kJ·mol－1，K3＝K1·K2。(3)由题表可知，温度越高K越小，说明该反应正反应为放热反应；设CO的转化浓度为c mol·L－1，列三段式：
CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)
开始/(mol·L－1) 0.02 0.02 0 0
转化/(mol·L－1) c c c c
平衡/(mol·L－1) 0.02－c 0.02－c c c
则＝9，解得c＝0.015，所以CO的平衡转化率为×100%＝75%。
15．(9分，每空3分)(1)[2022·全国甲卷，28(1)①]TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa
反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol－1，Kp＝________Pa。
(2)[2021·海南，16(3)]溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25 ℃时，H2CO3(aq) CO2(aq)＋H2O(l)的平衡常数K＝600，正反应的速率可表示为v(H2CO3)＝k1·c(H2CO3)，逆反应的速率可表示为v(CO2)＝k2·c(CO2)，则k2＝__________(用含k1的代数式表示)。
答案 (1)－223 1.2×1014 (2)
解析 (1)根据盖斯定律，将“反应(ⅱ)－反应(ⅰ)”得到反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，则ΔH＝－51 kJ·mol－1－(＋172 kJ·mol－1)＝－223 kJ·mol－1，则Kp＝＝ Pa＝1.2×1014 Pa。(2)当反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，则由v(H2CO3)＝v(CO2)可得：k1·c(H2CO3)＝ k2·c(CO2)，＝＝K＝600，解得k2＝。
