化学平衡与化学平衡常数转化率及相关计算100题精练(答案解析)-2022-2023学年高三化学.pdf
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1、【100题精练答案+解析】化学平衡与化学平衡常数、转化率及相关计算2022年高考题1.(2022年广东卷)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g)=B a S(s)+4 H q(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是A.该反应的AH(),故 A 错误;B.从图示可以看出,在恒容密闭容器中,随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少,则平衡随着温度升高正向移动,水蒸气的物质的量增加,而 a 曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化,故 B 错误;C.容器体积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,故 C 正确;D.BaSCM是固体,向平衡
2、体系中加入BaSC)4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转化率不变,故 D 错误;2.(2022年广东卷)在相同条件下研究催化剂I、II对反应X f 2 Y 的影响,各物质浓度c 随反应时间/的部分变化曲线如图,则A.无催化剂时,反应不能进行B.与催化剂I 相比,II使反应活化能更低C.a 曲线表示使用催化剂II时 X 的浓度随的变化D.使用催化剂 I 时,02min 内,v(X)=1.0mol U1 m in1答案:D解析:A.由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故 A 错误;B.由图可知,催化剂I 比催化剂n 催化效果好,说明催化剂I 使反应活化能
3、更低,反应更快,故 B 错误;C.由图可知I,使用催化剂n 时,在 02m in内 Y 的浓度变化了 2.0m ol/L,而 a 曲线表示的X的浓度变化了 2.0m ol/L,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a 曲线不表示使用催化剂II时 X 浓度随时间/的变化,故 C 错误;D.使用催化剂I 时,在 02m in内,Y 的浓度变化了 4.0m ol/L,则u(Y)=Ac(Y)=.Omol/L=2.0.p -min-1,v(X)=-v(Y)=-x 2.0 mol-L1-min =1.0 mol-L1-min 1 At 2min 2 2故 D 正确;3.(2022年浙江卷)恒温恒容的密闭
4、容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:下列说法不氐画的是A.实验,0 20min,v(N2)=1.00 xl0-5mol-E-min-1B.实验,6()min时处于平衡状态,xw0.4()C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大答案:C解析:A.实验中,020m in,氨气浓度变化量为2.40 xl0mol/L-2.00 x 10-3mol/L=4.00 x 10-4mol/L,v(NH3 4-0 l o 4 m o l/L=2.00 x 10-5mol/(L m in),反20min应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=;v(NH3
5、)=1.00 xl()-5moi/(L.min),A 正确;B.催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验中氨气初始浓度与实验中一样,实验达到平衡时氨气浓度为4.00 x 10-4m ol/L,则实验达平衡时氨气浓度也为4.00 x lOmol/L,而恒温恒容条件下,实验相对于实验为减小压强,平衡正向移动,因此实验60min时处于平衡状 态,x 0.4,即 存0.4,B 正确;C.实验、实验中020min、20min40min氨气浓度变化量都是4.00 x 实验中60min时反应达到平衡状态,实验和实验催化剂表面积相同,实验中氨气初始浓度是实验中氨气初始浓度的两倍,实验60min时反应未
6、达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C 错误;D.对比实验和实验,氨气浓度相同,实验中催化剂表面积是实验中催化剂表面积的2倍,实验先达到平衡状态,实验的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D 正确;4.(2022 年浙江卷)关于反应C Ig H H q uiHClO(aq)+H+(aq)+Cl(aq)AH,稀释促进了 HC1O的电离,使 c(HC10)减少更多,因 此:(二?增 大,C 正确;D.氯水中加硝酸银产生白色沉淀,证明溶液中有氯离子,氯水中加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,证明生成了碘单质,溶液中有强氧化性的物质,而氯气和次氯酸都有强氧化性
7、,不能证明反应物和生成物共存,即不能证明上述反应存在限度,D 错误;5.(2022年湖南卷)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2mol X 和 Imol Y 发生反应:2X(g)+Y(g)Z(g)A H,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是A.A H 0B.气体的总物质的量:na12D.反应速率:vall;vbJI;答案:B解析:A.甲容器在绝热条件下,随着反应的进行,压强先增大后减小,根据理想气体状态方程 PV=nRT可知,刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高,则说明上述反应过程放热,即AH0,故 A 错误;B.根据A 项分析可知,上
8、述密闭溶液中的反应为放热反应,图中a 点和c 点的压强相等,因甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两者气体物质的量相等,则甲容器压强大于乙容器压强,则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量:n a n c,故 B 正确;C.a点为平衡点,此时容器的总压为p,假设在恒温恒容条件下进行,则气体的压强之比等于气体的物质的量(物质的量浓度)之比,所以可设Y转化的物质的量浓度为xm o I LT,则列出三段2 X(g)+Y(g)fc0 2 1式如下:入 c 20 x xc平 2 -2 x 1-xz(g)0 (2 2 x)+(l -x)+xl m o l p,贝I J有丛-=导
9、,计算得到x二0.7 5,那x(2 +l)m o l 2pX么化学平衡常数=c2(X)-c(Y)0 7 57 ”=1 2,又甲容器为绝热条件,等效为恒温条件下升温,平0.5 x 0.2 5衡逆向移动,则平衡常数减小即平衡常数K%声 故D错误。2021年高考题1.(2 0 2 1年北京卷)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C 3 H 83 H 6+小。6 0 0 ,将一定浓度的CO2与固定浓度的C 3 H 8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流 出 的C 3 H 6、CO和H 2浓度随初始C O 2浓度的变化关系如图。已知:C 3 H 8(g)+5 C h(g)=3 C O 2(g)+4 H 2 O
10、H=-2 2 2 0 k J/m o l C 3 H 6(g)+9/2 O 2(g)=3 C O 2(g)+3 H 2 O(l)H=-2 0 5 8 k J/m o l H 2(g)+l/2 O 2(g)=H 2。A H=-2 8 6 k J/m o l下列说法不正确的是()A.C 3 H 8(g)=C 3 H 6(g)+H 2(g)A H=+1 2 4 k J/m o lB.c(H 2)和 c(C 3 H 6)变化差异的原因:CO2+H2CO+H2OC.其他条件不变,投料比c(C 3 H 8)/c(C O 2)越大,C 3 H 8转化率越大D.若体系只有C 3 H 6、CO、氏 和H 2 O
11、生成,则初始物质浓度co与流出物质浓度c之间一定存在:3 co(C 3 H 8)+C 0(C O 2)=c(CO)+c(C O 2)+3 c(C 3 H 8)+3 c(C 3 H 6)答案:C解析:A.根据盖斯定律结合题干信息C 3 H 8(g)+5 O 2(g)=3 C O 2(g)+4 H 2 O H=-2 2 2 0 k J/m o l C 3 H 6(g)+9/2 O 2(g)=3 C C h(g)+3 H 2 O H=-2 0 5 8 k J/m o l H 2(g)+l/2 O 2(g)=H 2。H=-2 8 6 k J/m o l可知,可由-得到目标反应C 3 H 8(g)=C
12、3 H 6(g)+H 2(g),该反应的 H=A H i-H 2 H i=+1 2 4 k J/m o L A 正确;B.仅按C 3 H 8(g)=C 3 H 6(g)+H 2(g)可知C 3 H 6、H 2的浓度随C O 2浓度变化趋势应该是一致的,但是氢气的变化不明显,反而是CO与 C 3 H 6 的变化趋势是一致的,因此可以推断高温下能够发生反应C O 2+H 2-C O+H 2。,从而导致C 3 H 6、H 2 的浓度随C 0 2 浓度变化趋势出现这样的差异,B正确;C.投料比增大,相当于增大C 3 H 8浓度,浓度增大,转化率减小,C错误;D.根据质量守恒定律,抓住碳原子守恒即可得出
13、,如果生成物只有C 3 H 6、CO,+0、H 2,那么入口各气体的浓度c o和出口各气体的浓度符合3 c o(C3H8)+c0(C O2)=3C(C3H6)+c(C O)+3 c(C3H8)+c(C C h),D 正确。2.(2 0 2 1年海南卷)制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)H 2(g)+C O(g)H 0,下列说法正确的是()A.该反应 S (),A错误;B.升高温度,物质的内能增加,分子运动速率加快,有效碰撞次数增加,因此化学反应速率增大,B正确;C.恒温下,增大总压,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,使 H 2 O(g)的平衡转化率减小,C错误;D.恒温恒压下,加入催
14、化剂,化学平衡不移动,因此化学平衡常数不变,D错误;3.(2 0 2 1年高考湖南卷)已知:A(g)+2 B(g);=i3 C(g)z H 0,向一恒温恒容的密闭容器中充入I m ol A 和 3 m ol B 发生反应,时达到平衡状态I,在。2 时改变某一条件,力时重新达到平衡状态I I,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A.容器内压强不变,表明反应达到平衡B.f 2 时改变的条件:向容器中加入CC.平衡时A的体积分数(P(I )D.平衡常数 K:K(U)(p(I),C 正确;D.平衡常数K 与温度有关,因该反应在恒温条件下进行,所以K 保持不变,D 错误。4.(2021年
15、 1 月八省联考江苏卷)氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业;合成氨反应为N2(g)+3H2(g)=2N H 3(g)A=-92.4kJ/mol。实验室用加热NH4cl和 Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是()A.反应的ASX)B.反应的 AH=E(N-N)+3E(H-H)-6E(N-H)(E 表示键能)C.反应中每消耗1 mol比 转移电子的数目约等于2x6.02x1()23D.反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率答 案:C解析:A.在合成氨反应中,生成物气体分子数小于反应物气体分子数,所以反
16、应的AS v(Z)c.若 Z点处于化学平衡,则 21 0 C 时 反 应 的 平 衡 常 数 产%m o l/L0.0 2aD.190时,0150 min之间的MTP的平均反应速率为-j才mol/(L-min)答案:C解析:A.由图知X、Y 两点反应物的转化率相等,则 MTP的物质的量浓度相等,A 正确;B.由图知,X 点曲线斜率大于Z 点,则 X、Z 两点的瞬时速率大小为v(X)v(Z),因为Z 点转化率已达9 8%,反应物浓度极小,则反应速率下降,B 正确;C.由题知,反应过程中甲醇不断从体系中移走,若 Z 点处于化学平衡,则 210时甲醇的浓度不等于0.98amol/L,则反应的平衡常数
17、K 不 等 于 吟 岁 匣 mol/L,C 错误:0.02aD.190C时,0 150min之间的MTP的浓度减少了0.67mol/L,则其平均反应速率为mol/(L-min),D 正确;7.(2021年高考全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:(1)二氧化碳加氢制甲爵的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)Hi=+41kJm orCO2(g)+2H2(g)=CH3OH(g)4 W2=-9 0 k J m o r,总反应的/”=kJ-mo
18、l1;若反应为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的 是(填 标 号),判断的理由是。(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CCh)=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为 X(CH3O H),在 t=250下的 x(CH3O H)-p,在 p=5xl()5pa 下的 x(CH3OH)t 如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=;图 中 对 应 等 压 过 程 的 曲 线 是,判断的理由是;当 x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率a=,反应条件可能为或。答案:(1)-49 A 为正值,A“2为和,为负值,反应的活化能大于反应的p(H2
19、O)p(CH3OH)p s j H j p g)b 总 反 应 升 高 温 度 时 平 衡 向 逆 反 应 方 向 移 动,甲醇的物质的量分数变小 33.3%5xlO5Pa,210或 9xl()5pa,250解析:(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),该反应一般认为通过如下步骤来实现:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)A/i=+41kJ m oir,CO2(g)+2H2(g)=CH3OH(g),2=-90kJ m o L,根据盖斯定律可知,+可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为:CO2(g)+3H2(g)=CHjOH(
20、g)+H2O(g)/=(+41kJ-mol)+(-90kJ moli)=-49kJm olT;该反应总反应为放热反应,因此生成物总能量低于反应物总能量,反应为慢反应,因此反应的活化能高于反应,同时反应的反应物总能量低于生成物总能量,反应的反应物总能量高于生成物总能量,因此示意图中能体现反应能量变化的是A 项,故答案为:-49;A;为正值,A42为和”为负值,反应的活化能大于反应的。(2)二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H2O(g),因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式(:鬟:),故答案为:驾默华空。p5(H2)p(C O2)p3(H2)
21、p(C O2)该反应正向为放热反应,升高温度时平衡逆向移动,体系中x(CH30H)将减小,因此图中对应等压过程的曲线是b,故答案为:b;总反应“2)=1 mol,/?(H2)=3moL 则CO2(g)+3H2(g)一 KH30H(g)+H20(g)起始的物质的量/mol1300转化的物质的量/molX3xXX平衡的物质的量/mol1X3-3xXXX解得x=m o l,平衡时CO?的转化3三 十 倜 U J U.1U 1 1 J ,(33x)+(l-x)+.x+.x=0.1,-m o l率 a=J_xlOO%=33.3%;由图可知,满足平衡时x(CH30H)=0.10的条件有:5xlO5Pa,2
22、10或Imol9xlO5Pa,250,故答案为:33.3%;5xlO5Pa,210;9xlO5Pa,250.8.(2021年高考全国乙卷)一氯化碘(IC1)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Lie big误认为是IC L 从而错过了一种新元素的发现,该元素是。(2)氯伯酸钢(BaPtCk)固体加热时部分分解为BaCh、P t和 Cl2,376.8时平衡常数Kp=1.0 xl04Pa2,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量B aPtC k,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭),在
23、376.8,碘蒸气初始压强为20.0kPa。376.8C平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kP a,则 PIC1=k P a,反应21cl(g)=Cb(g)+l2(g)的平衡常数K=(列出计算式即可)。(3)McMorris测定和计算了在136180范围内下列反应的平衡常数KP2NO(g)+2ICl(g)K 2NOCI(g)+l2(g)KPI 2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)KP2得至U lgKp l 和 IgKpa均为线性关系,如下图所示:T T由图可知,N0C1分解为NO和 CL反应的 H 0(填“大于”或“小于”)反应21cl(g)=C12(g)+b(g K=(用KP I、KM
24、表示):该 反 应 的 0(填“大于”或“小于,),写出推理过程。(4)Kistiakowsky曾研究了 NOC1光化学分解反应,在一定频率(v)光的照射下机理为:NOC1+hv-NOC1*NOC1+NOC1*-2NO+C12其中h v 表示一个光子能量,NOC1*表示NOC1的激发态。可知,分 解 Im ol的 NOC1需要吸收mol光子。答案:澳(或 Br)24.8 100 x7.6x10、(24.8X10T(3)大于 KPKP2 大于 设 T T,即由图可知:lgKp2(T )lgKp2(T)T TlgKpi(T z)-lgKpi(T)=lgKp l(T)-lgKpi(T )则:lgKp
25、2(T )-Kpl(T z)lgKP2(T)-Kpl(T),即 k(T)k(T),因此该反应正反应为吸热反应,即A H 大于0(4)0.5解析:(1)红棕色液体,推测为漠单质,因此错过发现的元素是溪(或Br);(2)由题意玻376.8时璃烧瓶中发生两个反应:BaPtCk(s)+Pt(s)+2CL(g)、Cb(g)+l2(g)21cl(g)。BaPtCk=BaCb(s)+Pt(s)+2Cb(g)的平衡常数 KP=1.0 xl04Pa2,则平衡时p2(CL)=L0 xl()4pa2,平衡时p(C12)=100Pa,设到达平衡时b(g)的分压减小p k P a,则,Cb(g)+L(g)一 210(g
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