2023届新高考化学一轮分层练案(三十二)化学平衡常数及转化率的计算.docx

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1、一轮分层练案（三十二）化学平衡常数及转化率的计算（应用课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1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KC该反应的正反应是吸热反应D增大CO2浓度，平衡常数增大【答案】CA项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B项，固体物质浓度视为常数，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，错误；C项，温度升高，K增大，则该反应的正反应为吸热反应，C正确；D项，平

2、衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。2大量实验事实表明，对于可逆反应：mA(g)nB(g)p(C)q(D)，在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度代入表达式：Kcp(C)表示物质C的物质的量浓度的p次方。得到的结果是一个定值。我们把这个常数叫作该反应的化学平衡常数。这个式子叫化学平衡常数表达式。依据你的理解下列可逆反应平衡常数表达式错误的是()选项化学方程式平衡常数表达式A2NO2N2O4KBNO2N2O4KC2Fe3Fe3Fe2KDBr2H2OHBrHBrOK【答案】A2NO2N2O4的平衡常数表达式K，故A错误。3

3、已知下列反应的平衡常数：H2(g)S(s)H2S(g)，K1；S(s)O2(g)SO2(g)，K2。则反应：H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数为()AK1K2BK1K2CK1K2D【答案】DH2(g)S(s)H2S(g)的平衡常数K1，S(s)O2(g)SO2(g)的平衡常数K2，反应H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数K。4将2 mol CH4(g)和5 mol H2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是()AKAKBKCKD

4、BKAKBKCKCKDDKAKBKCKD【答案】B由图可知B、C温度相同，则平衡常数相同，即KBKC，压强为p1时，A到C点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KAKC，同理压强为p2时，B到D点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KBKD，则平衡常数的大小关系为KAKBKCv逆D恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积分数增大【答案】D升高温度，K减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，故A错误；平衡常数2105，故B错误；计算此时Qc8K2，则平衡逆移，v逆v正，故C错误；

5、恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，结合勒夏特列原理可知，G的体积分数增大，故D正确。6反应、均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应、发生在氧化炉中，反应发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如下表所示。下列说法正确的是()温度/K化学平衡常数反应：4NH35O24NO6H2O反应：4NH33O22N26H2O反应：2NOO22NO25001.110267.110341.31027002.110192.610251.0A使用选择性催化反应的催化剂可增大氧化炉中NO的含量B通过改变氧化炉的温度可促进反应而抑制反应C通过改变氧化炉的压强可促进反应而抑制反应D氧化炉出气在进入氧化塔前应进

6、一步提高温度【答案】A使用选择性催化反应的催化剂可促进反应的发生，增大氧化炉中NO的含量，故A正确；升高温度，反应和反应的化学平衡常数均减小，则正反应均为放热反应，无法通过改变氧化炉的温度达到促进反应而抑制反应的效果，故B错误；反应和反应的正反应均为气体分子数增大的反应，无法通过改变氧化炉的压强达到促进反应而抑制反应的效果，故C错误；反应、正反应均为放热反应，所以氧化炉出气在进入氧化塔前应降低温度，故D错误。7某温度下2 L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是()XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A该温度下，此

7、反应的平衡常数K6.75B升高温度，若W的体积分数减小，则此反应H0C增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动D该温度下，此反应的平衡常数表达式是K【答案】A由表中数据可知，n(X)1 mol、n(Y)0.5 mol、n(W)1.5 mol，所以，n(X)n(Y)n(W)1 mol0.5 mol1.5 mol213，反应方程式为2XY3W。反应前后气体的物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，所以平衡常数K6.75，故A正确；升高温度W的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，即HH2OCO2D温度升高，上述三个反应的平衡

8、常数均增大【答案】CNO分解反应NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常数K1015，故A错误；化学平衡常数表示化学反应进行的程度，但不表示反应难易程度，故B错误；化学平衡常数K的数值越大，化学反应进行的程度越大，常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NOH2OCO2，故C正确；是放热反应，是吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，所以升高温度平衡常数减小，平衡常数增大，故D错误。9氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。利用如下装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数

9、Kp，实验步骤如下：()关闭K3，打开K1和K2，开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1；()关闭K2，缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变，读取压强数值。记录25 、30 下压强分别为12.0 kPa、17.1 kPa。下列说法错误的是()A氨基甲酸铵分解反应的H0B该反应25 时的化学平衡常数Kp2.561011 Pa3C步骤中测压仪数值未稳定即关闭K1，Kp测量值偏小D步骤中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏大【答案】C选项A，温度升高压强增大，由反应方程式可知，平衡正向移动，则正反应为吸热反应，正确；选项B，设CO2的压强为x Pa，则NH3的压强为2x Pa，总压强为12

10、.0 kPa，则p(CO2)4 000 Pa，p(NH3)2p(CO2)8 000 Pa，则Kpp(CO2)p2(NH3)2.561011Pa3，正确；选项C，步骤中测压仪数值未稳定即关闭K1，U形管左侧会有残留空气，导致Kp测量值偏大，错误；选项D，步骤中读数时U形管左侧液面偏高，则证明左侧气压小于右侧，Kp测量值偏大，正确。10一定条件下，反应6H2(g)2CO2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)的数据如图所示。下列说法正确的是()A该反应为吸热反应B达平衡时，v正(H2)v逆(CO2)Cb点对应的平衡常数K值小于c点Da点对应的H2的平衡转化率为90%【答案】CD由图可知，温度越高，

11、反应物的转化率越低，则升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，可知该反应的H0，故A错误；平衡时不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则平衡时，v正(H2)3v逆(CO2)，故B错误；该反应为放热反应，温度越高K越小，b点温度高于c点，则b点对应的平衡常数K值小于c点，故C正确；a点CO2转化率为60%，n(H2)n(CO2)2，设H2为2 mol，转化的CO2为1 mol60%0.6 mol，结合反应可知，转化的氢气为0.6 mol1.8 mol，则a点对应的H2的平衡转化率为100%90%，故D正确。二、非选择题11二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以

12、Ni/Al2O3为催化剂，由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如图：(1)该可逆反应的化学方程式为_。_使用催化剂Ni/Al2O3_(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。(2)300 下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300 升至500 ，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是_(填字母)。A该反应的HK(300 )C300 下，减小的值，CO2的平衡转化率升高D反应达到平衡时，v正(H2)2v逆(H2O)(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率(

13、CO2)与L和X的关系如图1所示，L和X表示温度和压强。X表示的物理量是_。L1_L2(填“”)，判断理由是_。(4)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 mol H2(g)，1.0 mol CO2，控制条件(催化剂为Ni/Al2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图2所示。4 min时CO2的转化率为_。T1温度下该反应的化学平衡常数为_。解析：(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)4H2(g)Ni/Al2O3,CH4(g)2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率。(2)A项，对于该可逆反应，若其他条件不变，温度从300

14、 升至500 ，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，正确；B项，正反应为放热反应，因此K(500 )K(300 )，错误；C项，减小的值，CO2的平衡转化率降低，错误；D项，反应达到平衡时，v正(H2)2v逆(H2O)，正确。(3)根据方程式CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)及反应的HL2。(4)由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7p0，设发生反应的CO2为x mol，列出三段式： CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)起始量/mol140 0转化量/molx4x x2x平衡量/mol1x 44xx2x压强与物质

15、的量成正比，解得x0.75，转化率(CO2)100%75%；平衡常数K6.75。【答案】(1)CO2(g)4H2(g)Ni/Al2O3,CH4(g)2H2O(g)不能(2)BC(3)温度该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，(CO2)升高(4)75%6.7512甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/5008002H2(g)CO(g)CH3OH(g)K12.50.15H2(g)CO2(g)H2O(g) CO(g)K21.02.503H2(g)CO2(g)

16、CH3OH(g)H2O(g)K3(1)在恒容密闭容器中发生反应，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是_(填字母)。a平衡正向移动b混合气体的平均相对分子质量增大cCO2的转化率增大(2)K1、K2、K3的关系是：K3_。(3)500 时测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(molL1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则此时v正_v逆(填“”“”或“”)。(4)某温度下反应中H2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2 molL1 H2和1 molL1CO，则B点时化学平衡常数为_。(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的

17、恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应，起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)0.05 molL1，甲中CO2的转化率为_，乙中CO2的转化率_甲。(填“大于”“等于”或“小于”)起始浓度甲乙c(H2)/(molL1)0.100.20c(CO2)/(molL1)0.100.20解析：(1)在恒容密闭容器中发生反应，由表中数据可知，达到平衡后升高温度，该反应的平衡常数变大，说明化学平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应。a.平衡正向移动，正确；b.因为气体的总物质的量和总质量均不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，错误；c.CO2的转化率增大，正确。(2)由表中

18、信息可知，所以，K1、K2、K3的关系是：K3K1K2。(3)500 时，K3K1K22.5，测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(molL1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则Q2.5K3，所以此时处于平衡状态，v正v逆。(4)由图可知，B点时，反应中H2的平衡转化率为0.80。开始加入2 molL1 H2和1 molL1 CO，两种反应物的投料比为化学计量数之比，故两种反应物的转化率相同。则B点时，c(H2)2 molL1(10.80)0.40 molL1，c(CO)1 molL1(10.80)0.20 molL1，CH3OH的变化量与C

19、O的变化量相同，所以c(CH3OH) 1 molL10.800.80 molL1，化学平衡常数为25。(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应，其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)0.05 molL1，由此可以求出CO2的变化量为0.05 molL1，所以甲中CO2的转化率为100%50%，乙中的投料为甲中的2倍，故容器内的压强也是甲的2倍，但是因为该反应前后气体的分子数不变，所以压强不能使该化学平衡发生移动，CO2的转化率等于甲。【答案】(1)ac(2)K1K2(3)(4)25(5)50%等于13聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其

20、催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为CH3COOCH3(l)C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)CH3OH(l)已知v正k正x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)，v逆k逆x(CH3COOC6H13)x(C6H13OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。(1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比11投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率()随时间(t)的变化关系如图所示。该醇解反应的H_0(填“”或“0。348 K时，设初始投入为1 mol，则有： CH3COOCH3(l)

21、C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)CH3OH(l)起始/mol 1 1 0 0转化/mol 0.64 0.64 0.64 0.64平衡/mol 0.36 0.36 0.64 0.64平衡常数Kx3.2。k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更大，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此，k正k逆值最大的曲线是；根据v正k正x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)，v逆k逆x(CH3COOC6H13)x(C6H13OH)，A点x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)大，温度高；因此A点v正最大，C点x(CH3COOC6H13)x(CH3OH)大且温度高，因此C点v逆最大。(2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此，21时乙酸甲酯转化率最大，化学平衡常数Kx只与温度有关，因此Kx不变。(3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，故a错误；催化剂不影响化学平衡，说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数，故b正确；催化剂能够降低反应的活化能，故c正确；催化剂不改变化学平衡，故d错误。【答案】(1)3.2AC(2)21不变(3)bc