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課練24 化學平衡常數(shù)、轉化率及相關計算
小題狂練
1．[2019湖南長沙中學月考]已知：反應mX(g)＋nY(g)qZ(g) ΔH<0，m＋n>q，在密閉容器中反應達到平衡時，下列說法不正確的是( )
A．恒容時通入稀有氣體使壓強增大，平衡不移動
B．增大壓強，反應速率加快且可以提高Z的產率
C．恒壓時，增加一定量Z(g)，混合氣體的平均相對分子質量變大
D．恒容時增加X的物質的量，Y的轉化率增大
答案：C
解析：恒容時通入稀有氣體，體系的壓強增大，但反應混合物的濃度不變，則平衡不移動，A正確。由于m＋n>q，增大壓強，平衡正向移動，則Z的產率提高，B正確。恒壓時，增加一定量Z(g)，達到的新平衡與原平衡等效，各物質的濃度不變，則混合氣體的平均相對分子質量不變，C錯誤。恒容時增大X(g)的物質的量，平衡正向移動，則Y的轉化率增大，D正確。
2．研究發(fā)現(xiàn)，液態(tài)苯是優(yōu)質儲氫材料：C6H6(l)＋3H2(g)C6H12(l)。一定溫度下，在密閉容器中充入一定量液態(tài)苯(足量)和適量氫氣，經反應達到平衡后，測得c(H2)＝2 molL－1。保持溫度不變，將容積體積壓縮至原來一半，達到新平衡時c(H2)為( )
A．1 molL－1
B．2 molL－1
C．3 molL－1
D．4 molL－1
答案：B
解析：該可逆反應只有一種氣體，平衡常數(shù)K＝，溫度不變，則平衡常數(shù)K不變，氫氣濃度不變。
3．在密閉容器中充入一定量X、Y氣體，發(fā)生反應：aX(g)＋bY(l)cZ(g)，達到平衡時，測得c(X)＝1 molL－1。溫度不變時，將容器體積縮小至原來的一半，達到新平衡時c(X)＝1.5 molL－1。下列推斷正確的是( )
A．上述反應中有a
c，A項錯誤，B項錯誤。X的轉化率增大，C項錯誤。平衡向右移動時，氣體總質量增大，氣體總物質的量減小，故混合氣體的平均相對分子質量增大，D項正確。
4．環(huán)己基甲醛是有機合成、藥物合成的重要中間體。在合適的催化劑作用下，用環(huán)己烯可制備環(huán)己基甲醛，反應原理如下：
在恒壓密閉容器中加入一定比例的反應物，測得反應過程中產物含量隨溫度變化的曲線如圖所示。下列判斷正確的是( )
A．b點反應達到平衡狀態(tài)
B．ΔH>0
C．c、d、f三點的反應速率逐漸減小
D．升高溫度，平衡向生成環(huán)己烯的方向移動
答案：D
解析：從圖像看出，c點對應的體系達到平衡狀態(tài)，c點前的a、b點均未達到平衡，A項錯誤；達到平衡之后，隨著溫度升高，產物的百分含量降低，說明正反應是放熱反應，B項錯誤；c、d、f三點對應的溫度依次升高，它們的反應速率依次增大，C項錯誤；該可逆反應的逆反應是吸熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，D項正確。
5．向Ⅰ、Ⅱ兩個體積相同的恒容密閉容器中各充入2 mol NO2氣體，發(fā)生反應：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJmol－1，達到平衡后，Ⅰ、Ⅱ兩個容器中NO2的轉化率分別為α1和α2。下列推斷正確的是( )
A．轉化率大小：α1<α2
B．Ⅱ中混合氣體顏色較淺
C．Ⅰ中混合氣體密度較大
D．Ⅱ中相對分子質量較小
答案：D
解析：開始只投入NO2氣體，NO2顯紅棕色，N2O4呈無色，該反應的正反應是放熱反應。在容器Ⅱ中，隨著反應進行，容器內溫度升高，相當于容器Ⅰ達到平衡之后進行加熱，上述平衡向左移動，故容器Ⅰ中NO2的轉化率較大，A項錯誤；容器Ⅱ中NO2的濃度較大，顏色較深，B項錯誤；兩個容器的體積相同，氣體總質量相等，故密度相等，C項錯誤；混合氣體中，NO2的體積分數(shù)越大，混合氣體的相對分子質量越小，相對于Ⅰ容器，Ⅱ容器中NO2的體積分數(shù)較大，故Ⅱ中混合氣體的相對分子質量較小，D項正確。
6．[2019河北衡水中學調研]汽車發(fā)動機中生成NO的反應為N2(g)＋O2(g)2NO(g)，T ℃時，K＝0.09。T ℃下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入N2(g)和O2(g)模擬反應，起始濃度如下表所示：
起始濃度
甲
乙
丙
c(N2)/(molL－1)
0.46
0.46
0.92
c(O2)/(molL－1)
0.46
0.23
0.92
下列判斷不正確的是( )
A．起始時，反應速率：丙>甲>乙
B．平衡時，c(NO)：甲＝丙>乙
C．平衡時，N2的轉化率：甲>乙
D．平衡時，甲中c(N2)＝0.40 molL－1
答案：B
解析：起始反應物的濃度越大，反應速率越快，則起始時反應速率：丙>甲>乙，A正確。丙中起始c(N2)、c(O2)分別是甲中起始量的2倍，則丙中c(NO)是甲中c(NO)的2倍，B錯誤。甲與乙相比，甲可看作是在乙平衡基礎上增大c(O2)，而增大c(O2)，平衡正向移動，N2的轉化率增大，故平衡時N2的轉化率：甲>乙，C正確。T ℃時，K＝0.09，甲中起始c(N2)＝c(O2)＝0.46 molL－1，則有
則平衡常數(shù)K＝＝0.09，解得x＝0.06，故平衡時甲中c(N2)＝0.46 molL－1－0.06 molL－1＝0.40 molL－1，D正確。
7．[2019天津靜海一中調研]一定溫度下，將1 mol A和1 mol B氣體充入2 L密閉容器中，發(fā)生反應A(g)＋B(g)xC(g)＋D(s) ΔH>0，t1時達到平衡。在t2～t3時刻分別改變反應的一個條件，測得容器中氣體C的濃度隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A．反應方程式中的x等于1
B．t2時刻改變的條件是使用催化劑
C．t3時刻改變的條件是移去少量物質D
D．t1～t3間該反應的平衡常數(shù)均為4
答案：D
解析：t2時刻C的濃度增大，t2～t3時間內C的濃度不變，說明平衡不移動，應是增大壓強引起的，壓強不影響該平衡體系，則有x＝1＋1＝2，A錯誤。使用催化劑，平衡不移動，C的濃度不變，B錯誤。由圖可知，t3時刻后，C的濃度逐漸增大，而移去少量D，平衡不移動，C的濃度不變，C錯誤。t1～t3時間內溫度相同，則平衡常數(shù)相同，由圖可知，t1時刻C的平衡濃度為0.50 molL－1，則有
A(g) ＋ B(g)2C(g)＋D(s)
起始濃度/(molL－1) 0.5 0.5 0
轉化濃度/(molL－1) 0.25 0.25 0.50
平衡濃度/(molL－1) 0.25 0.25 0.50
故該反應的平衡常數(shù)為K＝＝＝4，D正確。
8．已知X(g)＋Y(g)Z(g)＋G(g) ΔH的平衡常數(shù)與溫度的關系如表所示。
溫度/℃
600
700
830
1 000
1 200
平衡常數(shù)K
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
在830 ℃時，向2 L密閉容器中投入a mol X、b mol Y氣體，反應并達到平衡狀態(tài)。下列說法不正確的是( )
A．600 ℃和1 200 ℃時該反應平衡常數(shù)的表達式相同
B．該可逆反應的正反應是吸熱反應
C．上述反應達到平衡時X的最大轉化率為50%
D．上述反應達到平衡時密度、相對分子質量都不變
答案：B
解析：根據(jù)數(shù)據(jù)表知，升高溫度，平衡常數(shù)減小，說明正反應是放熱反應。
9．[2019北京朝陽區(qū)模擬]將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：
實驗組
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所需時間/min
CO
H2O
CO2
1
650
4
2
1.6
5
2
900
2
1
0.4
3
3
2
1
0.4
1
下列說法不正確的是( )
A．該反應的正反應為放熱反應
B．實驗1中，前5 min用CO表示的反應速率為0.16 molL－1min－1
C．實驗2中，平衡常數(shù)為K＝
D．實驗3與實驗2相比，改變的條件可能是溫度
答案：D
解析：由表中數(shù)據(jù)計算可知，650 ℃和900 ℃時CO的轉化率分別為40%、20%，說明溫度越高，CO的轉化率越小，則該反應的正反應是放熱反應，A正確。實驗1中前5 min生成1.6 mol CO2，同時消耗1.6 mol CO，則有v(CO)＝＝0.16 molL－1min－1，B正確。實驗2中達到平衡時，n(CO2)＝0.4 mol，則有
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
1 0.5 0 0
0.2 0.2 0.2 0.2
0.8 0.3 0.2 0.2
則900 ℃時該反應的平衡常數(shù)K＝＝＝，C正確。實驗2和3 CO、H2O的起始量相等，實驗3達到平衡所需時間比實驗2短，則實驗3的反應速率快，達到平衡時實驗2和3中n(CO2)均為0.4 mol，而升高溫度，平衡逆向移動，平衡時n(CO2)減小，故改變的條件可能是使用了催化劑，D錯誤。
10．已知可逆反應3X(g)＋2Y(s)nC(g) ΔH。若p10，經60 s達到平衡狀態(tài)，生成0.4 mol Z。下列說法正確的是( )
A．60 s內平均反應速率為v(X)＝0.005 molL－1s－1，X的轉化率為80%
B．其他條件不變，將容器體積變?yōu)? L，X的平衡濃度增大
C．其他條件不變，若降低溫度，逆反應速率減小，X的體積分數(shù)也減小
D．其他條件不變，若初始投入2 mol X和2 mol Y，則物質Y的轉化率減小
答案：D
解析：60 s達到平衡，生成0.4 mol Z，則有v(Z)＝＝0.01 molL－1s－1，根據(jù)反應速率與化學計量數(shù)的關系可得v(X)＝v(Z)＝0.01 molL－1s－1＝0.005 molL－1s－1；消耗X的物質的量為0.005 molL－1s－12 L60 s＝0.6 mol，則X的轉化率為100%＝20%，A錯誤。將容器體積變?yōu)? L，平衡逆向移動，但X的平衡濃度減小，B錯誤。降低溫度，正、逆反應速率均減小，平衡逆向移動，則X的體積分數(shù)增大，C錯誤。其他條件不變，初始投入2 mol X和2 mol Y，當將原容器容積擴大為原來的1.5倍時，可與新的平衡等效，由于容器擴大，壓強減小，平衡向逆反應方向移動，X、Y的轉化率均減小，D正確。
12．在V L恒容密閉容器中充入2 mol CO,2 mol NO，發(fā)生反應：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH，測得在溫度T1、T2時，不同時刻CO的濃度(molL－1)如表所示：
時間/min
溫度/K
0
2
4
6
8
10
T1
1
0.70
0.60
0.55
0.50
0.50
T2
1
0.80
0.65
0.50
0.45
0.45
下列說法正確的是( )
A．由此推知，T1>T2，ΔH>0
B．T1時NO的平衡轉化率大于T2
C．T1時上述反應的平衡常數(shù)K＝1.0
D．平衡時再充入1 mol CO和1 mol NO，CO的平衡轉化率減小
答案：C
解析：A項，從數(shù)據(jù)表看出，T1時反應較快，說明T1大于T2；從平衡時CO濃度看出，T1時CO濃度較大，說明正反應是放熱反應，錯誤；B項，T1時NO的平衡轉化率為50%，T2時NO的平衡轉化率為55%，錯誤；C項，平衡時c(CO)＝c(NO)＝0.50 molL－1，c(CO2)＝0.50 molL－1，c(N2)＝0.25 molL－1，K＝＝Lmol－1＝1.0，正確。D項，再充入等物質的量的CO和NO，相當于對原平衡體系加壓，該可逆反應的正反應為氣體分子總數(shù)減小的反應，故平衡向右移動，CO、NO的平衡轉化率都增大，錯誤。
13．[2019黑龍江哈爾濱三中模擬]在一定溫度下，將H2和I2(g)各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，一段時間后達到平衡，反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表：
t/min
2
4
7
9
n(I2)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列說法不正確的是( )
A．反應前4 min的平均速率v(HI)＝2.510－3 molL－1min－1
B．當體系壓強不再改變時可以判斷反應達到平衡狀態(tài)
C．該溫度下此反應的平衡常數(shù)K＝1.44
D．再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI，平衡不移動
答案：B
解析：反應前4 min n(I2)由0.16 mol減少到0.11 mol，則有v(HI)＝2v(I2)＝2＝2.510－3 molL－1min－1，A正確。該反應是反應前后氣體總分子數(shù)不變的反應，恒容時氣體總壓強不變，故不能根據(jù)壓強判斷是否達到平衡狀態(tài)，B錯誤。由表中數(shù)據(jù)可知，達到平衡時n(I2)＝0.10 mol，此時c(I2)＝0.010 molL－1，則有
H2(g)＋I2(g)2HI(g)
起始濃度/(molL－1) 0.016 0.016 0
轉化濃度/(molL－1) 0.006 0.006 0.012
平衡濃度/(molL－1) 0.010 0.010 0.012
則該溫度下平衡常數(shù)為K＝＝＝1.44，C正確。再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI，由于該反應為氣體分子數(shù)不變的反應，充入氣體的物質的量之比與原平衡狀態(tài)相應氣體的物質的量之比相等，相當于增大壓強，則平衡不移動，D正確。
14．[2019遼寧師大附中模擬]T1 ℃時，向容器為2 L的密閉容器中充入一定量的A(g)和B(g)，發(fā)生如下反應A(g)＋2B(g)C(g)。反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)如下表：
反應時間/min
n(A)/mol
n(B)/mol
0
1.00
1.20
10
0.50
30
0.20
下列說法錯誤的是( )
A．前10 min內反應的平均速率為v(C)＝0.025 0 molL－1min－1
B．其他條件不變，起始時向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g)，達到平衡時n(C)<0.25 mol
C．其他條件不變時，向平衡體系中再充入0.50 mol A，與原平衡相比，達到平衡時B的轉化率增大，A的體積分數(shù)增大
D．溫度為T2 ℃時(T1>T2)，上述反應的平衡常數(shù)為20，則該反應的正反應為放熱反應
答案：D
解析：前10 min內消耗0.50 mol A，同時生成0.50 mol C，則有v(C)＝＝0.025 0 molL－1min－1，A正確。10 min時，反應的n(B)＝2n(A)＝2(1.00 mol－0.50 mol)＝1.00 mol，則10 min時，B的物質的量為0.20 mol，與30 min時B的物質的量相等，則反應10 min時已達到平衡狀態(tài)；其他條件不變，若起始時向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g)，將容積縮小為原來的時與原平衡等效，達到平衡時n(C)＝0.25 mol，但擴大容積，恢復到原體積，壓強減小，平衡逆向移動，故達到平衡時n(C)<0.25 mol，B正確。其他條件不變時，向平衡體系中再充入0.50 mol A，平衡正向移動，與原平衡相比，達到平衡時B的轉化率增大，A的體積分數(shù)增大，C正確。由上述分析可知，10 min時n(A)＝0.50 mol，此時達到平衡狀態(tài)，A、B、C的濃度(molL－1)分別為0.25、0.10和0.25，則有K(T1)＝＝＝100>K(T2)＝20，說明升高溫度，平衡正向移動，則該反應的正反應為吸熱反應，D錯誤。
15．[2019江西臨川二中、蓮塘一中聯(lián)考]在2 L恒容密閉容器中充入A(g)和B(g)，發(fā)生反應A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表：
實驗編號
溫度/℃
起始時物質的量/mol
平衡時物質的量/mol
n(A)
n(B)
n(C)
①
600
0.30
0.20
0.30
②
700
0.20
0.30
0.24
③
800
0.10
0.10
a
下列說法不正確的是( )
A．實驗①中，若5 min時測得n(B)＝0.050 mol，則0～5 min時間內平均反應速率為v(A)＝0.015 molL－1min－1
B．實驗②中達到平衡后，增大壓強，A的轉化率不變，平衡常數(shù)K不變
C．700 ℃時該反應的平衡常數(shù)K＝4.0
D．實驗③中，達到平衡時，a>0.10
答案：D
解析：實驗①中，5 min時測得n(B)＝0.050 mol，則消耗的n(A)＝n(B)＝0.20 mol－0.050 mol＝0.15 mol，故有v(A)＝＝0.015 molL－1min－1，A正確。反應前后氣體分子總數(shù)不變，故增大壓強，平衡不移動，則A的轉化率不變，溫度不變，平衡常數(shù)K不變，B正確。700 ℃時，n(C)＝0.24 mol，則有
A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)
起始濃度/(molL－1) 0.10 0.15 0
轉化濃度/(molL－1) 0.06 0.06 0.12
平衡濃度/(molL－1) 0.04 0.09 0.12
則700 ℃時該反應的平衡常數(shù)K＝＝＝4.0，C正確。①600 ℃時，n(C)＝0.30 mol，則有
A(g) ＋ B(g)2C(g)＋D(s)
起始濃度/(molL－1) 0.15 0.10 0
平衡濃度/(molL－1) 0.075 0.025 0.15
則有600 ℃時該反應的平衡常數(shù)K＝＝＝12，對比實驗①和②可知，升高溫度，平衡常數(shù)減小，故實驗③中K<4.0，因此K＝＝<4.0，推知a<0.10，D錯誤。
16．[2019黃岡調研]已知反應：CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定壓強下，按w＝向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時，丙烯的體積分數(shù)(φ)與溫度(T)、w的關系，圖乙表示正、逆反應的平衡常數(shù)與溫度的關系，則下列說法錯誤的是( )
A．圖甲中，w2>1
B．圖乙中，A線表示逆反應的平衡常數(shù)
C．溫度為T1、w＝2時，Cl2的平衡轉化率為50%
D．若在恒容絕熱裝置中進行上述反應，達到平衡時，裝置內的氣體壓強將增大
答案：C
解析：w增大，CH2===CHCH3的轉化率增大，則φ減小，由上述分析可知：w2>w1＝1，A項正確；由圖甲知，w一定時，溫度升高，φ增大，說明正反應為放熱反應，故溫度升高，正反應平衡常數(shù)減小，故圖乙中曲線A、B分別表示逆反應的平衡常數(shù)、正反應的平衡常數(shù)，B項正確；由圖乙可知，T1時平衡常數(shù)為1，設起始時CH2===CHCH3和Cl2的物質的量分別為a mol和2a mol，達到平衡時轉化的Cl2的物質的量為x mol，根據(jù)三段式法進行計算：
CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)
起始/mol a 2a 0 0
轉化/mol x x x x
平衡/mol a－x 2a－x x x
則＝1，解得x＝a，則Cl2的平衡轉化率為a2a100%≈33.3%，C項錯誤；該反應在反應前后氣體分子數(shù)不變，正反應放熱，在恒容絕熱裝置中進行題述反應，體系內溫度升高，根據(jù)pV＝nRT知，達到平衡時裝置內的氣體壓強將增大，D項正確。
17．[2019江西臨川二中、蓮塘一中聯(lián)考]T ℃，將2.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)充入體積為1 L的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s) ΔH<0；t時刻反應達到平衡時，C(g)的物質的量為2.0 mol。下列說法正確的是( )
A．t時刻反應達到平衡時，A(g)的體積分數(shù)為20%
B．T ℃時該反應的化學平衡常數(shù)為K＝2
C．t時刻反應達到平衡后，縮小容器體積，平衡逆向移動
D．相同條件下，若將1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同樣容器，達到平衡后，A(g)的轉化率為50%
答案：D
解析：達到平衡時生成2.0 mol C，則反應消耗1.0 mol A和1.0 mol B，則A(g)的體積分數(shù)為100%＝25%，A錯誤。達到平衡時，A、B、C的物質的量濃度(molL－1)分別為1.0、1.0、2.0，則T ℃時該反應的平衡常數(shù)為K＝＝＝4，B錯誤。該反應是反應前后氣體總分子數(shù)不變的反應，縮小容器的體積，平衡不移動，C錯誤。相同條件下，將1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同樣的容器中，達到的平衡與原平衡是等效平衡，A(g)的轉化率不變，則A(g)的轉化率為100%＝50%，D正確。
18．[2019北京西城區(qū)重點中學模擬]在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表：
實驗編號
溫度/℃
起始時物質的量/mol
平衡時物質的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列說法正確的是( )
A．實驗①中，若5 min時測得n(M)＝0.050 mol，則0～5 min時間內，用N表示的平均反應速率v(N)＝1.010－2 molL－1min－1
B．實驗②中，該反應的平衡常數(shù)為K＝2.0
C．實驗③中，達到平衡時，X的轉化率為60%
D．實驗④中，達到平衡時，b>0.060
答案：C
解析：5 min時測得n(M)＝0.050 mol，則有v(M)＝v(N)＝＝1.010－3 molL－1min－1，A錯誤。實驗②達到平衡時n(M)＝0.080 mol，則有
X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)
起始濃度/(molL－1) 0.01 0.04 0 0
轉化濃度/(molL－1) 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡濃度/(molL－1) 0.002 0.032 0.008 0.008
則該反應的平衡常數(shù)為K＝＝＝1.0，B錯誤。實驗③和②的溫度均為800 ℃，設反應中X的轉化率為x，則有K＝＝1.0，解得x＝0.6，故有X的轉化率為60%，C正確。根據(jù)實驗①數(shù)據(jù)求得平衡常數(shù)為K(700 ℃)≈2.6>K(800 ℃)＝1.0，說明升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，則該反應的ΔH<0；實驗③達到平衡時n(M)＝0.20 mol0.6＝0.12 mol，若實驗④與③均在800 ℃下進行，經計算達到平衡時n(M)＝0.06 mol，而升高溫度時，平衡逆向移動，n(M)＝b mol<0.060 mol，D錯誤。
課時測評
1.在密閉容器中進行反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH。達到平衡后，降低溫度，平衡常數(shù)增大。下列說法正確的是( )
A．升高溫度，平衡常數(shù)減小，CO2的平衡轉化率增大
B．增大反應物濃度，平衡轉化率一定增大
C．其他條件不變，縮小體積，氣體平均相對分子質量增大
D．改變條件，平衡正向移動，平衡常數(shù)和轉化率一定都增大
答案：C
解析：根據(jù)題意，達到平衡后，降低溫度，平衡常數(shù)增大，說明該反應的正反應是放熱反應，ΔH<0。A項，升高溫度，平衡向左移動，平衡常數(shù)減小，CO2的平衡轉化率減小，錯誤；B項，增大CO2的濃度，CO2的平衡轉化率減小，錯誤；C項，該可逆反應的正反應是氣體分子總數(shù)減小的反應，縮小體積，平衡向右移動，氣體總質量不變，氣體總物質的量減小，相對分子質量增大，正確；D項，平衡常數(shù)只與溫度有關，如果溫度不變，則平衡常數(shù)不變，錯誤。
2．[2019山西呂梁段考]一定溫度下，將2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196 kJmol－1。5 min時達到平衡，測得反應放出166.6 kJ熱量。下列說法錯誤的是( )
A．0～5 min內，用O2表示的平均反應速率v(O2)＝0.017 molL－1min－1
B．的值不變時，該反應達到平衡狀態(tài)
C．若增大O2的濃度，SO2的轉化率增大
D．條件不變，起始時向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，平衡時放熱小于333.2 kJ
答案：D
解析：1 mol O2完全反應時放出196 kJ熱量，則放出166.6 kJ熱量時消耗0.85 mol O2，故用O2表示的平均反應速率為v(O2)＝＝0.017 molL－1min－1，A正確。的值不變時，各物質的濃度保持不變，該反應達到平衡狀態(tài)，B正確。增大O2的濃度，平衡正向移動，則SO2的轉化率增大，C正確。條件不變，起始時向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，達到新的平衡時SO2的轉化率比原平衡中大，則平衡時放出熱量大于333.2 kJ，D錯誤。
3．在1.0 L恒容密閉容器中加入4 mol N2O5，在一定溫度下發(fā)生反應：(Ⅰ)N2O5N2O3＋O2，(Ⅱ)N2O3N2O＋O2。達到平衡時c(O2)＝4.5 molL－1、c(N2O3)＝1.5 molL－1。下列推斷合理的是( )
A．平衡時，c(N2O5)＝2 molL－1
B．平衡時，c(N2O)＝1 molL－1
C．反應Ⅱ的平衡常數(shù)K＝4.5 molL－1
D．N2O5的平衡轉化率為25%
答案：C
解析：用三段法計算：
(Ⅰ)N2O5N2O3＋O2
開始(molL－1) 4 0 0
平衡(molL－1) 4－x x x
(Ⅱ)N2O3N2O＋O2
開始(molL－1) x 0 x
平衡(molL－1) x－y y x＋y
依題意， 解得：
平衡時，c(N2O5)＝1 molL－1，A項錯誤；c(N2O)＝1.5 molL－1，B項錯誤；反應Ⅱ的平衡常數(shù)K＝＝＝4.5 molL－1，C項正確；N2O5的平衡轉化率為100%＝75%，D項錯誤。
4．[2019四川成都七中模擬]T ℃下，向體積為2 L的恒容密閉容器中通入NO2和O2，發(fā)生反應4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g) ΔH<0，部分實驗數(shù)據(jù)如下表。
時間/s
0
5
10
15
n(NO2)/mol
8.00
n1
n2
4.00
n(O2)/mol
2.00
1.25
1.00
n3
下列說法不正確的是( )
A．5 s內NO2的平均反應速率為0.3 molL－1s－1
B．若10 s時，再向容器中充入2 mol N2O5(g)，則新平衡下，NO2的體積分數(shù)將增大
C．若5 s時，改在絕熱恒容條件下達到平衡，新平衡下的平衡常數(shù)比原平衡的小
D．T ℃，該反應的平衡常數(shù)為0.125，反應物的平衡轉化率均為50%
答案：B
解析：由表中數(shù)據(jù)可知，5 s內n(O2)由2.00 mol減小為1.25 mol，則有v(O2)＝＝0.075 molL－1s－1，v(NO2)＝4v(O2)＝40.075 molL－1s－1＝0.3 molL－1s－1，A正確。10 s時，向容器中充入2 mol N2O5(g)，假設將容器擴大至一定比例使之與原平衡等效，再將容器壓縮至原體積，加壓平衡向右移動，達到新平衡時，NO2的體積分數(shù)減小，B錯誤。5 s時改在絕熱恒容條件下達到平衡，此時溫度高于原平衡時溫度，由于該反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故新平衡下的平衡常數(shù)比原平衡的小，C正確。當n(O2)＝1.00 mol時，n2＝8 mol－1.00 mol4＝4.00 mol，與15 s時n(NO2)相同，則10 s時該反應達到平衡狀態(tài)，則有
則平衡常數(shù)K＝＝0.125；反應物NO2和O2的平衡轉化率相等，均為50%，D正確。
5．[2019合肥調研]一定條件下，反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH>0達到平衡時N2的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是( )
A．壓強：p1>p2
B．b、c兩點對應的平衡常數(shù)：Kc>Kb
C．a點：2v(NH3)正＝3v(H2)逆
D．a點：NH3的轉化率為1/3
答案：B
解析：A項，該反應為反應前后氣體分子數(shù)增大的反應，恒溫時，壓強越大，N2的體積分數(shù)越小，p1Kb，故B正確；C項，反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，3v(NH3)正＝2v(H2)逆，故C錯誤；D項，對于反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，假設反應前氨氣的物質的量為1 mol，反應的氨氣的物質的量為x mol，則＝0.1，解得x＝，因此氨氣的轉化率為，故D錯誤。
6．[2019北京海淀區(qū)模擬]羰基硫(COS)可用于合成除草劑、殺草丹等農藥。H2S與CO2在高溫下反應可制得COS：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g) ΔH>0。在2 L密閉容器中充入一定量的H2S和CO2發(fā)生上述反應，數(shù)據(jù)如下表：
實驗
溫度℃
起始時
平衡時
平衡常數(shù)
1
T1
0.200
0.200
0
0
0.020 0
K1
2
T2
0.200
0.200
0
0
n2
K2＝
3
T2
0.400
0.400
0
0
n3
K3
下列判斷中不正確的是( )
A．K1＝
B．K2＝K3，且n3＝2n2
C．初始反應速率：實驗3>實驗2>實驗1
D．實驗2中平衡時的c(COS)≈0.028 6 molL－1
答案：D
解析：達到平衡時n(COS)＝0.020 0 mol，則有
H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)
起始濃度/ molL－1 0.100 0.100 0 0
平衡濃度/molL－1 0.090 0 0.090 0 0.010 0 0.010 0
則平衡常數(shù)K1＝＝，A正確。實驗2和3的溫度均為T2，平衡常數(shù)相等，則有K2＝K3；實驗2和3中起始CO2、H2S的物質的量之比均為1:1，則達到平衡時二者的轉化率相等，從而推知n3＝2n2，B正確。該反應的ΔH>0，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，由于K1實驗1；實驗2和3相比，溫度均為T2，但實驗3中起始反應物的量大，反應物的濃度越大，反應速率越快，則初始反應速率：實驗3>實驗2，C正確。實驗2的平衡常數(shù)K2＝，設平衡時c(COS)＝x，則有K2＝＝，解得x≈0.014 3 molL－1，D錯誤。
7．[2019河南漯河高中模擬]在4 L的密閉容器中發(fā)生反應xA(g)＋yB(g)zC(g)。圖甲表示200 ℃時容器中A、B、C物質的量隨時間的變化，圖乙表示不同溫度下平衡時C的體積分數(shù)隨起始n(A)n(B)的變化關系。則下列結論正確的是( )
A．200 ℃時，該反應的平衡常數(shù)為6.25
B．由甲圖和乙圖可知，反應xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH<0，且a＝2
C．200 ℃時，向容器中加入2 mol A和1 mol B，達到平衡時C的體積分數(shù)大于0.25
D．當外界條件由200 ℃降溫到100 ℃，原平衡一定被破壞，且正反應速率增大，逆反應速率減小
答案：C
解析：由圖甲可知，達到平衡時，A、B、C的物質的量變化值之比為0.4 mol:0.2 mol:0.2 mol＝2:1:1，該反應為2A(g)＋B(g)C(g)；容器的容積為4 L，達到平衡時，A、B、C的物質的量濃度分別為0.1 molL－1、0.05 molL－1、0.05 molL－1，則200 ℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝＝＝100，A錯誤。由乙圖可知，溫度升高，C的體積分數(shù)增大，說明升高溫度，平衡正向移動，正向為吸熱反應，則有ΔH>0，由甲圖可知，溫度為200 ℃時，平衡時A的物質的量變化量為0.4 mol，B的物質的量變化量為0.2 mol，在一定的溫度下只要A、B起始物質的量之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比，平衡時C的體積分數(shù)就最大，故a＝n(A) :n(B)＝0.4 mol:0.2 mol＝2，B錯誤。由甲圖可知，達到平衡時C的體積分數(shù)為0.25,200 ℃時，向容器中加入2 mol A和1 mol B，相當于增大壓強，平衡正向移動，故C的體積分數(shù)大于0.25，C正確。由乙圖可知，n(A) :n(B)一定時，溫度變化，C的體積分數(shù)發(fā)生變化。則200 ℃降溫到100 ℃，原平衡發(fā)生移動，正、逆反應速率均減小，D錯誤。
8．COCl2的分解反應為COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108 kJmol－1。反應體系達到平衡后，各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如圖所示(第10 min到14 min 的COCl2濃度變化曲線未示出)：
(1)計算反應在第8 min時的平衡常數(shù)K＝
________________________________________________________________________。
(2)比較第2 min反應溫度T(2)與第8 min反應溫度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”“>”或“＝”)。
(3)若12 min時反應于溫度T(8)下重新達到平衡，則此時c(COCl2)＝________molL－1。
(4)比較產物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min時平均反應速率[平均反應速率分別以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小
________________________________________________________________________
(5)比較反應物COCl2在5～6 min和15～16 min時平均反應速率的大小，v(5～6)________v(15～16)(填“<”“>”或“＝”)，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
(1)0.234 molL－1 (2)< (3)0.031 (4)v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)
(5)> 在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大
解析：
(1)第8 min時的平衡常數(shù)K＝＝＝0.234。
(2)從三種物質的濃度變化趨勢可知，從第4 min開始，平衡正向移動。由于該反應是吸熱反應，所以改變的條件是升高溫度。因此有：T(2)v(2～3)＝v(12～13)。(5)在5～6 min和15～16 min時反應溫度相同，但15～16 min時各組分的濃度都小，因此反應速率小。
9．[2019重慶巴蜀中學模擬]NO2、NO、CO、NO等是常見大氣污染物和水污染物，研究NO2、NO、CO、NO等的處理對建設美麗中國具有重要的意義。
(1)已知：①NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)，該反應的平衡常數(shù)為K1。斷開1 mol下列物質的所有化學鍵時所消耗能量分別為
NO2
CO
CO2
NO
812 kJ
1 076 kJ
1 490 kJ
632 kJ
②N2(g)＋O2(g)NO(g)ΔH＝＋89.75 kJmol－1 K2
③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－112.3 kJmol－1 K3
寫出NO與CO反應生成無污染氣體的熱化學方程式：
________________________________________________________________________，
此熱化學方程式的平衡常數(shù)K＝________(用K1、K2、K3表示)。
(2)污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應為2NO2(g)＋4CO(g)4CO2(g)＋N2(g)，某溫度下，在1 L密閉容器中充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，此時容器的壓強為1 atm,5 s時反應達到平衡，容器的壓強變?yōu)樵瓉淼?，則反應開始到平衡時CO的平均反應速率為v(CO)＝________。若此溫度下，某時刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為a molL－1、0.4 molL－1、0.1 molL－1、1 molL－1，要使反應向逆反應方向進行，a的取值范圍為________。
答案：
(1)2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－759.8 kJmol－1
(2)0.008 molL－1s－1 0≤a<0.8
解析：(1)NO與CO反應生成無污染氣體，則生成N2和CO2，化學方程式為2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。①反應NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)斷裂反應物中化學鍵吸收的總能量為812 kJ＋1 076 kJ＝1 888 kJ，形成生成物中化學鍵釋放的總能量為1 490 kJ＋632 kJ＝2 122 kJ，則該反應的ΔH＝(1 888－2 122) kJmol－1＝－234 kJmol－1。根據(jù)蓋斯定律，由①2＋③－②2可得2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，則有ΔH＝(－234 kJmol－1)2＋(－112.3 kJmol－1)－(＋89.75 kJmol－1)2＝－759.8 kJmol－1。此熱化學方程式的平衡常數(shù)K＝。
(2)恒溫恒容時，氣體的壓強之比等于其物質的量之比。開始充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，氣體壓強為1 atm,5 s反應達到平衡，壓強變?yōu)樵瓉淼?，此時氣體總物質的量為(0.1 mol＋0.2 mol)＝0.29 mol，設反應中消耗CO為x mol，則有
2NO2 ＋ 4CO4CO2＋N2
起始量/mol 0.1 0.2 0 0
轉化量/mol 0.5x x x 0.25x
平衡量/mol 0.1－0.5x 0.2－x x 0.25x
則有0.1－0.5x＋0.2－x＋x＋0.25x＝0.29，解得x＝0.04，故有v(CO)＝＝0.008 molL－1s－1。該溫度下，該反應的平衡常數(shù)為K＝＝＝。此溫度下，某時刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為a molL－1、0.4 molL－1、0.1 molL－1、1 molL－1，此時濃度商Qc＝＝，若使反應向逆反應方向進行，則有Qc>K，即>，解得a<0.8，故a的取值范圍為0≤a<0.8。
10．[2019湖北武漢部分重點學校調研]二甲醚是一種清潔能源，用水煤氣制取二甲醚的原理如下：
Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
(1)300 ℃和500 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數(shù)分別為K1、K2，且K1>K2，則其正反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)在恒容密閉容器中發(fā)生反應Ⅰ：
①如圖能正確反映體系中甲醇體積分數(shù)隨溫度變化情況的曲線是________(填“a”或“b”)。
②下列說法能表明反應Ⅰ已達到平衡狀態(tài)的是________。
A．容器中氣體的壓強不再變化
B．混合氣體的密度不再變化
C．混合氣體的平均相對分子質量不再變化
D．v正(H2)＝2v正(CH3OH)
(3)500 K時，在2 L密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min達到平衡，平衡時CO的轉化率為80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，則
①0～4 min，反應Ⅰ的v(H2)＝________；反應Ⅰ的平衡常數(shù)K＝________。
②反應Ⅱ中CH3OH的轉化率α＝________。
(4)二甲醚燃料電池的工作原理如圖所示，則X電極的電極反應式為__________________。用該電池對鐵制品鍍銅，當鐵制品質量增加64 g時，理論上消耗二甲醚的質量為________g(精確到0.01)。
答案：(1)放熱
(2)①a ②AC
(3)①0.8 molL－1min－1 6.25?、?0%
(4)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 7.67
解析：(1)300 ℃和500 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數(shù)分別為K1、K2，且K1>K2，說明升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，則該反應的正反應是放熱反應。
(2)①反應Ⅰ的ΔH<0，升高溫度，平衡逆向移動，甲醇的體積分數(shù)逐漸減小，故曲線a符合變化情況。②反應Ⅰ的正反應是氣體總分子數(shù)減少的放熱反應，若容器中氣體的壓強不變，則混合氣體的總物質的量不變，該反應達到平衡狀態(tài)，A正確；CO、H2和CH3OH都是氣體，混合氣體的密度始終不變，B錯誤；混合氣體的平均相對分子質量不變，則混合氣體的總物質的量不變，該反應達到平衡狀態(tài)，C正確；達到平衡時，有v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，D錯誤。
(3)①4 min達到平衡，平衡時CO的轉化率為80%，則消耗CO的物質的量為4 mol80%＝3.2 mol，v(CO)＝＝0.4 molL－1min－1，從而可得v(H2)＝2v(CO)＝20.4 molL－1min－1＝0.8 molL－1min－1。則
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始濃度/(molL－1) 2 4 0
轉化濃度/(molL－1) 1.6 3.2 1.6
平衡濃度/(molL－1) 0.4 0.8 1.6
則有反應Ⅰ的平衡常數(shù)K＝＝6.25。
②反應Ⅱ達到平衡時，2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，則反應Ⅱ中CH3OH的轉化率α＝100%＝80%。
(4)由圖可知，H＋向Y電極遷移，則Y電極是正極，X電極是負極，CH3OCH3在負極上發(fā)生氧化反應生成CO2和H＋，電極反應式為CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。用該燃料電池對鐵制品鍍銅，鐵作陰極，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，當鐵制品質量增加64 g時，生成1 mol Cu，電路中轉移2 mol電子，據(jù)得失電子守恒可知消耗CH3OCH3的物質的量為 mol，其質量為 mol46 gmol－1≈7.67 g。
2020版高考化學一輪復習 全程訓練計劃 課練24 化學平衡常數(shù)、轉化率及相關計算（含解析）.doc
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