2.3 专题突破6 利用三段式法”进行化学反应的相关计算-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(鲁科版2019)

专题突破6利用“三段式法”进行化学反应的相关计算 黑题 专题强化练 时：35min 题型1有关反应速率的计算 3molM和1molN的混合气体，达到平衡 1,合成气转变为甲醇的反应为C0(g)+2H(g) 时M的转化率为 () CH0H(g）△H=-90.8kJ·mol。 A.<60%B.=40%C.<40%D.>60% 定条件下，将1molC0和3molH2通入2L 4.(2024·山东日照高二期中)向1L密闭容器 的恒容密闭容器中，5min时测得H2的物质 中充人5molC0和4molN0发生反应： 的量为2.4mol。下列说法正确的是( 2N0(g)+2C0(g)=N2(g)+2C02(g） A.0~5mim,反应放出的热量为27.24kJ △H<0,测得平衡时NO的体积分数与温度、压 B.第5min时H2的反应速率为 强的关系如图。下列说法错误的是 () 0.06mol·L·min C.其他条件不变，增大C0浓度可以增加体 40 系中活化分子百分数 D.反应到5min时，生成0.6 mol CH,0H 10 20 2.(2024·湖南长沙高二月考)一定温度下，向 延是/'a 2L恒容容器中充入1.0molA和1.0molB, A.Ti<T2 发生反应A(g)+B(g)=一2C(g),经过一段 B.E点的压强平衡常数K,为5(NMP) 时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数 据如表，下列说法正确的是 C.C点的反应速率一定高于E点 ( D.在X点，降温同时压缩容器体积，不可到达 V/s 0 5 15 25 35 D点 n(A)/mol 1.0 0.85 0.81 0.80 0.80 题型3有关体积分数或气体密度的相关计算 A.前5s的平均反应速率v(A)=0.03mol· 5.1molX气体与a mol Y气体在体积可变的密闭 L1·s 容器中发生如下反应：X(g)+aY(g)一Z(g), B.由题目信息可知，正反应为放热反应 反应达到平衡后，测得X的转化率为50%。而 C.保持温度不变，起始时向容器中充入 且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密 0.20molA、0.20molB和1.0molC,反应 达平衡前（正）<知（逆） 度是反应后混合气体密度的，则。和6的 D.保持温度不变，起始时向容器中充入 数值可能是 ( 2.0molC,达平衡时.C的转化率小于80% A.a=1,b=2 B.a=2.b=1 题型2有关化学平衡常数及转化率的计算 C.a=2,b=2 D.a=3,b=2 3.某温度下在密闭容器中发生如下反应： 6.二氧化碳催化加氢制甲醇：C02(g)+3H2(g) 2M(g)+N(g)一2E(g),若开始时只充人 =CH,OH(g)+H,0(g)△H<0,反应在起 2molE气体，达到平衡时，混合气体的压强 n(H2) 始物 =3时，不同条件下达到平衡，体 比起始增大了20%：若开始时只充入了 (C02) 选择性必修第一册：LK黑白题068 系中甲醇的物质的量分数为x(CHOH),在 应容器中，通过下列反应合成尿素。 t=250℃下的x(CH0H)~p、在p=5×103Pa 反应I:2NH(g)+C0,(g)=NH,COONH,(I) 下的x(CH,OH)~t如图。下列说法正确的是 △H=-159.5kJ·mol ( 反应Ⅱ：NH,COONH,(1)=C0(NH2)2(1)+ w/10 Pa H20(1) △H=+72.5kJ·mol 45.6. 下列说法正确的是 0.11 0.10 A.高温有利于反应I自发进行 0.09 B.NH的体积分数不再改变，不能说明反应 0.07 0.06 I达到了平衡状态 0.04 C.将2 mol NH,和1molC02充入反应I的 0.031 0.02 平衡体系中，再次达到平衡时，c(NH,) 0.01 200210220230240250260270280 增大 /℃ D.增大压强，对于尿素的合成没有影响 A.该反应的化学平衡常数表达式为K= 9.（(2023·江苏常州高二期中)以C02、H2为原 c平(CHOH)·c平(H20) 料合成CH,OH涉及的反应如下： c平(C02)·3c(H2) 反应I:C02(g）+3H2(g）一CH,OH(g) B.图中对应等温过程的曲线是b +H20(g) △H=-49kJ·mol C.当x(CH,0H)=0.10时，C0,的平衡转化率 约为33.3% 反应Ⅱ：C0,(g)+H(g)一C0(g)+H0(g) D.当x(CH,OH)=0.10时，反应条件可能 △H2=+41kJ·mol 为2×10Pa、210℃或9×10Pa、280℃ 反应Ⅲ：C0(g）+2H,(g)CH,OH(g）△H 7.将aLNH通人某恒压的密闭容器中，在一定 在5MPa下，按照n(C02):n(H2)=1:3投 条件下让其分解，达到平衡后气体体积增大 料，平衡时，C0和CH,OH在含碳产物中物质 到bL(气体体积在相同条件下测定)。下列 的量分数及C0,的转化率随温度的变化如 图。下列说法正确的是 说法中正确的是 100 A.平衡后氨气的分解率为-x100% 80H 60 B.平衡混合气体中H2的体积分数为 40 C0转化率 3(b-a）×100% 20 270.25 2b 150 200 250300 350 400 湿度/℃ C.反应前后气体的密度比为 A.反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总 D.平衡后气体的平均摩尔质量为17公8 键能 B.曲线m代表C0在含碳产物中物质的量分数 题型4多重平衡问题 C.该条件下温度越低，越有利于工业生 8.(2024·山东菏泽高二期中)合成尿素 产CH,OH [C0(NH2)2]是利用C02的途径之一。 D.图示270℃时，平衡体系中H,的体积分数 将NH3和CO2按照2：1的比例通入恒容反 约为66.6% 第2章黑白题069-92.4k」·l,表示一定条件下，1wlN,和3olH,完全反应生 不变，增大C0浓度，增大单位体积内话化分子的数日，但分子总数 成2lNH3.放出的热量为92.4kJ,该反应为可逆反应.物质不能 也增大，故体系中活化分子百分数未改变，C错误：反应到5in时. 完全反应，恒温恒压下，反应前后气体的物质的量发生变化，①与② 反应0.6m氢气，生成0.3 mol CH,0H,D错误 中N,H,的物质的量之比均为1：3，二者为等效平衡，反应物的转 2.C解析：分析表格数据可知.A的物质的量达到0.80m时反应达 化率相同，②中参加反应的量是①中的2倍，所以Q=2Q,< 到平衡状态，列三段式如下： 184.8k,即91<Q2<184.8k,故C项正确。 A()+B()=2C() 6.A解析：已知反应M(g)+N(g)一2R(g)△7<0在一恒温恒压 起始浓度(ol·L1) 0.50.5 0 的密闭容器中发生，山，时刻达到平衡，在2时刻改变某一条件，由图 转化浓度(mol·1.1) 0.10.1 02 可知，反应再次达到平衡后，逆反应速率与原平衡相同，由此可知， 平衡浓度(ol·L1) 0.40.4 0.2 改变的条件一定是加人了一定量的R面增大了B的浓度，由于容器 0.22 为恒温恒压的.故容器体积必然成比例增大，所以在，时刻反应物 人=04x04=0.25。反应在前5的平均反应速韦r(A)= 的浓度都成小。，时刻的”正大于2时刻的E,A不正确：3时刻改 (1.0-0.85)ml-0.O15ml,L·6,A错误：需根据温度变化对平 变的条件是向密闭容器中加R,B正确：1，Ⅱ两过程达到平衡时，两 2L×5s 平衡等效，所以M的体积分数相等，C正确：因为1，Ⅱ两过程等效 衡的影响确定反应的吸放热情况，题目并没有给出，B错误：相同温 且温度、压强相等，所以M的物质的量与容器体积等比侧扩大，I、 度下，起始时向容器中充入0.20molA、0.20malB和1.0molC,Q= Ⅱ两过程达到平衡时，M的浓度相等，D正确 01x0,25>人，反应逆向进行，反应达到平衡前r(正)<（递）.C正 0.5 7.C解析：由题干图像信息可知，甲、乙相比，乙容器反应先达到化学 平衡，即乙容器的温度T2高于甲容器的温度T,,温度越高，(C)的 确：保持温度不变，起始时向容器中充人20mlC.等效为起始加人 浓度越小，即升高温度平衡逆向移动，说明该反应的正反应是一个放 1.0mlA和1.0mdB.山于该反应前后气体的体积保持不变.故与 热反应，即<0，A正确：由表中数据可知，丙容器比乙容器反应物浓 原平衡相比，压强增大，平衡不移动，平衡时的A,B转化率不变，故 度更大，温度相同，故丙容器的反应速率更快，即丙容器达到平衡所 平衡时A.B的物质的量等于1.6ml.C的物质的量等于0.4mol,即 相同温度下，起始时向容器中充入2.0mlC,达到平商时，C的物质 需要的时间比乙短，B正确：由题干表中数据和图像信息可知，平衡时 的量等于0.4ml,参加反应的C的物质的量等于1.6ml,转化率等 乙容器中C的浓度为1m·L,则A的消耗量为0.5md·L1,A的转 化常为05ml·L 于80%，D错误。 3:×100%16.7%,结合表中数据可知，同温下丙 3.A解析：设充人2mlE气体，达平衡时E转化的物质的量为x,列 三段式如下： 容器中起始量是乙容器的2倍，达到平衡时C的浓度也是乙容器 2M(g）+N(g)=2E(g) 的2倍，说明两容器达到的平衡为等效平衡，即得出x=1,则丙容器 开始物质的量m 00 与乙容器达到等效平衡，丙容器中A的平衡转化率等于16.7%.C错 2 误：10mim末甲容器中C的浓度为Iml·L.则B的消耗量为 反应物质的量wd 2 、0.5m·L,测0-10min内甲容器中的平均反应速率(B)=长。 平衡物质的量mol 2-x 0.5mol·1.1 =0.05ml·L'·min1,D正确 因为此时压强与气体物质的量成正比，所以混合气体的物质的量比 10 min 8.A解析：据题给热化学方程式可知，该反应前后气体的总物质的量 起始增大了20%：列式：+(2mm-)=(1+20%)×2ml,解得： 不变，因此反应时容器内压强不变，为恒压反应，乙中气体的物质的 x=0.8mdl。由等效平衡分析得，若开始加入2mM和1molN, 量是甲中的两倍，体积也是甲中的两倍，且温度相同，将乙容器中的 物质全部转化为A、B,得出甲容器中各物质的浓度与乙容器中的一 则M的转化率为，×100%=60%， 样，所以甲与乙完全等效。两容器达平衡后升高相同的温度时，乙 若有 2M(g)+N(g)→2E(g】 容器压强不变，容积增大，容器中各物质浓度减小，则甲容器中的反 起始/l3 0 应速率大于乙容器中的反应速率，故A正确：两容器中的反应均达 可见：反应物M的量增加，其本身的转化率减小，N的转化专增大 到平衡时.平衡混合物中各组分的体积百分组成相同混合气体的 所以选A。 密度也相同.故B错误：且然等效平衡后甲，乙容器中A、B的浓度相 4.B解析：4H<0,则反应为放热反应，温度升高，平衡逆移.N0的体积 等，但甲中反应是从正反应方向进行，乙中反应是从逆反应方向进 分数增大，则T,<T2,A正确：D点达平衡时，假设N0变化了 行，所以无法判断哪个容器先达到平衡状态，故C错误：向甲容器中 2xmol·L,N0的体积分数为25%.列三段式如下： 再充入2olA和2olB.相当于在甲容器中平衡的基础上使压强 2N0(g)+2C0(g)N2(g)+2C0(g】 增大一倍.平衡不移动，反应物转化率不变，平衡后甲容器中C的浓 起始量(mol·L') 4 5 0 0 度是乙容器中C的浓度的2倍，甲、乙中C的物质的量相等，故 变化量(ml·L1) 2x2x 2x D错误。 平衡量(mol·L) 4-2x5-2x 2 专题突破6利用“三段式法”进行化 则42 9-x 25%,则a1,达平衡时，p(0)=号×10MP=25NP 学反应的相关计算 (C0)= 0NPa=375NP,p()=客×10N=1,25NPa, 3 专化 题号12 (C0)=2 ×I0NMPa=2.5NPa,则D点的压强平衡常数K,为 答案AC MP),D,E两点的温度相同，压强平衡常数只与温度有关，则 4 1.A解析：0-5m.反应放出的热量为3m-24m×908U·m 2 ￡点的压强平衡容数人为名()，B错误：C点的湿度压强。 =27.24kJ,A正确：只能计算一段时间内的平均反应速率，不能计算 反应物浓度都大于E点，则C点的反应速率一定高于E点，C正确： 瞬时速率，第5mm时，H,的反应速率不能确定，B错误：其他条件 在X点，降温，化学平衡正移.NO体积分数减小，同时压缩容器体积 选择性必修第一册·LK黑白题26 则体系的总压增大，X点不可到达D点，D正确 合这个规律的是曲线m,B错误：由图可知，温度在150℃时有利于反 5.D解析：可逆反应的有关计算一般采用三段式法 应I进行.CHOH的含量高，有利于提高CH,OH的产率，但并不是 X(g)+aY(g)=6Z(g) 温度越低越好，因为温度太低反应速率太慢，C错误：根据题意设起 起始量/mol 1 0 始量n(C02)=Iol.(H2)=3l,平衡时甲醇和C0的物质的量 转化量/mol 0.50.5a0.5b 相等，设CH,0H的物质的量为x,期C0的物质的量也为x,20℃时 平衡量/mol 0.50.5a 0.56 C02的转化率为25%.则平衡时C02的物质的量为0.75l.根据碳 反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的？，因为在相同条 守征：0.75mo+2x=1ml,解得x=0.125mol,根据氧守征，水的物质 的量为2mol-0.75m0×2-0.125mo-0.125ml=0.25mdl.根据氢守 件下质量不变，所以反应前和反应后气体的物质的量之比是4：3， ol=2.5mad.则反应后 i+a 4 恒，氢气的物质的量为3x2-0.125×4-0.25x2 2 因此有0.5+050+05元了，解得1+a=26,所以选项D正确。 总的物质的量为0.75mol+0.125mal+0.125mol+2.5mol+0.25mal= 6.C解析：平衡常数是生成物平衡浓度系数次幂的乘积与反应物平衡 浓度系数次幂的乘积的比值，该反应的平衡常数表达式为K= 3,75ml,则平衡体系中，的体积分数为25m ×100%=66.7%. 3.75w 保(0)·户H,),A错误：随压强增大，平衡正向移动。 e￥(CH,OH)·c军(H20) D正确 x(CH,OH)增大，图中对应等温过程的曲线是，B错误：当 专题突破7化学反应速率和化学平衡图像 x(CH,OH)=0.10时，假设初始状态氢气物质的量是3amol,转化 黑题 专题强化练 3弘l,三段式为： CO(g)+3H(g)-CH,OH(g)+H20(g) 题号12345678 起始状态/mola 3a 答案BBAABCBA 转化过程/db 36 b 1.B解析：0~4mi,A物质的量减少6mol但未变为0，B物质的量域 平衡状态/mla-b 3n-3b 少4m心l也未变为0，C物质的量增加6mol,故化学方程式为3A+2B 61 由题意得到。+303动+2=0.1，整理后得：。=33.3%.即 一一3C,A正确：各组分含量不再变化时才达到平衡，图中显示这个 C0,的平衡转化率约为33,3%，C正确：根据图示，对应等温过程的 时刻为4mm,B错误：4mim内C的反应速率为r=△n(C2三6 VA=2x4mol. 曲线是a,对应等压过程的曲线是b,当x(CH,0H)=0.10时，反应条 L·min=0.75mol·L1·min,C正确：由A项分析可知反应的 件可能为5×10Pa,210℃或9×10Pa.250℃.D错误 化学方程式为3A+2B一3C,反应速率之比等于对应物质的化学计 7.B解析：根据反成2NH:一N2+3H,,可以计算出反应达到平衡 后，转化的氨气为(6-)L,反应达到平衡时，氨气的体积为 量数之比，则的子2aA=3B.D正商 (2-b)L,氯气的体积为，L,氢气的体积为3(6L平衡后氨 2.B解析：由图像可知，10mn时达到平衡，平衡时D的浓度变化量 2 2 气的分解率为-×100%.故A项错误：平衡混合气体中H,的体积 为3mL,故(D)=兰=03 omin,故A错误：由闲 可知，15mm时改变条件瞬间.反应混合物的浓度不变，平衡向逆反 分数为3(-×1O0%,放B项正确：设反应的。LN,的质量 应移动，该反应正反应为吸热反应，故改变条件应是降低温度，故 B正确：由图可知，平衡时A,D的浓度变化量分别为15l·L, 为mg.反位前皆度为，=？.反应后的蜜度为：=号所以反应前 3l·L1,故1：x=1.5ml·L1:3ml·L1,所以x=2,反应前后 后气休的密度比为。，故C项错误：同温同压下，根据p水=T,A= 气体的体积不变，增大压强平衡不移动，故C错误：由图可知，平衡 时A,D的浓度变化量分别为1.5o·L13ol·L1,故1：x= 行=。得=pkT,所以摩尔质量之比等于嗜度之比.反位前氨 1.5mml·L1:3mdl·L1,所以x=2,可逆反应A(g)+B(g)一 c2(D) 气的摩尔质量为17名·，则反应后的平均摩尔质量为 C()+2D()的平衡常数表达式人=：(A)·(B)放D错误 g·m,选项中单位错误，故D项错误 17a 3.A解析：加入催化剂，反应速率加快，①错，②对：加人催化剂的反 应平衡时反应速率也快，③错，④对：因为使用催化剂，反应速率加 8.B解析：反应I:2NH(g)+CO2(g)一=NH,COONH,(I)△H= 快，到达平衡的时间短，所以⑤对，⑥错：使用催化剂对化学平衡设 -1595kJ·',△H<0.△S<0.△H-TAS要小于0，则低温有利于反 有影响，所以阴影部分的面积相等所以⑦对，⑧错。 应1自发进行，A错误：由两步反应可知，将NH2和C02按照2：1 4。A解析：平衡常数K只与温度有关，【，Ⅱ的温度相同，平衡常数不 的比例通入恒容反应容器中，NH的体积分数始终不变，故NH,的 变，A错误：，时正反应速率瞬间不变.然后增大，说明改变的条件是 体积分数不再改变，不能说明反应I达到了平衡状态，B正确： 增大生成物浓度，则加入了一定量的Q(g),B正确：最初加人体系中 将2lNH3和ICO充入反应I的平衡体系中，再次达到平衡 的M为固体，N为气体，当向体系中加入Q时，平衡逆向移动，因此 时，c(NH,)不变，C错误：增大压强，对于尿素的合成平衡正向移动， 平衡时N的物质的量：n(Ⅱ)>n(I).C正确：该反应为气体体积增 D错误。 大的反应，在恒容密闭容器中进行，当压强不变时反应达平衡」 9.D解析：根据盖斯定律【-Ⅱ可得反应ⅢC0(g）+2H(g)一 D正确。 CH0H(g）△H3=-49kJ·mol'-41kJ·mol1=-90kJ·mol': 5.B解析：达到平衡后，加入催化剂，只能改变反应速率，面不能使化 △H=反应物的总键能-生成物的总键能，故反应Ⅲ中反应物的总键 学平衡发生移动.因此C的体积分数不变，故A错误：根据题图1可 能小于生成物的总键能，A错误：反应Ⅱ的正反应是吸热反应，生成 知：在温度T2时先达到平衡，根据温度对化学反应速率的影响可知 物中有C0,温度升高，反应Ⅱ的平衡正向移动，C0的物质的量分数 温度T2>T,,升高温度，C的体积分数C%减小，说明升高温度，化学 增大：反应Ⅲ的正反应是放热反应，反应物中有C0,温度升高，反应 平衡向左移动.故B正确：根据题图2可知：在压强时首先达到平 Ⅲ的平衡逆向移动，C0的物质的量分数也会增大，也就是说.，温度升 衡，说明压强：>严，增大压强，C的体积分数C%诚小.说明增大压 高，C0的产量变大，则C0在含碳产物中的物质的量分数增大，故符 强，平衡向左移动，根据平衡移动原理.增大压强，化学平衡向气体 正本参考答案黑白题27