课下巩固精练卷(35) 化学平衡常数及相关计算(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 双选版）

[课下巩固精练卷(三十五)]　化学平衡常数及相关计算 知识点 题目难易程度 较易 中档 较难 化学平衡常数 1 2、3、6、7 10 平衡常数与平衡转化率的计算 4、5、8 综合考查 9 11、12 　　　　　　　　　　　　　　 一、选择题(每题5分，共10题，共50分) 1．在一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K，则相同温度时反应4NH3(g)⇌2N2(g)＋6H2(g)的反应热和化学平衡常数为(　　 ) A．2ΔH和2K B．－2ΔH和K2 C．－2ΔH和K－2 D．2ΔH和－2K 解析：选C。根据热化学方程式的意义，4NH3(g)⇌2N2(g)＋6H2(g)的反应热为－2ΔH，再根据平衡常数的表达式，得出其平衡常数为K－2，C项正确。 2．(2023·安徽皖江名校联考)在PdCl2­CuCl2做催化剂和适宜的温度条件下，用O2将HCl氧化为Cl2：4HCl(g)＋O2(g)⇌2H2O(g)＋2Cl2(g)　ΔH<0。下列有关说法不正确的是(　　 ) A．降低温度，可提高Cl2产率 B．提高，该反应的平衡常数增大 C．若断开1 mol H—Cl键的同时有1 mol H—O键断开，则表明该反应达到平衡状态 D．该反应的平衡常数表达式K＝ 解析：选B。此反应正向为放热反应，降低温度，平衡正向移动，可提高氯气产率，A正确；温度不变，平衡常数不变，B不正确；若断开1 mol H—Cl键的同时有1 mol H—O键断开，说明正、逆反应速率相等，则表明该反应达到平衡状态，C正确；各组分均为气体，平衡常数表达式正确，D正确。 3．(2023·江苏淮安期中)海洋中蕴藏着各种油气及矿物资源，海洋的开发利用潜力巨大。甲烷(可燃冰的主要成分)可以用来制氢气，其原理如下： CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋216 kJ·mol－1。下列有关说法正确的是(　　 ) A．升高温度不利于CH4转化率的上升 B．使用适当的催化剂可以提高反应速率 C．反应的平衡常数可表示为K＝ D．增大压强能提高反应中CH4的平衡转化率 解析：选B。该反应正反应为吸热反应，温度升高，平衡向吸热反应的方向移动，因此甲烷的转化率上升，A错误；催化剂可以提高化学反应速率，B正确；反应的平衡常数K＝，C错误；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，故向逆反应方向移动，甲烷的转化率减小，D错误。 4．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)⇌2AB(g)　ΔH＜0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　 ) A．图中a的值为0.15 B．该反应的平衡常数K＝0.03 C．温度升高，平衡常数K值减小 D．平衡时A2的转化率为62.5% 解析：选B。根据图像和已知信息可得： 　　　　 　 　　　　　A2(g)＋B2(g)⇌2AB(g) 起始浓度/(mol·L－1)　0.4　　　0.3　　　0 转化浓度/(mol·L－1)　0.25　　0.25　 　0.5 平衡浓度/(mol·L－1)　　a　 　 0.05　 　0.5 则有a＝0.4－0.25＝0.15，A正确；该反应的平衡常数K＝≈33.33，B错误；该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，C正确；平衡时A2的转化率为×100%＝62.5%，D正确。 5．利用I2O5可消除CO污染，其反应为I2O5(s)＋5CO(g)⇌5CO2(g)＋I2(s)；不同温度下，向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2气体体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　 ) A．b点时，CO的转化率为20% B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态 C．b点和d点的化学平衡常数：Kb＞Kd D．0到0.5 min反应速率v(CO)＝0.3 mol·L－1·min－1 解析：选C。 　　　　　5CO(g) ＋I2O5(s)⇌5CO2(g)＋I2(s) 起始量/mol　2　　　　　 　 　　0 转化量/mol　 y　　　　　　　　 y b点量/mol　2－y　　　 　　　　y 根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.80，得y＝1.6 mol，转化率＝×100%＝×100%＝80%，A错误；化学方程式两边化学计量数相等，所以压强始终不变，不能做平衡状态的标志，B错误；生成物CO2体积分数b点比d点大，说明b点时反应进行的程度大，则化学平衡常数：Kb＞Kd，C正确； 0～0.5 min时： 　　　　　5CO(g) ＋I2O5(s)⇌5CO2(g)＋I2(s) 起始量/mol　 2　　　　 　　 　　　0 转化量/mol　 x　　　　 　　　　　x a点量/mol　 2－x　　　　 　　　　x 据a点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.30，得x＝0.6 mol，则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)＝＝0.6 mol·L－1·min－1，D错误。 6．(2023·河北部分学校联考)高炉炼铁中的一个反应为FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＞0，在1 100 ℃下，若CO起始浓度为1.2 mol/L，10 min后达到平衡时CO2的体积分数为，下列说法错误的是(　　 ) A．1 100 ℃下，此反应的平衡常数K＝0.2 B．达到平衡过程中，反应的平均速率为v(CO)＝0.02 mol·L－1·min－1 C．达到平衡后，若增大c(CO2)，则达到新平衡时，增大 D．测得某时刻c(CO)＝0.8 mol/L，则此时v正<v逆 解析：选C。列三段式： 　　　　　　FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g) 起始(mol/L)　　　　　1.2　　　　　　　0 变化(mol/L)　　　　　x　　　　　　　　x 平衡(mol/L)　　　　　1.2－x　　　　 　x 平衡时CO2的体积分数×100%＝，解得x＝0.2 mol/L，c(CO)＝1 mol/L，c(CO2)＝0.2 mol/L。1 100 ℃下此反应的平衡常数K＝＝＝0.2，A正确；反应的平均速率为v(CO)＝＝0.02 mol/(L·min)，B正确；该反应属于反应前后气体分子数不变的反应，加压平衡不移动，该反应生成物中只有CO2是气体，达到平衡后，若增大c(CO2)，等效于加压，平衡不移动，则达到新平衡时，不变，C错误；达到平衡时，c(CO)＝1 mol/L，测得某时刻c(CO)＝0.8 mol·L－1，说明反应还未达到平衡，反应逆向进行，则此时v正<v逆，D正确。 7．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Kp。 步骤Ⅰ：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； 步骤Ⅱ：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ΔH>0 B．该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp＝2.56×1011 Pa3 C．步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，Kp测量值偏小 D．步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏大 解析：选C。升高温度平衡右移，正反应为吸热反应，A项正确；25 ℃平衡时，p(NH3)＝12.0 kPa×＝8 kPa，p(CO2)＝12.0 kPa×＝4 kPa，Kp＝(8 000 Pa)2×4 000 Pa＝2.56×1011 Pa3，B项正确；步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，说明未抽成真空状态，装置留有空气，最终测压仪所测压强偏大，Kp测量值偏大，C项错误；步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，说明U形管右侧压强较大，即所测压强偏大，Kp测量值偏大，D项正确。 8．（双选）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。T ℃时，在2 L恒容密闭容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2模拟一定条件下工业固氮，体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　 ) A．2 min内NH3的平均反应速率为0.112 5 mol·L－1·min－1 B．T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数增大 C．容器内压强不再变化说明反应达到平衡，且3v正(H2)＝2v逆(NH3) D．T ℃时，该反应的平衡常数为6.25 解析：选BC。2 min内NH3的平均反应速率为v＝＝＝0.112 5 mol·L－1·min－1，故A正确；T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，B错误；该反应是反应前后气体体积减小的反应，当容器内压强不再变化说明反应达到平衡，根据速率之比等于计量数之比得到2v正(H2)＝3v逆(NH3)，C错误；T ℃时，平衡时氨气的物质的量为0.8 mol，则氮气消耗0.4 mol，剩余氮气0.8 mol，氢气消耗1.2 mol，剩余氢气0.8 mol，因此该反应的平衡常数为K＝＝6.25，D正确。 9．（双选）(2023·江苏泰州联考)CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有： 反应Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝a kJ·mol－1 在恒压、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性＝×100%，下列说法错误的是(　　 ) A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化 B．a>0 C．平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示 D．200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂，CH3OCH3的生产效率不变 解析：选CD。反应Ⅰ焓变小于零，升高温度，平衡Ⅰ逆向移动，则平衡时CH3OCH3选择性随温度升高会下降，结合图像可知，②表示平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化曲线；曲线①随温度升高而上升，说明反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡Ⅱ正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化、曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应Ⅱ为吸热反应，焓变大于零，故a>0，A正确、B正确。 n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3，若只发生反应Ⅰ，则二氧化碳和氢气的平衡转化率之比为1∶1，若只发生反应Ⅱ，则二氧化碳转化率和氢气转化率之比为3∶1，由于两个反应均发生，则1∶1＜二氧化碳转化率与氢气的转化率之比＜3∶1；温度升高平衡Ⅰ逆向移动，平衡Ⅱ正向移动，二氧化碳转化率和氢气转化率之比越来越远离1∶1，故图中虚线不可能表示氢气的平衡转化率，C错误。使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂，则单位时间内生成CH3OCH3的速率加快，可提高CH3OCH3的生产效率，D错误。 10．向2 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2(g)和2 mol Cl2(g)，发生如下反应：SO2(g)＋Cl2(g)⇌SO2Cl2(g)。测得不同温度下SO2(g)的转化率α(SO2)与时间(t)的关系如图所示。假设反应速率方程为v正＝k正·c(SO2)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(SO2Cl2)(k是速率常数，与温度有关)，下列说法错误的是(　　 ) A．该反应的ΔH＜0 B．T1时，＝20 C．M点：> D．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数 解析：选D。由图知，T2＞T1，温度越高，SO2的转化率越小，说明正反应是放热反应，ΔH＜0，A项正确；T1时，SO2的平衡转化率为80%，平衡时，c(SO2)＝0.2 mol·L－1，c(Cl2)＝0.2 mol·L－1，c(SO2Cl2)＝0.8 mol·L－1，可算出K＝＝20，B项正确；M点为非平衡点，反应正向进行，浓度商小于K，C项正确；由于该反应ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，v正<v逆，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数，D项错误。 二、非选择题(共2题，共15分) 11．(8分)(1)工业合成NH3的反应，解决了世界约三分之一人口的粮食问题。已知：N2＋3H2⇌2NH3，且该反应的v正＝k正·c(N2)·c3(H2)，v逆＝k逆·c2(NH3)，则反应N2＋H2⇌NH3的平衡常数K＝________(用k正和k逆表示)。(2分) (2)500 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，模拟合成氨的反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示： 时间/min 0 10 20 30 40 ＋∞ 压强/MPa 20 17 15 13.2 11 11 ①达到平衡时N2的转化率为________。(2分) ②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝________(Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。(2分) ③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数的关系如下图所示，若升高温度再次达到平衡时，可能的点为________(从点“A、B、C、D”中选择)。(2分) 解析：(1)当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡，即v正＝v逆＝k正·c(N2)·c3(H2)＝k逆·c2(NH3) ，则反应N2＋H2⇌NH3的平衡常数K＝＝。(2)假设到平衡时氮气转化浓度为x mol/L，则有： 　　　　 　 　　　　N2 ＋　3H2 ⇌ 2NH3 起始浓度/(mol/L) 0.5 1.5 0 改变浓度/(mol/L) x 3x 2x 平衡浓度/(mol/L) 0.5－x 1.5－3x 2x 根据压强之比等于物质的量之比分析，有关系式：＝，解x＝0.45。①达到平衡时N2的转化率为0.45/0.5×100%＝90%。②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝＝48 MPa－2。③合成氨的反应为放热反应，若升温，则反应速率增大，平衡逆向移动，氨气的体积分数减小，可能的点为A。 答案：(1) 　(2)①90%　②48 MPa－2　③A 12．(7分)(2023·山东省实验中学模拟)研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题： (1)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1　K1 Ⅱ.C(s)＋2H2O(g)⇌CO2(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋90.3 kJ·mol－1　K2 Ⅲ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.0 kJ·mol－1　K3 三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示K1、K3的曲线依次是______、______。(4分) (2)CO2在Cu­ZnO催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。 ①CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0 ②CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0 在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示： CO2 H2 CH3OH CO H2O 总压强/kPa 起始/mol 0.5 0.9 0 0 0 p0 平衡/mol 0.3 p 若容器内反应①、②均达到平衡时，p0＝1.4p，反应①的平衡常数Kp＝________(kPa)－2。(用含p的式子表示，分压＝总压×气体物质的量分数)(3分) 解析：(1)Ⅰ、Ⅱ为吸热反应，Ⅲ为放热反应，所以K1、K2随温度升高而增大，K3随温度升高而减小，又K1＝，K2＝，K3＝，则K1×K3＝K2，结合图象数据可知，1 000 ℃时，曲线c中，K1＝2，曲线b中，K2＝16，曲线d中，K3＝8符合题意，则c为K1、d为K3。 (2)恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，设达到平衡时气体的物质的量为n，则n∶(0.5＋0.9)＝p∶1.4p，解得n＝1 mol，反应前后气体减少的物质的量为0.4 mol，反应②中反应前后气体物质的量不变，反应①中反应后气体减少的物质的量为生成甲醇气体的2倍，则生成甲醇气体的物质的量为0.2 mol，反应①中生成的n(H2O)＝n(CH3OH)＝0.2 mol，则反应②中生成的n(H2O)＝0.3 mol－0.2 mol＝0.1 mol，所以反应②中生成的n(CO)＝0.1 mol，消耗的n(CO2)＝0.2 mol＋0.1 mol＝0.3 mol，剩余的n(CO2)＝0.5 mol－0.3 mol＝0.2 mol，剩余的n(H2)＝0.9 mol－0.6 mol－0.1 mol＝0.2 mol，p(CO2)＝×p＝0.2p，同理可得：p(H2)＝0.2p，p(H2O)＝0.3p，p(CH3OH)＝0.2p，反应①的平衡常数K＝＝＝。 答案：(1)c　d　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $$