化学平衡相关计算类型题突破-2025年高考化学专题训练

化学平衡的相关计算 类型1简单代入法求Kc 【典例1】．向碘水中加入KI溶液，发生反应：I-(aq)+I2(aq) I (aq)，充分反应达平衡后，测得微粒浓度如表： 微粒 I- I2 I 浓度/(mol/L) 2.5×10-3 2.5×10-3 4.0×10-3 该温度下，反应I-+I2I的K=640 （√） 类型2恒温恒压条件下求Kp 【典例1】．（2024·新课标卷）在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，体积分数x与温度的关系如图乙所示。反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑， 有利于的生成(写出两点) 。、100℃时CO的平衡转化率α= ，该温度下平衡常数 。 （4）对于同位素交换反应，20℃时反应物浓度随时间的变化关系为(k为反应速率常数)，则反应一半所需时间 (用k表示)。 【答案】（3）小于 降低温度、增大压强 97.3% 9000 （4）/k 【变式1】．（2024·山东卷）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答列问题： （1）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。 （2）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ； 【答案】（2）H2 当温度高于T1，CaCO3已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小。 （3）5/9 【变式2】.1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】（4） 【变式3】.（2022·山东卷）利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下： 已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压氛围下进行，故压强近似等于总压。回答下列问题： （1）以或BD为初始原料，在、的高压氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热；以BD为原料，体系从环境吸热。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变_______。 （2）初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比，和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得，则图中表示变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数_______(保留两位有效数字)。以BL为原料时，时刻_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。 【答案】（1）-200(X+Y) （2）     a或c     8.3×10-8     0.08     39% 【变式4】．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，已知气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数，下列说法不正确的是 A．550℃时，若充入惰性气体，v正，v逆均减小 B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=23.04P总 【答案】C 类型3恒温恒容求Kp 【典例1】．某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应：(g)+I2(g) = (g)+2HI(g)  ΔH=+89 kJ·mol−1，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，则下列有关说法正确的是 A．达到平衡时环戊烯的转化率为60% B．适当升高反应体系温度，有利于提高反应物的转化率 C．生成物环戊二烯()与HI物质的量之比恒定时，该反应即达到平衡 D．该温度下，反应的平衡常数Kp = 1.28×105 【答案】B 类型4利用平衡常数间的运算求K 【典例1】．（2024·湖北卷）用和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。 反应I： 反应Ⅱ： （2）已知、(n是的化学计量系数)。反应Ⅱ的与温度的关系曲线见图1。 ①反应在的 。 【答案】（2）1016 【变式1】.为用压强表示的反应平衡常数，一定温度下： ⅰ.　 ⅳ.　 则体系中反应　 (用含、的式子表示)。 【答案】 【变式2】．常用于玻璃、陶瓷中作染色剂，含铝合金钢具有韧性好、高温塑性强等优点，可用于制造机床结构部件。工业上常用铝钒混合矿(主要成分为、，还含、、、等杂质)提取高熔点金属单质钼和，其工艺流程如图所示。 已知：①“焙烧”时将金属元素转化为氧化物，、、、和均可与纯碱反应生成对应的钠盐，而不行。 ②“气体X”为混合气体，经处理后得“气体Y”。 ③，，。 ④“滤渣Ⅳ”主要成分是。 (3)“沉铅”过程中，总反应为则该反应的平衡常数 。 【答案】(3)1028+a-b 【变式3】.McMorris测定和计算了在136～180℃范围内下列反应的平衡常数。 　 　 得到和均为线性关系，如图所示： 反应的K= (，表示)：该反应的 0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程 。 【答案】(4) 大于 设，即，由图可知： 则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即大于0 类型5求Kx 【典例1】.一定温度和压强下、反应i   反应ⅱ  (远大于)(是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)，仅发生反应i时。的平衡转化宰为，计算 。 【答案】（3）1/15 【变式1】．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 反应Ⅰ：+CH3OH △H1 反应Ⅱ：+CH3OH△H2 反应Ⅲ： △H3 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__(用系统命名法命名)；的数值范围是___(填标号)。 A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1 （2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。 【答案】2-甲基-2-丁烯 D 0.9α 逆向移动 1:10 【变式2】．甲烷干重整(DRM)以温室气体CH4和CO2为原料在催化条件下生成合成气CO和H2。体系中发生的反应有 ⅰ.   ⅱ.   ⅲ.   ⅳ.   (1) 。 (2) (填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行。 (3)起始投入CH4和CO2各1kmol，DRM反应过程中所有物质在100kPa下的热力学平衡数据如图所示。 ③625℃时，反应体系经过t min达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为。0~t min生成CO的平均速率为 ；用物质的量分数表示反应i的平衡常数 (用含的表达式表示，列计算式即可)。 【答案】(1)-172.1 (2)高温 (3) 类型6利用分压求Kp 【典例1】．（2023·全国乙卷）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： （3）将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：(Ⅰ)。平衡时的关系如下图所示。时，该反应的平衡总压_______、平衡常数_______。随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 （4）提高温度，上述容器中进一步发生反应(Ⅱ)，平衡时_______(用表示)。在时，，则_______，_______(列出计算式)。 【答案】（3） 3 2.25 增大 （4） 46.26 【变式1】接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1 (ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 【答案】（3） 【变式2】氯铂酸钡()固体加热时部分分解为、和，376.8℃时平衡常数，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初始压强为。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为，则_______，反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。 【答案】 24.8 【变式3】．随着页岩气的成功开采，其重要成分丙烷成为了一种价廉的化工原料。工业上由丙烷制丙烯可采用直接脱氢：或氧化脱氢：。回答下列问题： (3)某温度下，向一恒容密闭容器中加入物质的量相等的和，发生直接脱氢和氧化脱氢反应，起始时容器内压强为，反应时达到平衡状态，测得丙烯（）、CO的分压分别为、，则内用丙烷表示的反应速率 ，用分压表示的丙烯氧化脱氢反应的平衡常数 （用含、、的计算式表示）。 【答案】(3) 类型7竞争性反应求Kc 【典例1】．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： （3）温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。 【答案】（3） 【变式1】．丙烯是一种重要的化工原料，工业上丙烷制丙烯的相关反应如下： ⅰ.　 ⅱ.　 (3)一定温度下，向恒容密闭容器中通入，压强为，若只考虑反应ⅰ、ⅱ，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数总压)为、，则该温度下，用物质的量浓度表示反应Ⅰ的平衡常数 。 【答案】(3)0.049 【变式2】．将转化为等燃料有助于降低大气中浓度，还能获得乙醇等高附加值化学品，是实现“碳中和”目标的一种有效途径。 (1)已知下列反应的热化学方程式： Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　K2　ΔH2=+41kJ/mol (2)将5mol和20mol通入起始压强为p的某恒容密闭容器中发生反应Ⅳ：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)　K4　ΔH4=-165kJ/mol(主反应)和反应Ⅱ(副反应)，平衡时容器中含碳物质的物质的量随温度的变化如图1所示。 ①为了提高的产率，理论上应采用的措施是 (填“低”或“高”，后同)温 压。 ②800K时，反应Ⅱ的平衡常数 (用平衡分压代替物质的量浓度计算，保留两位有效数字)。 【答案】(2) 低 高 0.073 【变式3】．将CO2转化为有机碳酸酯CH3OCOOCH3(g)(DMC)，可有效减少碳排放。CO2转化为DMC的总反应为3CO2(g)+6H2(g)CH3OCOOCH3(g)+3H2O(g)  K总，可通过I、Ⅱ两步反应完成： Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   K1。 Ⅱ．CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)  K2。 某温度下，在5L恒容密闭容器中充入5molCO2和10molH2，发生反应Ⅰ、Ⅱ，反应经10min达到平衡，此时n(CH3OCOOCH3)=1mol，n(CH3OH)=1mol，则K2= 。 【答案】 20 【变式4】．异丁烯（）是重要的化工生产原料，可由异丁烷（）催化脱氢制备，反应如下： 主反应：   副反应：   ④温度为，反应后达到平衡，此时异丁烷的转化率为，异丁烯的选择性为，内，的分压平均变化率为 ；该条件下，主反应的平衡常数 。 【答案】 类型8连续反应求平衡常数 【典例1】．（2022·湖南卷）2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： （1）在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】（1） BD     吸收     31.2     0.02MPa 【变式1】.CH4—CO2催化重整技术制合成气是研究热点之一，具有广阔的市场前景、经济效益和社会意义，发生的主要反应如下： 主反应： 副反应： ②恒温恒压下，向起始体积为3L的容器中充入1molCO2、2molCO和2molH2，达到平衡，测得CO的物质的量为1.7mol，H2O的物质的量为0.1mol。平衡时的总体积为 。 ③该温度下，副反应的压强平衡常数 (保留三位有效数字)。 【答案】(2) 2.76L 0.103 类型9标准平衡常数计算 【典例1】.一定条件下，向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ，发生反应。已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，该温度下反应的标准平衡常数 。(该反应标准平衡常数的表达式为，其中p为分压，分压=总压×物质的量分数，) 【答案】14.8 【变式1】．深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，按要求回答下列问题： (3)已知：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g) (4)在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T1K时N2O的转化率与、在=1时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示： ③已知：该反应的标准平衡常数，其中pθ为标准压强(100kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ= (列出计算式)。 【答案】 利用10速率常数计算平衡常数 【典例1】．近年，甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。 ．在催化加氢制的反应体系中，发生的主要反应如下： 反应a： 反应b： 反应c： (3)在催化剂作用下，将物质的量之比为1：2的和的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应a、b，已知反应b的反应速率，，、为速率常数，x为物质的量分数。 ①平衡时，转化率为60%，和的物质的量之比为1：1，若反应b的，则平衡 。 ②Arrhenius经验公式为，其中为活化能，T为热力学温度，k为速率常数，R和C为常数，则 (用含、、T、R的代数式表示)。 【答案】(3) 0.8 【变式1】．深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应： i．　， ii．　， iii．　， 回答下列问题： (1)上述反应的的线性关系如图所示()。 (填“>”或“<”)0，反应的 (用、表示)。 (2)一定温度下，在1L密闭容器中充入2molCO、2molNO和1mol，初始总压强为，仅发生以上反应ⅰ、ⅱ，且反应ⅰ的，，，分别为正、逆反应速率常数。充分反应达平衡时总压强为，的物质的量为1.25mol，则 。 【答案】(1) > (2)0.15 类型11利用原子守恒法求平衡常数Kc 【典例1】．（2024·全国甲卷）甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯()的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题： （1）已知如下热化学方程式：         计算反应的 。 （2）与反应生成，部分会进一步溴化。将和。通入密闭容器，平衡时，、与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有、和)。 (i)图中的曲线是 (填“a”或“b”)。 (iii)时，反应的平衡常数 。 【答案】（1）-67 （2）a 10.92 类型12有无关气体参与的 【典例1】．（2022·全国乙卷）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题： 热分解反应 （3）在、反应条件下，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡转化率为________，平衡常数________。 【答案】（3） 50%     4.76 【变式1】将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为___________，平衡常数Kp=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】 【变式2】以、为原料合成涉及的反应如下： i． ii． iii． (3) 一定温度和催化剂条件下，、和(已知不参与反应)在总压强为的密闭容器中进行上述反应， ②某温度下，反应达到平衡，测得容器中的体积分数为12.5%。此时用的分压表示0~t1时间内的反应速率= ；设此时，该温度下反应ii的平衡常数 。(用含a的代数式表示)。【已知：分压=总压×该组分的物质的量分数；对于反应，，x为物质的量分数】 【答案】 类型13既有竞争又有连续反应的计算 【典例1】.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 回答下列问题： （1）_________。 （2）一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为__________mol﹒L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________。 【答案】 （1） +40.9 （2） 【变式1】．碳排放进入平台期后，进入平稳下降阶段称为“碳达峰”，与“碳中和”一起，简称“双碳”。以CO2为原料合成CH3OH依然是“双碳”环境下的科研热点，相关反应如下： 主反应：  ； 副反应1：  ； 副反应2：  。 (4)一定条件下，在2L恒容密闭容器内主反应和两个副反应均有发生，测得初始时，，，达到平衡时CH3OH产率为50%，总压强为p kPa，，主反应的平衡常数 (保留两位有效数字)；达到平衡用时5 min，则0~5 min内，用CH3OH分压表示的平均反应速率为 。 【答案】(4) 0.53 【变式2】．加氢转化为二甲醚()的反应过程如下： I． II． III． (2)在3.0MPa的恒压密闭容器中充入3mol和1mol发生上述反应，的平衡转化率、二甲醚和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。 已知：生成物A的选择性 ①平衡转化率随温度升高先降低后增大的原因是 。 ②260℃，达到平衡时，容器内 ，反应Ⅲ用气体分压表示的平衡常数 (气体分压气体总压体积分数)。 (3)在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合，选择适当的催化剂进行反应II，已知该温度下反应II的平衡常数，平衡时体系中CO的物质的量分数为，则 (填标号)。 a．       b．       c．        d． 【答案】(2) 260℃之前主要发生反应I，反应I放热，升高温度，其平衡逆向移动，平衡转化率降低；260℃之后主要发生反应II，反应II吸热，升高温度，其平衡正向移动，平衡转化率增大 1.86mol 15.9 (3)c 【变式3】．和共活化处理的研究既有利于实现碳中和，又有利于处理某些环境中的有害气体．该研究过程主要涉及如下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   (3)下，向起始压强为的恒容密闭容器中通入等物质的量的和混合气体，发生上述反应，时达到平衡状态，测得此时体系总压强为，； ①平衡时 ； ②的平均生成速率为 ； ③下反应Ⅲ的压力平衡常数 ； 【答案】(3) 10 1.2 1080 类型14速率常数间计算 【典例1】．实验测得与合成的速率方程为，反应机理如下。下列说法错误的是 ①快反应    ②快反应 ③慢反应 A．决速步骤的速率方程为 B．反应①的活化能小于反应③的活化能 C．反应②的平衡常数D．速率方程中的与反应机理中的速率常数关系为 【答案】D 类型15利用平衡常数判断反应方向 【典例1】．甲烷是一种很重要的燃料，在化学领域应用广泛，也是良好的制氢材料。请回答下列问题。 (1)用CH4与CO2反应制取H2，其反应为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，在一密闭容器中加入起始浓度均为0.1 mol/L的CH4与CO2，在一定条件下反应，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①压强p1 (填“>”“=”或“<”)p2，理由是 。 ②当压强为p1时，B点v正 (填“>”“=”或“<”)v逆。 ③若温度和体积均不变，CH4的平衡转化率为50%，则平衡常数K= ，在此平衡下，再将CH4和CO的浓度增加0.1 mol/L，平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 【答案】(1) < CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，CH4的平衡转化率减小 > 0.04 逆反应 【变式1】．氨是重要的化工原料，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： (1)工业上通常采用铁触媒作催化剂，在400℃～500℃、10～30MPa，原料气中和物质的量之比为1.08：3的条件下合成氨，分析说明原料气中过量的理由是 。 (2)若在1L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：  ，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示。 T/℃ 200 300 400 K 0.5 ①试比较、的大小， (填“>”“<”或“=”)。 ②400℃时，反应中，当测得、和物质的量分别为3mol、2mol和1mol时，则该反应 (填“达到平衡状态”“正向进行”或“逆向进行”)。 【答案】(1))原料气中相对易得，适度过量有利于提高的转化率 (2) > 逆向进行 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$