2025届高三化学二轮复习 化学平衡常数

化学平衡常数 选择题只有1个选项符合题意 1.（2023·大连八中期中）在10 L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应X（g）＋Y（g）M（g）＋N（g）。 实验 编号 温度 /℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/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 ④ 800 0.10 0.15 b 下列说法正确的是（　　） A.实验①中，若5 min时测得n（M）＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v（N）＝1.0×10－2 mol/（L·min） B.实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0 C.实验③中，达到平衡时，Y的转化率为60% D.实验④中，达到平衡时，b＝0.06 2.（2024·镇江一中期初学情检测）二甲醚催化制备乙醇主要涉及以下两个反应： 反应Ⅰ：CO（g）＋CH3OCH3（g）CH3COOCH3（g） ΔH1＝a kJ·mol－1 反应Ⅱ：CH3COOCH3（g）＋2H2（g）CH3CH2OH（g）＋CH3OH（g）　ΔH2＝b kJ·mol－1 反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lgK1、lgK2与温度的关系如图1所示；固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图2所示。下列说法正确的是（　　） A.a>0 B.测得X点CH3CH2OH的物质的量分数是10%，则X点反应Ⅱ有：v正＜v逆 C.由CH3COOCH3的曲线知，600 K后升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ D.曲线B表示H2的物质的量分数随温度的变化 3.O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下： 反应①　O3O2＋[O]　ΔH>0　平衡常数为K1； 反应②　[O]＋O32O2　ΔH<0　平衡常数为K2； 总反应：2O33O2　ΔH<0　平衡常数为K。 下列叙述正确的是（　　） A.降低温度，总反应K减小 B.K＝K1＋K2 C.适当升温，可提高消毒效率 D.压强增大，K2减小 4.常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni（s）＋4CO（g）Ni（CO）4（g）。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni（CO）4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni（CO）4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。 下列判断正确的是（　　） A.第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反应温度 B.该反应达到平衡时，v分解[Ni（CO）4]＝4v消耗（CO） C.其他条件不变，增加c（CO），平衡向正向移动，平衡常数增大 D.第二阶段，230 ℃时，反应的平衡常数很小，故Ni的产率很低 5.（2022·南通海门期末） 在某催化剂作用下CO2和H2合成甲酸仅涉及以下反应： Ⅰ.CO2（g）＋H2（g）HCOOH（g）　ΔH1<0 Ⅱ.CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH2 在2 L刚性容器中，CO2（g）和H2（g）各投1 mol发生反应，平衡时CO2的转化率及HCOOH和CO的选择性（产物的选择性：生成的HCOOH或CO与转化的CO2的比值）随温度变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A.ΔH2<0 B.曲线b表示平衡时HCOOH的选择性 C.240 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝ D.在200 ℃～360 ℃之间，温度对反应Ⅰ的影响要小于反应Ⅱ 6.（2023·南京中华中学一模）利用CO2和H2合成甲醇，可以减少CO2的排放，实现碳的循环利用。涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH1<0 反应Ⅱ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH2 在1 L密闭容器中通入1 mol CO2和2.44 mol H2，选择合适的催化剂反应，甲醇的选择率（生成甲醇的CO2占CO2总转化量的物质的量分数）和CO2的平衡转化率随温度的变化趋势如图所示。下列说法正确的是（　　） A.ΔH2<0 B.553 K时，反应Ⅱ的平衡常数K＝0.1 C.高温下使用更高效的催化剂提高甲醇的平衡产率 D.其他条件不变，增大压强可提高平衡时CH3OH的体积分数 7.亚硝酰氯（NOCl）是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO（g）＋Cl2（g）2NOCl（g）。 （1）在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO（g）和1 mol Cl2（g），在不同温度下测得c（NOCl）与时间t的关系如图A所示： ①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v（NO）＝　　　　 mol·L－1·min－1。 ②T2时该反应的平衡常数K＝_________________________________。 ③T2时Cl2的平衡转化率为__________________________________________。 （2）若按投料比n（NO）∶n（Cl2）＝2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p（总压）的关系如图B所示： ①该反应的ΔH　　　　（填“>”“<”或“＝”）0。 ②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为　　　　。 ③若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝　　　　（用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数）。 8.工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。 Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） Ⅱ.CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） （1）下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是　　　　（填标号）。 A.增加CH4（g）用量 B.恒温恒压下通入惰性气体 C.移除CO（g） D.加入催化剂 （2）恒温恒压条件下，1 mol CH4（g）和1 mol H2O（g）反应达平衡时，CH4（g）的转化率为α，CO2（g）的物质的量为b mol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝　　　　（写出含有α、b的计算式；对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），Kx＝，x为物质的量分数）。其他条件不变，H2O（g）起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2（g）的物质的量分数为　　　　（结果保留两位有效数字）。 9.汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。回答下列问题： （1）已知：N2（g）＋O2（g）===2NO（g）ΔH1＝＋180.5 kJ/mol； C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH2＝－393.5 kJ/mol； 2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH3＝－221 kJ/mol。 （1）若某反应的平衡常数表达式为K＝，则此反应的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 （2）Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。 已知反应：NO2（g）＋CO（g）NO（g）＋CO2（g），该反应中正反应速率v正＝k正·p（NO2）·p（CO），逆反应速率v逆＝k逆·p（NO）·p（CO2），其中k正、k逆为速率常数，则Kp＝________________________________________________________________________ （k正、k逆表示）。 （3）如图是密闭反应器中按n（N2）∶n（H2）＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。 ①曲线a对应的温度是____________________________。 ②M点对应的H2的转化率是___________________________________。 化学平衡常数 1.D　[A.根据反应方程式可知，前5 min内，生成M的物质的量与生成N的物质的量相等，均为0.050 mol，v(N)＝＝ 1.0×10-3 mol/(L·min)，故A错误；B.达到平衡时，n(X)＝0.020 mol，n(Y)＝0.32 mol，n(M)＝n(N)＝0.080 mol，该反应的平衡常数K＝＝＝＝1，故B错误；C.化学平衡常数只受温度影响，达到平衡时，n(X)＝(0.20-a) mol，n(Y)＝(0.30-a) mol，n(M)＝n(N)＝a mol，该反应的平衡常数K＝＝＝＝1，解得a＝0.12，则Y的转化率为×100%＝40%；故C错误；D.根据选项C的分析，有K＝＝＝＝1，解得b＝0.06，故D正确。] 2.C　[A.结合图1可知，升高温度，lgK1减小，则K1减小，说明温度升高平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向是放热反应，所以a＜0，故A错误；B.测得X点CH3CH2OH的物质的量分数是10%，要达到平衡，乙醇的物质的量分数要增大，平衡正向进行，则X点反应Ⅱ有：v正＞ v逆，故B错误；C.由图1当温度相同时，K1大于K2，温度升高反应Ⅰ平衡逆向移动程度大，由图2 CH3COOCH3的曲线知，600 K后升高温度反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度，对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ，故C正确；D.温度低时，反应Ⅰ较完全，反应Ⅱ进行得少，CO含量低，600 K后，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度，CO含量增大，曲线B表示CO的物质的量分数随温度的变化，曲线A表示H2的物质的量分数随温度的变化，故D错误。] 3.C　[降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1＝、K2＝、K＝＝K1·K2，B项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，反应②平衡向左移动c([O])增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。] 4.A　[A.Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，第一阶段选择稍高于42.2 ℃的反应温度，使镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4，故A正确；B.该反应达到平衡时，正逆反应速率比等于系数比，4v分解[Ni(CO)4]＝v消耗(CO)，故B错误；C.平衡常数只与温度有关，其他条件不变，增加c(CO)，平衡向正向移动，平衡常数不变，故C错误；D.第二阶段，230 ℃时，反应的平衡常数很小，说明该反应逆向趋于完全，Ni的产率很高，故D错误。] 5.C　[由题干图示信息可知，根据反应Ⅰ CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)　ΔH1<0可知，升高温度，平衡逆向移动，则HCOOH的选择性随温度的升高而减小，CO2的转化率随温度升高而减小，根据240 ℃时，曲线a、c对应的数值之和为100%，说明这两条曲线分别代表HCOOH和CO的选择性，曲线b代表CO2的转化率随温度的变化关系，说明CO的选择性随温度升高而增大，即升高温度反应Ⅱ正向移动，故ΔH2＞0。A.由分析可知，ΔH2＞0，A错误；B.由分析可知，曲线b表示平衡时CO2的转化率，B错误；C.由图示信息可知，240 ℃时，CO2的转化率为40%，HCOOH的选择性为80%，CO的选择性为20%，三段式分析为： 则反应Ⅰ的平衡常数K＝＝＝，C正确；D.由分析可知，升高温度反应Ⅰ平衡逆向移动，HCOOH的选择性减小，CO2的转化率减小，而反应Ⅱ平衡正向移动，CO的选择性增大，CO2的转化率也增大，但图示信息为CO2的转化率随温度升高而减小，说明在200 ℃～360 ℃之间，温度对反应Ⅰ的影响要大于反应Ⅱ，D错误。] 6.D　[当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动，而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大，所以CO2的转化率增加，但甲醇的选择性降低。A.由图随温度升高，甲醇的选择率降低，说明生成CO变大，反应Ⅱ正向移动，ΔH2＞0，故A错误；B.根据信息甲醇的选择率是转化的CO2中甲醇的含量，553 K时CO2的平衡转化率是20%，甲醇的物质的量是1×20%×60%＝0.12 mol，则反应Ⅰ参加反应的H2为0.36 mol，生成的H2O为0.12 mol，反应Ⅱ中参加反应的CO2：1×20%-0.12＝0.08 mol，参加反应的H2为：0.08 mol，生成的H2O为0.08 mol，反应Ⅱ，平衡时，物质的量分别为CO2：0.8 mol，H2：2.44-0.36-0.08＝2 mol，H2O：0.12＋0.08＝0.2 mol，CO：0.08 mol，体积保持1 L不变，553 K时，反应Ⅱ的平衡常数K＝＝0.01，故B错误；C.催化剂能缩短平衡所需时间，不影响甲醇的平衡产率，故C错误；D.其他条件不变，增大压强平衡向气体体积减小的方向进行，使反应Ⅰ平衡正向移动，可提高平衡时CH3OH的体积分数，故D正确。] 7.(1)①0.1　②2　③50%　(2)①<　②40%　③ 解析　(1)①10 min时，c(NOCl)＝1 mol·L-1，则转化的NO的物质的量浓度为1 mol·L-1，则v(NO)＝＝0.1 mol·L-1·min-1。②平衡常数K＝＝2。③Cl2的平衡转化率为×100%＝50%。(2)①根据图像，升高温度，平衡时NO的转化率减小，平衡逆向移动，说明该反应的正反应属于放热反应，ΔH＜0。②根据图像，在p压强条件下，M点NO的转化率为50%，根据2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)可知，气体减小的体积为反应的NO的体积的一半，因此NO的体积分数为×100%＝40%。③设NO的物质的量为2 mol，则Cl2的物质的量为1 mol M点的压强平衡常数Kp＝＝。 8.(1)BC　(2)　0.43 解析　(1)A.增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；B.恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；C.移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；D.加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；(2)恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α) mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b) mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b) mol，H2(g)的物质的量为(3α＋b) mol，则反应混合物的总物质的量为(2α＋2) mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应Ⅰ的平衡常数Kx＝＝；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1 mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25 mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65) mol＝3.45 mol，H2(g)的物质的量为(3α＋b) mol＝3.35 mol，平衡混合物的总物质的量为(2α＋6) mol＝7.8 mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为≈0.43。 9.(1)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝-746.5 kJ/mol　(2) (3)①200 ℃　②75% 解析　(1)若某反应的平衡常数表达式为K＝ ，则其化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，将题中3个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，②×2-①-③，可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝-393.5 kJ/mol×2-180.5 kJ/mol-(-221 kJ/mol)＝-746.5 kJ/mol。(2)Kp＝，v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，平衡时，正、逆反应速率相等，即k正·p(NO2)·p(CO)＝k逆·p(NO)·p(CO2)，＝，即Kp＝。(3)①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NH3的产率降低，NH3的物质的量分数减小，曲线a、b、c中，在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高，其反应温度最低，所以曲线a 对应的温度为200 ℃。②M点NH3的物质的量分数为60%，设NH3为0.6a mol，则N2、H2共为0.4a mol，因为反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料，故M点时H2为0.3a mol，结合N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，转化的H2的物质的量为0.9a mol，所以M点对应H2的转化率＝×100%＝75%。 学科网（北京）股份有限公司 $$