2025届高三高考化学一轮复习 假期作业43　化学平衡常数及转化率的计算

2025届高三高考化学一轮复习 假期作业43　化学平衡常数及转化率的计算 一、单项选择题 1.在一定温度下，下列反应的化学平衡常数数值如下： ①2NO（g）⇌N2（g）＋O2（g）　K1＝1×1030 ②2H2（g）＋O2（g）⇌2H2O（g）K2＝2×1081 ③2CO2（g）⇌2CO（g）＋O2（g）K3＝4×10－92 以下说法正确的是（　　） A．该温度下，反应①的平衡常数表达式为K1＝c（N2）·c（O2） B．该温度下，反应2H2O（g）⇌2H2（g）＋O2（g）的平衡常数的数值约为5×10－80 C．该温度下，反应①、反应②的逆反应、反应③产生O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2 D.以上说法都不正确 2.在一定温度下，反应H2（g）＋X2（g）⇌HX（g）的平衡常数为10，若将1.0 mol的HX（g）通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX（g）的最大分解率接近于（　　） A．5%　　B．17%　　C．25%　　D．33% 3.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5（g）⇌N2O3（g）＋O2（g），②N2O3（g）⇌N2O（g）＋O2（g）。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为（　　） A．10.7　　B．8.5　　C．9.6　　D．10.2 4.已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数值分别为 T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是（　　） A．该反应的化学方程式是 CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g） B．上述反应的正反应是放热反应 C.如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol时，该反应为平衡状态 D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：＝，判断此时的温度是1 000 ℃ 5.臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。臭氧可溶于水，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。常温常压下发生如下反应①：O3⇌O2＋[O]　ΔH＞0平衡常数为Ka，反应②：[O]＋O3⇌2O2　ΔH＜0平衡常数为Kb，总反应：2O3⇌3O2　ΔH＜0平衡常数为K。下列说法错误的是（　　） A.降低温度，K减小 B．K＝Ka·Kb C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，Kb不变 6.在一定体积的密闭容器中，进行反应： 2X（g）＋Y（s）⇌Z（g）＋W（g）ΔH＝a kJ·mol－1， 若其化学平衡常数K和温度t的关系如表。下列叙述正确的是（　　） t/℃ 700 800 900 1 000 1 200 K 0.6 1.0 1.3 1.8 2.7 A.a＜0 B.该反应的化学平衡常数表达式为K＝ C．若在4 L容器中通入X和Y各1 mol，在800 ℃下反应，某时刻测得X的物质的量为 mol，说明该反应已达平衡 D．在1 000 ℃时，反应Z（g）＋W（g）⇌2X（g）＋Y（s）的平衡常数为1.8 7.T1时，在1 L的密闭容器中进行反应： 2A（g）＋B（g）⇌2C（g）。A、B的起始浓度分别为0.40 mol·L－1、0.96 mol·L－1，起始压强为p0，反应达到平衡状态时压强为p，＝。下列说法错误的是（　　） A．T1时，A的平衡转化率为80% B．T1时，K＝20，Kp＝ C．T1达到平衡时，再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则平衡将正向移动 D．T2时（T2＞T1），平衡常数为10，可知该反应为放热反应 二、不定项选择题 8.某温度时两个恒容密闭容器中仅发生反应 2NO2（g）⇌2NO（g）＋O2（g）　ΔH＞0。 实验测得：v正（NO2）＝k正c2（NO2）， v逆（NO）＝k逆c2（NO）·c（O2），k正、k逆为速率常数，只受温度影响。 下列说法不正确的是（　　） A．升高温度，该反应的化学平衡常数增大 B．Ⅰ中NO2的平衡转化率约为66.7% C．Ⅱ中达到平衡状态时，c（O2）＞0.2 mol·L－1 D.该反应的化学平衡常数可表示为K＝ 9.T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4（g）和CO2（g），发生二氧化碳重整甲烷反应：CH4（g）＋CO2（g）⇌2CO（g）＋2H2（g），测得体系中CH4（g）和CO（g）的物质的量浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是（　　） A.点B的坐标为（5，） B．反应进行到5 min时，2v正（CH4）＜v逆（CO） C.CO2（g）的平衡转化率约为33.3% D．T ℃时，该反应的平衡常数为 10.在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，发生两个反应： ①2NO2（g）＋NaCl（s）⇌NaNO3（s）＋NOCl（g） ΔH1＜0　平衡常数K1 ②2NO（g）＋Cl2（g）⇌2NOCl（g）ΔH2＜0　平衡常数K2 10 min时反应达到平衡测得容器内体系的压强减少20%，10 min内用NOCl（g）表示的平均反应速率v（NOCl）＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1。下列说法不正确的是（　　） A．反应4NO2（g）＋2NaCl（s）⇌2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数为 B．平衡后c（Cl2）＝2.5×10－2 mol·L－1 C．其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K2增大 D．平衡时NO2的转化率为50% 三、非选择题 11.已知：N2O4（g）⇌2NO2（g）　ΔH>0。298 K时，将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中发生反应。t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为25%，则NO2的分压为　　　　（分压＝总压×物质的量分数），反应N2O4（g）⇌2NO2（g）的平衡常数Kx＝　　　　[对于气相反应，用某组分B的物质的量分数x（B）代替物质的量浓度c（B）也可表示平衡常数，记作Kx]。 12.（1）NO2可发生二聚反应生成N2O4，化学方程式为2NO2（g）N2O4（g），上述反应达到平衡后，升高温度可使体系颜色加深，则该反应的ΔH　　　　（填“＞”或“＜”）0。 已知该反应的正反应速率方程为v正＝k正·c2（NO2），逆反应速率方程为v逆＝k逆·c（N2O4），其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。则如图（lg k表示速率常数的对数；表示温度的倒数）所示①、②、③、④四条斜线中，能表示lg k正随变化关系的是斜线　　　　，能表示lg k逆随变化关系的是斜线　　　　。 （2）图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－1.5，则温度T1时化学平衡常数K＝　　　　。已知温度T1时，某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2 mol·L－1，此时v正　　　　v逆（填“＞”或“＜”）。 13.碘及其化合物有着多方面的用途，用化学反应原理研究碘及其化合物有重要意义。回答下列问题： （1）一碘甲烷（CH3I）热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。一碘甲烷（CH3I）热裂解时主要反应有： 反应Ⅰ：2CH3I（g）⇌C2H4（g）＋2HI（g）　ΔH1 反应Ⅱ：3C2H4（g）⇌2C3H6（g）　ΔH2 反应Ⅲ：2C2H4（g）⇌C4H8（g）　 ΔH3＝a kJ·mol－1（298 K） 在体积为1 L的密闭容器中，起始投料1 mol CH3I（g），反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。 若维持体系温度为715 K，CH3I（g）的平衡转化率为　　　　，反应Ⅰ以物质的量分数表示的平衡常数Kx＝　　　　。 （2）研究HI的分解与合成对提高（1）述反应Ⅰ中CH3I（g）的平衡转化率有重要意义。T ℃，将a mol I2（g）和a mol H2（g）置于已抽成真空的特制1 L密闭容器中，40 min时体系达到平衡，体系中存在如下反应关系： Ⅰ.I2（g）⇌2I（g）　Kp1＝2.304 Ⅱ.H2（g）＋I2（g）⇌2HI（g）　Kp2 Ⅲ.HI（g）⇌H（g）＋I（g）Kp3＝8.0×10－6 Ⅳ.H2（g）⇌2H（g）　Kp4＝1.0×10－9 ①则Kp2＝　　　。 ②实验测得平衡体系总压强为5.0×107 Pa，HI的分压为3.6×107 Pa，H2的分压为7.2×106 Pa，已知该反应的正反应速率为v正＝k正·x（H2）·x（I2），逆反应速率为v逆＝k逆·x2（HI），其中k正、k逆为速率常数，x为物质的量分数，若k正＝b min－1，在t＝40 min时，v正＝　　　　min－1（用含b的代数式表示）。 参考答案 1．解析：由化学平衡常数的定义可知K1＝，A项错误；该温度下，水分解反应的平衡常数为＝＝5×10－82，B项错误；该温度下，NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的反应的化学平衡常数分别为1×1030、5×10－82、4×10－92，所以产生O2的倾向：NO＞H2O＞CO2，C项正确，D项错误。 答案：C 2．解析：由一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)⇌HX(g)的平衡常数为10，则相同条件下HX分解的化学反应的平衡常数为，设HX分解的物质的量为x，则 　　　　　　　 HX(g)⇌ H2(g)＋X2(g) 开始/(mol·L－1) 1.0 0 0 转化/(mol·L－1) x 平衡/(mol·L－1) (1.0－x) 故＝，解得x≈0.17 mol， 该温度时HX(g)的最大分解率为×100%＝17%。 答案：B 3．解析：设N2O5的转化浓度为x mol·L－1，N2O3的转化浓度为y mol·L－1。 　　　　　　　　N2O5(g)⇌N2O3(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) 4 0 0 转化/(mol·L－1) x x x 平衡/(mol·L－1) 4－x x x 　　　　　　　N2O3(g)⇌N2O(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) x 0 x 转化/(mol·L－1) y y y 平衡/(mol·L－1) x－y y x＋y 根据题意得，所以x＝3.1，y＝1.4，所以反应①的平衡常数为K＝＝＝8.5。 答案：B 4．解析：化学反应的平衡常数表达式为K＝，平衡常数是生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值，故反应物是一氧化碳和水，生成物是二氧化碳和氢气，反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)，故A正确；由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以该反应的正反应是放热反应，故B正确； 　　　　　 CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) 起始量/mol 0 0 1 1 变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4 5 min后/mol 0.4 0.4 0.6 0.6 反应前后气体的体积不变，可以用物质的量代替物质的量浓度计算，故Q＝＝2.25＞1，830 ℃时Q不等于K，说明反应未达到平衡，故C错误；某温度下，如果平衡浓度符合关系式＝，则K＝＝0.60，对照平衡常数可知温度是1 000 ℃，故D正确。 答案：C 5．解析：由于总反应ΔH＜0，为放热反应，降低温度，放热反应的K增大，故A错误；总反应＝反应①＋反应②，K＝Ka·Kb，故B正确；反应①ΔH＞0，为吸热反应，反应②ΔH＜0为放热反应，适当升温，反应①正移，反应②逆移，则[O]含量增加，可提高消毒效率，故C正确；平衡常数只与温度有关，故D正确。 答案：A 6．解析：由表格数据可知，随温度升高，平衡常数增大，则该反应的正反应为吸热反应，则a＞0，故A错误；固体物质不能代入平衡常数的表达式，则该反应的化学平衡常数表达式为K＝，故B错误；若在4 L容器中通入X和Y各1 mol，在800 ℃下反应，某时刻测得X的物质的量为 mol，可列出三段式： 　　　　　　 2X(g)＋Y(s)⇌Z(g)＋W(g) 起始/mol 1 0 0 转化/mol 某时刻/mol ， 由于反应前后气体物质的量不变，则可用物质的量代替浓度计算浓度商，则Q＝＝1＝K，说明该反应已达平衡，故C正确；在1 000 ℃时，反应2X(g)＋Y(s)⇌Z(g)＋W(g)的平衡常数为1.8，其逆反应Z(g)＋W(g)⇌2X(g)＋Y(s)的平衡常数应为其1.8的倒数为，故D错误。 答案：C 7．解析：设反应达平衡时，C的浓度为2x mol·L－1，则 　　　　　　　 2A(g)　　＋　　B(g)　⇌　2C(g) 起始/(mol·L－1) 0.40 0.96 0 转化/(mol·L－1) 2x x 2x 平衡/(mol·L－1) 0.40－2x 0.96－x 2x， 恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，则＝，解得x＝0.16，故A的平衡转化率为×100%＝80%，A项正确；平衡时，K＝＝20，A、B、C的平衡分压分别为p＝p，p＝p、p＝p，则Kp＝＝，B项正确；保持体积不变，混合气体中再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则C和B的浓度分别为0.40 mol·L－1和1.00 mol·L－1，故Q＝＝25＞K，反应逆向移动，C项错误；温度升高，K减小，可知平衡逆向移动，则该反应为放热反应，D项正确。 答案：C 8．解析：先用三段式法计算出实验Ⅰ中各组分的转化浓度和平衡浓度： 　　　　　　　 2NO2(g)⇌2NO(g)　＋　O2(g) 起始/(mol·L－1) 0.6 0 0 转化/(mol·L－1) 0.4 0.4 0.2 平衡/(mol·L－1) 0.2 0.4 0.2 该反应ΔH>0，为吸热反应，升高温度，K值增大，A正确；由上述分析可知，Ⅰ中NO2的平衡转化率为×100%≈66.7%，B正确；Ⅰ中平衡时c(O2)＝0.2 mol·L－1，实验Ⅱ相当于在Ⅰ的基础上再加入NO，平衡会逆向移动，c(O2)＜0.2 mol·L－1，C不正确；平衡时，v正(NO2)＝v逆(NO)，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，得＝＝K，D正确。 答案：C 9．解析：根据图像可知：在5 min时CH4(g)的浓度减少0.25 mol·L－1，则根据物质反应转化关系可知：反应产生CO的浓度为0.50 mol·L－1，故B点的坐标为(5，)，A正确；反应进行到5 min时，CH4(g)的浓度还在减小，说明反应正向进行，v正(CH4)＞v逆(CH4)，由于v逆(CO)＝2v逆(CH4)，所以2v正(CH4)＞v逆(CO)，B错误；平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)浓度相等，等于 mol·L－1，开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L－1，故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%，C正确；根据图像可知：在温度为T ℃时，c(CH4)＝c(CO2)＝c(CO)＝c(H2)＝ mol·L－1，则根据平衡常数的含义可知K＝＝，D错误。 答案：BD 10．解析：4NO2(g)＋2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)可由反应①×2－②得到，根据平衡常数计算规律可得此反应平衡常数为，A项正确；10 min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量为(0.2＋0.2＋0.1)mol×(1－20%)＝0.4 mol，10 min内用NOCl(g)表示的平均反应速率v(NOCl)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡时n(NOCl)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol，设达到平衡时反应①中消耗的NO2为x mol，反应②中消耗的Cl2为y mol，根据方程式①和②可得，反应①中生成的NOCl(g)为0.5x mol，反应②中消耗的NO(g)为2y mol，消耗的Cl2(g)为y mol，生成的NOCl(g)为2y mol。根据已知信息可列方程 ，解得x＝0.1 mol，y＝0.05 mol 故平衡后c(Cl2)＝＝2.5×10－2 mol·L－1，B项正确；平衡常数只受温度影响，其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡常数K2不变，C项错误；平衡时NO2转化0.1 mol，故转化率为50%，D项正确。 答案：C 11．解析：N2O4(g)⇌2NO2(g)，N2O4气体的平衡转化率为25%，设起始N2O4的物质的量为x，则平衡时剩余的N2O4的物质的量为0.75x，生成的NO2的物质的量为0.5x，混合气体平衡总压强为p，则NO2的分压为＝0.4p；N2O4分压为＝0.6p；反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数Kx＝＝。 答案：0.4p　 12．解析：(1)升高温度体系颜色加深，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH＜0；化学反应速率和温度成正比，随着温度降低，增大，正逆反应速率减小，则lg k正和lg k逆均减小，由于温度降低平衡正向移动，v正＞v逆，则降低相同温度时lg k逆减小更快，则③表示lg k正随变化关系的斜线，④表示lg k逆随变化关系的斜线。(2)化学平衡常数K＝＝×＝×＝＝＝10；NO2、N2O4浓度均为0.2 mol·L－1，则浓度商Q＝＝5＜K，则平衡正向移动，v正＞v逆。 答案：(1)＜　③　④　(2)10　＞ 13．解析：(1)由图可知，715 K，平衡时n(C3H6)＝n(C4H8)＝2n(C2H4)，设平衡时n(C2H4)＝x，则n(C3H6)＝n(C4H8)＝2x，n(CH3I)＝y，则由Ⅰ守恒可知n(HI)＝1－y，由C守恒可得1＝y＋2x＋6x＋8x　①，C2H4的物质的量分数为4%，得4%＝　②，由①②得x＝，y＝，故CH3I的转化率为×100%＝80%；平衡时n(总)＝1＋5x＝，CH3I的物质的量分数为＝，HI的物质的量分数为＝，则Kx＝＝0.64。 (2)①Ⅱ＝Ⅰ＋Ⅳ－2Ⅲ，故Kp2＝＝＝36。 ②因为压强之比等于物质的量之比，40 min达到平衡时，Kp2＝，即36＝，故p(I2)＝5×106 Pa，故v正＝k正·x(H2)·x(I2)＝b×× min－1＝1.44×10－2b min－1。 答案：(1)80%　0.64　(2)①36　②1.44×10－2b 学科网（北京）股份有限公司 $$