2.2.5 专题强化练2 突破化学平衡常数-（Word同步练习）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（人教版）

**基本信息** 专题强化练聚焦化学平衡常数，通过“速率常数关系-多重平衡计算”分层设计，实现从单一平衡到综合体系的知识进阶，培养科学思维与化学观念。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础理解层|速率常数与平衡常数关系|结合图像分析平衡状态（如质量分数-时间图）| |综合应用层|多重平衡体系计算|主副反应/连续反应情境（如CO₂加氢甲烷化反应）|

第二章　化学反应速率与化学平衡 专题专项练 专题强化练2　突破化学平衡常数 题型1　化学平衡常数与速率常数的关系 1.[2026四川师范大学附中月考]X、Y可发生相互转化:X(g) Y(g)　ΔH<0,该反应的速率方程为v正=k正c(X)和v逆=k逆c(Y),k正和k逆分别为正、逆反应速率常数。T1℃时,加入X发生反应,X、Y的质量分数w随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.反应速率:vM(正)>vN(逆) B.L点反应达到平衡状态 C.升高温度,k正减小,k逆增大 D.T2℃时发生反应,测得k正=k逆,则T1>T2 2.[2025山东滨州开学考]在一定条件下,向密闭容器中充入4.0 mol A和8.0 mol B,发生反应:2A(g)+6B(g) C(g)+4D(g)。测得相同时间内A的转化率随温度的变化如图1所示(虚线表示A的平衡转化率随温度的变化);速率常数的对数lg k与温度的倒数之间的关系如图2所示。 图1 图2 已知:①对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=,x为物质的量分数。 ②已知该反应的速率方程v正=k正c2(A)c6(B),v逆=k逆c(C)c4(D),k正、k逆是速率常数。下列说法错误的是 (　　) A.该反应的ΔH<0 B.曲线ac代表k逆,曲线bd代表k正 C.T0 K时,该反应的平衡常数Kx=12 D.升高温度时,k正-k逆增大 3.[2026湖北部分名校联考]早期长征运载火箭推进剂成分为(CH3)2N—NH2和N2O4,反应的化学方程式为(CH3)2N—NH2+2N2O4 2CO2+3N2+4H2O。在点火的瞬间火箭尾部喷射出红色火焰,同时伴随着滚滚红色烟雾,研究发现是N2O4分解的结果。 (1)T ℃时,N2O4(g) 2NO2(g),N2O4和NO2的消耗速率与其浓度存在如下关系:v消耗(N2O4)=kac(N2O4),v消耗(NO2)=kbc2(NO2)(其中ka、kb是只与温度有关的常数),一定温度下,NO2或N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图1所示。 表示N2O4消耗速率与其浓度关系的是　　　(填“X”或“Y”),该温度下速率常数值为　　　　。  　 图1 图2 (2)NO2可发生反应生成N2O4,化学方程式为2NO2(g) N2O4(g),在恒容密闭容器中进行该反应,达到平衡后,升高温度可使体系颜色加深。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、逆反应速率常数。如图2所示,lg k表示速率常数的对数,表示温度的倒数,①、②、③、④四条斜线中,其中两条可分别表示lg k正、lg k逆随变化的关系,A、B、C、D点的纵坐标分别为a+1.5、a+0.5、a-0.5、a-1.5,则温度为T1 K时化学平衡常数K=　　　　。上述反应达到平衡后,继续通入一定量的NO2,与原平衡相比,NO2的平衡转化率将　　　　。  题型2　多重平衡体系中化学平衡常数的相关计算　　　 4.[2026江西赣州南康中学联考]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.8.5　　　　B.9.6　　　　C.10.2　　　　D.17.0 5.[2026四川射洪中学模拟]中国空间站设有完整的可再生生命保障系统,对CO2进行收集和再生处理,实现了对CO2的加氢甲烷化,生成CH4与H2O,并伴有副反应。 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1<0(主反应) Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2(副反应) 一定温度时,在固定容积的容器中充入1 mol CO2和4 mol H2进行上述反应,平衡时CO2的转化率(α-CO2),CH4的选择性(S-CH4)随温度变化如图所示: 根据图像分析可知:ΔH2　　　　0(填“>”或“<”),CO2平衡转化率先减小后增大的原因是　　　　　　　　　　　　　　。T ℃时,反应Ⅱ的Kp=　　　　[保留两位有效数字,Kp为用各气体分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,CH4的选择性=×100%]。  6.[2026安徽蚌埠A层高中联考]将CO2转化为绿色液体燃料CH3OH是实现碳中和的一个重要途径。甲醇的制备过程中发生的反应有: Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0 Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0 (1)可以提高CH3OH平衡产率的措施有　　　(填字母)。  A.升高反应温度　　　　　B.降低反应温度 C.使用高效催化剂　　　　　D.及时移走CH3OH (2)在某催化剂作用下按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,压强分别为10 MPa、30 MPa和50 MPa,实验测定CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。 ①p1=　　　　MPa。  ②温度较高时,CO2平衡转化率随温度升高增大的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　;温度为T1时,三条曲线几乎交于一点的原因是　　　　　　　　　　　　。   (3)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol CO2和3.0 mol H2,初始压强为8.0 MPa,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。10 min后体系达到平衡状态,测得体系总压强为6.4 MPa,H2O(g)的分压为1.2 MPa(分压=总压×物质的量分数)。回答下列问题: ①从反应开始到10 min,v(H2O)=　　MPa·min-1。  ②平衡时,CO2的转化率为　　　　。  ③该温度下反应Ⅱ的平衡常数Kp=　　　　(Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数)。  7.(经典真题)[2020山东高考改编]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.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 一定条件下,向体积为V L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Ⅱ的平衡常数为　　　　。  答案与分层梯度式解析 第二章　化学反应速率与化学平衡 专题专项练 专题强化练2　突破化学平衡常数 1.A　由题图可知,N点未达到平衡,则vN(正)>vN(逆),因为反应过程中,正反应速率不断减小,所以vM(正)>vN(正)>vN(逆)(破题关键),A正确;L点后,X还在不断被消耗,所以L点反应未达到平衡状态,B错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,即k正和k逆均增大,C错误;由题图可知,T1℃时反应达到平衡状态后,X的质量分数为30%,则Y的质量分数为1-30%=70%,根据方程式可知,X、Y的摩尔质量相等,则X的物质的量分数为30%,Y的物质的量分数为70%,平衡常数K=,又因题述反应为放热反应,升高温度,K减小,T2℃时k正=k逆,即K==1,则T2>T1,D错误。 2.D　由题图1可知,随温度升高,A的平衡转化率降低,该反应为放热反应,ΔH<0,A正确;升高温度平衡逆向移动,说明k正随温度变化比k逆随温度变化小,题图2中曲线bd斜率的绝对值小于曲线ac,所以曲线ac代表k逆,曲线bd代表k正,B正确;T0 K时A的平衡转化率为40%,A转化的物质的量为4.0 mol×40%=1.6 mol,则列三段式得: 　　　2A(g)+6B(g) C(g)+4D(g) 起始/mol 4 8 0 0 转化/mol 1.6 4.8 0.8 3.2 平衡/mol 2.4 3.2 0.8 3.2 该反应的平衡常数Kx==12,C正确;正反应放热,升高温度平衡逆向移动,说明温度对逆反应速率影响大于正反应速率,升高温度时,k正-k逆减小,D错误。 3.答案　(1)Y　2　(2)10　增大 解析　(1)由v消耗(N2O4)=kac(N2O4)可知,v消耗(N2O4)与c(N2O4)成线性关系,则表示N2O4消耗速率与其浓度关系的是Y;根据题图1可知,c(N2O4)=c(NO2)=2 mol·L-1时,v消耗(NO2)=v消耗(N2O4),kac(N2O4)=kbc2(NO2),则==2。 (2)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。随着温度下降,增大,正、逆反应速率均下降,则lg k正和lg k逆均减小,由于温度下降平衡正移,v正>v逆,则下降相同温度时lg k逆减小更快,故表示lg k正随变化关系的是③,表示lg k逆随变化关系的是④。温度为T1 K时,lg k正-lg k逆=(a-0.5)-(a-1.5)=1,化学平衡常数K==10;题述反应达到平衡后,在恒容密闭容器中继续通入一定量的NO2,相当于增大体系压强,平衡正向移动,则NO2的平衡转化率增大。 4.A 根据题给信息:达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol,则有:x+y=、x-y=,解得x=3.1,y=1.4,所以反应①的平衡常数K===8.5,故选A。 5.答案　>　反应Ⅰ放热,反应Ⅱ吸热,温度较低时以反应Ⅰ为主,温度较高时以反应Ⅱ为主　0.016 解析　反应Ⅰ为放热反应,升高温度α-CO2应下降,而题图中升高温度,α-CO2先减小后增大,则反应Ⅱ为吸热反应,ΔH2>0;温度较低时以反应Ⅰ为主,升高温度反应Ⅰ平衡逆向移动,α-CO2减小,温度较高时以反应Ⅱ为主,升高温度反应Ⅱ平衡正向移动,α-CO2增大。T ℃时,S-CH4为80%,则=0.8,得n(CH4)=4n(CO),设平衡时n(CO)=x mol,n(CH4)=4x mol,则有如下关系: CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) 开始/mol 1 4 0 0 转化/mol 4x 16x 4x 8x 　 　　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 转化/mol x x x x 平衡/mol 1-5x 4-17x x 9x 此温度下CO2的平衡转化率为×100%=30%,解得x=0.06,平衡时n(CO2)=0.7 mol、n(H2)=2.98 mol、n(CO)=0.06 mol、n(H2O)=0.54 mol,设平衡时总压为p0,总物质的量为n(总),则反应Ⅱ的Kp===≈0.016。 6.答案　(1)BD　(2)①50　②ΔH1<0、ΔH2>0,升高温度,反应Ⅱ平衡正向移动对CO2平衡转化率的影响大于反应Ⅰ平衡逆向移动对CO2平衡转化率的影响　温度较高时,主要进行反应Ⅱ,反应Ⅱ反应前后气体分子数不变,压强改变对平衡无影响　(3)①0.12　②60%　③ 解析　(1)ΔH1<0,降低温度、分离出CH3OH均能使反应Ⅰ平衡正向移动,从而提高CH3OH平衡产率。 (2)①反应Ⅱ反应前后气体分子数不变,压强对反应Ⅱ的平衡无影响,反应Ⅰ是气体分子数减小的反应,相同温度下,加压平衡正向移动,CO2平衡转化率增大,则p1=50 MPa。 (3)恒容密闭容器中,气体压强之比等于物质的量之比,则=,n平=3.2 mol,则=×3.2 mol=0.6 mol(解题技法),反应前后Δn=(4-3.2) mol=0.8 mol,反应Ⅰ是气体分子数减小的反应,反应Ⅱ反应前后气体分子数不变,设反应Ⅱ中CO2转化的物质的量为x mol,则得如下关系:  CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　Δn 起始/mol 1 3 0 0 2 转化/mol 0.4 1.2 0.4 0.4 0.8 　　　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 转化/mol x x x x 平衡/mol 0.6-x 1.8-x x 0.4+x 0.4+x=0.6,x=0.2。 ①v(H2O)==0.12 MPa·min-1。 ②CO2的平衡转化率=×100%=60%。 ③反应Ⅱ的Kp==。 7.答案　　 解析　设平衡时,n(CO2)=x mol,n(H2)=y mol,n(H2O)=z mol,根据C原子守恒,得x+a+b=1,根据O原子守恒,得2x+a+b+z=2,根据H原子守恒,得4a+2y+2z=6,解得x=1-a-b,y=3-3a-b,z=a+b。c(H2O)= mol·L-1,KⅡ==。 方法规律 原子守恒法计算多重平衡体系中物质的物质的量 7 学科网（北京）股份有限公司 $