（课时作业）第二章 07 特色训练(三) 化学平衡常数的应用-【学而思·高中同步培优练】2026-2027学年高二化学选择性必修1 化学反应原理 课时作业(人教版·新教材)

特色训练(三)　化学平衡常数的应用 1.高温下,某反应到达平衡,平衡常数表达式为K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是 (　) A.升高温度,逆反应速率减小 B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小 C.该反应的焓变为正值 D.升高温度,该反应平衡常数K变小 2.[2025·河北保定高二联考] T0 ℃时,在容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的A(g)和B(g),发生反应2A(g)+B(g)3C(s)+D(g)　ΔH<0。测得反应过程中的部分数据如表所示,下列说法错误的是 (　) t/min n(A)/mol n(B)/mol 0 4.0 2.0 5 2.0 1.0 10 2.0 1.0 A.平衡时D的体积分数约为25% B.该反应在第4 min时,v正(A)≥0.2 mol·L-1·min-1 C.5 min时,保持其他条件不变,再充入2 mol A和2 mol D,平衡逆向移动 D.10 min时,保持其他条件不变,充入4 mol He,平衡不发生移动 3.工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH>0,在一定条件下,向容积恒为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g),测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示,下列说法正确的是 (　) A.达平衡时,CH4(g)的转化率为50% B.0~10 min内,v(CO)=0.075 mol·L-1·min-1 C.该反应的化学平衡常数K=0.187 5 D.当CH4(g)的消耗速率与H2O(g)的消耗速率相等,反应达到平衡 4.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),所得实验数据如表: 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 0.50 0.10 0.09 ② 800 0.50 0.10 0.08 ③ 800 1.00 0.20 a 下列说法正确的是 (　) A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.05 mol,则0~5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·L-1·min-1 B.实验②中,该反应的平衡常数K=2 C.由实验数据可知该反应的ΔH<0 D.实验③中,达到平衡时,a>0.16 5.一定温度下,向四个不同的恒容密闭容器中分别通入3 mol NOCl(g),发生反应2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)。t min时,NOCl的转化率与容器容积的关系如图所示。下列叙述正确的是 (　) A.图中只有c、d两点处于平衡状态 B.b、d两点的压强相等 C.t min时a点v逆大于c点v正 D.平衡常数:Kp(a)<Kp(b)<Kp(c)<Kp(d) 6.[2025·湖南长沙一中高二阶段考] 甲烷重整时会涉及反应:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　K1;②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　K2。反应①②的平衡常数随温度的变化如图所示,下列说法正确的是 (　) A.反应①是放热反应 B.平衡时两曲线交点处有c2(CO)·c2(H2)=c(CH4)·c(CO2) C.反应①进行的程度比反应②大 D.增大H2O(g)的浓度,反应物的平衡转化率均增大 7.[2026·湖北武汉部分重点中学高二检测] 向某恒容密闭容器中充入等物质的量的PCl3(g)和Cl2(g),发生如下反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),测得不同温度下PCl3(g)的转化率α与时间的关系如图所示。其速率方程为v正=k正c(PCl3)·c(Cl2),v逆=k逆c(PCl5)(k是速率常数,只与温度有关),下列说法错误的是 (　) A.该反应的ΔH<0 B.M点:> C.升高温度,k正增大的倍数小于k逆增大的倍数 D.T1时,若平衡体系中c(Cl2)=0.25 mol·L-1,则=18 8.用甲烷制取乙烯:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)　ΔH>0。T ℃,向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CH4,反应过程中n(CH4)随时间t的变化如图所示,v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)c2(H2),k正、k逆为速率常数,只与温度有关。下列说法正确的是 (　) A.达到平衡时,= B.混合气体的密度不再改变时,反应达到平衡状态 C.升高温度,k正增大m倍,k逆增大n倍,则m<n D.达到平衡后,向容器中充入1 mol CH4,重新达到平衡时,H2的体积分数变大 9.[2025·湖南长沙雅礼中学高二质检] 甲醇有“木醇”与“木精”之名,现代甲醇是直接在CO、CO2和H2的一个催化作用的工业过程中制造的。向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,在一定条件下,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.01 kJ·mol-1。在甲、乙两种不同催化剂的作用下,反应时间均为1 min时,测得甲醇的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 (　) A.T4 ℃后甲醇的物质的量分数减小的原因是温度升高平衡逆向移动 B.相同温度下,催化剂效果更好的是甲 C.T4 ℃下,再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2,达平衡后CO2的转化率增大 D.T2 ℃和T5 ℃下,平衡常数:K2=K5 10.在恒温条件下,向盛有足量NaCl(s)的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2(g)、0.2 mol NO(g)和0.1 mol Cl2(g),发生如下两个反应: ①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)　ΔH1<0　K1 ②2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH2<0　K2 10 min时反应达到平衡,测得体系的压强减少20%,10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1。下列说法正确的是 (　) A.平衡后c(NO)=2.5×10-2 mol·L-1 B.平衡时NO2的转化率为50% C.其他条件保持不变,反应在绝热条件下进行,则平衡常数K2增大 D.反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数为 11.[2025·湖北武汉高二联考] 容积为1 L的恒容容器中,发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。当CH4与CO2起始物质的量之比为1.0时,CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、初始压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是 (　) A.该反应的温度分别为T3、T4时的平衡常数:K3大于K4 B.温度为T3、压强为2 MPa时,a点的v正大于v逆 C.p1大于2 MPa D.温度为T4、压强为p1时,若平衡时c(H2)=2 mol·L-1,此时的平衡常数为16 学科网（北京）股份有限公司 $ 特色训练(三)　化学平衡常数的应用 1.C　[解析] 升高温度,同时增大反应物分子和生成物分子的活化分子百分含量,使正反应速率和逆反应速率均加快,A错误;恒温恒容下通入惰性气体或不反应的气体,虽总压强增大,但是各反应物和生成物的分压以及浓度不变,平衡不移动,H2浓度不变,B项错误;由平衡常数表达式可知,升高温度,反应物c(H2)减小,表明升高温度,平衡正向移动,该反应ΔH>0,即焓变为正值,C项正确;温度升高,平衡正向移动,平衡常数K变大,D项错误。 2.C　[解析] 由表格信息可列三段式: 2A(g)+B(g)3C(s)+D(g) 起始/mol　　 4.0　　2.0　　　0　　　0 转化/mol　　 2.0　　1.0　　 3.0　　1.0 平衡/mol　　 2.0　　1.0　　 3.0　　1.0, 则平衡时A为2 mol ,B为1 mol ,C为固体,D为1 mol ,总气体物质的量为4 mol ,D的体积分数约为25%,A正确;5 min时反应达到平衡状态,v正(A)=v逆(A),0~5 min内A的平均反应速率为v(A)===0.2 mol·L-1·min-1,平衡前v正(A)>v逆(A),则第4 min时v正(A)≥0.2 mol·L-1·min-1,B正确;充入A和D后,Q= ==0.75<K===1,平衡正向移动,C错误;恒容密闭容器中充入He不改变各气体浓度,平衡不移动,D正确。 3.C　[解析] 根据题干图像可知,反应进行到10 min时达到平衡状态,氢气和水蒸气的平衡浓度均是0.75 mol·L-1,因此消耗水蒸气的浓度是(1-0.75) mol·L-1=0.25 mol·L-1,列三段式: 　 　CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 起始/(mol·L-1)　　1　　　　1　　　　 0　　　 0 转化/(mol·L-1)　0.25　　　0.25　　　0.25　　0.75 平衡/(mol·L-1)　0.75　　　0.75　　　0.25　　0.75 所以达平衡时,CH4(g)的转化率为×100%=25%,A不正确;0~10 min内,v(CO)==0.025 mol·L-1·min-1,B不正确;该反应的化学平衡常数K===0.187 5,C正确;CH4(g)的消耗反应方向与H2O(g)的消耗反应方向相同,无法判断反应是否达到平衡状态,D不正确。 4.C　[解析] 由方程式可知,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0.05 mol,v(N)= =1.0×10-3 mol·L-1·min-1,故A错误;实验②达到平衡时,n(X)=0.42 mol,n(Y)=0.02 mol,n(M)=n(N)=0.08 mol,该反应的平衡常数K====,故B错误;由实验①和②知,升高温度,平衡时M的物质的量减少,平衡逆向移动,可知该反应的ΔH<0,故C正确;根据实验③数据列三段式: 化学平衡常数只受温度影响,该温度下反应的平衡常数K====,解得a=0.16,故D错误。 5.C　[解析] 容器容积增大,压强减小,反应速率降低,平衡正向移动,c点转化率虽然在四组中最大,但不确定为该条件下最大转化率,因此无法判断是否平衡,a、b已达平衡,故A错误;b、d两点的容器中NOCl的转化率相等,则容器中NOCl、NO、Cl2的物质的量分别对应相等,即两容器中混合气体的总物质的量相等,但V2<V4,根据pV=nRT可知,压强:b>d,故B错误;a点已达到平衡,且容积更小、压强更大,反应速率更大,所以a点v逆大于c点v正,故C正确;相同温度下平衡常数相同,故D错误。 6.B　[解析] 结合图像和勒夏特列原理判断,反应①的平衡常数K随温度升高而增大,为吸热反应,反应②的K随温度升高而减小,为放热反应,A错误。交点处K1=K2,K1=,K2=,等式联立化简得c2(CO)·c2(H2)=c(CH4)·c(CO2),B正确。平衡常数的大小能反映反应进行的程度,K值越大,反应进行得越彻底,从图像知,在两曲线交点对应的温度时,K1=K2;在低于该温度时,反应①的平衡常数K1小于反应②的平衡常数K2,此时反应①进行的程度比反应②小;高于交点温度时,反应①的平衡常数K1大于反应②的平衡常数K2,此时反应①进行的程度比反应②大,C错误。增大H2O(g)的浓度,CH4、CO转化率增大,但H2O(g)自身转化率减小,D错误。 7.D　[解析] 由图知,T2先达到平衡,说明反应速率快,说明T2>T1,T2平衡时PCl3的转化率较低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,故ΔH <0,A正确;M点未达到平衡,则正反应速率大于逆反应速率,即k正c(PCl3)·c(Cl2)>k逆c(PCl5),故>,B正确;正反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,K值减小,说明k正增大的倍数小于k逆增大的倍数,C正确;T1温度下平衡时,PCl5转化率为80%,c(Cl2)=0.25 mol·L-1,设初始反应物物质的量浓度为x mol·L-1,列出三段式: PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g) 起始/(mol·L-1)　　x　　　　x　　　　0 转化/(mol·L-1)　 0.8x　　0.8x　　 0.8x 平衡/(mol·L-1)　 0.2x　 　0.25　　 0.8x, 则===16,D错误。 8.A　[解析] 平衡时,消耗CH4的浓度为(1-x) mol·L-1,达平衡后各物质浓度分别为乙烯:(1-x) mol·L-1,氢气:(1-x) mol·L-1,CH4: mol·L-1,=K===,故A正确;恒容容器,容积不变,该反应中只有气体,质量不变,根据公式ρ=知密度不变,故密度不变不能判断反应达到平衡状态,故B错误;该反应正方向的ΔH>0,升高温度,平衡右移,所以k正增大的程度大于k逆增大的程度,则m>n,故C错误;该反应的反应物只有一种,达到平衡后,向容器中充入1 mol CH4,结果相当于加压,上述平衡逆向移动,重新达到平衡时,H2的体积分数减小,故D错误。 9.D　[解析] 不同的催化剂作用下,T4 ℃时甲醇的物质的量分数相同,说明T4 ℃时反应达到平衡,由反应ΔH<0知,升温平衡逆向移动,故T4 ℃后甲醇的物质的量分数减小的原因是温度升高,平衡逆向移动,A正确;T1~T4 ℃范围内,相同条件下甲催化剂作用下甲醇的物质的量分数更大,催化效果更好,B正确;T4 ℃下,再充入0.5 mol CO2和1.5 mol H2,相当于加压,平衡正向移动,CO2的转化率增大,C正确;T2 ℃<T5 ℃,正反应放热,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,则K2>K5,D错误。 10.B　[解析] 10 min时反应达到平衡,测得容器内体系压强减少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ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡时n(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.15 mol,设①中反应的NO2的物质的量为x mol,②中反应的Cl2的物质的量为y mol, 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) 转化/mol　　　x　　　　　　　　　　　　　　 0.5x 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) 转化/mol　　2y　　　　y　　　 　2y 则0.5x+2y=0.15,0.2-x+0.2-2y+0.1-y=0.4-0.15,联立方程,解得x=0.1、y=0.05,故平衡后c(NO)==0.05 mol·L-1,故A错误;由A项分析,平衡时NO2的转化率为×100%=50%,故B正确;反应在绝热条件下进行,反应②放热,使温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K2减小,故C错误;由盖斯定律可知,①×2-②可得4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),平衡常数K=,故D错误。 11.D　[解析] 该反应正向为气体分子数增大的反应,由图像可知,温度升高CO2转化率增大,说明正反应吸热,温度:T4>T3,该反应正向吸热,升温平衡常数增大,故K3<K4,A错误;图像中曲线为平衡转化率曲线,曲线上的点均为平衡点,a点在2 MPa对应平衡曲线上方,a点CO2的转化率大于平衡时CO2的转化率,说明反应向逆反应方向进行,正反应速率小于逆反应速率,则v正<v逆,B错误;该反应正向气体分子数增大,压强减小平衡正向移动,α(CO2)增大,同一温度下,p1曲线α(CO2)大于2 MPa曲线,说明p1对应曲线的压强更小,即p1<2 MPa,C错误;设CH4和CO2初始浓度均为c mol·L-1,由图可知,温度为T4、压强为p1时,CO2的平衡转化率为0.5,根据三段式: CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 起始/(mol·L-1)　 c　　　　c　　　　　0　　　 0 转化/(mol·L-1)　0.5c　　 0.5c　　　　c　　　 c 平衡/(mol·L-1)　0.5c　　 0.5c　　　　c　　　 c, 平衡时c(H2)=c mol·L-1=2 mol·L-1,则c=2,则平衡时,c(H2)=2 mol·L-1,c(CO)=2 mol·L-1,c(CO2)=1 mol·L-1,c(CH4)=1 mol·L-1,则平衡常数K===16,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $