2020-2021学年高三化学一轮复习提升练习 第24讲 化学平衡常数及转化率的计算

第 24 讲 化学平衡常数及转化率的计算 1．(2020·山西省晋城市实验中学模拟)只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数 K 与化学平衡移动的 关系叙述不正确的是(　　) A．K 不变，平衡可能移动 B．平衡向右移动时，K 不一定变化 C．K 有变化，平衡一定移动 D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大 2 倍，K 也增大 2 倍 【答案】D 【解析】因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K 不变，A、B 项正确；K 只与温度有关，K 发生了 变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C 项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量 数增大 2 倍，化学平衡常数应变为 K2，D 项错误。 2．(2020·吉林省四平市模拟)下列有关说法正确的是(　　) A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大 B．SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行 C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH0，ΔS>0，反应在高温下自发进行，不正 确；C 中是一个 ΔH0 B．其他条件不变，升高温度，溶液中 c(I－3 )减小 C．该反应的平衡常数表达式为 K＝c(I2)·c(I－) c(I) D．25 ℃时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡常数 K 小于 689 【答案】B 【解析】选项 A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔHp2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为 1.64 D．压强为 p4 时，在 Y 点：v 正0，A 项正确；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4 的平衡转化率越小，故 p4>p3>p2>p1，B 项正确； 1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为 80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为 c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝ 0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即该温度下的平衡常数 K＝0.162 × 0.162 0.02 × 0.02 ≈1.64，C 项正确；压强为 p4 时，Y 点反应未达到平衡状态，需增大 CH4 的转化率才能达到平衡，此时 v 正>v 逆，D 项 错误。 9. (2020·模拟)已知 NO 和 O2 经反应①和反应②转化为 NO2，其能量变化随反应过程如 图所示。① 2NO(g) N2O2(g)　ΔH1，平衡常数 K1 ② N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)　ΔH2，平衡常数 K2 下列说法中不正确的是(　　) A．ΔH1c，C 错误； 结合 A 项分析知，升温可使 b 中的平衡状态转变为 c 中的平衡状态，减压平衡逆向移动，导致 Ni(CO)4 浓 度变小，即可使 b 中的平衡状态转变为 c 中的平衡状态，D 正确。 12．（2020·湖南雅礼中学模拟）固定容积为 2 L 的密闭容器中发生反应 xA(g)＋yB(g) zC(g)，图 1 表示 T ℃时容器中各物质的量随时间变化的关系，图 2 表示平衡常数 K 随温度变化的关系。结合图像判断， 下列结论正确的是(　　) A．该反应可表示为 2A(g)＋B(g) C(g)　ΔH0，错误；B 项， 根据图 1 知 0～5 min 内，A、B、C 变化的物质的量分别为 0.4 mol、0.2 mol、0.2 mol，该反应可表示为 2A(g) ＋B(g) C(g)，反应达到平衡时 A、B、C 的平衡浓度分别为 0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.1 mol·L－1，故 T ℃时该反应的平衡常数 K＝ c（C） c2（A）·c（B）＝25，错误；C 项，根据质量守恒定律知，容器内气体的质量 保持不变，容器的容积保持不变，故容器内气体的密度为恒量，不能作为平衡标志，错误；D 项，根据图 1 知 T ℃时反应达平衡后 C 的体积分数为 0.25，在第 6 min 时再向体系中充入 0.4 mol C，相当于加压，平衡 正向移动，再次达到平衡时，C 的体积分数大于 0.25，正确。 13．（2020·浙江省绍兴质检）一定温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入 SO 2(g)和 O2(g)，进行反应，2SO2＋O2 2SO3，其起始物质的量及 SO2 的平衡转化率如下表所示。下列判断中正确 的是(　　) 甲 乙 丙 丁 密闭容器体积/L 2 2 2 1 n(SO2)/mol 0.40 0.80 0.80 0.40 起始物质的量 n(O2)/mol 0.24 0.24 0.48 0.24 SO2 的平衡转化率% 80 α1 α2 α3 A.甲中反应的平衡常数小于乙 B．该温度下，该反应的平衡常数 K 为 400 C．SO2 的平衡转化率：α1>α2＝α3 D．容器中 SO3 的物质的量浓度：丙＝丁　3.2　①　A　C (2)2∶1　不变 (3)bc 16．(2020·辽宁五校协作体联考)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为我国展示 给世界的一张新“名片”。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。请回答下列问题： (1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1 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＝ c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)，则此反应的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)N2O5 在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中充 入一定量 N2O5，测得 N2O5 浓度随时间的变化如下表：t/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/ (mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 ①反应开始时体系压强为 p0，第 2 min 时体系压强为 p1，则 p1∶p0＝________。2～5 min 内用 NO2 表 示的该反应的平均反应速率为________________。 ②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量 N2O5 进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是 ________(填字母)。 a．NO2 和 O2 的浓度比保持不变 b．容器中压强不再变化 c．2v 正(NO2)＝v 逆(N2O5) d．气体的密度保持不变 (3)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(CO 2)，其中 k 正、k 逆为速率常数，则 Kp 为________________(用 k 正、k 逆表示)。 (4)如图是密闭反应容器中按 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________。 【 解 析 】 (1) 若 某 反 应 的 平 衡 常 数 表 达 式 为 K ＝ c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)， 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，由②×2－①－③ 可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)－(－221 kJ·mol －1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①根据题表中数据及三段式法有： 2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) 1.00 0 0 转化/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25 2 min 时/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物质的量浓度之 比，所以 p1 ∶p 0 ＝(0.50 ＋1.00 ＋0.25) mol·L － 1 ∶1.00 mol·L － 1 ＝7 ∶4 。2 ～5 min 内，v(N 2O5) ＝ (0.50－0.17) mol·L－1 (5－2) min ＝0.11 mol·L－1·min－1，v(NO2)＝2v(N2O5)＝0.22 mol·L－1·min－1。②反应过程中 NO2 和 O2 的浓度比始终保持不变，a 项不能说明反应已经达到化学平衡状态；该反应在反应前后气体分子数不相等， 反应过程中容器中压强为变量，容器中压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b 项符合题意；v 正(NO2)＝2v 逆(N2O5)时，正、逆反应速率相等，而 2v 正(NO2)＝v 逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c 项 不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应 过程中气体密度始终不变，d 项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)K p＝p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)，v 正＝k 正 ·p(NO2)·p(CO) ， v 逆 ＝ k 逆 ·p(NO)·p(CO 2) ， 平 衡 时 正 、 逆 反 应 速 率 相 等 ， 即 k 正 ·p(NO2)·p(CO) ＝ k 逆·p(NO)·p(CO 2)，则p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)＝k 正 k 逆，故 Kp＝k 正 k 逆。(4)①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反 应方向移动，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＝ 0.9a 0.9a＋0.3a×100%＝75%。 【答案】(1)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 (2)①7∶4(或 1.75∶1)　0.22 mol·L－1·min－1　②b (3)k 正 k 逆　(4)①200 ℃　②75%