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第03 讲 化学平衡常数及其相关计算
01 模拟基础练
【题型一】化学平衡常数的含义与应用
【题型二】有关化学平衡的计算
02 重难创新练
03 真题实战练
题型一 化学平衡常数的含义与应用
1.(2024·甘肃平凉·模拟预测)
催化氧化法将
转化为
的反应为
。下列关于
催化氧化法制
的说法中错误的是
A.该反应的
B.该反应的平衡常数
C.使用合适的催化剂可提高化学反应速率,但不影响
的平衡转化率
D.该反应在高温下可自发进行
【答案】D
【解析】A.该反应为气体分子数减少的反应,所以
,A 项正确;B.该反应的平衡常数表达式为
,B 项正确;C.催化剂能降低化学反应的活化能,能同等程度地增大正、逆化学反
应速率,但不影响化学平衡移动,C 项正确;D.该反应的
,所以在低温下可自发进行,D 项
错误;答案选D。
2.(2024·江苏·模拟预测)对于二氧化硫的催化氧化反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),下列有关说法
正确的是
A.该反应的ΔS>0
B.该反应平衡常数的表达式为K=
C.反应中每消耗22.4LO2(标准状况),转移电子数约为2×6.02×1023
D.温度不变,提高O2的起始浓度或增大反应压强,均能提高反应速率和SO2的转化率
【答案】D
1
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【解析】A.由方程式可知,该反应前后气体分子数减少,则ΔS<0,故A 错误;B.由方程式可知,该反
应平衡常数的表达式为K=
,故B 错误;C.由方程式可知,反应消耗1molO2时,转移
4mol 电子,则标准状况下消耗22.4 LO2时,转移电子数为4×6.02×1023,故C 错误;D.增大O2的浓度、增
大压强,反应均向正反应方向移动, SO2的转化率增大,故D 正确;故选D。
3.(2024·天津·二模)反应
可用于去除氮氧化
物。
催化该反应的过程如图所示。下列说法不正确的是
A.反应过程中,
参与反应,降低了反应的焓变
B.该反应的平衡常数
C.其他条件不变时,增大
,NO 的平衡转化率增大
D.步骤Ⅲ中每消耗
,转移电子数目为
【答案】A
【解析】A.催化剂,降低反应活化能但不改变焓变,反应过程中,Cu+为催化剂,故A 错误;B.平衡常
数等于生成物的浓度幂之积比上反应物的浓度幂之积,所以
,故B 正确;C.
增大一种反应物的量,可以提高另一种反应物的转化率,
增大,则NO 的转化率增大,故C 正确;
D.由反应Ⅰ可知,1molCu+结合1molO2,转移4mol 电子,所以转移电子数目为4×6.02×1023,故D 正确;
故选:A。
7.(2024·江苏南京·模拟预测)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要发生反应的热化学方程式:
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)
H=
164.7kJ•mol
△
﹣
1
﹣;反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H=41.2kJ•mol
△
1
﹣;反应Ⅲ:2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)
H=
247.1kJ•mol
△
﹣
1
﹣。
向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2,平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所
示。下列说法正确的是
2
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A.反应II 的平衡常数可表示为K=
B.图中曲线B 表示CO 的物质的量随温度的变化
C.该反应最佳控制温度在800℃~1000℃之间
D.提高CO2转化为CH4的转化率,需要研发在低温区高效的催化剂
【答案】D
【分析】反应Ⅰ和反应Ⅲ 均为放热反应,因此,CH4的平衡量随着温度的升高而减小,所以图中曲线A 表
示CH4的物质的量变化曲线;由反应Ⅱ和Ⅲ可知,温度升高反应Ⅱ正向移动,反应Ⅲ逆向移动,因此,CO
在平衡时的物质的量随着温度升高而增大,故曲线C 为CO 的物质的量变化曲线,则曲线B 为CO2的物质
的量变化曲线,据此分析解答。
【解析】A.化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,反应Ⅱ的平衡常数为K=
,故A 错误;B.反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应,因此CH4的平衡量随着温度的升高而减
小,所以图中曲线A 表示CH4的物质的量变化曲线;由反应Ⅱ和Ⅲ可知,温度升高反应Ⅱ正向移动,反应
Ⅲ逆向移动,因此CO 在平衡时的物质的量随着温度升高而增大,故曲线C 为CO 的物质的量变化曲线,
则曲线B 为CO2的物质的量变化曲线,故B 错误;C.由图可知,较低温度时CH4的物质的量较高,且CO
的物质的量较低,因此最佳温度应在200-400℃左右,故C 错误;D.反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应,反应Ⅱ
为吸热反应,降低温度有利于反应Ⅰ和反应Ⅲ正向移动,反应Ⅱ逆向移动,因此在低温时CH4的平衡量较
高,要提高 CO2转化为CH4的转化率,需要研发在低温区高效的催化剂以尽快建立化学平衡状态,故D 正
确;故选:D。
5.(2024·江苏·二模)用
消除
的反应为
。下列说法正确的是
A.平衡时升高温度,
增大,
减小
B.反应平衡常数
C.反应中生成22.4 L
,转移电子数目为
D.实际应用中,适当增加
的量有利于消除
,减轻空气污染程度
3
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【答案】D
【解析】A.升高温度,正逆反应速率均增大,故A 错误;B.该反应水为气态,平衡常数
,故B 错误;C.气体所处状况不确定,不能根据体积计算其物质的量,故C
错误;D.适当增加
的量有利于平衡正向移动,从而提高
的转化率,有利于
的消除,故D 正
确;故选D。
6.(2024·海南省直辖县级单位·模拟预测)工业上,常用离子交换法软化自来水,其原理是
,
。常温下,向一定体积的自来水中加入离子
交换树脂
,测得自来水中
变化如图所示。下列叙述正确的是
A.
时加入少量
固体,离子交换反应平衡常数减小
B.
时的逆反应速率大于
时的逆反应速率
C.其他条件不变时,
时离子交换反应已停止
D.
内平均反应速率:
【答案】B
【解析】A.平衡常数只与温度有关,改变离子浓度,平衡常数不变,A 错误; B.在达到平衡前,反应
正向发生,随各物质浓度变化,正反应速率增大,逆反应速率减小,6min 时逆反应速率大于4min 时逆反
应速率,B 正确;C.化学平衡状态为动态平衡,反应并未停止,C 错误;D.如果只考虑镁离子、钙离子
交换,根据电荷守恒,
,镁离子、钙离子交换速
率不确定,无法计算单一离子交换速率,D 错误;故选B。
7.(23-24 高三上·安徽亳州·期末)已知某些化学反应的焓变、熵变如下表所示,假设它们不随温度变
化,下列说法正确的是
化学反应
①
+98
-57.2
4
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②
-176
-285
③
(s,石墨)
-59
+146
A.反应①在高温下能自发进行
B.反应②能自发进行的温度
C.反应③只有在低温下能自发进行
D.若将
、C 固体粉碎,反应③的反应速率和平衡常数K 都增大
【答案】B
【解析】A.由表中数据可知,反应①为吸热的熵减反应,在任何温度下都有
,所以反应①在
任何温度下,都能不能正向自发进行,A 错误;B.反应②的
能自发进行,则-176+0.285T<0,
T<617.5K 时,反应能正向自发进行,B 正确;C.反应③为放热的熵增反应,在任何温度下均能自发进
行,C 错误;D.平衡常数受温度的影响,将
、C 固体粉碎,反应③的反应速率增大,但是平衡常数
K 不变,D 错误;故选B。
题型二 有关化学平衡的计算
8.(2024·江苏苏州·三模)CO2催化重整CH4反应:
Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:
在恒容反应器中按体积分数CH4:CO2=50%:50%投料。平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所
示。若仅考虑上述反应,下列说法不正确的是
A.
B.其他条件不变,适当增大起始时CH4的体积分数,可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行
C.T℃时,在2.0L 容器中加入2molCH4、2molCO2以及催化剂进行重整反应,测得CO2的平衡转化率为
5
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75%,则反应Ⅰ的平衡常数小于81
D.300~580℃时,H2O 的体积分数增大因为反应Ⅲ生成H2O 的量大于反应Ⅱ消耗的量
【答案】D
【解析】A. 由题干信息反应Ⅱ:
,反应Ⅲ:
,则2Ⅱ-Ⅲ可得反应Ⅰ:
,根据盖斯定律可知
,A 正确;B.其他条件
不变,适当增大起始时CH4的体积分数,即增大CH4的用量,减少CO2的用量,则CO2的平衡转化率增
大,即CO2的平衡浓度减小,CH4浓度增大,根据平衡移动原理,减小反应物浓度或增加生成物浓度,平
衡都逆向移动,可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行,B 正确;
C.T℃时,在2.0L 容器中加入2molCH4、2molCO2以及催化剂进行重整反应,测得CO2的平衡转化率为
75%,若只发生反应I,则三段式分析可知,
,则反
应Ⅰ的平衡常数K=
=
=81,由于实际上有反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ发生,但由于副
反应(Ⅲ)中,消耗的氢气的量比二氧化碳多的多,故计算式中,分子减小的更多,平衡常数小于81,导致
K 小于81,C 正确;D.根据题干信息可知,升高温度反应Ⅱ平衡正向移动,向生成H2O 的方向移动,
H2O 的物质的量增大,反应Ⅲ逆向移动,向消耗H2O 的方向移动,H2O 的物质的量减小,故300~580℃
时,H2O 的体积分数增大因为温度对反应Ⅲ的影响小于对反应Ⅱ的影响,即整个体系生成H2O 的量大于消
耗的量,D 错误;故答案为:D。
9.(2024·湖南·模拟预测)利用测压法在恒容反应器中研究25℃时
分解反应:
其中
二聚为
的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p 随时间t 的变化如下表所示:
t/min
0
40
80
160
260
130
0
1700
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
已知:①
时,
完全分解;②
;③
为红棕色气体。下列说法
错误的是
A.
完全分解后,
6
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B.若升高温度到35℃,则
完全分解后体系压强
(35℃)大于63.1kPa
C.若缩小起始时容器的体积,反应达到平衡后颜色将变浅
D.25℃时,反应达到平衡后,反应
的平衡常数
【答案】C
【解析】A.
的分解不是可逆反应,因此当
完全分解后,产生的
的压强必为17.9kPa,故A
正确;B.升高温度后,假设平衡不移动,由于热胀冷缩,压强将增大。升温,平衡向着生成
的方向
移动,压强也会增大,故B 正确;C.缩小容器的体积,虽然平衡向着生成
的方向移动,但压缩体积
将会导致
浓度增大,颜色加深,故C 错误;D.平衡时总压强
,此时
,若
不发生
,生成的
气体压强应为71.6kPa,由差量法求得生成
气体的分压为
26.4kPa,则
气体压强为
,平衡常数
,故D 正确;
故选:C。
10.(2024·黑龙江·三模)已知HCOOH 水溶液在密封石英管中的分解反应如下:
I.
Ⅱ.
某温度下,在密封石英管内完全充满
的HCOOH 水溶液,使HCOOH 分解,分解产物均完全溶
于水,
时刻测得
、
的浓度分别为
、
,反应Ⅱ达平衡时,测得
的浓度为
。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有关说法错
误的是
A.反应I 比反应Ⅱ先达到平衡状态
B.反应I 的平衡常数
C.体系达平衡后
7
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D.
对反应I 有催化作用,若体系中还含有
盐酸,则
增大
【答案】D
【解析】A.根据图像可知,t1时刻,CO 浓度达到最大值时表明反应Ⅰ达平衡状态,此时CO2浓度未达最
大值,即反应Ⅱ尚未达平衡状态,因此反应Ⅰ比反应Ⅱ先达到平衡状态,故A 说法正确;B.t1时刻,反
应Ⅰ达到平衡,c(HCOOH)=(1.0-0.70-0.16)mol/L=0.14mol/L,K1=
,故B 说法正确;
C.令体系达到平衡时,c(CO)=xmol/L,则反应Ⅰ消耗c(HCOOH)=xmol/L,反应Ⅱ达到平衡时,测的
c(H2)=ymol/L,则生成c(CO2)=ymol/L,反应Ⅱ消耗c(HCOOH)=ymol/L,因此根据反应Ⅰ平衡常数,则有
K1=
=5,解得x=
,即
,故C 说法正确;D.K1=
,温度不变,平衡常数不变,故D 说法错误;故答案为D。
11.(2024·广东佛山·模拟预测)某1L 恒容密闭容器发生反应:
。向容器中通入0.2molM 和nmolN 发生上述反应,测得M 的平衡转化率与投料比
以及温度的
关系如图。下列说法正确的是
A.
B.
时,C 点的平衡常数值为2500
C.当
时,反应达到平衡
D.其它条件不变,增大压强,可使B 点移向C 点
【答案】B
【分析】该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,M 的平衡转化率减小,则
,
增
大,相等于增大M 的物质的量,平衡正向移动,M 的平衡转化率减小,以此解答。
8
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【解析】A.由分析可知,
,A 错误;B.
时,A 点M 的平衡转化率为80%,列出“三段式”
A 点的平衡常数值K=
=2500,A 点和C 点温度相等,平衡常数也相等,B 正确;C.当
时,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,C 错误;D.该反应是气体体
积减小的反应,其它条件不变,增大压强,平衡正向移动,M 的平衡转化率增大,D 错误;故选B。
12.(2024·辽宁大连·一模)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下
和
合成乙烯的反应为
。向1L 恒容密闭容器中充入1mol
和3mol
,测得不同温度下
的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确的是
A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,催化剂的催化效率降低
B.图中M 点乙烯的体积分数约为7.7%
C.250℃时,当
的转化率位于
点时,保持其他条件不变,仅延长反应时间不可能使转化率达到
50%
D.向N 点的平衡体系中充入1mol
和3mol
,其他条件不变,再次达到平衡时,
增大
【答案】B
【解析】A.由图可知,升高温度,CO2得平衡转化率降低,平衡向逆反应方向移动,催化剂的催化效率
先上升后降低,A 错误;B.根据已知条件列出“三段式”
乙烯的体积分数约为
=7.7%,B 正确;C.250℃时,CO2得平衡转化率为50%,其
他条件不变,当
的转化率位于
点时,保持其他条件不变,仅延长反应时间可以使转化率达到
9
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50%,C 错误;D.平衡常数Kp只受温度影响,向N 点的平衡体系中充入1mol
和3mol
,其他条
件不变,Kp不变,D 错误;故选B。
13.(23-24 高三下·广东深圳·开学考试)氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上以氨气和氧气为原料,利
用“氨催化氧化法”生产NO,在Pt-Rh 合金催化剂作用下,发生主反应Ⅰ和副反应Ⅱ:
Ⅰ.
Ⅱ.
现将1 mol NH3、2 mol O2充入1 L 恒容密闭容器中,在上述催化剂作用下,反应相同时间内,生成物的物
质的量随温度变化曲线如图所示:
已知:有效转化率
下列说法不正确的是
A.工业上氨催化氧化生成NO 时,最佳温度应控制在840℃左右
B.520℃时,NH3的有效转化率约为66.7%
C.反应Ⅱ可能是放热反应
D.该催化剂在高温时对反应Ⅰ的选择性更好
【答案】B
【解析】A.由图可知,840℃时,反应相同时间内,NO 的物质的量最大,副产物N2的物质的量最小,说
明该温度下最有利于NO 的生成,因此工业上氨催化氧化生成NO 时,最佳温度应控制在840℃左右,故A
正确;B.由图可知,520℃时,NH3发生反应I 生成0.2molNO,消耗氨气0.2mol,NH3发生反应Ⅱ生成
0.2molN2,消耗氨气0.4mol,则NH3的有效转化率为
≈33.3%,故B 错误;C.
840℃后NO 随温度升高而下降,其原因可能是:该反应为放热反应,高于840℃时平衡逆向移动,使得
NO 的物质的量减少,故C 正确,
D.由图可知,低温时反应的主要产物为氮气,高温时反应的主要产物为NO,说明该催化剂在低温时对反
应Ⅱ的选择性更好,在高温时对反应Ⅰ的选择性更好,故D 正确;故选B。
14.(23-24 高三下·北京·开学考试)在
恒容密闭容器中充入
和
,发生反应
,实验数据如下表:
10
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实验编号
温
度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是
A.实验①中,若
时测得
,则0 至
时间内,用N 表示的平均反应速率
B.实验②中,若某时刻测得
,则此时混合气体中
的体积分数为
C.实验③中,达到平衡时,X 的转化率为
D.实验④中,达到平衡时,
【答案】C
【解析】A.
,A 错误;B.若某时刻测得
,则
反应0.040molX,反应为气体分子数不变的反应,此时混合气体中
的体积分数为
,B 错误;C.实验②③温度相同,平衡常数相同,②中生成MN 均为0.08mol,则此时XY 分别为0.1-
0.08=0.02mol、0.4-0.08=0.32mol,
;同理实验③中,达到平衡时,
,
a=0.12mol,X 的转化率为
,C 正确;D.由C 方法计算可知,700℃时
,比较实
验①②,升温,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,若④的温度为800℃,恒容体系中,气体体积不变
的反应,④与③为等效平衡,b=
a=0.06mol,但④的实际温度为900℃,相比较800℃,平衡逆向移动,
b<0.06,D 错误;故选C。
15.(2024·湖南长沙·模拟预测)向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入2mol X 和1mol Y 发生反应:
,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线
如图所示。下列说法正确的是
11
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A.反应速率:
B.气体的总物质的量:
C.a 点平衡常数:
D.
【答案】D
【分析】甲为绝热过程,开始时压强增大,但正反应
为气体物质的量减少的反应,
说明正反应为放热反应。
【解析】A.a、b 均为平衡点,甲为绝热过程、乙为恒温过程,正反应为放热反应,a 点温度高于b 点,图
像显示a 点压强高于b 点,达到平衡时甲中速率更快,所以反应速率:
,故A 错误;B.乙
为恒温过程、甲为绝热过程,甲中压强开始时增大,说明反应为放热反应,甲中温度升高,即a 点温度高
于c 点,而a、c 两点压强相同,所以气体的总物质的量:
,故B 错误;C.若温度恒定不变,三段
式表示
,a 点压强为起始时压强的一半,容器容积为1L,则2-2m+1-
m+m=1.5,解得m=0.75,平衡常数:
,而a 点平衡实际上是绝热条件下达到
的,要使平衡时压强变为原来的一半,体系中的气体总物质的量应小于1.5mol,即平衡应进一步右移,所
以K>12,故C 错误;D.由图可知,甲为绝热过程,开始时压强增大,但正反应
为
气体物质的量减少的反应,说明正反应为放热反应,即
,故D 正确;故答案为:D。
16.(2024·湖南邵阳·三模)汽车尾气净化反应为:
、
。向
密闭容器中充入
、
,测得
和
的物质的量浓度与时间关系如图所示。下列说法正确
的是
12
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A.当体系中
和
浓度比不变时达到平衡状态
B.
段反应速率
C.上述正反应在任何温度下都能自发进行
D.该温度下,上述反应的逆反应平衡常数
【答案】D
【解析】A.向
密闭容器中充入
、
,发生反应:
,反应过程中
和
浓度比是定值,当体系中
和
浓度比不变
时,不能说明反应达到平衡状态,A 错误;B.由曲线与纵坐标交点可知,曲线abcde 表示CO,曲线xyzw
表示NO,则
段反应速率
,B 错误;C.根据反应可知
ΔH<0,ΔS<0,当较低温度时满足
,反应能自发进行,C 错误;D.曲线abcde 表示CO,曲线
xyzw 表示NO,则该温度下,达到平衡时,c(CO)=2.7×10-3mol/L,c(NO)=0.1×10-3mol/L,c(N2)=
,c(CO2)=2c(NO)=0.9×10-3mol/L,上述反应的逆反
应平衡常数
,D 正确;故选D。
17.(2024·广东深圳·模拟预测)在甲、乙均为1L 的恒容密闭容器中均充入2molNO 和2molCO,在恒温
和绝热两种条件下仅发生反应2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ∆H=-747kJ/mol,测得压强变化如图所
示。下列说法错误的是
13
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A.甲容器中的反应条件为绝热
B.乙容器中0~4min 内υ(NO)=0.4mol•L-1•min-1
C.a 点放出的热量为597.6kJ
D.Kb>Ka
【答案】D
【分析】乙容器反应到4min 时,压强为4p,此时混合气的物质的量为
=3.2mol,利用差量法可
求出参加反应NO 的物质的量为2×(4mol-3.2mol)=1.6mol。
【解析】A.反应2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)为体积缩小的可逆反应,对于恒温容器,随着反应的进
行,气体的分子数不断减小,压强不断减小,对于绝热容器,一方面平衡移动导致气体分子数减小、压强
减小,另一方面随着反应的进行,不断释放热量,温度不断升高,压强不断增大,在反应初始阶段,可能
会出现压强增大的情况,所以甲曲线的反应条件为绝热,A 正确;B.乙容器中0~4min 内,参加反应NO
的物质的量为1.6mol,υ(NO)=
=0.4mol•L-1•min-1,B 正确;C.a 点时,参加反应NO 的物质的量为
1.6mol,放出的热量为
=597.6kJ,C 正确;D.曲线甲为绝热条件下的压强-时间关系曲
线,曲线b 为恒温条件下的压强-时间关系曲线,随着反应的进行,绝热容器内混合气的温度不断升高,则
平衡常数不断减小,所以Kb<Ka,D 错误;故选D。
18.(2024·河北衡水·模拟预测)某研究学习小组把一定量的固体X 放入容积为2L 的真空密闭容器中,在
下分解:
时达到化学平衡,
随时间t 变化曲线(
时间段)如图所示.
下列说法错误的是
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A.在
时间内该化学反应速率
B.T℃时,该反应的化学平衡常数K 的值为0.0005
C.Z 的体积分数不变证明该分解反应已经达到平衡
D.若其他条件不变,
时将容器体积压缩到1L,
时达到新的平衡,c(Z)在
时间内的变化曲线
如上图所示
【答案】C
【解析】A.由图像,在0 t
∼1时间内该化学反应速率v(Z)=
,根据反应方程式,化学计
量数与速率成正比,故v(Y)=2v(Z)=
mol L
⋅
−1 s
⋅−1,A 正确;B.平衡时,c(Z)=0.05mol/L,
c(Y)=0.10mol/L,则该反应的化学平衡常数K=c(Z)·c2(Y)=0.05×0.12=0.0005,B 正确;C.该反应反应物是
固体,生成物是气体,由于生成物Y 与Z 物质的量之比满足方程式化学计量数之比,故无论反应是否达到
平衡,Z 的体积分数都是
,C 错误;D.若其他条件不变,t2时将容器体积压缩到1L,Z 的浓度瞬间变为
2 倍即0.10mol/L,平衡逆向移动,Z 的浓度减小,由于温度不变K 不变,则再次平衡时,仍满足
c(Z)=0.05mol/L,c(Z)在t2 t
∼4时间内的变化曲线正确,D 正确;错误的选C。
19.(2024·上海·模拟预测)某研究组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置,发生的反应为:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH1=-197.7kJ·mol-1
(1)在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按2molSO2、1molO2投料,达平衡时;三个容器中
SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
(2)下列均能作为容器甲和容器乙达平衡标志的是___________(填字母)。
A.温度不变
B.密度保持不变
C.压强保持不变
D.O2浓度保持不变
(3)400℃,在容器丙中投入4molSO2、2molO2进行反应时,放出akJ 热量;若在500℃,投入2molSO2、
1molO2进行反应,放出bkJ 热量,则a 2b(填“﹥”、“﹤”或“=”)。
【答案】(1)丙>甲>乙(2)CD(3)>
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【解析】(1)乙因为是绝热容器,该反应为放热反应,所以相对于甲,乙中温度比甲高,升高温度平衡
逆向移动,
的转化率降低;比较甲、丙,该反应为气体体积减小的反应,丙在恒压的条件下,甲相对
于丙,相对于减小压强,平衡逆向移动,
的转化率降低,综上所述,三个容器中
的转化率从大到
小的顺序为:丙>甲>乙,故答案为:丙>甲>乙;
(2)A.甲为恒温恒容的密闭容器,所以温度一直保持不变,则温度不变不能用于判断该反应是否处于平
衡状态,故A 不选;B.甲、乙均为恒容密闭容器,又由于该反全为气体参加的反应,所以在恒容的密闭
容器中密度始终保持不变,故B 不选;C.在恒容的密闭容器中,该反应为非等体积反应,所以压强不变
时,该反应处于平很状态,故选C;D.一定条件下,当
时,反应体系中所有参加反应的
物质的物质的量或浓度保持恒定不变,则O2浓度保持不变可用于判断该反应是否处于不平衡状态,故选
D;故答案选CD;
(3)丙为恒温恒压的密闭体系,所以相同温度下在容器丙中分别投入4molSO2、2molO2和2molSO2、
1molO2进行反应平衡不发生移动;则所释放的能量前者为后者的两倍;若前者反应温度为400℃,后者反
应温度为500℃,且该反应为放热反应,所以平衡逆向移动,则前者释放的能量大于后者的两倍,故答案
为:>;
20.(2024·贵州黔西·一模)氨具有较高的含氢量,可用作内燃机的燃料。
(1)液氨是重要的非水溶剂,和水类似,液氨的电离平衡为
。写出
与
在液
氨中发生中和反应的离子方程式为 。
(2)合成氨反应的方程式为
,恒压密闭容器中,起始时
,不同
温度(T)下平衡混合物中
物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。
25℃
①
时,
和
的燃烧热
分别为
和
,上述合成氨反应的焓变为
。
A
②
点温度迅速从
变为
,则此时浓度商Q
(填“>”“<”或“=”)。
③
(
为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
④合成氨逆反应速率方程为v(逆)=k(逆)
,式中k(逆)为逆反应的速率常数(只与温度有关)。从C 点开
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始减小压强,平衡发生移动,直至达到新的平衡,v(逆)的变化过程为 。
【答案】(1)
(2)①
>
②
③
或1:9
v(
④
逆)瞬间变大,然后逐渐减小,直至达到新的平衡,v(逆)
不再改变
【解析】(1)液氨是重要的非水溶剂,和水类似,液氨的电离平衡为,则类似氢离子、氢氧根离子,与
在液氨中发生中和反应生成氯化钾和液氨,反应离子方程式为:
;
(2)①燃烧热是在101 kPa 时,1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;25℃时,
和
的燃烧热分别为akJ/mol 和bkJ/mol,则有:
Ⅰ:
Ⅱ:
由盖斯定律可知,3×Ⅰ-2×Ⅱ得反应:
;
②由图可知,相同条件下,T1时氨气含量更高,则A 点的温度迅速从T1变为T2,则变化后体系中氨气含量
高于变化后达到平衡体系中氨气含量,则反应逆向进行,故此时浓度商Q>K(T2);
③反应中
,由图可知,AB 两点氨气、氢气、氮气的物质
的量的分数均相同,则
;
④v(逆)=k(逆)
,k(逆)只与温度有关;从C 点开始减小压强,相当于增大体积,各物质的分压均减小
相同的倍数,由表达式可知,
减小对v(逆)影响更大,则v(逆)瞬间变大,然后逐渐减小,直至达到新的
平衡,v(逆)不再改变;
1.(2024·浙江·高考真题)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为
的密闭容器中投入
和
,不同温度下,测得
时(反应均未平衡)的相关
数据见下表,下列说法不正确的是
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温度(
)
400
500
600
乙烷转化率(
)
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性(
)
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.
时,
反应I 的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除
,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比
投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】A.由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A 正
确;B.由表可知,500℃时,乙烷的转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为
2mol×9.0%=0.18mol,而此温度下乙烯的选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为
0.18mol×80%=0.144mol,根据方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144mol,则
反应I 的平均速
率为:
,B 正确;C.其他条件不变,平衡后及时移除
,反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C 正确;D.其他条件不变,增大投料比
投
料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D 错误;答案选D。
2.(2024·吉林·高考真题)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,
时其制备过程及相关
物质浓度随时间变化如图所示,
后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.
时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
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C.
平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】A.由图可知,3 小时后异山梨醇浓度继续增大,
后异山梨醇浓度才不再变化,所以
时,
反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,故A 错误;B.图像显示该温度下,
后所有物质
浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行
程度小于反应①、反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,故B 正确;C.由图可知,在
内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg,所以平均速率(异山梨醇)=
,故C 正确;D.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改
变其平衡转化率,故D 正确;故答案为:A。
3.(2023·湖南·高考真题)向一恒容密闭容器中加入
和一定量的
,发生反应:
。
的平衡转化率按不同投料比
随温度的变化曲线
如图所示。下列说法错误的是
A.
B.反应速率:
C.点a、b、c 对应的平衡常数:
D.反应温度为
,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】A.一定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转化率,即x 值越小,CH4的转化率越大,则
,故A 正确;B.b 点和c 点温度相同,CH4的起始物质的量都为1mol,b 点x 值小于c 点,则b 点
加水多,反应物浓度大,平衡正向移动,甲烷的转化率增大,生成物的浓度增大,则在相同温度下反应速
率:
,故B 错误;C.由图像可知,x 一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸
热反应,温度升高平衡正向移动,K 增大;温度相同,K 不变,则点a、b、c 对应的平衡常数:
,故C 正确;D.该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定
时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D 正确;答案选B。
4.(2022·海南·高考真题)某温度下,反应CH2=CH2(g)+H2O(g)
CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,
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下列说法正确的是
A.增大压强,
,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时
的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的
,平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的
,
的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A.该反应是一个气体分子数减少的反应,增大压强可以加快化学反应速率,正反应速率增大的
幅度大于逆反应的,故v 正> v 逆,平衡向正反应方向移动,但是因为温度不变,故平衡常数不变,A 不正
确;B.催化剂不影响化学平衡状态,因此,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B 不正确;
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C 正确;D.恒容下,充
入一定量的CH2=CH2 (g),平衡向正反应方向移动,但是CH2=CH2 (g)的平衡转化率减小,D 不正确;综
上所述,本题选C。
5.(2022·江苏·高考真题)用尿素水解生成的
催化还原
,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反
应为
,下列说法正确的是
A.上述反应
B.上述反应平衡常数
C.上述反应中消耗
,转移电子的数目为
D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
【答案】B
【解析】A.由方程式可知,该反应是一个气体分子数增大的反应,即熵增的反应,反应△S>0,故A 错
误;B.由方程式可知,反应平衡常数
,故B 正确;C.由方程式可知,反应每
消耗4mol 氨气,反应转移12mol 电子,则反应中消耗1mol 氨气转移电子的数目为3mol×4×
×6.02×1023=3×6.02×1023,故C 错误;D.实际应用中,加入尿素的量越多,尿素水解生成的氨气过量,柴
油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大,故D 错误;故选B。
6.(2022·重庆·高考真题)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)
NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)
Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3 种固体均大量存在。下列说法错
误的是
A.反应2 的平衡常数为4×106Pa2
B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
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【答案】B
【解析】A.反应2 的平衡常数为
,A 正确;B.刚性密闭容
器,温度不变,则平衡常数不变,
,
,再次达到平衡后,气
体的分压不变,则总压强不变,B 错误;C.
,
,
,
,
所以总压强为:
,C 正确;D.达平衡后,缩小体积,增大压强,平衡
逆向移动,温度不变,化学平衡常数不变,各组分的分压不变,再次平衡后总压强不变,D 正确;故选
B。
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