1、化学平衡常数平衡转化率 (40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分)1.(2020淮安高二检测)在一定条件下,将0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。下列关于该反应建立平衡的说法正确的是()A.反应刚开始时,生成物浓度最大,正反应速率最小B.随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐增大C.达到平衡状态时反应体系中CO2的浓度为0 molL-1D.该反应建立平衡过程中v-t(时间)图象如图【解析】选A。A项,由于该反应从逆反应开始进行,故反应刚开始时,生成物浓度最大,正反应
2、速率最小,A项正确;随着反应的进行,生成物浓度逐渐减小,逆反应速率逐渐减小,反应物浓度逐渐增大,正反应速率逐渐增大,B项不正确;C项,该反应不能进行彻底,且起始时n(CO2)n(H2),故平衡时CO2的浓度不可能是0 molL-1,C项不正确;D项,该反应建立平衡的过程中,逆反应速率大于正反应速率,且逆反应速率逐渐减小,正反应速率逐渐增大,达到平衡时正、逆反应速率相等,D项不正确。2.一定条件下,在体积为1 L的密闭容器中,1 mol X和1 mol Y 进行反应:2X(g)+Y(g)Z(g),下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是 ()A.X的百分含量不再发生变化B.c(X)c(Y)c(
3、Z)=211C.容器内原子总数不再发生变化D.同一时间内消耗2n mol X的同时生成n mol Z【解析】选A。反应过程中原子个数守恒,所以C不合题意;消耗2n mol X与生成n mol Z是同一反应方向,也不能说明反应已达平衡,D错误;浓度之比为211,不能说明浓度保持不变,B错误。3.(2020石家庄高二检测)下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是 ()A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关D.化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度【解析】选D。平衡常数只与温度有关,所以选项
4、A、B、C均错误。【补偿训练】(2020株洲高二检测)在一定条件下,已达平衡的可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g),下列说法中正确的是()A.平衡时,此反应的平衡常数与各物质的浓度有如下关系:K=B.改变条件后,该反应的平衡常数一定不变C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数会随之变化D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小【解析】选A。化学平衡常数只受温度影响,B、C、D三项错误。4.(2020泉州高二检测)在一定条件下,有下列反应前后分子数相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是()H2+F22HFK=1047H2+Cl22HClK=1017H2+Br22HBrK=109H2+I22H
5、IK=1比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是()A.B.C.D.无法确定【解析】选A。化学平衡常数越大,表示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。5.(2020太原高二检测)不同温度时反应2HI(g)I2(g)+H2(g)的平衡常数如下:350 时为66.9,425 时为54.4,490 时为45.9。在上述温度中HI的转化率最高是在()A.490 B.425 C.350 D.无法确定【解析】选C。对于可逆反应,在一定温度下达到化学平衡,对应一个化学平衡常数,温度发生变化时,化学平衡被破坏,达到新的平衡时,平衡常数也会随之发生变化。平衡常数不受压强和浓度影响,只随温度的
6、变化而变化,而且平衡常数越大,反应越彻底。比较题中所给的三个温度的平衡常数可知,350 时的平衡常数最大,故350 时,HI的转化率最高。6.工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气,其中一步反应原理为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),下面选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是()A.单位时间内消耗1 mol的H2O同时生成1 mol的H2B.两个HO键断裂的同时有两个CO键断裂C.反应容器内的气体密度不再发生变化D.混合气体的相对分子质量不再发生变化【解析】选B。单位时间内消耗1 mol的H2O,表示的是正反应速率,生成1 mol的H2表示的也是正反应速率,无法说明反应达
7、到平衡状态,A项错误;两个HO键断裂表示的是正反应速率,两个CO键断裂表示的是逆反应速率,且正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,B项正确;在恒容密闭容器中,混合气体的质量和体积始终不变,则混合气体的密度始终不变,所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态,C项错误;该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应,根据M=,混合气体的相对分子质量始终不发生变化,所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态,D项错误。7.(2020肇庆高二检测)将等物质的量的CH4(g)和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应容器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),某温度下
8、反应达平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10 mol,则CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)是世纪金榜导学号()A.61%B.71%C.81%D.91%【解析】选D。CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+ 3H2(g)起始(molL-1)nn 0 0转化(molL-1)0.10.1 0.1 0.3平衡(molL-1)n-0.1n-0.1 0.1 0.3K=27,n=0.11 mol转化率=100%91%。8.(2020泰安高二检测)在一定温度下的密闭容器中,加入1 mol CO和1 mol H2O发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡
9、时测得n(H2)=0.5 mol,下列说法不正确的是()A.在该温度下,反应的平衡常数K=1B.平衡常数与反应温度无关C.CO的平衡转化率为50%D.平衡时n(H2O)=0.5 mol【解析】选B。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始/mol11 0 0转化/mol0.50.5 0.5 0.5平衡/mol0.50.5 0.5 0.5由化学方程式及以上数据判断可得A、C、D项正确。平衡常数与反应温度有关,B项错误。9.温度为T1时,向容积为2 L 的密闭容器甲、乙中分别充入一定量的CO(g)和H2O(g),发生反应:CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41
10、kJmol-1。数据如下,下列说法不正确的是()容器甲乙反应物COH2OCOH2O起始时物质的量(mol)1.20.62.41.2平衡时物质的量(mol)0.80.2abA.甲容器中,平衡时,反应放出的热量为16.4 kJB.T1时,反应的平衡常数K甲=1C.平衡时,乙中CO的浓度是甲中的2倍D.乙容器中,平衡时CO的转化率约为75%【解析】选D。A.甲容器中平衡时,消耗的CO的物质的量为1.2 mol-0.8 mol=0.4 mol,根据反应CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1,可知平衡时放出热量为:41 kJmol-10.4 mol=16.4 kJ
11、,故A正确;B.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始(mol) 1.2 0.6 0 0转化(mol) 0.4 0.4 0.4 0.4平衡(mol) 0.8 0.2 0.4 0.4 在T1达到平衡状态时甲容器中,c(CO)=0.4 molL-1,c(H2O)=0.1 molL-1,c(CO2)=0.2 molL-1,c(H2)=0.2 molL-1,则该温度下反应的平衡常数K甲=0.20.2/(0.40.1)=1,故B正确;C.CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)为气体体积不变的反应,压强不影响化学平衡,则甲、乙互为等效平衡,达到平衡时反应物转化率相等,则=,
12、解得a=1.6,故C正确;D.根据C项可知a=1.6,乙容器中,平衡时CO的转化率为100%33%,故D错误。【补偿训练】(2020青岛高二检测)已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,在不同温度下该反应的平衡常数如表所示温度/7008008301 0001 200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述错误的是()A.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.该反应的正反应是放热反应C.如果在一定容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CO2为0.4 mol,则该反应达到平衡状态D.某温度下,如果平衡浓
13、度符合下列关系式:=,判断此时的温度是1 000 【解析】选C。平衡常数表达式中,分子中的物质是生成物,分母中的物质是反应物,A项正确;该反应的平衡常数随着温度的升高而减小,故正反应是放热反应,B项正确;由n(CO2)=0.4 mol可推知,该状态下,n(H2)=0.4 mol、n(H2O)=0.6 mol、n(CO)=0.6 mol,K=1.00,由此可知,该反应没有达到化学平衡状态,C项错误;将所给关系式进行变化,可知该条件下平衡常数为0.60,D项正确。10.(2020昆明高二检测)在温度为T时,将NH4HS(s)置于抽真空的容器中,当反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)达到平
14、衡时,测得总压强为p,则该反应的平衡常数K为()A.pB.p2C.p2D.p【解析】选C。NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)开始时00平衡时pp则该反应的平衡常数K=p(H2S)p(NH3)=pp=p2。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)11.(15分)(2020杭州高二检测)反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2 molL-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,则在该温度下:世纪金榜导学号(1)此反应的平衡常数为_。(2)在上述温度下,若SO2(g)的初始浓
15、度增大到3 molL-1,NO2(g)的初始浓度仍为2 molL-1,达到化学平衡状态时,计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。c平(SO3)=_molL-1,c平(SO2)=_molL-1。(SO2)=_,(NO2)=_。【解析】(1)设平衡时SO2的浓度为x molL-1 SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)初始浓度(molL-1)2 200平衡浓度(molL-1)x x2-x2-x由题意可知100%=50%,x=1,K=1。(2)设达平衡时NO的浓度为y molL-1 SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)初始浓度(molL-1)3 200平衡浓度(
16、molL-1)3-y 2-yyy因为温度不变,平衡常数不变,K=1则=1,y=1.2平衡浓度:c平(SO3)=1.2 molL-1,c平(SO2)=3 molL-1-1.2 molL-1=1.8 molL-1;(SO2)=100%=40%;(NO2)=100%=60%。答案:(1)1(2)1.21.840%60%12.(15分)(2020济南高二检测)已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)H0,请回答下列问题:(1)在t 下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为_。(2)若反应温度不变,反
17、应物的起始浓度分别为c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1,达到平衡后,c(P)=2 molL-1,a=_。(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b molL-1,达到平衡后,M的转化率为_。【解析】(1)M的转化率为60%,则参加反应的M为0.6 molL-1,同时消耗N 0.6 molL-1,因此N的转化率为100%=25%。(2)根据化学方程式:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)起始浓度/molL-112.400转化浓度/molL-10.60.60.60.6平衡浓度/molL-10.41.80.60.6则K=。由于温度不变,K不变。根据化学方程式M
18、(g)+N(g)P(g)+Q(g)起始浓度/molL-14a00平衡浓度/molL-14-2a-222则有K=解得a=6。(3)设反应达到平衡后M的转化率为x,因此有:K=,解得x41%。答案:(1)25%(2)6(3)41% (20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)13.(2020盐城高二检测)在5 L的密闭容器中充入2 mol气体A和1 mol 气体B,一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g)。达到平衡时,在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的,则A的转化率为()A.67%B.50%C.25%D.5%【解析】选B。同温同体积时,气体的物质的量之比
19、等于压强之比,故反应后混合气体的物质的量为(2+1) mol=2.5 mol,再由“三段式”法可求得反应中A的消耗量为1 mol,所以A的转化率为100%=50%。14.(2020西城区高二检测)已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-43 kJmol-1,在850 时K=1。今在某密闭容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2,下列说法不正确的是()A.900 时,该反应的平衡常数K1B.850 时,若x=5.0,则起始时反应向逆反应方向进行C.850 达到化学平衡后,通入CO,化学平衡逆向移动D.850 时,若要使
20、上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足xK=1,反应向逆反应方向进行,B项正确;达到平衡时,通入CO,反应物浓度增大,化学平衡正向移动,C项错误;850 时,若要使上述反应开始时向正反应方向进行,由K=1,可求得x应满足x0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:该条件下反应的平衡常数为_;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol L-1,则平衡时CO的浓度为_molL-1。下列措施中能使平衡时增大的是(填字母)。A.升高温度B.增大压强C.再充入一定量的CO2D.再加入一定量铁粉【解析】(1)目标反应可由上述两个反应相减得到,即H=H1-H2,则K=,随温度升高,K1增大,K2减小,所以增大,正反应为吸热反应。(2)平衡时c平(CO2)=0.5 molL-1,c平(CO)=1 molL-1,K=2.0。设平衡时c平(CO)=a molL-1,则平衡时c平(CO2)=(2.0-a) molL-1,则K=2.0=,解得a=。平衡时K=只与温度有关,由题目信息可知升高温度,K变大,即增大,故只有A项正确。答案:(1)H1-H2吸热(2)2.0A