1、十三 化学平衡常数 平衡转化率(40 分钟 70 分)一、选择题(本题包括 8 小题，每小题 5 分，共 40 分)1在一定温度下，反应12 H2(g)12 X2(g)HX(g)的平衡常数为 10。若将 1.0 mol的 HX(g)通入体积为 1.0 L 的密闭容器中，在该温度时 HX(g)的最大分解率接近于()A5%B17%C25%D33%【解析】选 B。12 H2(g)12 X2(g)HX(g)c(起)/(molL1):0 0 1c(转)/(molL1):a a 2ac(平)/(molL1):a a 12a由 K112212aaa10 知，a 112，所以 HX(g)的分解率为2a1 16
2、 17%。2已知下列反应的平衡常数：H2(g)S(s)H2S(g)，K1；S(s)O2(g)SO2(g)，K2；则反应 H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数是()AK1K2 BK1K2 CK1K2 DK1K2【解析】选 D。K1c（H2S）c（H2），K2c（SO2）c（O2），第三个反应的平衡常数 K3c（H2S）c（O2）c（H2）c（SO2）c（H2S）c（H2）1c（SO2）c（O2）K1 1K2 K1K2。3(2021宁波高二检测)已知反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别
3、为 K1 和 K2，该温度下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是()A反应的平衡常数 K1 c（CO2）c（Cu）c（CO）c（CuO）B反应的平衡常数 KK1K2C对于反应，若 H0，温度升高，则该反应平衡常数减小D对于反应，恒温恒容下，增大 H2 浓度，平衡常数 K 一定会减小【解析】选 B。在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误；由于反应反应反应，因此平衡常数 KK1K2，B 正确；反应中，H0，温度升高，K2 会增大，C 错误；对于反应，由于温度没有发生变化，平衡常数 K 不变，D 错误。4某温度下，可逆反应
4、 mA(g)nB(g)pC(g)的平衡常数为 K，下列对 K 的说法正确的是()AK 值越大，表明该反应越有利于 C 的生成，反应物的转化率越大B若缩小反应容器的容积，能使平衡正向移动，则 K 增大C温度越高，K 一定越大D如果 mnp，则 K1【解析】选 A。K 越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，A正确；对于一个确定的化学反应，K 只是温度的函数，温度一定，K 一定，与压强无关，B 错误；因该反应的热效应不确定，C 错误；Kcp（C）cm（A）cn（B），故由 mnp 无法判断 K 的大小，D 错误。5在一密闭容器中，用等物质的量的 A 和 B 发生如下反应：A(g)2B(
5、g)2C(g)，反应达到平衡时，若混合气体中 A 和 B 的物质的量之和与 C 的物质的量相等，则这时 A 的转化率为()A40%B50%C60%D70%【解析】选 A。设 A、B 起始物质的量都为 1 mol，A 的转化率为 x。A(g)2B(g)2C(g)起始(mol):1 1 0转化(mol):1x 2(1x)2(1x)平衡(mol):1x 12x 2x平衡时 A 和 B 的物质的量之和与 C 的物质的量相等：(1x)(12x)2x。解得 x0.4。6(2021临沂高二检测)已知 298.15 K 时，可逆反应：Pb2(aq)Sn(s)Pb(s)Sn2(aq)的平衡常数 K2.2，若溶液
6、中 Pb2和 Sn2的浓度均为 0.10 molL1，则反应进行的方向是()A向右进行 B向左进行C处于平衡状态D无法判断【解析】选 A。Qc（Sn2）c（Pb2）0.10 molL10.10 molL1 1K2.2，故反应未达到平衡，反应向右进行。7将 6 mol A 和 5 mol B 混合于 4 L 密闭容器中，发生如下反应：3A(g)B(g)nC(g)2D(g)，5 s 后反应达到平衡状态，生成 2 mol D 和 2 mol C，则下列结论中不正确的是()A该温度下反应的化学平衡常数为 427Bn 值等于 2C平衡时 B 的浓度为 1 molL1D平衡时 B 的转化率为 50%【解析
7、】选 D。利用“三段式”法进行计算时，只有转化量与化学方程式中物质的系数成正比，起始量和平衡量与化学方程式中各物质的系数无关。生成 C、D的物质的量相等，C、D 的系数也相等，n2，设转化的 B 的物质的量为 x，则有 3A(g)B(g)2C(g)2D(g)初始/mol 6 5 0 0转化/mol 3x x 2x 2x平衡/mol 63x 5x 2x 2x 根据题意得 2x2 mol，x1 mol平衡时 B 的浓度 c(B)（51）mol4 L1 molL1，转化率(B)1 mol5 mol 100%20%。K（12 molL1）2（12molL1）2（34 molL1）31 molL1 42
8、7。8已知反应 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)在某温度下的平衡常数为 400。此温度下，在密闭容器中加入 CH3OH，反应进行到某时刻测得各组分的浓度如表：物质CH3OHCH3OCH3H2O 浓度/molL10.440.60.6 下列叙述中正确的是()A该反应的平衡常数表达式为 Kc（CH3OCH3）c（H2O）c（CH3OH）B该时刻正、逆反应速率的大小：v 正v 逆C平衡时 c(CH3OH)0.04 molL1D若加入 CH3OH 后，经 10 min 反应达到平衡，该时间内反应速率 v(CH3OH)1.6 molL1min1【解析】选 C。该反应的平衡常数表达式为 K
9、c（CH3OCH3）c（H2O）c2（CH3OH），A 错误；用所给浓度求得浓度商 Qc0.60.60.4421.86v 逆，B 错误；由表中数据可知，CH3OH 起始浓度为 0.44 molL120.6 molL11.64 molL1，设平衡时 CH3OCH3 的浓度为 x molL1，则列三段式为 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)起始浓度/(molL1)1.64 0 0转化浓度/(molL1)2x x x平衡浓度/(molL1)1.642x x xKx2（1.642x）2 400，解得 x0.8，故平衡时 c(CH3OH)1.64 molL10.8 molL120.04
10、molL1，C 正确；v(CH3OH)1.6 molL110 min0.16 molL1min1，D 错误。二、非选择题(本题包括 2 小题，共 30 分)9(12 分)在一体积为 1 L 的密闭容器中，通入一定量的 CO 和 H2O，在 850 发生如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。CO 和 H2O 浓度变化如图：(1)04 min 的平均反应速率 v(CO)_molL1min1。(2)850 时，平衡常数 K_。(3)850 时，若向该容器中充入 1.0 mol CO、3.0 mol H2O，则 CO 的平衡转化率为_。(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_
11、(填选项序号)。av 正(H2)v 逆(H2O)bc(CO2)c(CO)c容器中气体密度不变d1 mol HH 键断裂的同时断裂 2 mol HO 键【解析】(1)04 min 的平均反应速率 v(CO)（0.200.08）molL14 min0.03 molL1min1。(2)850 时，平衡时各物质的浓度为 c(CO)0.08 molL1，c(H2O)0.18 molL1，c(CO2)0.12 molL1，c(H2)0.12 molL1，所以平衡常数 K0.120.120.180.08 1。(3)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始(molL1)1.0 3.0 0 0变化(mo
12、lL1)x x x x平衡(molL1)1.0 x 3.0 x x x850 时，反应的平衡常数是 1，则(1.0 x)(3.0 x)xx，解得 x0.75，CO的平衡转化率为0.751.0 100%75%。(4)该反应是在固定容积的密闭容器中进行的反应，且反应前后气体的质量不变，密度不能作为达到平衡的标志。c(CO2)c(CO)是一特定的状态，不一定达到平衡。答案：(1)0.03(2)1(3)75%(4)a、d 10(18 分)为了缓解温室效应，科学家提出了多种回收和利用 CO2 的方案。其中一种方案是利用 CO2 制备 CH4。300 时，向 2 L 恒容密闭容器中充入 2 mol CO2
13、和 8 mol H2，发生反应 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H，混合气体中CH4 的浓度与反应时间的关系如图所示。(1)从反应开始到恰好达到平衡时，H2 的平均反应速率 v(H2)_。300 时，反应的平衡常数 K_。保持温度不变，向平衡后的容器中再充入 2 mol CO2 和 8 mol H2，重新达到平衡时 CH4 的浓度_(填字母)。A等于 0.8 molL1B等于 1.6 molL1C0.8 molL1c 平(CH4)”“”“”或“”)0。【解析】(1)从反应开始到恰好达到平衡时，H2 的平均反应速率 v(H2)4v(CH4)0.8 molL110 min40.3
14、2 molL1min1。CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)起始浓度/(molL1)1 4 0 0转化浓度/(molL1)0.8 3.2 0.8 1.6平衡浓度/(molL1)0.2 0.8 0.8 1.6300 时，反应的平衡常数 K1.620.80.20.84 25。保持温度不变，向平衡后的容器中再充入 2 mol CO2 和 8 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，则重新达到平衡时 CH4 的浓度大于 1.6 molL1。(2)Q2.022.80.81.04 14v(逆)。(3)200 时，该反应的平衡常数 K61.8，说明降低温度，平衡常数增大，降温时平衡正向移动
15、，则正反应为放热反应，H(3)0B若温度为 T1、T2，反应的平衡常数分别为 K1、K2，则 K1K2C若反应进行到状态 D 时，一定有 v 正v 逆D状态 A 与状态 B 相比，状态 A 的 c(I2)大【解析】选 C。由图像可知 c(I3)随温度升高而减小，故升温时反应逆向进行，说明升温时 K 减小，QK，因此正反应为放热反应，H0；由于 T2T1，所以 K1K2；曲线下方的 D 点还未达平衡，由于 c(I3)小于平衡时的浓度，故反应向正反应方向进行，所以 v 正v 逆；B 点 c(I3)比 A 点小，说明从 A 到 B 反应向逆反应方向进行，故 B 点的 c(I2)比 A 点的大。12某
16、温度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数 K94。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入 H2(g)和 CO2(g)，起始浓度如表所示：起始浓度甲乙丙 c(H2)/molL10.0100.0200.020c(CO2)/molL10.0100.0100.020 下列判断正确的是()A平衡时，乙中 CO2 的转化率小于 60%B平衡时，甲中和丙中 H2 的转化率均是 60%C平衡时，丙中 c(CO2)是甲中的 2 倍，是 0.012 molL1D反应开始时，丙中的反应速率最快，乙中的反应速率最慢【解析】选 B。甲和丙中反应物的起始浓度 c(H2)c(CO2)11，乙中反
17、应物的起始浓度 c(H2)c(CO2)21，所以平衡时，乙中 CO2 的转化率大于甲中 CO2的转化率，甲和丙中 H2 的转化率等于 CO2 的转化率，设甲平衡时 H2 的转化率为，则 H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)起始浓度/molL1 0.010 0.010 0 0转化浓度/molL1 0.010 0.0100.0100.010平衡浓度/molL1 0.0100.0100.0100.0100.010 0.010 K 0.0100.010（0.0100.010）2 94解得60%，故 A 项不正确，B 项正确；平衡时，丙中 c(CO2)0.020 molL10.020 molL1
18、60%0.008 molL1，甲中 c(CO2)0.010 molL10.010 molL160%0.004 molL1，丙中 c(CO2)为甲中的 2 倍，但不是 0.012 molL1，故 C 项不正确；丙的反应物浓度大于甲和乙反应物的浓度，其他条件相同时，丙中的反应速率最快，甲中反应速率最慢，故D 项错误。二、非选择题(本题包括 1 小题，共 18 分)13(2021舟山高二检测)已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)，H0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为 c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1，达到平衡后，M 的转化率为 60%，此时 N
19、的转化率为_。(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c(M)4 molL1，c(N)a molL1，达到平衡后，c(P)2 molL1，a_。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为 c(M)c(N)b molL1，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 molL1，同时消耗N 0.6 molL1，因此 N 的转化率为 0.6 molL12.4 molL1 100%25%。(2)根据反应方程式：M(g)N(g)P(g)Q(g)起始浓度/molL1 1 2.4 0 0转化浓度/molL1 0.6 0.6 0.6 0.6平衡浓度/molL1 0.4 1.8 0.6 0.6则 K c（P）c（Q）c（M）c（N）0.6 molL10.6 molL10.4 molL11.8 molL1 12。由于温度不变，K 不变，因此：M(g)N(g)P(g)Q(g)起始浓度 molL1 4 a 0 0平衡浓度 molL1 42 a2 2 2则有 K c（P）c（Q）c（M）c（N）2 molL12 molL12 molL1（a2）molL1 12解之得：a6。(3)设反应达到平衡后 M 的转化率为 x，因此有Kbxbx（bbx）（bbx）12 解之得 x41%。答案：(1)25%(2)6(3)41%