2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率及相關(guān)計(jì)算提能力

課練24化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率及相關(guān)計(jì)算————————————綜合測(cè)評(píng)·提能力————————————一、選擇題1.對(duì)于可逆反應(yīng)SiO2（s）＋C（s）＋N2（g）eq\o(→,\s\up7(高溫))Si3N4（s）＋CO（g）（未配平）ΔH＜0。下列敘述正確的是（）A．增加焦炭的用量，生成氮化硅的反應(yīng)速率增大B．增加SiO2的用量，焦炭的轉(zhuǎn)化率增大C．增大壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小D.反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c6（CO）,c2（N2）)，升高溫度，平衡常數(shù)K減小2.在一定條件下，可逆反應(yīng)E（g）＋4F（g）?nW（g）達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得F的轉(zhuǎn)化率為60%，E的轉(zhuǎn)化率為15%，則反應(yīng)開始之前，向容器中充入E、F氣體的物質(zhì)的量之比為（）A．1∶2B．1∶4C．1∶1D．4∶13.將固體NH4HS置于密閉容器中，在某溫度下發(fā)生反應(yīng)：NH4HS（s）?NH3（g）＋H2S（g），H2S（g）?H2（g）＋S（g）。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，c（H2）＝0.5mol·L－1，c（H2S）＝4.0mol·L－1，則第一步的平衡常數(shù)為（）A.16B．18C．20.25D．224.[2022·福建廈門一中月考]在容積為2.0L的密閉容器內(nèi)，物質(zhì)D在T℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖。下列敘述不正確的是（）A.反應(yīng)開始至3min，A的平均反應(yīng)速率為0.0667mol·L－1·min－1B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c2（A）·c（B）C.已知該反應(yīng)的ΔH＞0，則第5min時(shí)圖像呈現(xiàn)上述變化的原因可能是升高體系的溫度D．若第7min時(shí)增加D的物質(zhì)的量，則表示A的物質(zhì)的量變化的曲線是a5.一定溫度下，在容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CO（g）＋H2O（g）?CO2（g）＋H2（g），部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表（表中t2＞t1）：eq\f(反應(yīng)時(shí)間,min)eq\f(n（CO）,mol)eq\f(n（H2O）,mol)eq\f(n（CO2）,mol)eq\f(n（H2）,mol)01.200.6000t10.80t20.20下列說(shuō)法正確的是（）A．反應(yīng)在t1min內(nèi)的平均速率為v（H2）＝eq\f(0.4,t1)mol·L－1·min－1B．平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為66.67%C．該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為1D．其他條件不變，若起始時(shí)n（CO）＝0.60mol，n（H2O）＝1.20mol，則平衡時(shí)n（CO2）＝0.20mol6.某溫度下，在一個(gè)2L的密閉容器中，加入4molA和2molB進(jìn)行如下反應(yīng)：3A（g）＋2B（g）?4C（？）＋2D（？）。反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡，測(cè)得生成1.6molC，且反應(yīng)前后的壓強(qiáng)之比為5∶4（相同溫度下測(cè)量）。下列說(shuō)法正確的是（）A．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(c4（C）·c2（D）,c3（A）·c2（B）)B．此時(shí)，B的平衡轉(zhuǎn)化率為40%C．增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)K增大D．增加C的量，B的平衡轉(zhuǎn)化率變小7.[2022·黃岡調(diào)研]已知反應(yīng)：CH2=CHCH3（g）＋Cl2（g）?CH2=CHCH2Cl（g）＋HCl（g）。在一定壓強(qiáng)下，按w＝eq\f(n（Cl2）,n（CH2=CHCH3）)向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時(shí)，丙烯的體積分?jǐn)?shù)（φ）與溫度（T）、w的關(guān)系，圖乙表示正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．圖甲中，w2>1B．圖乙中，A線表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)C．溫度為T1、w＝2時(shí)，Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%D．若在恒容絕熱裝置中進(jìn)行上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)將增大二、非選擇題8.COCl2的分解反應(yīng)為COCl2（g）?Cl2（g）＋CO（g）ΔH＝＋108kJ·mol－1。反應(yīng)體系達(dá)到平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化情況如圖所示（第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出）：（1）計(jì)算反應(yīng)在第8min時(shí)的平衡常數(shù)K＝________________________________________________________________________。（2）比較第2min反應(yīng)溫度T（2）與第8min反應(yīng)溫度T（8）的高低：T（2）T（8）（填“<”“>”或“＝”）。（3）若12min時(shí)反應(yīng)于溫度T（8）下重新達(dá)到平衡，則此時(shí)c（COCl2）＝mol·L－1。（4）比較產(chǎn)物CO在2～3min、5～6min和12～13min時(shí)平均反應(yīng)速率[平均反應(yīng)速率分別以v（2～3）、v（5～6）、v（12～13）表示]的大小_______________________________________________________________________。（5）比較反應(yīng)物COCl2在5～6min和15～16min時(shí)平均反應(yīng)速率的大小，v（5～6）v（15～16）（填“<”“>”或“＝），原因是______________________。9.[2021·山東菏澤期末]CO2和H2在催化條件下反應(yīng)不僅可以得到清潔能源，還對(duì)溫室氣體的減排有重要意義。（1）已知：2H2（g）＋O2（g）=2H2O（g）ΔH＝－485.6kJ·mol－1C（s）＋2H2（g）=CH4（g）ΔH＝－75kJ·mol－1C（s）＋O2（g）=CO2（g）ΔH＝－394kJ·mol－1CO2和H2生成CH4和H2O（g）的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。（2）在催化條件下，分別將0.2amolCO2和0.8amolH2在容積均為VL、溫度不同的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)行tmin時(shí)測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率、CH4和CO選擇性隨溫度變化情況分別如圖甲和圖乙所示（選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4或CO的百分比）。反應(yīng)Ⅰ：CO2（g）＋4H2（g）?CH4（g）＋2H2O（g）；反應(yīng)Ⅱ（副反應(yīng)）：CO2（g）＋H2（g）?CO（g）＋H2O（g）。①下列說(shuō)法不正確的是（填序號(hào)，下同）。A．反應(yīng)至tmin時(shí)，溫度為300℃的容器中，v（正）＞v（逆）B．溫度影響產(chǎn)物的選擇性C．CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小D．其他條件不變，將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?∶3，可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率②有利于提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的條件是。A．高溫低壓B．低溫高壓C．高溫高壓D．低溫低壓③350℃時(shí)，反應(yīng)Ⅰ在tmin時(shí)刻達(dá)到平衡，0～tminH2的平均反應(yīng)速率v（H2）＝。該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為（用含a、V的代數(shù)式表示）。④溫度高于400℃時(shí)，CH4的選擇性降低的可能原因是。10.汽車尾氣（用N2O表示）是空氣污染源之一。回答下列問(wèn)題：（1）用CO還原N2O的能量變化如圖甲所示，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。在相同溫度和壓強(qiáng)下，1molN2O和1molCO經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)溫度/℃催化劑N2O轉(zhuǎn)化率/%實(shí)驗(yàn)1400催化劑19.5400催化劑210.6實(shí)驗(yàn)2500催化劑112.3500催化劑213.5試分析在相同溫度時(shí)，催化劑2催化下N2O的轉(zhuǎn)化率更高的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）在容積均為1L的密閉容器A（起始500℃，恒溫）、B（起始500℃，絕熱）兩個(gè)容器中分別加入0.1molN2O、0.4molCO和相同催化劑。實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B容器中N2O的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。乙①B容器中N2O的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系是圖乙中的曲線。②要縮短b曲線對(duì)應(yīng)容器達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變N2O的平衡轉(zhuǎn)化率，在催化劑一定的情況下可采取的措施是（答出1點(diǎn)即可）。③500℃該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝（用分?jǐn)?shù)表示）。④實(shí)驗(yàn)測(cè)定該反應(yīng)的反應(yīng)速率v正＝k正·c（N2O）·c（CO），v逆＝k逆·c（N2）·c（CO2），k正、k逆分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，c為物質(zhì)的量濃度。計(jì)算M處的eq\f(v正,v逆)＝（保留兩位小數(shù)）。綜合測(cè)評(píng)提能力1．D焦炭是固體，增加焦炭的用量，反應(yīng)速率不變，A錯(cuò)誤。增加SiO2的用量，平衡不移動(dòng)，焦炭的轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤。增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率均增大，C錯(cuò)誤。配平反應(yīng)方程式可得：3SiO2（s）＋6C（s）＋2N2（g）eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4（s）＋6CO（g），則平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c6（CO）,c2（N2）)；該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，D正確。2．C設(shè)E、F起始的物質(zhì)的量分別為amol、bmol，在達(dá)到平衡時(shí)消耗E為xmol，消耗F為4xmol。eq\f(x,a)∶eq\f(4x,b)＝15%∶60%＝1∶4，則a＝b。故選C。3．B當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，c（H2）＝0.5mol·L－1，c（H2S）＝4.0mol·L－1，則分解的c（H2S）＝0.5mol·L－1，從而推知第一步反應(yīng)生成的c（NH3）＝4.0mol·L－1＋0.5mol·L－1＝4.5mol·L－1，故第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝c（NH3）·c（H2S）＝4.5×4.0＝18。4．D反應(yīng)開始至3min，反應(yīng)生成0.4molA（g），則有v（A）＝eq\f(0.4mol,2L×3min)≈0.0667mol·L－1·min－1，A正確；反應(yīng)開始至3min，消耗D及生成A、B的物質(zhì)的量分別為0.4mol、0.4mol和0.2mol，D、A、B的物質(zhì)的量之比為0.4mol∶0.4mol∶0.2mol＝2∶2∶1，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2D（s）?2A（g）＋B（g），故平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c2（A）·c（B），B正確；若該反應(yīng)的ΔH＞0，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，n（D）減小，n（A）、n（B）增大，與圖像相符合，C正確；D為固體，增加D的物質(zhì)的量，平衡不移動(dòng)，n（A）不變，曲線b符合，D錯(cuò)誤。5．C由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)在t1min內(nèi)消耗0.40molCO（g）和0.40molH2O（g），同時(shí)生成0.40molH2，則有v（H2）＝eq\f(0.4mol,t1min×2L)＝eq\f(0.2,t1)mol·L－1·min－1，A錯(cuò)誤；在t1min內(nèi)消耗0.40molH2O（g），此時(shí)剩余0.20molH2O（g），而t2min時(shí)n（H2O）仍為0.20mol，則t1min時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.40mol,1.20mol)×100%≈33.33%，B錯(cuò)誤；據(jù)“三段式”法計(jì)算：CO（g）＋H2O（g）?CO2（g）＋H2（g）起始濃度/（mol·L－1）0.600.3000轉(zhuǎn)化濃度/（mol·L－1）0.200.200.200.20平衡濃度/（mol·L－1）0.400.100.200.20則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c（CO2）·c（H2）,c（CO）·c（H2O）)＝eq\f(0.20×0.20,0.40×0.10)＝1，C正確；其它條件不變K不改變CO（g）＋H2O（g）?CO2（g）＋H2（g）起始濃度0.30.600變化濃度xxxx平衡濃度0.3－x0.6－xxxx2＝（x－0.3）·（x－0.6）x＝0.2則n（CO2）＝0.2mol/L×2L＝0.4mol，D錯(cuò)誤。6．B反應(yīng)開始時(shí)加入4molA和2molB，平衡時(shí)測(cè)得反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)之比為5∶4（相同溫度下測(cè)量），根據(jù)阿伏加德羅定律推知，反應(yīng)后氣體總物質(zhì)的量為（eq\f(4,5)×6）mol＝4.8mol。達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得生成1.6molC，則有：3A（g）＋2B（g）?4C（？）＋2D（？）起始量/mol4200轉(zhuǎn)化量/mol1.20.81.60.8平衡量/mol2.81.21.60.8由于平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為4.8mol，則C是固體或純液體，D是氣體，故平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(c2（D）,c3（A）·c2（B）)，A錯(cuò)誤。平衡時(shí)，B的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.8mol,2mol)×100%＝40%，B正確。增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，由于溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)K不變，C錯(cuò)誤。C是固體或純液體，增加C的量，平衡不移動(dòng)，B的平衡轉(zhuǎn)化率不變，D錯(cuò)誤。7．Cw增大，CH2=CHCH3的轉(zhuǎn)化率增大，則φ減小，由上述分析可知：w2>w1＝1，A項(xiàng)正確；由圖甲知，w一定時(shí)，溫度升高，φ增大，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故溫度升高，正反應(yīng)平衡常數(shù)減小，故圖乙中曲線A、B分別表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)、正反應(yīng)的平衡常數(shù)，B項(xiàng)正確；由圖乙可知，T1時(shí)平衡常數(shù)為1，設(shè)起始時(shí)CH2=CHCH3和Cl2的物質(zhì)的量分別為amol和2amol，達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的Cl2的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)三段式法進(jìn)行計(jì)算：CH2=CHCH3（g）＋Cl2（g）?CH2=CHCH2Cl（g）＋HCl（g）起始/mola2a00轉(zhuǎn)化/molxxxx平衡/mola－x2a－xxx則eq\f(x2,（a－x）×（2a－x）)＝1，解得x＝eq\f(2,3)a，則Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(2,3)a÷2a×100%≈33.3%，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，正反應(yīng)放熱，在恒容絕熱裝置中進(jìn)行題述反應(yīng)，體系內(nèi)溫度升高，根據(jù)pV＝nRT知，達(dá)到平衡時(shí)裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)將增大，D項(xiàng)正確。8．答案：（1）0.234mol·L－1（2）<（3）0.031（4）v（5～6）>v（2～3）＝v（12～13）（5）>在相同溫度時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大解析：（1）第8min時(shí)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c（Cl2）·c（CO）,c（COCl2）)＝eq\f(0.11×0.085,0.04)mol·L－1＝0.234mol·L－1。（2）從三種物質(zhì)的濃度變化趨勢(shì)可知，從第4min開始，平衡正向移動(dòng)。由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以改變的條件是升高溫度。因此有：T（2）<T（8）。（3）由于第12min與第8min溫度相同，故其平衡常數(shù)相等，則有：eq\f(0.12×0.06,c（COCl2）)＝0.234mol·L－1，解得c（COCl2）＝0.031mol·L－1。（4）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義，可知反應(yīng)在2～3min和12～13min處于平衡狀態(tài)，平均反應(yīng)速率為0，故v（5～6）>v（2～3）＝v（12～13）。（5）在5～6min和15～16min時(shí)反應(yīng)溫度相同，但15～16min時(shí)各組分的濃度都小，因此反應(yīng)速率小。9．答案：（1）CO2（g）＋4H2（g）?CH4（g）＋2H2O（g）ΔH＝－166.6kJ·mol－1（2）①CD②B③eq\f(0.64a,tV)mol·L－1·min－1eq\f(625V2,a2)④催化劑的活性降低（其他合理答案均可）解析：本題綜合考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡圖像及分析、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算。（1）將題給三個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①②③，根據(jù)蓋斯定律，由①＋②－③可得：CO2（g）＋4H2（g）=CH4（g）＋2H2O（g），則有ΔH＝（－485.6kJ·mol－1）＋（－75kJ·mol－1）－（－394kJ·mol－1）＝－166.6kJ·mol－1。（2）①由圖甲可知，350℃下反應(yīng)至tmin時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為80%，溫度高于350℃時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng)，則300℃時(shí)處于平衡建立的過(guò)程，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，則有v（正）>v（逆），A正確，C錯(cuò)誤；由圖乙可知，溫度高于400℃時(shí)，升高溫度，CO的選擇性提高，CH4的選擇性降低，則溫度影響產(chǎn)物的選擇性，B正確；原來(lái)CO2和H2的初始體積比為0.2amol∶0.8amol＝1∶4，其他條件不變，將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?∶3，相當(dāng)于降低初始反應(yīng)物中H2的含量，則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，D錯(cuò)誤。②反應(yīng)CO2（g）＋4H2（g）?CH4（g）＋2H2O（g）的ΔH＜0，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，欲提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是增大壓強(qiáng)、降低溫度。③起始充入0.2amolCO2和0.8amolH2，在350℃時(shí)，反應(yīng)Ⅰ在tmin時(shí)刻達(dá)到平衡，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為80%，即反應(yīng)中消耗CO20.2amol×80%＝0.16amol，則有：CO2（g）＋4H2（g）?CH4（g）＋2H2O（g）起始量/mol0.2a0.8a00轉(zhuǎn)化量/mol0.16a0.64a0.16a0.32a平衡量/mol0.04a0.16a0.16a0.32a則有v（H2）＝eq\f(0.64amol,tmin×VL)＝eq\f(0.64a,tV)mol·L－1·min－1。該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K＝eq\f(\f(0.16a,V)×（\f(0.32a,V)）2,\f(0.04a,V)×（\f(0.16a,V)）4)＝eq\f(625V2,a2)。④溫度高于400℃時(shí)，CH4的選擇性降低可能與催化劑的活性降低有關(guān)。10．答案：（1）N2O（g）＋CO（g）?N2（g）＋CO2（g）ΔH＝－362.8kJ·mol－1數(shù)據(jù)表明反應(yīng)未達(dá)到平衡，在催化劑2催化下，反應(yīng)的活化能更低，反應(yīng)速率快，經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間，N2O的轉(zhuǎn)化率更高（2）①a②縮小容器容積③eq\f(1,45)④1.69解析：本題綜合考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡圖像、化學(xué)平衡移動(dòng)及分析、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算等。（1）由圖甲可知，1molN2O（g）和1molCO（g）具有的總能量比1molN2（g）和1molCO2（g）具有的總能量高362.8kJ，據(jù)此寫出CO還原N2O的熱化學(xué)方程式。圖甲中催化劑2作用下反應(yīng)活化能降低的程度比催化劑1更多。因催化劑不影響反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，由表中數(shù)據(jù)可知，相同溫度時(shí)，催化劑2催化下N2O的轉(zhuǎn)化率比使用催化劑1時(shí)高，說(shuō)明反應(yīng)未達(dá)平衡，因在催化劑