安徽省2022届高考化学二轮复习专题 微题型9 化学平衡常数的转化率的计算

安徽2022届高考化学二轮复习专题微题型9[题型专练]1．(2022·佛山模拟)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，下列结论正确的是(　　)A．在密闭容器中加入1molN2和3molH2充分反应放热92.4kJB．N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)　ΔH＝－QkJ·mol－1，则Q>92.4C．增大压强，平衡向右移动，平衡常数增大D．若一定条件下反应达到平衡，N2的转化率为20%，则H2的转化率一定为60%解析　A项，该反应是可逆反应不能进行到底，反应放热小于92.4kJ；B项，氨气变为液氨放热，则Q>92.4；C项，平衡常数只与温度有关；D项；若N2、H2的起始浓度之比是1∶3，则H2的转化率为20%，一般情况下H2与N2的转化率无必然联系。答案　B2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：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①的平衡常数K1＝B．反应③的平衡常数K＝K1/K2C．对于反应③，恒容时，若温度升高，H2的浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容时，若增大压强，H2的浓度一定减小解析　在书写平衡常数表达式时，纯固体不能代入平衡常数表达式中，A错误。由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝K1/K2，B正确。反应③中，若温度升高，H2的浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH＜0，C错误。对于反应③，反应前后气体体积不变，则在恒温恒容条件下，若充入与反应无关的稀有气体增大压强，平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。答案　B3．室温下，体积为2L的密闭容器中A、B、C三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表：物质ABC初始浓度/mol·L－10.10.20平衡浓度/mol·L－10.050.050.1下列说法中正确的是(　　)A．发生的反应可表示为A＋B2CB．反应达到平衡时B的转化率为25%C．若起始时密闭容器中有0.1molA、0.1molB、0.2molC时，反应达平衡时，c(A)＝0.05mol·L－1D．改变起始时容器中各气体的物质的量，可以改变此反应的平衡常数解析　根据表格中数据，可知发生的反应为A＋3B2C，A项错误；反应达平衡时，B的转化率＝＝75%，B项错误；起始时密闭容器中有0.1molA、0.1molB、0.2molC时，与原平衡是等效平衡，达平衡时各物质浓度相同，C正确；温度不变，反应的平衡常数不变，D错误。-9-\n答案　C4．(2022·清远模拟)某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3H2＋N2的平衡常数为(　　)A.B.C.aD.解析　K＝＝a，而NH3H2＋N2的平衡常数K′＝＝a－。答案　A5．(2022·肇庆模拟)将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　　)A．9B．16C．20D．25解析　求反应①的平衡常数的关键是求氨气的平衡浓度，若碘化氢不分解，NH3(g)和HI(g)的平衡浓度是相等的，因此c(NH3)平衡＝2c(H2)平衡＋c(HI)平衡＝2×0.5mol·L－1＋4mol·L－1＝5mol·L－1，故此温度下反应①的平衡常数为20。答案　C6．某温度下2L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是(　　)XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A.该温度下，此反应的平衡常数K＝6.75B．升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH＞0C．增大压强、正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动D．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝解析　在化学反应中，化学反应速率之比等于物质的化学计量数之比，从表中数据看，X、Y是反应物，W是生成物，化学计量数之比为(2－1)∶(1－0.5)∶1.5＝2∶1∶3。平衡时各物质的浓度：c(X)＝0.5mol·L－1，c(Y)＝0.25mol·L－1，c(W)＝0.75mol·L－1，可逆反应方程式为2X(g)＋Y(g)3W(g)。A项，K＝＝6.75，正确；B项，W是生成物，升高温度，W的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，错误；C项，该反应为等气体分子数反应，增大压强，平衡不移动，错误；D项，该可逆反应的平衡常数表达式为K＝，错误。答案　A7.(2022·揭阳模拟)某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)-9-\nA．将1molN2、3molH2置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJB．平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)＜K(B)C．上述反应在达到平衡后，增大压强(减小体积)，H2的转化率增大D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应速率增大，正反应速率减小解析　因为该反应为可逆反应，加入1molN2、3molH2，两者不可能完全反应生成2molNH3，所以放出的热量小于92.4kJ，A错；从状态A到状态B的过程中，改变的是压强，温度没有改变，所以平衡常数不变，B错；因为该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强(减小体积)平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，C对；升高温度，正、逆反应速率都增大，D错。答案　C8.恒温、恒压下，将1molO2和2molSO2气体充入一体积可变的容器中(状态Ⅰ)，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，状态Ⅱ时达平衡，则O2的转化率为(　　)A．60%　　　　　　　　　　　B．40%C．80%D．90%解析　恒温、恒压下，气体的体积比等于物质的量之比。设O2的转化率为x。　　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)n(始)/mol210n(变)/mol2xx2xn(平)/mol2－2x1－x2x有(2－2x)＋(1－x)＋2x＝3×，解得x＝0.6。答案　A9．(2022·汕头调研)N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0T1温度下的部分实验数据如表所示：t/s050010001500c(N2O5)/mol·L－15.003.522.502.50下列说法不正确的是(双选)(　　)A．500s内N2O5的分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1温度下的平衡常数K1＝125,1000s时N2O5的转化率为50%C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)的浓度为2.98mol·L－1，则T1＜T2D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1<T3-9-\n解析　由v＝＝＝0.00296mol·L－1·s－1＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A项正确；T1温度下的平衡常数K1＝125,1000s时c(N2O5)＝2.50mol·L－1，转化率为50%，B项正确；其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)的物质的量浓度为2.98mol·L－1，T1温度下反应到1000s时测得N2O5(g)的物质的量浓度为2.50mol·L－1，正反应是吸热反应，综合所有信息，T2低于T1，C项错误；由于该反应为吸热反应，温度升高平衡向正反应方向移动，K增大，故若K1＞K3，则T1＞T3，D项错误。答案　CD10．(2022·东莞调研)利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO，能达到保护环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu(NH3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：温度/℃1550100化学平衡常数5×10421.9×10－5下列说法正确的是(双选)(　　)A．上述正反应为放热反应B．15℃时，反应[Cu(NH3)]Ac·COCu(NH3)2Ac＋CO＋NH3的平衡常数为0.5C．保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率减小D．醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收没有影响解析　A项，据表可知温度升高，化学平衡常数减小，说明正反应是放热反应，正确；B项，15℃时，Cu(NH3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO的化学平衡常数为5×104，则其逆反应的化学平衡常数为2×10－5，错误；C项，该反应的正反应是气体体积缩小的反应，减小压强，平衡逆向移动，CO的转化率减小，正确；D项，增大醋酸二氨合铜溶液的浓度，平衡正向移动，有利于CO的吸收，错误。答案　AC11．(2022·信阳模拟，31)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/℃70080083010001200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“＜”、“＞”或“＝”)；(2)830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)＝0.003mol·L－1·s－1，则6s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；反应经一段时间，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为________；(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母)；a．压强不随时间改变b．气体的密度不随时间改变c．c(A)不随时间改变d．单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1200℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。解析　(1)根据反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝，随着温度升高，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH＜0。(2)6s内消耗的A为0.003mol·L－1·s－1×6s×5L＝0.09mol，则此时A的物质的量浓度为＝0.022-9-\nmol·L－1；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09mol。设平衡时参与反应的A为xmol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x)mol，(0.80－x)mol、xmol、xmol，根据平衡常数的表达式和此时K＝1.0，求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率依然为80%。答案　(1)　＜　(2)0.022　0.09　80%　80%　(3)c　(4)2.512．[高考题组合](1)[2022·北京理综，26(2)]2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。①比较p1、p2的大小关系________。②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________。(2)[2022·广东理综，31(2)(3)(4)]用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。①1/4CaSO4(s)＋CO(g)1/4CaS(s)＋CO2(g)　ΔH1＝－47.3kJ·mol－1②CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)　ΔH2＝＋210.5kJ·mol－1③CO(g)1/2C(s)＋1/2CO2(g)　ΔH3＝－86.2kJ·mol－1①反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见下图，结合各反应的ΔH，归纳lgK～T曲线变化规律：a．__________________________________________________________；b．__________________________________________________________。②向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应①于900℃达到平衡，c平衡(CO)＝8.0×10－5mol·L－1，计算CO的转化率(忽略副反应，结果保留两位有效数字)。③为减少副产物，获得更纯净的CO2，可在初始燃料中适量加入________。解析　(1)①2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的正反应方向是气体物质的量减小的反应，压强增大，平衡正向移动，在同温度下，p2时NO的转化率较大，故p1<p2，②压强相同时，温度升高，NO的转化率减小，平衡逆向移动，NO、O2的浓度增大，NO2浓度减少，结合化学平衡常数表达式K＝可知，K将减小。(2)①结合图像和反应特点可知，a.反应①③为放热反应，随温度升高，lgK降低；反应②为吸热反应，随温度升高，lgK增大；b.放出或吸收热量越多的反应，其lgK受温度影响越大。②由图像可知，当反应①在900℃时，lgK＝2，即平衡常数K＝100。-9-\n设起始时CO的浓度为amol·L－1，转化量为xmol·L－1。　　　　CaSO4(s)＋CO2(g)CaS(s)＋CO2(g)a0xx8.0×10－5x根据：K＝＝100，解得x＝8.0×10－3。根据：a－x＝8.0×10－5，解得a＝8.08×10－3。所以CO的转化率＝×100%≈99%③要获得更纯净的二氧化碳，必须减少二氧化硫的量，通过反应②的分析可知，当二氧化碳浓度增大时，可使平衡向左移动，所以可在初始燃料(CO)中加入适量二氧化碳，减少二氧化硫的产生，获得更纯净的二氧化碳。答案　(1)①p1<p2　②减小(2)①a.放热反应的lgK随温度升高而下降(或“吸热反应的lgK随温度升高而升高”)　b．放出或吸收热量越多的反应，其lgK受温度影响越大②99%　③二氧化碳(或CO2)13．(2022·天津理综，10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4kJ·mol－1一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：__________________________________________________________。(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.4kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2kJ·mol－1对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是________。a．升高温度b．增大水蒸气浓度c．加入催化剂d．降低压强利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为________。(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：________。(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。-9-\n(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：____________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)依据题意，NH4HS被空气中氧气氧化，将－2价S元素氧化成S，同时生成一水合氨，其反应方程式为2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓。(2)结合反应特点，正反应方向是气体物质的量增大的吸热反应，若要加快反应速率又增加H2的百分含量，可升高温度，a项正确；增加水蒸气浓度，能加快反应速率，使平衡正向移动，但H2增加的量没有水蒸气增加的量多，H2的百分含量减少，b项错误；加入催化剂平衡不移动，H2的百分含量不变，c项错误；降低压强反应速率减慢，d项错误。根据“三段式”法有：　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)开始(mol)0.200.8转化(mol)xxx一定时间(mol)0.2－xx0.8＋x则0.2－x＋x＋0.8＋x＝1.18，解得x＝0.18，故CO转化率为×100%＝90%。(3)根据“三段式”法有　　　　　N2　＋　3H22NH3开始(mol)130转化(mol)x3x2x平衡(mol)1－x3－3x2x×100%＝42%，解之，x＝，所以N2的平衡体积分数×100%＝14.5%。(4)由于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，反应开始时，温度大于零，随着反应进行，达到平衡前NH3的物质的量增加，达到平衡后，温度升高，平衡逆向移动，NH3的物质的量将减少，图示见答案。(5)根据流程图可知，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤见Ⅳ(热交换)，用合成氨放出热量对N2和H2进行预热。合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应，为提高合成氨原料总转化率，又不降低反应速率，可采取对原料加压、分离液氨，使化学平衡正向移动，同时对未反应的N2、H2循环使用，提高原料转化率。-9-\n答案　(1)2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓(2)a　90%(3)14.5%(4)(5)Ⅳ　对原料气加压，分离液氨未反应的N2、H2循环使用对点回扣1．化学反应速率和化学平衡计算的常用基本关系式对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)(1)各物质表示的反应速率之比等于相应的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。(2)各物质的变化量之比＝相应的化学计量数之比(3)反应物的平衡量＝起始量－消耗量生成物的平衡量＝起始量＋增加量(4)达到平衡时，反应物A(或B)的平衡转化率α：α(A)(或B)＝×100%2．使用化学平衡常数时的注意要点(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，化学平衡常数也不一样。3．化学平衡常数的三种应用(1)化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志。(2)可以利用平衡常数的值作标准判断：①正在进行的可逆反应是否平衡。②化学平衡移动的方向。(3)利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。[纠错]　易错点一：易错点二：4．化学平衡计算常用技巧：(1)三步法三步法是化学平衡计算的一般格式，根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。但要注意计算的单位必须保持统一，可用mol、mol·L－1，也可用L。-9-\n(2)差量法差量法用于化学平衡计算时，可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等等。(3)极端假设法化学平衡研究的对象是可逆反应，这类反应的特点是不能进行到底。据此，若假定某物质完全转化(或完全不转化)，可求出其他物质的物质的量(或物质的量浓度、气体体积)的范围。(4)其他方法讨论法、等效平衡法、虚拟状态法、赋值法、估算法、守恒法等。5．图像类试题解题关键解答图像类试题的关键在于分析图像中已存在的文字和数据信息，理解图像中纵、横坐标意义及题中设问，然后根据信息，结合学过的有关化学概念、原理、规律和性质分析问题、解决问题、得出答案。[纠错]　易错点一：易错点二：6．两“会”速解化学图像题解答化学图像问题时需要两“会”：(1)会识图：一看面、二看线、三看点(弄清纵、横坐标的意义；弄清起点、拐点、终点的意义；看清曲线的变化趋势)。(2)会分析：分析图像中隐含的信息，找出数据之间的关联点。将其加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理，从而快速解决问题。[纠错]　易错点一：易错点二：[总结]　-9-