全国通用2021高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡微考点58化学平衡常数和转化率的计算练习含解析

全国通用2021高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡微考点58化学平衡常数和转化率的计算练习含解析

微考点58 化学平衡常数和转化率的计算 ‎1．(2019·河北邢台模拟)将1molN2O5置于2L密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)；②N2O4(g)2NO2(g)。达到平衡时，c(O2)＝0.2mol·L－1，c(NO2)＝0.6mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　　)‎ A．3.2B．0.2C.D. ‎2．(2019·潍坊质检)某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molX和2molY进行如下反应：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molZ，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的平衡常数表达式是K＝ B．此时Y的平衡转化率是40%‎ C．增大该体系的压强，平衡常数增大 D．增加Y，Y的平衡转化率增大 ‎3．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示：‎ 起始浓度 甲 乙 丙 c(H2)/mol·L－1‎ ‎0.010‎ ‎0.020‎ ‎0.020‎ c(CO2)/mol·L－1‎ ‎0.010‎ ‎0.010‎ ‎0.020‎ 下列判断不正确的是(　　)‎ A．平衡时，乙中CO2的转化率大于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0.012mol·L－1‎ D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 ‎4．(2020·重庆调研)已知：3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)　ΔH＞0，在700℃，CH4‎ 6‎ 与N2在不同物质的量之比时CH4的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.越大，CH4的平衡转化率越高 B.不变时，若升温，NH3的体积分数会增大 C．b点对应的平衡常数比a点的大 D．a点对应的NH3的体积分数约为26%‎ ‎5.(2019·南昌模拟)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。在一个1L密闭恒容容器中分别投入1.5molCO2、5.0molH2，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化情况如图所示。‎ ‎(1)该反应的ΔH______0(填“>”“<”或“不能确定”)。‎ ‎(2)在TA温度下的平衡常数K＝________________。‎ ‎(3)为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________________(列举一项)。‎ ‎(4)在TA温度下，其他条件不变，起始时若按1molCO2、2molH2、1molC2H4(g)、2molH2O(g)进行投料，此时v正____________v逆(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎6.工业上还可通过CO和Cl2化合制取光气(COCl2)：Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)　ΔH。向密闭容器中充入1molCl2(g)和1molCO(g)，反应速率随温度的变化如图所示。‎ 6‎ ‎(1)图中Q点的含义是___________________________________________________________，‎ ΔH________(填“>”或“<”)0。‎ ‎(2)某温度下，该反应达到平衡时，c(COCl2)＝0.80mol·L－1，c(Cl2)＝0.20mol·L－1，则平衡体系中CO的体积分数为________________；在该温度下，反应的平衡常数K＝________________。‎ ‎7．(2019·武汉模拟)无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4kJ·mol－1。‎ ‎(1)平衡常数K可用反应体系中气体物质的分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数[例如：p(NO2)＝p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数Kp的表达式____________(用p总、各气体物质的量分数x表示)；影响Kp的因素为____________。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度为298K、压强为100kPa)，已知该条件下，k正＝4.8×104s－1，当N2O4分解10%时，v正＝________kPa·s－1。‎ ‎(3)真空密闭容器中放入一定量N2O4，维持总压强p0恒定，在温度为T℃时，平衡时N2O4分解百分率为α。保持温度不变，向密闭容器中充入等量N2O4，维持总压强在2p0条件下分解，则N2O4的平衡分解率的表达式为______________________________________。‎ ‎‎ 6‎ 答案精析 ‎1．B ‎2．B　[平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质，而物质Z是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×＝0.8mol，所以Y的转化率为×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。]‎ ‎3．C　[设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，‎ ‎　　　　　　　H2(g)＋　CO2(g) H2O(g)＋CO(g)‎ 起始/mol·L－10.0100.01000‎ 转化/mol·L－1xxxx 平衡/mol·L－10.010－x0.010－xxx 根据平衡常数表达式：K＝＝，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为×100%＝60%，由于乙相对甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确；丙与甲为等效平衡，转化率相等，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.010mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中CO2的平衡浓度是甲中的两倍为0.008mol·L－1，C项错误；丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。]‎ ‎4．B　[CH4和N2的物质的量之比越大，CH4的转化率越低，A错误；CH4和N2的物质的量之比不变时，升温，平衡正向移动，NH3的体积分数增大，B正确；平衡常数只与温度有关，与反应物的物质的量无关，所以各点的平衡常数相同，C错误；a点CH4的平衡转化率为22%，＝0.75，则设甲烷为3mol，氮气为4mol，‎ ‎　　　　3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)‎ 起始量/mol　　3　　　4　　　　　　　0‎ 转化量/mol0.660.440.88‎ 平衡量/mol2.343.560.88‎ 6‎ 则NH3的体积分数为×100%≈13%，D错误。]‎ ‎5．(1)<　(2)0.5‎ ‎(3)增大压强(或增大H2浓度、移走产物等)　(4)>‎ 解析　(1)根据图像，升高温度，H2的物质的量增加，平衡逆向移动，正反应放热，ΔH<0。‎ ‎(2)　　　　　　　2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)‎ 起始/mol·L－11.5 5 0  0‎ 转化/mol·L－11  3 0.5 2‎ 平衡/mol·L－10.5 2 0.5 2‎ K＝＝0.5。‎ ‎(3)增大压强或增大H2(g)浓度，可以使平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大。(4)Q＝＝0.25v逆。‎ ‎6．(1)化学平衡状态(答案合理即可)　<‎ ‎(2)16.67%　20‎ 解析　(1)根据图像可知在Q点之前为建立平衡的过程，而Q点之后为平衡移动的过程，且随着温度的升高平衡逆向移动，所以Q点为化学平衡状态，ΔH<0。(2)根据方程式Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)和题中已知数据可知，平衡时c(COCl2)＝0.80 mol·L－1，c(CO)＝c(Cl2)＝0.20 mol·L－1，CO的体积分数为×100%≈16.67%；在该温度下，反应的平衡常数K＝＝20。‎ ‎7．(1)(其他合理答案亦可)　温度 ‎(2)　3.9×106‎ ‎(3) 解析　(1)Kp＝＝，与化学平衡常数K一样，影响Kp 6‎ 的因素为温度。(2)Kp＝，达到平衡时，v正＝v逆，即k正·p(N2O4)＝k逆·p2(NO2)，＝，故Kp＝。设起始时N2O4为a mol，当N2O4分解10%时，N2O4为0.9a mol，NO2为0.2a mol，则x(N2O4)＝＝。故v正＝k正·p(N2O4)＝4.8×104 s－1×100 kPa×≈3.9×106 kPa·s－1。(3)设充入的N2O4的量为n mol，维持总压强p0恒定，达到平衡时，N2O4的分解百分率为α，则N2O4为n(1－α)mol，NO2为2nα mol，Kp＝＝p0×。维持总压强2p0恒定，达到平衡时，设N2O4的分解百分率为β，则N2O4为n(1－β)mol，NO2为2nβ mol，Kp＝＝2p0×。根据Kp不变，知p0×＝2p0×，解得β＝。‎ 6‎