2020届高考化学一轮复习化学平衡常数、转化率及相关计算作业
课练24 化学平衡常数、转化率及相关计算
小题狂练
1．[2019·湖南长沙中学月考]已知：反应mX(g)＋nY(g)qZ(g) ΔH<0，m＋n>q，在密闭容器中反应达到平衡时，下列说法不正确的是( )
A．恒容时通入稀有气体使压强增大，平衡不移动
B．增大压强，反应速率加快且可以提高Z的产率
C．恒压时，增加一定量Z(g)，混合气体的平均相对分子质量变大
D．恒容时增加X的物质的量，Y的转化率增大
答案：C
解析：恒容时通入稀有气体，体系的压强增大，但反应混合物的浓度不变，则平衡不移动，A正确。由于m＋n>q，增大压强，平衡正向移动，则Z的产率提高，B正确。恒压时，增加一定量Z(g)，达到的新平衡与原平衡等效，各物质的浓度不变，则混合气体的平均相对分子质量不变，C错误。恒容时增大X(g)的物质的量，平衡正向移动，则Y的转化率增大，D正确。
2．研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g)C6H12(l)。一定温度下，在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达到平衡后，测得c(H2)＝2 mol·L－1。保持温度不变，将容积体积压缩至原来一半，达到新平衡时c(H2)为( )
A．1 mol·L－1
B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1
D．4 mol·L－1
答案：B
解析：该可逆反应只有一种气体，平衡常数K＝，温度不变，则平衡常数K不变，氢气浓度不变。
3．在密闭容器中充入一定量X、Y气体，发生反应：aX(g)＋bY(l)cZ(g)，达到平衡时，测得c(X)＝1 mol·L－1。温度不变时，将容器体积缩小至原来的一半，达到新平衡时c(X)＝1.5 mol·L－1。下列推断正确的是( )
A．上述反应中有a
c，A项错误，B项错误。X的转化率增大，C项错误。平衡向右移动时，气体总质量增大，气体总物质的量减小，故混合气体的平均相对分子质量增大，D项正确。
4．环己基甲醛是有机合成、药物合成的重要中间体。在合适的催化剂作用下，用环己烯可制备环己基甲醛，反应原理如下：
在恒压密闭容器中加入一定比例的反应物，测得反应过程中产物含量随温度变化的曲线如图所示。下列判断正确的是( )
A．b点反应达到平衡状态
B．ΔH>0
C．c、d、f三点的反应速率逐渐减小
D．升高温度，平衡向生成环己烯的方向移动
答案：D
解析：从图像看出，c点对应的体系达到平衡状态，c点前的a、b点均未达到平衡，A项错误；达到平衡之后，随着温度升高，产物的百分含量降低，说明正反应是放热反应，B项错误；c、d、f三点对应的温度依次升高，它们的反应速率依次增大，C项错误；该可逆反应的逆反应是吸热反应，升高温度，平衡逆向移动，D项正确。
5．向Ⅰ、Ⅱ两个体积相同的恒容密闭容器中各充入2 mol NO2气体，发生反应：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，达到平衡后，Ⅰ、Ⅱ两个容器中NO2的转化率分别为α1和α2。下列推断正确的是( )
A．转化率大小：α1<α2
B．Ⅱ中混合气体颜色较浅
C．Ⅰ中混合气体密度较大
D．Ⅱ中相对分子质量较小
答案：D
解析：开始只投入NO2气体，NO2显红棕色，N2O4呈无色，该反应的正反应是放热反应。在容器Ⅱ中，随着反应进行，容器内温度升高，相当于容器Ⅰ达到平衡之后进行加热，上述平衡向左移动，故容器Ⅰ中NO2的转化率较大，A项错误；容器Ⅱ中NO2的浓度较大，颜色较深，B项错误；两个容器的体积相同，气体总质量相等，故密度相等，C项错误；混合气体中，NO2的体积分数越大，混合气体的相对分子质量越小，相对于Ⅰ容器，Ⅱ容器中NO2的体积分数较大，故Ⅱ中混合气体的相对分子质量较小，D项正确。
6．[2019·河北衡水中学调研]汽车发动机中生成NO的反应为N2(g)＋O2(g)2NO(g)，T ℃时，K＝0.09。T ℃下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入N2(g)和O2(g)模拟反应，起始浓度如下表所示：
起始浓度
甲
乙
丙
c(N2)/(mol·L－1)
0.46
0.46
0.92
c(O2)/(mol·L－1)
0.46
0.23
0.92
下列判断不正确的是( )
A．起始时，反应速率：丙>甲>乙
B．平衡时，c(NO)：甲＝丙>乙
C．平衡时，N2的转化率：甲>乙
D．平衡时，甲中c(N2)＝0.40 mol·L－1
答案：B
解析：起始反应物的浓度越大，反应速率越快，则起始时反应速率：丙>甲>乙，A正确。丙中起始c(N2)、c(O2)分别是甲中起始量的2倍，则丙中c(NO)是甲中c(NO)的2倍，B错误。甲与乙相比，甲可看作是在乙平衡基础上增大c(O2)，而增大c(O2)，平衡正向移动，N2的转化率增大，故平衡时N2的转化率：甲>乙，C正确。T ℃时，K＝0.09，甲中起始c(N2)＝c(O2)＝0.46 mol·L－1，则有
则平衡常数K＝＝0.09，解得x＝0.06，故平衡时甲中c(N2)＝0.46 mol·L－1－0.06 mol·L－1＝0.40 mol·L－1，D正确。
7．[2019·天津静海一中调研]一定温度下，将1 mol A和1 mol B气体充入2 L密闭容器中，发生反应A(g)＋B(g)xC(g)＋D(s) ΔH>0，t1时达到平衡。在t2～t3时刻分别改变反应的一个条件，测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应方程式中的x等于1
B．t2时刻改变的条件是使用催化剂
C．t3时刻改变的条件是移去少量物质D
D．t1～t3间该反应的平衡常数均为4
答案：D
解析：t2时刻C的浓度增大，t2～t3时间内C的浓度不变，说明平衡不移动，应是增大压强引起的，压强不影响该平衡体系，则有x＝1＋1＝2，A错误。使用催化剂，平衡不移动，C的浓度不变，B错误。由图可知，t3时刻后，C的浓度逐渐增大，而移去少量D，平衡不移动，C的浓度不变，C错误。t1～t3时间内温度相同，则平衡常数相同，由图可知，t1时刻C的平衡浓度为0.50 mol·L－1，则有
A(g) ＋ B(g)2C(g)＋D(s)
起始浓度/(mol·L－1) 0.5 0.5 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.25 0.25 0.50
平衡浓度/(mol·L－1) 0.25 0.25 0.50
故该反应的平衡常数为K＝＝＝4，D正确。
8．已知X(g)＋Y(g)Z(g)＋G(g) ΔH的平衡常数与温度的关系如表所示。
温度/℃
600
700
830
1 000
1 200
平衡常数K
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
在830 ℃时，向2 L密闭容器中投入a mol X、b mol Y气体，反应并达到平衡状态。下列说法不正确的是( )
A．600 ℃和1 200 ℃时该反应平衡常数的表达式相同
B．该可逆反应的正反应是吸热反应
C．上述反应达到平衡时X的最大转化率为50%
D．上述反应达到平衡时密度、相对分子质量都不变
答案：B
解析：根据数据表知，升高温度，平衡常数减小，说明正反应是放热反应。
9．[2019·北京朝阳区模拟]将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
CO2
1
650
4
2
1.6
5
2
900
2
1
0.4
3
3
2
1
0.4
1
下列说法不正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．实验1中，前5 min用CO表示的反应速率为0.16 mol·L－1·min－1
C．实验2中，平衡常数为K＝
D．实验3与实验2相比，改变的条件可能是温度
答案：D
解析：由表中数据计算可知，650 ℃和900 ℃时CO的转化率分别为40%、20%，说明温度越高，CO的转化率越小，则该反应的正反应是放热反应，A正确。实验1中前5 min生成1.6 mol CO2，同时消耗1.6 mol CO，则有v(CO)＝＝0.16 mol·L－1·min－1，B正确。实验2中达到平衡时，n(CO2)＝0.4 mol，则有
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
1 0.5 0 0
0.2 0.2 0.2 0.2
0.8 0.3 0.2 0.2
则900 ℃时该反应的平衡常数K＝＝＝，C正确。实验2和3 CO、H2O的起始量相等，实验3达到平衡所需时间比实验2短，则实验3的反应速率快，达到平衡时实验2和3中n(CO2)均为0.4 mol，而升高温度，平衡逆向移动，平衡时n(CO2)减小，故改变的条件可能是使用了催化剂，D错误。
10．已知可逆反应3X(g)＋2Y(s)nC(g) ΔH。若p10，经60 s达到平衡状态，生成0.4 mol Z。下列说法正确的是( )
A．60 s内平均反应速率为v(X)＝0.005 mol·L－1·s－1，X的转化率为80%
B．其他条件不变，将容器体积变为4 L，X的平衡浓度增大
C．其他条件不变，若降低温度，逆反应速率减小，X的体积分数也减小
D．其他条件不变，若初始投入2 mol X和2 mol Y，则物质Y的转化率减小
答案：D
解析：60 s达到平衡，生成0.4 mol Z，则有v(Z)＝＝×0.01 mol·L－1·s－1，根据反应速率与化学计量数的关系可得v(X)＝v(Z)＝××0.01 mol·L－1·s－1＝0.005 mol·L－1·s－1；消耗X的物质的量为0.005 mol·L－1·s－1×2 L×60 s＝0.6 mol，则X的转化率为×100%＝20%，A错误。将容器体积变为4 L，平衡逆向移动，但X的平衡浓度减小，B错误。降低温度，正、逆反应速率均减小，平衡逆向移动，则X的体积分数增大，C错误。其他条件不变，初始投入2 mol X和2 mol Y，当将原容器容积扩大为原来的1.5倍时，可与新的平衡等效，由于容器扩大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，X、Y的转化率均减小，D正确。
12．在V L恒容密闭容器中充入2 mol CO,2 mol NO，发生反应：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH，测得在温度T1、T2时，不同时刻CO的浓度(mol·L－1)如表所示：
时间/min
温度/K
0
2
4
6
8
10
T1
1
0.70
0.60
0.55
0.50
0.50
T2
1
0.80
0.65
0.50
0.45
0.45
下列说法正确的是( )
A．由此推知，T1>T2，ΔH>0
B．T1时NO的平衡转化率大于T2
C．T1时上述反应的平衡常数K＝1.0
D．平衡时再充入1 mol CO和1 mol NO，CO的平衡转化率减小
答案：C
解析：A项，从数据表看出，T1时反应较快，说明T1大于T2；从平衡时CO浓度看出，T1时CO浓度较大，说明正反应是放热反应，错误；B项，T1时NO的平衡转化率为50%，T2时NO的平衡转化率为55%，错误；C项，平衡时c(CO)＝c(NO)＝0.50 mol·L－1，c(CO2)＝0.50 mol·L－1，c(N2)＝0.25 mol·L－1，K＝＝L·mol－1＝1.0，正确。D项，再充入等物质的量的CO和NO，相当于对原平衡体系加压，该可逆反应的正反应为气体分子总数减小的反应，故平衡向右移动，CO、NO的平衡转化率都增大，错误。
13．[2019·黑龙江哈尔滨三中模拟]在一定温度下，将H2和I2(g)各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：
t/min
2
4
7
9
n(I2)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法不正确的是( )
A．反应前4 min的平均速率v(HI)＝2.5×10－3 mol·L－1·min－1
B．当体系压强不再改变时可以判断反应达到平衡状态
C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44
D．再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI，平衡不移动
答案：B
解析：反应前4 min n(I2)由0.16 mol减少到0.11 mol，则有v(HI)＝2v(I2)＝2×＝2.5×10－3 mol·L－1·min－1，A正确。该反应是反应前后气体总分子数不变的反应，恒容时气体总压强不变，故不能根据压强判断是否达到平衡状态，B错误。由表中数据可知，达到平衡时n(I2)＝0.10 mol，此时c(I2)＝0.010 mol·L－1，则有
H2(g)＋I2(g)2HI(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.016 0.016 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.006 0.006 0.012
平衡浓度/(mol·L－1) 0.010 0.010 0.012
则该温度下平衡常数为K＝＝＝1.44，C正确。再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI，由于该反应为气体分子数不变的反应，充入气体的物质的量之比与原平衡状态相应气体的物质的量之比相等，相当于增大压强，则平衡不移动，D正确。
14．[2019·辽宁师大附中模拟]T1 ℃时，向容器为2 L的密闭容器中充入一定量的A(g)和B(g)，发生如下反应A(g)＋2B(g)C(g)。反应过程中测定的部分数据如下表：
反应时间/min
n(A)/mol
n(B)/mol
0
1.00
1.20
10
0.50
30
0.20
下列说法错误的是( )
A．前10 min内反应的平均速率为v(C)＝0.025 0 mol·L－1·min－1
B．其他条件不变，起始时向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g)，达到平衡时n(C)<0.25 mol
C．其他条件不变时，向平衡体系中再充入0.50 mol A，与原平衡相比，达到平衡时B的转化率增大，A的体积分数增大
D．温度为T2 ℃时(T1>T2)，上述反应的平衡常数为20，则该反应的正反应为放热反应
答案：D
解析：前10 min内消耗0.50 mol A，同时生成0.50 mol C，则有v(C)＝＝0.025 0 mol·L－1·min－1，A正确。10 min时，反应的n(B)＝2n(A)＝2×(1.00 mol－0.50 mol)＝1.00 mol，则10 min时，B的物质的量为0.20 mol，与30 min时B的物质的量相等，则反应10 min时已达到平衡状态；其他条件不变，若起始时向容器中充入0.50 mol A(g)和0.60 mol B(g)，将容积缩小为原来的时与原平衡等效，达到平衡时n(C)＝0.25 mol，但扩大容积，恢复到原体积，压强减小，平衡逆向移动，故达到平衡时n(C)<0.25 mol，B正确。其他条件不变时，向平衡体系中再充入0.50 mol A，平衡正向移动，与原平衡相比，达到平衡时B的转化率增大，A的体积分数增大，C正确。由上述分析可知，10 min时n(A)＝0.50 mol，此时达到平衡状态，A、B、C的浓度(mol·L－1)分别为0.25、0.10和0.25，则有K(T1)＝＝＝100>K(T2)＝20，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应，D错误。
15．[2019·江西临川二中、莲塘一中联考]在2 L恒容密闭容器中充入A(g)和B(g)，发生反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)，所得实验数据如下表：
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(A)
n(B)
n(C)
①
600
0.30
0.20
0.30
②
700
0.20
0.30
0.24
③
800
0.10
0.10
a
下列说法不正确的是( )
A．实验①中，若5 min时测得n(B)＝0.050 mol，则0～5 min时间内平均反应速率为v(A
)＝0.015 mol·L－1·min－1
B．实验②中达到平衡后，增大压强，A的转化率不变，平衡常数K不变
C．700 ℃时该反应的平衡常数K＝4.0
D．实验③中，达到平衡时，a>0.10
答案：D
解析：实验①中，5 min时测得n(B)＝0.050 mol，则消耗的n(A)＝n(B)＝0.20 mol－0.050 mol＝0.15 mol，故有v(A)＝＝0.015 mol·L－1·min－1，A正确。反应前后气体分子总数不变，故增大压强，平衡不移动，则A的转化率不变，温度不变，平衡常数K不变，B正确。700 ℃时，n(C)＝0.24 mol，则有
A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)
起始浓度/(mol·L－1) 0.10 0.15 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.06 0.06 0.12
平衡浓度/(mol·L－1) 0.04 0.09 0.12
则700 ℃时该反应的平衡常数K＝＝＝4.0，C正确。①600 ℃时，n(C)＝0.30 mol，则有
A(g) ＋ B(g)2C(g)＋D(s)
起始浓度/(mol·L－1) 0.15 0.10 0
平衡浓度/(mol·L－1) 0.075 0.025 0.15
则有600 ℃时该反应的平衡常数K＝＝＝12，对比实验①和②可知，升高温度，平衡常数减小，故实验③中K<4.0，因此K＝＝<4.0，推知a<0.10，D错误。
16．[2019·黄冈调研]已知反应：CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系，则下列说法错误的是( )
A．图甲中，w2>1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、w＝2时，Cl2的平衡转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将增大
答案：C
解析：w增大，CH2===CHCH3的转化率增大，则φ减小，由上述分析可知：w2>w1＝1，A项正确；由图甲知，w一定时，温度升高，φ增大，说明正反应为放热反应，故温度升高，正反应平衡常数减小，故图乙中曲线A、B分别表示逆反应的平衡常数、正反应的平衡常数，B项正确；由图乙可知，T1时平衡常数为1，设起始时CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为a mol和2a mol，达到平衡时转化的Cl2的物质的量为x mol，根据三段式法进行计算：
CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)
起始/mol a 2a 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol a－x 2a－x x x
则＝1，解得x＝a，则Cl2的平衡转化率为a÷2a×100%≈33.3%，C项错误；该反应在反应前后气体分子数不变，正反应放热，在恒容绝热装置中进行题述反应，体系内温度升高，根据pV＝nRT知，达到平衡时装置内的气体压强将增大，D项正确。
17．[2019·江西临川二中、莲塘一中联考]T ℃，将2.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)充入体积为1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s) ΔH<0；t时刻反应达到平衡时，C(g)的物质的量为2.0 mol。下列说法正确的是( )
A．t时刻反应达到平衡时，A(g)的体积分数为20%
B．T ℃时该反应的化学平衡常数为K＝2
C．t时刻反应达到平衡后，缩小容器体积，平衡逆向移动
D．相同条件下，若将1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同样容器，达到平衡后，A(g)的转化率为50%
答案：D
解析：达到平衡时生成2.0 mol C，则反应消耗1.0 mol A和1.0 mol B，则A(g)
的体积分数为×100%＝25%，A错误。达到平衡时，A、B、C的物质的量浓度(mol·L－1)分别为1.0、1.0、2.0，则T ℃时该反应的平衡常数为K＝＝＝4，B错误。该反应是反应前后气体总分子数不变的反应，缩小容器的体积，平衡不移动，C错误。相同条件下，将1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同样的容器中，达到的平衡与原平衡是等效平衡，A(g)的转化率不变，则A(g)的转化率为×100%＝50%，D正确。
18．[2019·北京西城区重点中学模拟]在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0～5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol·L－1·min－1
B．实验②中，该反应的平衡常数为K＝2.0
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b>0.060
答案：C
解析：5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则有v(M)＝v(N)＝＝1.0×10－3 mol·L－1·min－1，A错误。实验②达到平衡时n(M)＝0.080 mol，则有
X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.01 0.04 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡浓度/(mol·L－1) 0.002 0.032 0.008 0.008
则该反应的平衡常数为K＝＝＝1.0，B错误。实验③和②的温度均为800 ℃，设反应中X的转化率为x，则有K＝＝1.0，解得x＝0.6，故有X的转化率为60%，C正确。根据实验①数据求得平衡常数为K(700 ℃)≈2.6>K(800 ℃)＝1.0，说明升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则该反应的ΔH
<0；实验③达到平衡时n(M)＝0.20 mol×0.6＝0.12 mol，若实验④与③均在800 ℃下进行，经计算达到平衡时n(M)＝0.06 mol，而升高温度时，平衡逆向移动，n(M)＝b mol<0.060 mol，D错误。
课时测评
1.在密闭容器中进行反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH。达到平衡后，降低温度，平衡常数增大。下列说法正确的是( )
A．升高温度，平衡常数减小，CO2的平衡转化率增大
B．增大反应物浓度，平衡转化率一定增大
C．其他条件不变，缩小体积，气体平均相对分子质量增大
D．改变条件，平衡正向移动，平衡常数和转化率一定都增大
答案：C
解析：根据题意，达到平衡后，降低温度，平衡常数增大，说明该反应的正反应是放热反应，ΔH<0。A项，升高温度，平衡向左移动，平衡常数减小，CO2的平衡转化率减小，错误；B项，增大CO2的浓度，CO2的平衡转化率减小，错误；C项，该可逆反应的正反应是气体分子总数减小的反应，缩小体积，平衡向右移动，气体总质量不变，气体总物质的量减小，相对分子质量增大，正确；D项，平衡常数只与温度有关，如果温度不变，则平衡常数不变，错误。
2．[2019·山西吕梁段考]一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密闭容器中，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196 kJ·mol－1。5 min时达到平衡，测得反应放出166.6 kJ热量。下列说法错误的是( )
A．0～5 min内，用O2表示的平均反应速率v(O2)＝0.017 mol·L－1·min－1
B．的值不变时，该反应达到平衡状态
C．若增大O2的浓度，SO2的转化率增大
D．条件不变，起始时向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，平衡时放热小于333.2 kJ
答案：D
解析：1 mol O2完全反应时放出196 kJ热量，则放出166.6 kJ热量时消耗0.85 mol O2，故用O2表示的平均反应速率为v(O2)＝＝0.017 mol·L－1·min－1，A正确。的值不变时，各物质的浓度保持不变，该反应达到平衡状态，B正确。增大O2的浓度，平衡正向移动，则SO2的转化率增大，C正确。条件不变，起始时向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，达到新的平衡时SO2的转化率比原平衡中大，则平衡时放出热量大于333.2 kJ，D错误。
3．在1.0 L恒容密闭容器中加入4 mol N2O5，在一定温度下发生反应：(Ⅰ)N2O5N2O3
＋O2，(Ⅱ)N2O3N2O＋O2。达到平衡时c(O2)＝4.5 mol·L－1、c(N2O3)＝1.5 mol·L－1。下列推断合理的是( )
A．平衡时，c(N2O5)＝2 mol·L－1
B．平衡时，c(N2O)＝1 mol·L－1
C．反应Ⅱ的平衡常数K＝4.5 mol·L－1
D．N2O5的平衡转化率为25%
答案：C
解析：用三段法计算：
(Ⅰ)N2O5N2O3＋O2
开始(mol·L－1) 4 0 0
平衡(mol·L－1) 4－x x x
(Ⅱ)N2O3N2O＋O2
开始(mol·L－1) x 0 x
平衡(mol·L－1) x－y y x＋y
依题意， 解得：
平衡时，c(N2O5)＝1 mol·L－1，A项错误；c(N2O)＝1.5 mol·L－1，B项错误；反应Ⅱ的平衡常数K＝＝＝4.5 mol·L－1，C项正确；N2O5的平衡转化率为×100%＝75%，D项错误。
4．[2019·四川成都七中模拟]T ℃下，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入NO2和O2，发生反应4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g) ΔH<0，部分实验数据如下表。
时间/s
0
5
10
15
n(NO2)/mol
8.00
n1
n2
4.00
n(O2)/mol
2.00
1.25
1.00
n3
下列说法不正确的是( )
A．5 s内NO2的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
B．若10 s时，再向容器中充入2 mol N2O5(g)，则新平衡下，NO2的体积分数将增大
C．若5 s时，改在绝热恒容条件下达到平衡，新平衡下的平衡常数比原平衡的小
D．T ℃，该反应的平衡常数为0.125，反应物的平衡转化率均为50%
答案：B
解析：由表中数据可知，5 s内n(O2)由2.00 mol减小为1.25 mol，则有v(O2)＝＝0.075 mol·L－1·s－1，v(NO2)＝4v(O2)＝4×0.075 mol·L－1·s－1＝0.3 mol·L－1·s－1，A正确。10 s时，向容器中充入2 mol N2O5(g)
，假设将容器扩大至一定比例使之与原平衡等效，再将容器压缩至原体积，加压平衡向右移动，达到新平衡时，NO2的体积分数减小，B错误。5 s时改在绝热恒容条件下达到平衡，此时温度高于原平衡时温度，由于该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故新平衡下的平衡常数比原平衡的小，C正确。当n(O2)＝1.00 mol时，n2＝8 mol－1.00 mol×4＝4.00 mol，与15 s时n(NO2)相同，则10 s时该反应达到平衡状态，则有
则平衡常数K＝＝0.125；反应物NO2和O2的平衡转化率相等，均为50%，D正确。
5．[2019·合肥调研]一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH>0达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．压强：p1>p2
B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb
C．a点：2v(NH3)正＝3v(H2)逆
D．a点：NH3的转化率为1/3
答案：B
解析：A项，该反应为反应前后气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，p1Kb，故B正确；C项，反应速率之比等于化学计量数之比，3v(NH3)正＝2v(H2)逆，故C错误；D项，对于反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨气的物质的量为1 mol，反应的氨气的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨气的转化率为，故D错误。
6．[2019·北京海淀区模拟]羰基硫(COS)可用于合成除草剂、杀草丹等农药。H2S与CO2在高温下反应可制得COS：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g) ΔH>0。在2 L密闭容器中充入一定量的H2S和CO2发生上述反应，数据如下表：
实验
温度℃
起始时
平衡时
平衡常数
1
T1
0.200
0.200
0
0
0.020 0
K1
2
T2
0.200
0.200
0
0
n2
K2＝
3
T2
0.400
0.400
0
0
n3
K3
下列判断中不正确的是( )
A．K1＝
B．K2＝K3，且n3＝2n2
C．初始反应速率：实验3>实验2>实验1
D．实验2中平衡时的c(COS)≈0.028 6 mol·L－1
答案：D
解析：达到平衡时n(COS)＝0.020 0 mol，则有
H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)
起始浓度/ mol·L－1 0.100 0.100 0 0
平衡浓度/mol·L－1 0.090 0 0.090 0 0.010 0 0.010 0
则平衡常数K1＝＝，A正确。实验2和3的温度均为T2，平衡常数相等，则有K2＝K3；实验2和3中起始CO2、H2S的物质的量之比均为1:1，则达到平衡时二者的转化率相等，从而推知n3＝2n2，B正确。该反应的ΔH>0，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于K1实验1；实验2和3相比，温度均为T2，但实验3中起始反应物的量大，反应物的浓度越大，反应速率越快，则初始反应速率：实验3>实验2，C正确。实验2的平衡常数K2＝，设平衡时c(COS)＝x，则有K2＝＝，解得x≈0.014 3 mol·L－1，D错误。
7．[2019·河南漯河高中模拟]在4 L的密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)zC(g)。图甲表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)n(B)的变化关系。则下列结论正确的是( )
A．200 ℃时，该反应的平衡常数为6.25
B．由甲图和乙图可知，反应xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH<0，且a＝2
C．200 ℃时，向容器中加入2 mol A和1 mol B，达到平衡时C的体积分数大于0.25
D．当外界条件由200 ℃降温到100 ℃，原平衡一定被破坏，且正反应速率增大，逆反应速率减小
答案：C
解析：由图甲可知，达到平衡时，A、B、C的物质的量变化值之比为0.4 mol:0.2 mol:0.2 mol＝2:1:1，该反应为2A(g)＋B(g)C(g)；容器的容积为4 L，达到平衡时，A、B、C的物质的量浓度分别为0.1 mol·L－1、0.05 mol·L－1、0.05 mol·L－1，则200 ℃时，该反应的平衡常数K＝＝＝100，A错误。由乙图可知，温度升高，C的体积分数增大，说明升高温度，平衡正向移动，正向为吸热反应，则有ΔH>0，由甲图可知，温度为200 ℃时，平衡时A的物质的量变化量为0.4 mol，B的物质的量变化量为0.2 mol，在一定的温度下只要A、B起始物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比，平衡时C的体积分数就最大，故a＝n(A) :n(B)＝0.4 mol:0.2 mol＝2，B错误。由甲图可知，达到平衡时C的体积分数为0.25,200 ℃时，向容器中加入2 mol A和1 mol B，相当于增大压强，平衡正向移动，故C的体积分数大于0.25，C正确。由乙图可知，n(A) :n(B)一定时，温度变化，C的体积分数发生变化。则200 ℃降温到100 ℃，原平衡发生移动，正、逆反应速率均减小，D错误。
8．COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min 的COCl2浓度变化曲线未示出)：
(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K＝
________________________________________________________________________。
(2)比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”“>”或“＝”)。
(3)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________mol·L－1。
(4)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小
________________________________________________________________________
(5)比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小，v(5～6)________v(15～16)(填“<”“>”或“＝”)，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
(1)0.234 mol·L－1 (2)< (3)0.031 (4)v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)
(5)> 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
解析：
(1)第8 min时的平衡常数K＝＝＝0.234。
(2)从三种物质的浓度变化趋势可知，从第4 min开始，平衡正向移动。由于该反应是吸热反应，所以改变的条件是升高温度。因此有：T(2)v(2～3)＝v(12～13)。(5)在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小。
9．[2019·重庆巴蜀中学模拟]NO2、NO、CO、NO等是常见大气污染物和水污染物，研究NO2、NO、CO、NO等的处理对建设美丽中国具有重要的意义。
(1)已知：①NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)，该反应的平衡常数为K1。断开1 mol下列物质的所有化学键时所消耗能量分别为
NO2
CO
CO2
NO
812 kJ
1 076 kJ
1 490 kJ
632 kJ
②N2(g)＋O2(g)NO(g)ΔH＝＋89.75 kJ·mol－1 K2
③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－112.3 kJ·mol－1 K3
写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式：
________________________________________________________________________，
此热化学方程式的平衡常数K＝________(用K1、K2、K3表示)。
(2)污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为2NO2(g)＋4CO(g)4CO2(g)＋N2(g)，某温度下，在1 L密闭容器中充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，此时容器的压强为1 atm,5 s时反应达到平衡，容器的压强变为原来的，则反应开始到平衡时CO的平均反应速率为v(CO)＝________。若此温度下，某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为a mol·L－1、
0.4 mol·L－1、0.1 mol·L－1、1 mol·L－1，要使反应向逆反应方向进行，a的取值范围为________。
答案：
(1)2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－759.8 kJ·mol－1
(2)0.008 mol·L－1·s－1 0≤a<0.8
解析：(1)NO与CO反应生成无污染气体，则生成N2和CO2，化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。①反应NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)断裂反应物中化学键吸收的总能量为812 kJ＋1 076 kJ＝1 888 kJ，形成生成物中化学键释放的总能量为1 490 kJ＋632 kJ＝2 122 kJ，则该反应的ΔH＝(1 888－2 122) kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由①×2＋③－②×2可得2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，则有ΔH＝(－234 kJ·mol－1)×2＋(－112.3 kJ·mol－1)－(＋89.75 kJ·mol－1)×2＝－759.8 kJ·mol－1。此热化学方程式的平衡常数K＝。
(2)恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比。开始充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，气体压强为1 atm,5 s反应达到平衡，压强变为原来的，此时气体总物质的量为×(0.1 mol＋0.2 mol)＝0.29 mol，设反应中消耗CO为x mol，则有
2NO2 ＋ 4CO4CO2＋N2
起始量/mol 0.1 0.2 0 0
转化量/mol 0.5x x x 0.25x
平衡量/mol 0.1－0.5x 0.2－x x 0.25x
则有0.1－0.5x＋0.2－x＋x＋0.25x＝0.29，解得x＝0.04，故有v(CO)＝＝0.008 mol·L－1·s－1。该温度下，该反应的平衡常数为K＝＝＝。此温度下，某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为a mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.1 mol·L－1、1 mol·L－1，此时浓度商Qc＝＝，若使反应向逆反应方向进行，则有Qc>K，即>，解得a<0.8，故a的取值范围为0≤a<0.8。
10．[2019·湖北武汉部分重点学校调研]二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下：
Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
(1)300 ℃和500 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数分别为K1、K2，且K1>K2，则其正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ：
①如图能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是________(填“a”或“b”)。
②下列说法能表明反应Ⅰ已达到平衡状态的是________。
A．容器中气体的压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．混合气体的平均相对分子质量不再变化
D．v正(H2)＝2v正(CH3OH)
(3)500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则
①0～4 min，反应Ⅰ的v(H2)＝________；反应Ⅰ的平衡常数K＝________。
②反应Ⅱ中CH3OH的转化率α＝________。
(4)二甲醚燃料电池的工作原理如图所示，则X电极的电极反应式为__________________。用该电池对铁制品镀铜，当铁制品质量增加64 g时，理论上消耗二甲醚的质量为________g(精确到0.01)。
答案：(1)放热
(2)①a ②AC
(3)①0.8 mol·L－1·min－1 6.25 ②80%
(4)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 7.67
解析：(1)300 ℃和500 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数分别为K1、K2，且K1>K2，说明升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则该反应的正反应是放热反应。
(2)①反应Ⅰ的ΔH
<0，升高温度，平衡逆向移动，甲醇的体积分数逐渐减小，故曲线a符合变化情况。②反应Ⅰ的正反应是气体总分子数减少的放热反应，若容器中气体的压强不变，则混合气体的总物质的量不变，该反应达到平衡状态，A正确；CO、H2和CH3OH都是气体，混合气体的密度始终不变，B错误；混合气体的平均相对分子质量不变，则混合气体的总物质的量不变，该反应达到平衡状态，C正确；达到平衡时，有v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，D错误。
(3)①4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，则消耗CO的物质的量为4 mol×80%＝3.2 mol，v(CO)＝＝0.4 mol·L－1·min－1，从而可得v(H2)＝2v(CO)＝2×0.4 mol·L－1·min－1＝0.8 mol·L－1·min－1。则
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/(mol·L－1) 2 4 0
转化浓度/(mol·L－1) 1.6 3.2 1.6
平衡浓度/(mol·L－1) 0.4 0.8 1.6
则有反应Ⅰ的平衡常数K＝＝6.25。
②反应Ⅱ达到平衡时，2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则反应Ⅱ中CH3OH的转化率α＝×100%＝80%。
(4)由图可知，H＋向Y电极迁移，则Y电极是正极，X电极是负极，CH3OCH3在负极上发生氧化反应生成CO2和H＋，电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。用该燃料电池对铁制品镀铜，铁作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当铁制品质量增加64 g时，生成1 mol Cu，电路中转移2 mol电子，据得失电子守恒可知消耗CH3OCH3的物质的量为 mol，其质量为 mol×46 g·mol－1≈7.67 g。
