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1、考点规范练20化学平衡常数及转化率化学反应的调控一、选择题1.把6 mol A气体和5 mol B气体混合放入4 L密闭容器中,在一定条件下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g),5 min末该反应达到平衡,此时生成C的物质的量为2 mol,测定D的平均反应速率为0.1 molL-1min-1,下列说法错误的是()。A.x=2B.B的转化率为20%C.平衡时A的浓度为0.75 molL-1D.反应在恒温达平衡时,容器内压强为开始时的85%2.某温度下,将3 mol A和2 mol B充入一密闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5 min末反应达平衡,各物质
2、的平衡浓度的关系为ca(A)c(B)=c(C)c(D)。若在温度不变的情况下将容器的容积扩大为原来的10倍,B的转化率不发生变化,则B的转化率为()。A.60%B.40%C.24%D.4%3.(2021黑龙江双鸭山高三月考)浓度均为0.1 molL-1的CH4和CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图,下列说法不正确的是()。A.平衡时CO与H2的物质的量比为11B.p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为p1p2p30。反应过程中的部分数据如表所示,下列说法正确的是()。t/min0510n(M)/mol6.
3、04.0n(N)/mol3.01.0A.若T2时该反应的化学平衡常数为0.64,则T1T2B.05 min内,用M表示的平均反应速率为0.4 molL-1min-1C.该反应在第8 min时v逆v正D.当M、N的转化率之比保持不变时,可判断该反应达到平衡状态5.温度为T时,在容积不变的密闭容器中发生反应X(g)+3Y(g)2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如表所示,下列说法正确的是()。物质XYZ初始浓度/(molL-1)0.10.202min时浓度/(molL-1)0.08ab平衡浓度/(molL-1)0.050.050.1A.平衡时,X的转化率为20%B.当温度为T时,该反应的平衡常数为4
4、0C.平衡后,增大体系压强,v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动D.前2 min内,用Y的浓度变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03 molL-1min-16.科学家研究以太阳能为热源分解Fe3O4,最终循环分解水制H2,其中一步重要反应为2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)H=a kJmol-1。在一定压强下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的(Fe3O4)-T曲线如图所示。下列有关说法不正确的是()。A.a0B.压强p1p2C.升高温度,该反应的平衡常数增大D.将体系中O2分离出去,能提高Fe3O4的转化率7.在两个固定容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比n(H2)n(
5、CO2)充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)H。CO2的平衡转化率(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是()。A.该反应在常温下不可能自发进行B.氢碳比,X”“(p2)(p3)(p4),正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应进行,甲烷的转化率降低,故压强p4p3p2p1,B项正确。压强为p4、1100的条件下,达到平衡X点时甲烷的转化率为80%,甲烷的浓度变化量为0.1molL-180%=0.08molL-1,则v(CO2)=ct=0.08molL-110min=0.008molL-1min-1,C项正确。由题图
6、可知,当压强相同时,温度越高,CH4的平衡转化率越大,D项错误。4.A解析:该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向进行,平衡常数增大,根据表中数据可知,5min时反应已达到平衡,故T1时该反应的化学平衡常数为(0.4)20.20.40.1=0.8,T2时该反应的化学平衡常数为0.64,故T1T2,A项正确,C项错误。根据“三段式”可知,05min内,用M表示的平均反应速率为v=ct=0.2molL-15min=0.04molL-1min-1,B项错误。根据化学方程式M、N的化学计量数之比可知,两者的转化率之比始终保持不变,是个定值,故D项错误。5.D解析:平衡时,X的转化率=(0.1-0.05)
7、molL-10.1molL-1100%=50%,A项错误;温度为T时,该反应的平衡常数K=c2(Z)c(X)c3(Y)=0.120.050.053=1600,B项错误;该反应是气体分子数减小的反应,达平衡后,增大体系压强,v正、v逆均增大,平衡向正反应方向移动,C项错误;前2min内,用Y的浓度变化量表示的平均反应速率v(Y)=3v(X)=30.02molL-12min=0.03molL-1min-1,D项正确。6.B解析:根据图像分析,压强一定,温度升高,Fe3O4的平衡转化率升高,该反应为吸热反应,H0,即a0,A项正确;温度一定时,压强增大,平衡逆向移动,Fe3O4的平衡转化率降低,故p
8、1p2,B项错误;升高温度,平衡正向移动,反应的平衡常数增大,C项正确;将体系中O2分离出去,平衡正向移动,能提高Fe3O4的转化率,D项正确。7.C解析:由图可知,随温度升高,CO2的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即H0,根据反应的化学方程式可知S2.0,B项错误;由图可知,P点平衡时二氧化碳转化率为0.50,氢碳比为2.0,根据三段式可计算出此时的平衡常数为512,C项正确;向处于P点状态的容器中,按物质的量之比为2414的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,此时平衡正向移动,再次平衡后,(CO2)增大,D项错误。8.答案:(1)升高温度、减小压强(
9、2)(pp0-1)100%94.1%A(g)B(g)+C(g)起始浓度(molL-1)0.1000平衡浓度(molL-1)0.10(1-94.1%)0.1094.1%0.1094.1%K=c(B)c(C)c(A)=1.5(3)pp00.10(2-pp0)0.100.051达到平衡前每间隔4 h,c(A)约减小为原来的一半0.013解析:(1)该反应是反应前后气体分子总数增大的吸热反应,故升高温度、减小压强均能使平衡正向移动,从而提高A的平衡转化率。(2)在恒温恒容下,根据阿伏加德罗定律可知,气体的物质的量之比等于气体的压强之比,则(A)=nn(A)100%=pp0100%=p-p0p0100%
10、=(pp0-1)100%。由表中数据可知,p0=4.91100kPa,平衡时p=9.53100kPa,则(A)=(9.534.91-1)100%94.1%。根据“三段式”法计算,则有A(g)B(g)+C(g)起始浓度(molL-1)0.1000平衡浓度(molL-1)0.10(1-94.1%)0.1094.1%0.1094.1%K=c(B)c(C)c(A)=1.5。(3)恒温恒容下,根据阿伏加德罗定律,n0n总=p0p,则n总=pp0n0,n0=0.10mol,故n总=pp00.10mol。A(g)B(g)+C(g)起始0.10mol00某时刻n(A)0.10mol-n(A)0.10mol-n
11、(A)n总=n(A)+0.10mol-n(A)+0.10mol-n(A)=0.20mol-n(A),则n(A)=0.20mol-n总=0.20mol-pp00.10mol=(2-pp0)0.10mol。由表中数据可知,4h时,p=7.31100kPa,则4h时,n(A)=(2-pp0)0.10mol=(2-7.314.91)0.10mol0.051mol,故a=0.051。由表中反应物A的浓度与时间间隔(t)之间的关系可知,达到平衡前每间隔4h,c(A)约减小为原来的一半。8h时,c(A)=0.026molL-1,再经过4h,即12h时,反应物的浓度c(A)为8h时浓度的一半,即为0.013m
12、olL-1。9.答案:(1)-122.6(2)AC(3)20%(4)0.18 molL-1min-1KA=KCKB解析:(1)反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.6kJmol-1反应:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)H2=+23.4kJmol-1反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H3根据盖斯定律,由反应2-反应得H3=2H1-H2=-49.6kJmol-12-23.4kJmol-1=-122.6kJmol-1。(2)反应是反应前后气体的物质的量变化的反应,所以压强不变说明反应达到平衡状态,故A项正确
13、。恒温恒容条件下,由于各物质均为气体,故反应前后质量与体积都不变,混合气体的密度始终不变,故B项错误。水分子中断裂2NA个HO,同时氢分子中断裂3NA个HH,说明v正=v逆,故C项正确。CH3OH和H2O的浓度之比保持不变,相当于两者之比等于11,不能说明反应达到平衡状态,故D项错误。(3)在反应CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)中,根据Q=c2(CH3OH)c(CH3OCH3)c(H2O)=0.421.81.8v逆。设CH3OCH3转化了xmolL-1,则CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)起始浓度(molL-1)1.81.80.4变化浓度(molL-1)x
14、x2x平衡浓度(molL-1)1.8-x1.8-x0.4+2x根据K=(0.4+2x)(0.4+2x)(1.8-x)( 1.8-x)=0.25,解得x=0.2,混合气体中CH3OH的体积分数为0.8molL-11.6molL-1+1.6molL-1+0.8molL-1100%=20%。(4)设反应生成了xmolCH3OCH3,则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)起始/mol61200变化/mol2x6xx3x平衡/mol6-2x12-6xx3x已知n(H2)n(CO2)=12mol6mol=2,根据CO2的平衡转化率,T1温度下CO2的转化率为60%,所以有2x6=0.6,解得x=1.8,故05min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=1.8mol2L5min=0.18molL-1min-1。已知反应为放热反应,投料比一定时,T2对应的CO2的平衡转化率小于T1对应的CO2的平衡转化率,说明T2下平衡逆向移动,K变小,化学平衡常数只与温度有关,所以KA、KB、KC三者之间的大小关系为KA=KCKB。8学科网（北京）股份有限公司