高中化学第2节 化学反应的限度一课一练

2.2.2平衡转化率

1．在一密闭容器中，等物质的量的X和Y发生如下反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)，反应达到平衡时，混合气体中X和Y的物质的量之和与Z的物质的量相等，则X的转化率为

A．40%B．50%C．60%D．70%

【答案】A

【解析】设起始时X和Y的物质的量分别为n，反应达到平衡时X转化了n1mol：

，n－n1＋n－2n1＝2n1，n1＝，X的转化率为，A项正确。

2．在温度压强不变时，1mol NO2高温分解，生成NO和O2，达到平衡时容器内气体的物质的量变为1.2mol，这时NO2的转化率为

A．10% B．20% C．40% D．50%

【答案】C

【解析】NO2分解的反应方程式为 2NO2⇌2NO+O2，设生成的O2为xmol，则生成NO为2xmol，平衡时容器中NO2为(1-2x)mol，得到(1-2x)+x+2x=1.2，解得x=0.2，所以NO2的转化率为0.2×2/1×100%=40%，故C项正确。

3．某温度下，在一容积不变的密闭容器中充入和，一段时间后反应达到平衡状态，测得平衡时的压强为反应前的倍，则的转化率为

A．    B．C．    D．

【答案】C

【解析】由反应

起始(mol)2         1          0

转化(mol)2x        x          2x

平衡时(mol)2-2x       1-x         2x

由同温同体积条件下，气体压强之比等于气体物质的量之比可知，解得x=0.6。故SO2的转化率为=60%，答案为C。

4．在一固定容积的密闭容器中加入2LX和3LY气体，发生如下反应：nX(g)+3Y(g)2R(g)+Q(g)反应达平衡时，测知X和Y的转化率分别为30% 和60%，则化学方程式中的n值为

A．1 B．2 C．3 D．4

【答案】A

【解析】根据三段式： nX(g)+3Y(g)  2R(g)+Q(g) 

开始物质的量 2   3 

变化的物质的量0.6  1.8 

物质的量的变化量等于化学计量数之比，0.6：1.8=n：3，解得n=1，选A。

5．在一定温度下，向2L体积固定的密闭容器中加入1mol HI，发生反应：2HI⇌H2(g)+I2(g) ∆H>0，测得的物质的量随时间变化如表，下列说法正确的是

A．2 min内的HI的分解速度为

B．该温度下，平衡时HI的转化率为1

C．该温度下的平衡常数为，温度升高10℃后平衡常数为，则K1>K2

D．达平衡后其他条件不变，压缩容器体积，平衡不移动，不变

【答案】A

【解析】由表格中数据可知2min时，反应达到平衡状态，可列出三段式：

2HI(g) ⇌ H2(g) + I2(g)

起始(mol/L)     0.5     0     0

变化(mol/L)     0.1    0.05   0.05

2min量(mol/L)   0.4    0.05   0.05

A. 2min内的HI的分解速度，A项正确；

B. 依据上述分析可知，平衡时HI的转化率为，B项错误；

C. 反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大，温度升高10℃后，平衡常数为K2，则K1<K2，C项错误；

D. 压缩容器体积压强增大，反应前后气体体积不变，平衡不动，但体积减小，物质的浓度增大，D项错误。

6．某温度下，在容积为2L的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应3A(g)+bB(g)cC(g)  ΔH=-QkJ/mol(Q＞0)，12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是

A．前12s内，A的平均反应速率为0.05mol/(L·s)

B．化学计量数之比b：c=1：4

C．12s后，A的消耗速率是B的生成速率的3倍

D．12s内，A和B反应放出的热量为0.4QkJ

【答案】B

【解析】某温度下，在2L密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)+bB(g)cC(g) =-QkJ•mol-1(Q＞0)。12s时达到平衡，生成C的物质的量为0.8mol，

A．图象分析可知A的浓度变化=0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L，反应速率， A正确；

B．C．图象分析B的浓度变化=0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L，计算B的反应速率，速率之比等于化学方程式计量数之比，3：b=0.05：，b=1，3：c=0.05： c=2，化学计量数之比b：c=1：2，B错误；

C．由B项的解析可知，该反应方程式为：3A(g)+B(g)2C(g)，故根据反应速率之比等于化学计量系数比，可知，又知A的消耗速率是B的生成速率的3倍，，故有，12s后化学反应达到平衡，C正确；
D．由反应可知3molA参加反应时放热QKJ，12s内反应A的物质的量=(0.8mol/L-0.2mol/L)×2L=1.2mol，结合化学方程式定量关系计算，3A(g)+B(g)2C(g) =-QkJ•mol-1，1.2molA反应放出热量0.4QkJ，D正确。

7．我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是

A．CH4→CH3COOH过程中，有C-H键发生断裂

B．①→②放出能量并形成了C-C键

C．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%

D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

【答案】D

【解析】A．根据图示，CH4→CH3COOH过程中，二氧化碳夺走了甲烷分子中的一个氢原子，有C-H键发生断裂，故A正确；

B．据图可知①→②，反应物的总能量大于生成物的总能量，过程为放热过程，二氧化碳中的碳原子与甲烷中的碳原子结合形成乙酸，有C-C键形成，故B正确；

C．图中分析，1mol甲烷和1mol二氧化碳反应生成1mol乙酸，该反应只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，故C正确；

D．催化剂只能改变反应速率，不影响化学平衡，不影响转化率，故D错误。

8．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。在一恒温恒压的密闭容器里充入2mol N2和8mol H2达到平衡时生成1mol NH3。现在相同条件下的同一容器中充入x mol N2，y mol H2和2 mol NH3，达到平衡时，NH3的质量分数与原来相同，且放出热量46.2 kJ。则x、y的值为

A．1.5，6.5 B．2，8 C．5，21 D．3，13

【答案】C

【解析】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

开始 2          8       0

转化0.5         1.5     1

平衡1.5        6.5      1

氮气的转化率为0.5mol/2mol=25%，放出热量为46.2kJ；

相同条件下的同一容器中充入xmol N2，ymol H2和2mol NH3，达到平衡时，NH3的质量分数与原来相同，且放出热量46.2kJ，则二者为等效平衡，所以

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

开始  x        y          2

等效  x+1      y+3

则：(x+1)/(y+3)=2mol/8mol=1/4，

解得4x+1=y，

1. 4×1.5+1≠6.5，故A错误；
2. 4×2+1≠8，故B错误；
3. 5×4+1=21，由放出的热量设氮气转化nmol，则92.4n-92.4=46.2，所以n=1.5mol，氮气的转化率为25%，故C正确；
4. 3×4+1=13，由放出的热量设氮气转化nmol，则92.4n-92.4=46.2，所以n=1.5mol，氮气的转化率为37.5%，故D错误。

9．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)，经2min后测得D的浓度为0.5mol/L，c(A)：c(B)=3：5，以C表示的平均速率v(C)=0.25mol•L-1•min-1，下列说法正确的是

A．反应速率 

B．该反应方程式中，

C．2min时，A的物质的量为

D．2min时，A的转化率为

【答案】C

【解析】A. 根据题意得v(D)=0.5mol/L÷2min=0.25mol·L-1·min-1，则根据化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知v(B)=1/2v(D)=0.125mol·L-1·min-1，A错误；

2. 根据题意得v(D)=0.5mol/L÷2min=0.25mol·L-1·min-1，以C表示的平均速率v(C)=0.25mol·L-1·min-1，根据化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知x＝2，B错误；
3. 2min时，D的物质的量是0.5mol/L×2L=1mol，所以消耗A、B的物质的量分别是1.5mol、0.5mol，设A、B起始物质的量均为y，则剩余A、B的物质的量分别是y-1.5mol、y-0.5mol，根据c(A)：c(B)=3：5，解得(y-1.5mol)/(y-0.5mol)=3：5，解得y=3mol。所以2min时，A的物质的量为3mol-1.5mol=1.5mol，C正确；
4. A的转化率为1.5mol/3mol×100%=50％，D错误。

10．在容积为10 L的恒容密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋D(s)，A、B、C物质的量随时间的变化关系如图所示，下列说法正确的是

A．x＝2

B．达平衡时，A的转化率为50％

C．0～10s内B的平均反应速率为0.01 mol/(L·s)

D．当混合气体的总压强保持不变时，可逆反应达到平衡状态

【答案】B

【解析】A．分析图像可知A、B、C的物质的量的变化量之比为2：1：3，故x=3，A说法错误；

B．10s反应达到平衡，A的物质的量减少一半，转化率为50%，B说法正确；

C．0～10s内B的平均反应速率==0.001 mol/(L·s)，C说法错误；

D．该反应是反应前后气体计量数不变的反应，反应过程中压强未发生变化，故不能用压强判断该可逆反应是否达到平衡，D说法错误。

11．亚硝酸氯(C1NO)是有机合成中的重要试剂。可由NO与Cl2在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，

(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯，涉及如下反应：

① 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)   K1

② 4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)  K2

③ 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)   K3

则K1，K2，K3之间的关系为K3=______________。

(2)已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为Cl-N=O)：

则2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)反应的ΔH和a的关系为ΔH=________kJ/mol。

(3)在1L的恒容密闭容器中充入2mol NO(g)和1mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(C1NO)与时间的关系如图A：

①由图A可判断T1________T2，该反应的ΔH________0 (填“>”“<”或“=”)。

②反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=____________mol/(L·min)。

③ T2时该反应的平衡常数K=____________。

(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(C12)的变化图象如图B，则A、B、C三状态中，NO的转化率最大的是________点。

【答案】289-2a<<0.12A

【解析】(1)已知：①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)，

② 4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，

根据盖斯定律可知将①×2-②可得：2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，因此该反应的平衡常数K3=；

(2)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)反应的ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和为(2×630+

243) kJ/mol-(2a+2×607) kJ/mol=(289-2a)kJ/mol；

(3)①根据图像可知T2＞T1，降低温度c(ClNO)增大，说明平衡向正反应方向移动，说明正反应是放热反应，ΔH＜0；

② 反应开始到10min时，c(ClNO)=1mol/L，则v(ClNO)= 1mol/L÷10min=0.1mol/(L·min)，则NO的平均反应速率v(NO)=v(ClNO)=0.1mol/(L·min)。

③ 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)

起始(mol/L)   2    1           0

反应(mol/L)   1   0.5          1

平衡(mol/L)   1   0.5          1

所以T2时该反应的平衡常数K===2；

(4)n(NO)/n(Cl2)的比值越小，说明若n(NO)不变，n(Cl2) 越大，所以NO的转化率越大，NO的转化率最大的是A点。

12．(1)把0.2mol X气体和0.4mol Y气体混合于2L密闭容器中，使它们发生如下反应：4X(g)+5Y(g)=nZ(g)+6W(g)；2min末生成0.3mol W。若测知Z的浓度变化表示的反应速率为

0.05 mol/(L·min)。计算：

①2min内用Y 的浓度变化表示的反应速率为_____________mol/(L·min)；

②化学方程式中n的值是_____________。

(2)在一定温度下，将4mol SO2与2mol O2放入4L的密闭容器中，在一定条件下反应，2SO2＋O22SO3。10min 时达到平衡状态。此时容器内压强比反应前减少20%，计算SO2的转化率为________________。

(3)某温度时在2L容器中A、B、C 三种气态物质的物质的量(n)随时间(l)变化的曲线如图所示，由图中数据分析：

①该反应的化学方程式为______________；

②下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_________。

1. 混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
2. 相同时间内消耗2n mol 的A的同时生成4nmol 的C
3. 混合气体的总质量不随时间的变化而变化
4. 容器内压强不再发生变化

【答案】0.0625460%A(g)+ 3B(g) 2C(g)AD

【解析】(1)把0.2mol X气体和0.4mol Y气体混合于2L密闭容器中，使它们发生如下反应，2min末生成0.3mol W；

4X(g)+5Y(g)═nZ(g)+6W(g)

起始量(mol)          0.2           0.4           0           0

变化量(mol)          0.2           0.25         0.05n       0.3

2min末量(mol)       0             0.15        0.05n        0.3

①前2min内用Y 的浓度变化表示的反应速率=；

②若测知Z的浓度变化表示的反应速率为0.05mol•L-1•min-1，，n=4；

(2)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)物质的量减少Δn

起始物质的量 4mol     2mol      0mol

改变物质的量2xmol     xmol      2xmol

平衡物质的量4-2xmol   2-xmol     2xmol

根据题意可知×100%=80% ，x=1.2mol ，二氧化硫的转化率= ×100%=60%；

(3)①2分钟内，A减少了2.0-1.8=0.2mol，B减少了2.0-1.4=0.6mol，C增加了0.4mol，则AB为反应物，C为生成物，三者物质的量的改变量的比等于系数比，故方程式为：A(g)+ 3B(g) 2C(g)。

②A.反应前后物质的量不同，所以总物质的量不随时间变化而变化说明反应到平衡，故正确；

B.消耗A和同时生成C都为正反应速率，故不能说明反应到平衡，故错误；

C.混合气体总质量不变，不能说明反应到平衡，故错误；

D.反应前后物质的量不同，故压强不变可以说明反应到平衡，故正确。

13．利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H2(g)＋CO(g) ⇌CH3OH(g)ΔH＝－90.8 kJ·mol－1

②2CH3OH(g) ⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ·mol－1

③CO(g)＋H2O(g) ⇌CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.3 kJ·mol－1

总反应：3H2(g)＋3CO(g) ⇌CH3OCH3(g)＋CO2 (g)的ΔH＝__________；

一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________(填字母代号)。

A．高温高压

B．加入催化剂

C．减少CO2的浓度

D．增加CO的浓度

E．分离出二甲醚

【答案】－246.4 kJ· mol－1　c、e

【解析】观察目标方程式，应是①×2＋②＋③，故ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－246.4 kJ· mol－1。正反应是放热反应，升高温度平衡左移，CO转化率减小；加入催化剂，平衡不移动，转化率不变；减少CO2的浓度、分离出二甲醚，平衡右移，CO转化率增大；增大CO浓度，平衡右移，但CO转化率降低；故选c、e。

14．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。

(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g) ⇌2Fe(s)＋3CO2(g)。

①该反应的平衡常数表达式为K＝__________；

②该温度下，在2 L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，10 min后，生成了单质铁11.2 g。则10 min内CO的平均反应速率为______________。

(2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：

①___________；②___________________。

【答案】(1)　0.015 mol/(L·min)

(2)①CO(或CO2)的生成速率与消耗速率相等②CO(或CO2)的质量不再改变　

【解析】(1)中①书写表达式时固体不需写入。

②n(Fe)为0.2 mol，n(CO)为0.3 mol，v(CO)＝＝0.015 mol/(L·min)。

(2)这是一个等体积反应，不能从压强考虑，Fe、Fe2O3为固体，也不影响平衡，所以应 从CO、CO2浓度、反应速率去考虑。