2022届高三化学每天练习20分钟——化学平衡常数与转化率的计算

这是一份2022届高三化学每天练习20分钟——化学平衡常数与转化率的计算，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
1．(2019·河北邢台模拟)将1 ml N2O5置于2 L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)＝0.2 ml·L－1，c(NO2)＝0.6 ml·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为( )
A．3.2 B．0.2 C.eq \f(1,180) D.eq \f(4,45)
2．(2019·潍坊质检)某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 ml X和2 ml Y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1.6 ml Z，则下列说法正确的是( )
A．该反应的平衡常数表达式是K＝eq \f(c4Z·c2W,c3X·c2Y)
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＝eq \f(9,4)。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：
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0.012 ml·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与N2在不同物质的量之比eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(nCH4,nN2)))时CH4的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是( )
A.eq \f(nCH4,nN2)越大，CH4的平衡转化率越高
B.eq \f(nCH4,nN2)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13%
二、非选择题
5．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH＞0，请回答下列问题。
(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 ml·L－1，c(N)＝2.4 ml·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为____________。
(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 ml·L－1，c(N)＝a ml·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 ml·L－1，a＝____________。
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝b ml·L－1，达到平衡后，M的转化率为________________________________________________________________________。
6．(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1 L密闭恒容容器中分别投入1.5 ml CO2、5.0 ml H2，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1 ml CO2、2 ml H2、1 ml C2H4(g)、2 ml H2O(g)进行投料，此时v正____________ v逆(填“>”“<”或“＝”)。
7．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1 ml Cl2(g)和1 ml CO(g)，反应速率随温度的变化如图所示。
(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)＝0.80 ml·L－1，c(Cl2)＝0.20 ml·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＝________________。
8．汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 ml NO和2.030 ml固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：
根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：____________________________，判断p________(填“＞”“＜”或“＝”)3.93 MPa。计算反应体系在200 ℃时的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。
9．(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＝＋24.4 kJ·ml－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298 K、压强为100 kPa)，已知该条件下，k正＝4.8×104 s－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_____________________________________________。
答案精析
1．B [N2O5分解得到的N2O4部分转化为NO2(g)，平衡时c(O2)＝0.2 ml·L－1，c(NO2)＝0.6 ml·L－1，则平衡时c(N2O4)＝2c(O2)－eq \f(1,2)c(NO2)＝0.2 ml·L－1×2－eq \f(1,2)×0.6 ml·L－1＝0.1 ml·L－1，平衡时c(N2O5)＝eq \f(1 ml,2 L)－2c(O2)＝0.5 ml·L－1－0.2 ml·L－1×2＝0.1 ml·L－1，故反应①的平衡常数K＝eq \f(c2N2O4·cO2,c2N2O5)＝eq \f(0.12×0.2,0.12)＝0.2。]
2．B
3．C [设平衡时甲中CO2的转化浓度为x ml·L－1，
H2(g)＋ CO2(g)  H2O(g)＋CO(g)
起始/ml·L－1 0.010 0.010 0 0
转化/ml·L－1 x x x x
平衡/ml·L－1 0.010－x 0.010－x x x
根据平衡常数表达式：K＝eq \f(x2,0.010－x2)＝eq \f(9,4)，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为eq \f(0.006 ml·L－1,0.010 ml·L－1)×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)＝0.010 ml·L－1－0.006 ml·L－1＝0.004 ml·L－1，丙中CO2的平衡浓度是甲中的两倍为0.008 ml·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．BD
5．(1)25% (2)6 (3)41%
6．(1)< (2)0.5
(3)增大压强(或增大H2浓度、移走产物等) (4)>
解析 (2) 2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
起始/ml·L－1 1.5 5 0 0
转化/ml·L－1 1 3 0.5 2
平衡/ml·L－1 0.5 2 0.5 2
K＝eq \f(0.5×24,0.52×26)＝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＝eq \f(1×24,12×26)＝0.25v逆。
7．(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 ml·L－1，c(CO)＝c(Cl2)＝0.20 ml·L－1，CO的体积分数为eq \f(0.20,1.20)×100%≈16.67%；在该温度下，反应的平衡常数K＝eq \f(0.80,0.202)＝20。
8．C＋2NON2＋CO2 ＞ eq \f(9,16)
解析 1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 ml NO和2.030 ml固体活性炭，生成A、B两种气体，从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强数据可以看出：Δn(C)∶Δn(NO)∶Δn(A)∶Δn(B)＝1∶2∶1∶1，所以可以推断出生成的A、B两种气体分别为N2和CO2，反应的化学方程式为C＋2NON2＋CO2。该反应的平衡常数Kp＝eq \f(pN2·pCO2,p2NO)，容器的体积为1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，带入表中数据计算得Kp＝eq \f(9,16)。
9．(1)eq \f(p总·x2NO2,xN2O4)(其他合理答案亦可) 温度
(2)eq \f(k正,k逆) 3.9×106
(3) eq \r(\f(α2,2－α2))
解析 (1)Kp＝eq \f([p总·xNO2]2,p总·xN2O4)＝eq \f(p总·x2NO2,xN2O4)，与化学平衡常数K一样，影响Kp的因素为温度。(2)Kp＝eq \f(p2NO2,pN2O4)，达到平衡时，v正＝v逆，即k正·p(N2O4)＝k逆·p2(NO2)，eq \f(p2NO2,pN2O4)＝eq \f(k正,k逆)，故Kp＝eq \f(k正,k逆)。设起始时N2O4为a ml，当N2O4分解10%时，N2O4为0.9a ml，NO2为0.2a ml，则x(N2O4)＝eq \f(0.9a,0.9a＋0.2a)＝eq \f(9,11)。故v正＝k正·p(N2O4)＝4.8×104 s－1×100 kPa×eq \f(9,11)≈3.9×106 kPa·s－1。(3)设充入的N2O4的量为n ml，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)ml，NO2为2nα ml，Kp＝eq \f([p0×\f(2nα,n1＋α)]2,p0×\f(n1－α,n1＋α))＝p0×eq \f(4α2,1＋α·1－α)。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)ml，NO2为2nβ ml，Kp＝eq \f([2p0×\f(2nβ,n1＋β)]2,2p0×\f(n1－β,n1＋β))＝2p0×eq \f(4β2,1＋β·1－β)。根据Kp不变，知p0×eq \f(4α2,1＋α·1－α)＝2p0×eq \f(4β2,1＋β·1－β)，解得β＝eq \r(\f(α2,2－α2))。起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/ml·L－1
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/ml·L－1
0.010
0.010
0.020
活性炭/ml
NO/ml
A/ml
B/ml
p/MPa
200 ℃
2.000
0.040 0
0.030 0
0.030 0
3.93
335 ℃
2.005
0.050 0
0.025 0
0.025 0
p