高考化学二轮复习训练题：填空逐空特训03《平衡转化率、平衡常数计算》（含答案）

(三)平衡转化率、平衡常数计算特训

1．甲醇是一种可再生能源，工业上可用合成气制备甲醇，反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。某温度下在容积为V L的密闭容器中进行反应，其相关数据如下图；反应开始至平衡时，用H2表示化学反应速率为________。该温度下CO的平衡转化率为________。

答案　 mol·L－1·min－1　60%

解析　反应开始至平衡时需要时间为10 min，H2的变化物质的量为2.0 mol－0.8 mol＝1.2 mol，则用H2表示化学反应速率为＝ mol·L－1·min－1；至平衡时CO的变化物质的量为1.0 mol－0.4 mol＝0.6 mol，该温度下CO的平衡转化率为×100%＝60%。

2．下图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。

列出R点平衡常数的计算式Kp＝________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数。不要求计算结果)

答案　

解析　R点总压强为35 MPa，NH3的物质的量分数为20%，

　　　　　　　   N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)

起始物质的量/mol　5　    15　　　　　0

变化物质的量/mol　n      3n         2n

平衡物质的量/mol　5－n   15－3n      2n

NH3的物质的量分数为20%＝×100%，解得：n＝，则N2的物质的量分数为×100%＝，H2的物质的量分数为1－－＝，R点平衡常数的计算式Kp＝。

3．CuCl2溶液中的铜主要以Cu(H2O)、CuCl形式存在，将CuCl2溶于浓盐酸中，存在下列平衡：Cu(H2O)(aq)＋4Cl－(aq)CuCl (aq)＋4H2O(l)　ΔH<0。

(1)该反应的平衡常数表达式为________。

(2)常温下，测定平衡体系中：Cu(H2O)浓度为a mol·L－1、Cl－浓度为b mol·L－1、CuCl浓度为c mol·L－1，Cl－的转化率为________(用含a、b、c的字母表示)。

答案　(1)　(2)

解析　(1)反应Cu(H2O)(aq)＋4Cl－(aq)CuCl (aq)＋4H2O(l) 的平衡常数表达式为

K＝。

(2)已知Cu(H2O)(aq)＋4Cl－(aq)CuCl (aq)＋4H2O(l)　平衡体系中：Cu(H2O)浓度为a mol·L－1、Cl－浓度为b mol·L－1、CuCl浓度为c mol·L－1，则Cl－变化的浓度为4c mol·L－1，Cl－起始的浓度为(b＋4c) mol·L－1，Cl－的转化率为。

4．亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂。可通过以下反应制得：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) 。按投料比[n(NO) ∶n(Cl2)]＝2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示：

(1)该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。

(2)在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。

(3)若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。

答案　(1)<　(2)40%　(3)Kp＝

解析　(1)根据图像，升高温度，平衡时NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应属于放热反应，ΔH＜0。

(2)根据图像，在p压强条件下，M点时容器内NO的转化率为50%，根据2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)可知，气体减小的体积为反应的NO的体积的一半，因此NO的体积分数为×100%＝40%。

(3)设NO的物质的量为2 mol，则Cl2的物质的量为1 mol。

　　　　2NO(g)　＋　Cl2(g)2ClNO(g)

起始/mol  2          1        0

反应/mol  1          0.5       1

平衡/mol  1          0.5       1

平衡分压  p×  p×  p×

M点的分压平衡常数Kp＝。

5．T °C时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应：

ΔH＞0，乙苯(或Cl2)、 α­氯乙基苯(或HCl)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示：

(1)0～2 min内，以HCl表示的该反应速率v(HCl)＝________。

(2)6 min时，改变的外界条件为________，该条件下的平衡常数K＝________。

(3)10 min时，保持其他条件不变，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol α­氯乙基苯和1 mol HCl，则此时该反应v正________(填“＞”“＜”或“＝” )v逆；若12 min时反应再次达到平衡，则在0～12 min内，Cl2的转化率α＝________。(计算结果保留三位有效数字)

答案　(1)0.05 mol·L－1·min －1　(2)升高温度　81

(3)>　86.7%

解析　(1)T ℃时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应，2 min时氯化氢的浓度是0.1 mol·L－1，则用氯化氢表示的反应速率是0.1 mol·L－1÷2 min＝0.05 mol·L－1·min－1。(2)制备α­氯乙基苯的正反应为吸热反应，反应前后气体的体积不变，6 min时，乙苯、Cl2的浓度在减小，而α­氯乙基苯和HCl的浓度在增加，反应向正反应方向移动，只能是升高温度；该温度下达到平衡，依据题干条件可知，c(HCl)＝0.18 mol·L－1，n(HCl)＝1.8 mol，

起始/mol　 2　　　　　　     2　　　　   0　　　　　      0

转化/mol   1.8               1.8          1.8              1.8

平衡/mol   0.2               0.2          1.8              1.8

反应前后体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则平衡常数为K＝＝81。(3)10 min时，乙苯、Cl2、α­氯乙基苯和 HCl的物质的量浓度分别为0.02 mol·L－1、0.02 mol·L－1、0.18 mol·L－1、0.18 mol·L－1，保持其他条件不变，再向容器中充入1 mol 乙苯、1 mol Cl2、1 mol α­氯乙基苯和1 mol HCl，此时乙苯、Cl2、α­氯乙基苯和HCl的物质的量浓度分别为0.12 mol·L－1、0.12 mol·L－1、0.28 mol·L－1、0.28 mol·L－1，≈5.4＜81，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率；设转化的乙苯物质的量浓度为x mol·L－1，则

起始/mol·L－1　   0.3　　　         0.3　　　　 0.1　　　           0.1

转化/mol·L－1     x                 x          x                   x

平衡/mol·L－1     0.3－x            0.3－x     0.1＋x               0.1＋x

平衡常数为K＝＝81，得x＝0.26，所以氯气的转化率是×100%≈86.7%。

6．850 ℃时在体积为5 L的反应器中发生反应：

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝ －41 kJ·mol－1

CO和H2O(g)浓度变化如图所示，请列式计算此条件下的平衡常数__________________。

答案　K＝＝＝1

解析　　　　　     CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

起始浓度/mol·L－1　　0.20　 0.30　　　0　　　　0

变化浓度/mol·L－1    0.12   0.12      0.12     0.12

平衡浓度/mol·L－1    0.08   0.18      0.12     0.12

平衡常数K＝＝＝1。

7．T温度时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO发生反应

2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.5 kJ·mol－1

5 min时达到平衡，测得0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1。

(1)T温度时，该反应的平衡常数K＝_______________________________________。

(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为_________________________________。

答案　(1)800　(2)4∶5

解析　(1)T温度时， 0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1，则平衡时c(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1×5 min＝0.08 mol·L－1，根据方程式

2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，平衡时c(CO2) ＝0.16 mol·L－1，c(CO) ＝0.04 mol·L－1，c(NO) ＝0.04 mol·L－1，该反应的平衡常数K＝＝800。

(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比等于物质的量之比＝＝。