第22講化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算

第一部分：高考真題感悟

1.(2021.海南.高考真題)制備水煤氣的反應(yīng)C(s)+Hq(g)BH2(g)+CO(g)AH>0,下列說法正確的是

A.該反應(yīng)ASO

B.升高溫度，反應(yīng)速率增大

C.恒溫下，增大總壓，H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率不變

D.恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡常數(shù)增大

【答案】B

【解析】A.該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，所以AS〉。，A錯誤；B.升高溫度，物質(zhì)的內(nèi)能增

加，分子運動速率加快，有效碰撞次數(shù)增加，因此化學反應(yīng)速率增大，B正確；C.恒溫下，增大總壓，化

學平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動，使H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，C錯誤；D.恒溫恒壓下，加入催

化劑，化學平衡不移動，因此化學平衡常數(shù)不變，D錯誤；故合理選項是B。

2.(2017?天津?高考真題)常壓下鍛基化法精煉鎂的原理為：Ni(s)+4CO(g)-^Ni(CO)4(g)。230℃時，

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2xl05,已知：2((20)4的沸點為42.2℃,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。第一階段：將粗保與

CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4；第二階段：將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來，加熱至230℃制得高純保。

下列判斷正確的是

A.第一階段，增加c(CO),平衡向正向移動，反應(yīng)的平衡常數(shù)增大

B.第一階段，若在30°C和50℃兩者之間選擇反應(yīng)溫度，應(yīng)選50℃

C.第二階段的Ni(CO)4分解率較低

D.第一階段反應(yīng)達到平衡時，v生成［Ni(CO)4|=4v生成(CO)

【答案】B

【解析】A.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增加c(CO),Ni(s)+4CO(g)；^Ni(CO)4(g)平衡向正向移動，反應(yīng)

的平衡常數(shù)不變，故A錯誤；B.Ni(CO)4的沸點為42.2C,所以第一階段，應(yīng)選擇反應(yīng)溫度為50℃,故

B正確；C.230℃時,Ni(s)+4CO(g)：^^Ni(CO)4(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2xl05,則逆反應(yīng)平可常數(shù)為5x103

所以第二階段的Ni(CO)4分解率高，故C錯誤；D.第一階段反應(yīng)達到平衡時，4V生成［Ni(CO)4］=v生成(CO),

故D錯誤；選B。

3.(2020?海南?高考真題)NO與CO是燃油汽車尾氣中的兩種有害氣體，常溫常壓下它們之間的反應(yīng)：

160

CO(g)+NO(g)=CO2(g)+yN2(g)AH=374.3kJmolK=2.5xlO,反應(yīng)速率較小。有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的

是

A.K很大，NO與CO在排入大氣之前就已反應(yīng)完全

B.增大壓強，平衡將向右移動，K>2.5X1O60

C.升高溫度，既增大反應(yīng)速率又增大K

D.選用適宜催化劑可達到尾氣排放標準

【答案】D

【解析】A.平衡常數(shù)很大，表示該反應(yīng)所能進行的程度大，由于NO與CO反應(yīng)速率較小，在排入大氣之

前沒有反應(yīng)完全，故A錯誤；B.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強,K不變，故B錯誤；C.CO(g)+

NO(g)=CO2(g)+；N2(g)正反應(yīng)放熱，升高溫度，速率加快，平衡逆向移動，K減小，故C錯誤；D.選用適

宜催化劑可加快反應(yīng)速率，使尾氣得到凈化，達到尾氣排放標準，故D正確；選D。

4.(2020?江蘇?高考真題)反應(yīng)SiCL(g)+2H2(g)蕤Si(s)+4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)該反應(yīng)的說

法正確的是

A.該反應(yīng)AH>0、AS<0

B-該反應(yīng)的平衡常數(shù)K二(SV?(H2)

C.高溫下反應(yīng)每生成1molSi需消耗2x22.4LHz

D.用E表示鍵能，該反應(yīng)AH=4E(Si-Cl)+2E(H-H)4E(H-Cl)

【答案】B

【解析】A.SiCL、H2、HC1為氣體，且反應(yīng)前氣體系數(shù)之和小于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和，因此該反應(yīng)為嫡增，

C4(HC11

即AS〉。，故A錯誤；B.根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=，］、,故B正確;C.

題中說的是高溫，不是標準狀況下，因此不能直接用22.4L-mori計算，故C錯誤；D.△!!=反應(yīng)物鍵能總

和一生成物鍵能總和，即△H=4E(Si—Cl)+2E(H—H)—4E(H—Cl)-2E(Si-Si),故D錯誤；答案為B。

5.(2021.湖南.高考真題)已知：A(g)+2B(g)^3C(g)AH<0,向一恒溫恒容的密閉容器中充入ImolA和

3molB發(fā)生反應(yīng)，。時達到平衡狀態(tài)I,在弓時改變某一條件，A時重新達到平衡狀態(tài)H,正反應(yīng)速率隨時

間的變化如圖所示。下列說法正確的是

A.容器內(nèi)壓強不變，表明反應(yīng)達到平衡

B.馬時改變的條件：向容器中加入C

C.平衡時A的體積分數(shù)。：9(11)>0(1)

D.平衡常數(shù)K：K(n)<K(I)

【答案】BC

【解析】根據(jù)圖像可知，向恒溫恒容密閉容器中充入ImolA和3molB發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時間從開始到ti階段,

正反應(yīng)速率不斷減小，t由時間段，正反應(yīng)速率不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，12t3時間段，改變條件使正反應(yīng)速

率逐漸增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，t3以后反應(yīng)達到新的平衡狀態(tài)。A.容器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為A(g)+2B(g)U

3C(g),該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，所以在恒溫恒容條件下，氣體的壓強始終保持不變，則容器

內(nèi)壓強不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A錯誤；B.根據(jù)圖像變化曲線可知，t2~t3過程中，t2時看'瞬間

不變，平衡過程中不斷增大，則說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，且不是“突變”圖像，屬于“漸變”過程，所以排

除溫度與催化劑等影響因素，改變的條件為：向容器中加入c,B正確；C.最初加入體系中的A和B的物

質(zhì)的量的比值為1：3,當向體系中加入C時，平衡逆向移動，最終A和B各自物質(zhì)的量增加的比例為1：

2,因此平衡時A的體積分數(shù)夕(11)>夕⑴，C正確；D.平衡常數(shù)K與溫度有關(guān)，因該反應(yīng)在恒溫條件下進行,

所以K保持不變，D錯誤。故選BC。

第二部分：最新模擬精練

完卷時間：50分鐘

一、選擇題(共12*5分)

1.(2021?江蘇南通?模擬預(yù)測)下列關(guān)于2sO2(g)+O2(g)U2so3(g)AH=197kJ-moli的說法正確的是

A.該反應(yīng)的AS>0

B.該反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量

C.生產(chǎn)過程中將SO3分離出去，逆反應(yīng)速率減慢

D.其他條件不變，增大壓強，平衡右移，平衡常數(shù)增大

【答案】C

【解析】A.由方程式可知，該反應(yīng)是一個氣體體積減小的方向，故該反應(yīng)的AS<0,A錯誤；B.由題干

可知，該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，故反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，B錯誤；C.生產(chǎn)過程中將S03分

離出去，即減小生成物濃度，則逆反應(yīng)速率減慢，C正確；D.由方程式可知，該反應(yīng)是一個氣體體積減小

的方向，故其他條件不變，增大壓強，平衡右移，但平衡常數(shù)僅僅是溫度的函數(shù)，溫度不變平衡常數(shù)不變,

D錯誤；故答案為：Co

2.（2022?上海金山?一模）合成氨工業(yè)N2（g）+3H2（g）^^2NH3（g）在不同溫度下的平衡常數(shù)如表:

溫度/℃25400

平衡常數(shù)Kab

下列關(guān)于該反應(yīng)的說法錯誤的是

A.實現(xiàn)了氮的固定B.該反應(yīng)放熱，a<b

C.升溫，正、逆反應(yīng)速率均增大D,達到平衡后壓縮容器體積，N2轉(zhuǎn)化率增大

【答案】B

【解析】A.氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的過程，故反應(yīng)N2（g）+3H2（g）『^2NH3（g）能夠

實現(xiàn)了氮的固定，A正確；B.該反應(yīng)放熱，則升高溫度化學平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，即a>b,B錯

誤；C.升溫，任何化學反應(yīng)速率均增大，則正、逆反應(yīng)速率均增大，C正確；D.已知反應(yīng)N2（g）+3H2（g）b^

2NH3（g）正反應(yīng)是一個氣體體積減小的方向，故達到平衡后壓縮容器體積，化學平衡正向移動，則N2轉(zhuǎn)化率

增大，D正確；故答案為：B?

3.（2022?上海徐匯?一模）已知：A（g）+2B（g）3C（g）+Q（Q>0）,向一恒溫恒容的密閉容器中充入ImolA

和3molB發(fā)生反應(yīng)，ti時達到平衡狀態(tài)I,在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態(tài)II,正反應(yīng)速率（v）

隨時間⑴的變化如圖所示。下列說法正確的是

A.t2時改變的條件：向容器中加入C

B.容器內(nèi)壓強不變時，表明反應(yīng)達到平衡

C.平衡時A的體積分數(shù)cp：cp（II）<cp（I）

D.平衡常數(shù)K：K（II）>K（I）

【答案】A

【解析】A.t2時正反應(yīng)速率瞬間不變，然后增大，說明改變的條件是增大生成物濃度，A正確；B.這是

一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，無論反應(yīng)是否達到平衡，容器內(nèi)壓強都不變，B錯誤；C.最初加入

體系中的A和B的物質(zhì)的量的比值為1:3,當向體系中加入C時，平衡逆向移動，最終A和B各自的物質(zhì)

的量增加的比例為1:2,因此平衡時A的體積分數(shù)⑺C錯誤；D.平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān),

I、II的溫度相同，平衡常數(shù)不變，D錯誤；答案選A。

4.（2022?江蘇.模擬預(yù)測）鐵的氧化物是重要的化工原料，Au/FqOs可用作反應(yīng)

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的催化劑。工業(yè)含鐵廢渣中含有大量鐵的氧化物，常用于制取聚合硫酸鐵

鋁凈水劑。對于反應(yīng)CO（g）+HQ（g）=CO2（g）+H2（g）,下列有關(guān)說法正確的是

A.加入催化劑Au/FeOs，反應(yīng)的焰變AH變小

B.升高溫度，反應(yīng)體系的活化分子百分數(shù)增多

C.向固定容積的反應(yīng)體系中充入氮氣，反應(yīng)速率加快

D.其他條件相同，增大，二反應(yīng)的平衡常數(shù)K增大

n（H2O）

【答案】B

【解析】A.加入催化劑Au/FezC^，能降低反應(yīng)的活化能、不改變反應(yīng)的焰變AH,A錯誤；B.升高溫

度，可使更多分子轉(zhuǎn)化為活化分子，則體系的活化分子百分數(shù)增多，B正確；C.向固定容積的反應(yīng)體系

中充入氮氣，反應(yīng)相關(guān)的所有氣體的濃度均不改變、反應(yīng)速率不變，C錯誤；D.反應(yīng)的平衡常數(shù)K只受溫

度影響，溫度不變，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K不變，C錯誤；答案選B。

5.（2022.廣東廣州?一模）一定溫度下向容器中加入A發(fā)生反應(yīng)如下：①A—B,②A-C,③BUC。反應(yīng)

體系中A、B、C的濃度隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是

A.反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②B.該溫度下，反應(yīng)③的平衡常數(shù)大于1

C.h時，B的消耗速率大于生成速率D.t2時,c（C）=coc（B）

【答案】A

【解析】A.由圖可知，生成物中B多C少，說明反應(yīng)①容易發(fā)生，活化能較反應(yīng)②的低，故A錯誤；B.反

應(yīng)③的平衡常數(shù)長=哼，由圖知，平衡時，C的濃度大于B的濃度，故K>1,故B正確；C.ti時，B在

c(B)

減少，C在增加，則B的消耗速率大于生成速率，故C正確；D.由A—B,A—C可知其轉(zhuǎn)化均為1:1,t2

時，體系中沒有A剩余,故c(C)+c(B)=c(A)起始=co,則c(C)=coc(B),故D正確；故選：A。

6.(2022.江蘇?徐州市第七中學模擬預(yù)測)氯元素具有多種化合價，可形成C「、C1CT、CIO；,CIO］和CIO：

等離子，在一定條件下能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。在新型催化劑RuOz作用下，。2氧化HC1可獲得CU：

4HC1(g)+(g)02cl2(g)+2H20(g)AH=akJ.moL。對于反應(yīng)4HC1(g)+O2(g)U2H2O(g)+2Cl2(g),

下列說法正確的是

A.該反應(yīng)AH<0

B.4moiHC1與ImolOz反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為4x6.02x1()23

C.Rut)2的使用能降低該反應(yīng)的焰變

2

D-反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c，(HcC；(C)：h)*)

【答案】A

【解析】A.對于反應(yīng)4HCl(g)+C)2(g)U2H2O(g)+2J(g),生成物氣體分子數(shù)小于反應(yīng)物氣體分子數(shù)，

即AS<0,該反應(yīng)在催化劑RuOz作用下能自發(fā)進行，所以該反應(yīng)A"V。，A正確；B.由于反應(yīng)為可逆反應(yīng),

4molHC1與ImoKh混合時，參加反應(yīng)的HC1的物質(zhì)的量小于4moL則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于4x6.02x1()23,

B不正確；C.RuOz為該反應(yīng)的催化劑，催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的熔變，所以催

化劑的使用，不改變該反應(yīng)的熔變，C不正確；D.由于反應(yīng)物和生成物都呈氣態(tài)，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)

22

C(C12).C(H,O)

K=1(HA).C(O2J口不正確；故選反

7.(2022.江蘇?揚州中學三模)液氨是一種很好的溶劑，液氨可以微弱的電離產(chǎn)生NH：和NH；。NH3中的

一個H原子若被NH2取代可形成N2H4(聯(lián)氨)，若被0H取代可形成NH20H(羥胺)。在有NH；存在時,Cu(OH)2

能溶于氨水形成［CU(NH3)4］2+。NH3經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)化可以形成N2、NO.N02、N2O4(無色)、HN03等。對于

反應(yīng)2NCh(g)、'NzOdg),下列說法正確的是

A.該反應(yīng)的AH>0

B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=

C(N2O4)

C.升高溫度，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大

D.將反應(yīng)器容積壓縮為原來的一半，氣體顏色比壓縮前深

【答案】D

【解析】A.二氧化氮的二聚為放熱反應(yīng)，AH<0,A錯誤；B.根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式

為口［黑,,B錯誤；C.升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大，C錯誤；D.將反應(yīng)器容積壓縮為原來的一

半，雖然平衡正向移動，但根據(jù)勒夏特列原理原理可知總體來說二氧化氮濃度增大，氣體顏色變深，D正

確；故選D。

8.(2022?重慶八中模擬預(yù)測)氫能是清潔的綠色能源。現(xiàn)有一種太陽能兩步法甲烷、水蒸氣催化重整制氫

工藝，第I、II步反應(yīng)原理及反應(yīng)的IgKpT關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是

。氏浸NiFe2O4)~>CO、H22

「第I步'AH、J

H,斗色能金屬氧化物NiO,FeQfH,-1

-I域IIIAH,-2

1--------------NiFe。-3

A.CH4(g)+H2O(g)#CO(g)+3H2(g)AH<0

B.NiFe2O4改變反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)活化能，提升了反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率

C.1000℃時，反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)UCO(g)+3H2(g)平衡常數(shù)Kp=4

D.某溫度下，向反應(yīng)體系中通入等體積的CH4(g)和H2O(g),達到平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率為60%、則此時混

合氣體中H2的體積分數(shù)為56.25%

【答案】D

【解析】A.由圖可知，第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，屬于吸熱反應(yīng)，第二步反應(yīng)的平衡常

數(shù)隨溫度的升高而降低，屬于放熱反應(yīng)，且I升高的幅度大于II降低的幅度，則總反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A錯

誤；B.甲烷、水蒸氣催化重整的過程中，NiFe20"s)作為催化劑，NiO(s)和FeO(s)可視作中間產(chǎn)物，改變了

反應(yīng)的歷程，降低了活化能，加快了反應(yīng)速率，但是不改變平衡轉(zhuǎn)化率，B錯誤；C.100(TC時，第I步

反應(yīng)、II步反應(yīng)的IgKp分別為3、1,則Kpi=1000,Kp2=10按定義Kp=KpixKp2=1000x10=104,C錯誤；

D.設(shè)投入的CH4(g)和H2O(g)的量為1,平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率為60%,則平衡時，CH4(g)>H2O(g)>CO(g)、

3H2的量分別為04、0.4、0.6、1.8,此時

氫氣的體積分數(shù)0.4+04+0.6+1.8xl°°%=5625%,D正確；故選D。

9.（2022?云南保山?一模）下列說法正確的是

Na2c。3溶液Na^SiCh溶液

A.A//<0,AS>0的反應(yīng)在任何條件下都可以實際發(fā)生

B.O2（g）+2SO2（g）一^2s03（g）在298K時平衡常數(shù)K=6.8xl024,說明在該溫度下反應(yīng)速率很快

C.金屬單質(zhì)導(dǎo)電是物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學變化

D.可用裝置證明元素非金屬性：N>C>Si

【答案】C

【解析】A.AH<0,AS>0的反應(yīng)，在任何溫度下反應(yīng)AH—TAS均小于0,,能自發(fā)進行，但不一定可以實

際發(fā)生，故A錯誤；B.二氧化硫氧化為三氧化硫的反應(yīng)在298K時平衡常數(shù)很大說明反應(yīng)的限度很大，但

無法確定在該溫度下反應(yīng)的反應(yīng)速率快慢，故B錯誤；C.金屬單質(zhì)導(dǎo)電時沒有新物質(zhì)生成，是物理變化，

而電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實際上是電解過程，有新物質(zhì)生成，是化學變化，故C正確；D.硝酸能與碳酸鈉溶液反

應(yīng)生成二氧化碳，說明硝酸的酸性強于碳酸，氮元素的非金屬性強于碳元素，但硝酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出

的硝酸會優(yōu)先與硅酸鈉溶液反應(yīng)，無法比較碳酸和硅酸的酸性強弱，不能比較碳元素和硅元素的非金屬性

強弱，故D錯誤；故選C。

10.（2022.湖南衡陽?一模）常溫下某同學將一定量的NO2充入注射器中后封口，測得拉伸和壓縮注射器的

活塞過程中氣體透光率隨時間的變化如圖所示［已知氣體顏色越深，透光率越?。?NCh（紅棕色）v

N2C>4（無色）△HCO］。下列說法正確的是

透光率/%

A.該實驗?zāi)苷f明勒夏特列原理B.d點：v（正）>v（逆）

C.c點c（NO2）比a點小D.若注射器絕熱，則Kb>Kc

【答案】AD

【解析】已知氣體顏色越深，透光率越小，由圖示可知，透光率b點到c點先瞬間減小后緩慢增大，說明

氣體顏色變深，二氧化氮濃度瞬間增大后又減小，為壓縮注射器，平衡正向移動；c點后的拐點透光率瞬間

升高后又緩慢下降，說明氣體顏色變淺，二氧化氮濃度瞬間減小后又增大，為拉伸注射器，平衡逆向移動。

A.由分析可知，該實驗?zāi)苷f明勒夏特列原理，A正確；B.由分析可知，d點平衡逆向移動，v（正）<v（逆）,

B錯誤；C.由圖示可知，a點和b點透光率一樣，兩者處于的化學狀態(tài)一樣，結(jié)合分析，b點到c點為壓

縮注射器，c點與a點或b點相比，二氧化氮和四氧化二氮濃度都增大，C錯誤；D.由分析可知，b點到c

點為壓縮注射器，絕熱時，壓縮注射器，平衡正向移動，體系溫度升高，對于放熱反應(yīng)來說，升溫平衡逆

向移動，平衡常數(shù)減小，即Kb>Kc,D正確；答案選AD。

11.（2021?河北.模擬預(yù)測）氨是最基本的化工原料之一。工業(yè)合成氨的反應(yīng)為3H2（g）+N2（g）U2NH3（g）

AH<0,在一定條件下，將H2（g）和N2（g）充入恒容密閉容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間的

變化如圖所示：

0.6K

物質(zhì)的量濃度E

（mol/L）

rH

r~~2

0.4k--

I------

r

-

L

2L-

匚-

」-

1

l_」_l__L」_L」_L__L_l_JL_J

152025303540

時間(min)

下列敘述正確的是

A.圖中兩次平衡時反應(yīng)的化學平衡常數(shù)不相等

B.第lOmin時改變的一個條件為加壓或加入催化劑

C.可用勒夏特列原理來解釋工業(yè)合成氨需在高溫下進行

D.25至30min時間段，反應(yīng)的平均速率v（H2）=0.015mol/（L-min）

【答案】D

【解析】A.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，圖中兩次平衡時反應(yīng)溫度未發(fā)生變化，化學平衡常數(shù)不變，故A錯;

B.由圖可知，在lOmin時改變條件，反應(yīng)速率加快，若加壓，lOmin時刻各組分的濃度均增大，根據(jù)圖示

信息可知，lOmin時刻各組分濃度保持不變，然后再逐漸變化，所以改變的條件不可能是加壓，故B錯；C.合

成氨反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，所以不能用勒夏特列原理來解釋工業(yè)合成氨需要在高溫

下進行，故C錯；D."理尸Ac'z)=O15mol/；0.O75mol/L5moi/(L?),故選D；答案選D

12.(2021?北京.模擬預(yù)測)反應(yīng)乂色)+用8)=敢8)+(2組)在不同溫度(T)時的平衡常數(shù)(K)如下:

T/℃70080083010001200

K0.60.91.01.72.6

密閉容器中，某溫度(T)、某時刻(I)時,反應(yīng)混合物中M、N、P,Q的濃度分別為ImolL-1、1moi.U、1.5mol-L、

l.Smol-r1-

下列說法正確的是A.該反應(yīng)AHvO

B.若T=70(TC,則t時刻反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行

C.若t時刻反應(yīng)達到化學平衡，則1000?1<1200。。

D.當T=83(TC達到化學平衡時，c(M)=0.75mol-L'

【答案】C

^^】M(g)+N(g)UP(g)+Q(g),T℃,^垓iM,Q=：胃:.=1=225；【解析】A.由

c(M)c(N)1mol/Lx1mol/L

表格可知，隨著溫度的升高，K值增大，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，AH>0,A錯誤；B.當T=700℃時，K=0.6,

Q>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，B錯誤；C.當t時刻達到反應(yīng)平衡，因為1.7<2.25<2.6,故1000℃<T<1200℃,

C正確；D.當T=830℃,K=l,Q>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，設(shè)反應(yīng)的M的物質(zhì)的量濃度為x,則可列:

M(g)+N(g)QP(g)+Q(g)

反應(yīng)前/mol/L111.51.5

c(P)c(Q)(1.5-x)x(l,5-x)_1

反應(yīng)量/mol/LXXXX，當T=830℃,K=

c(M)c(N)(l+x)x(l+x)

平衡量/mol/L1+x1+x1.5-x1.5-x

x=0.25mol/L,故反應(yīng)后c(M)=l+0.25=1.25mol/L,D錯誤；答案選C。

二、主觀題(共3小題，共40分)

13.(2022.新疆烏魯木齊.一模)(10分)H2s與CO?在高溫下發(fā)生反應(yīng)：

H2S(g)+CO2(g)^COS(g)+H2O(g)AH>0o在610K時，將O.lmolH2s與0.3molCO?充入2.5L的空鋼瓶中,

經(jīng)過lOmin反應(yīng)達到平衡，平衡時水蒸氣的物質(zhì)的量分數(shù)為0.125。

⑴用H2O(g)的濃度變化表示的反應(yīng)速率V(H2。)=。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率a=%。

(2)650K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25,在此溫度下按相同投料在相同容器中重復(fù)上述反應(yīng)，經(jīng)過8min,測

得水蒸氣的物質(zhì)的量為Q04mol。判斷此時該反應(yīng)是否達到平衡(填“是”“否”或“無法確定”)。

(3)650K時，在體積一定的密閉容器中按原料初始組成n(H2S):n(CC>2)=l：3進行該反應(yīng)，能判斷反應(yīng)達到化

學平衡狀態(tài)的依據(jù)是o

A.容器中壓強不再改變

B.容器中CO?的物質(zhì)的量分數(shù)不再改變

C-v正(“。)『逆(COS)

D.容器中混合氣體的密度不再改變

(4)要增大該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值，可采取的措施有0

A.增大H2s的起始濃度B.增大反應(yīng)體系壓強

C.使用高效催化劑D.升高溫度

【答案】(每空2分)(l)0.002mol?「?而11750

⑵否

(3)BC

(4)D

【解析】⑴該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)，平衡時：n(H2O)=0.125x0.4mol=0.05mol,則水蒸氣

山―一*八、，0.05mol0.02inol/L_I_i,-,.>.口=_51T.十>廣門I、

的濃度變化為：------=0.02mol/L,V(HO)==0.002mol-L-min,依據(jù)題息列二段式：

2.5L2lOrnin

_

H2S(g)+co2(g)COS(g)+H2O(g)

起始量(mol)0.10.300

轉(zhuǎn)化量(mol)0.050.050.050.05

平衡量(mol)0.050.250.050.05

0.05,

硫化氫的平衡轉(zhuǎn)化率為:-----xll00%=50%o

0.1

(2)依據(jù)題意列三段式：

_、

H2S(g)+co2(g)COS(g)+H2O(g)

起始量(mol)0.10.300

轉(zhuǎn)化量(mol)0.040.040.040.04

8nlin量(mol)0.060.260.040.04

004x004

此時濃度牖、一俞遍山’與此溫度下的平衡常數(shù)K=025不相等，因此此時該反應(yīng)沒有達到平衡。

(3)A.該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)，無論達沒達到平衡狀態(tài)，容器中壓強都不變，A錯誤；B.當

容器中CC)2的物質(zhì)的量分數(shù)不再改變，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)都不再改變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B正確；

C.V正(&0)=v逆(COS),代表生成水的速率與消耗水的速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C正確；D.反應(yīng)物

和生成物全為氣體，物質(zhì)總質(zhì)量一直不變，而容器體積也一直不變，因此無論反應(yīng)有沒有達到平衡狀態(tài)，

容器中混合氣體的密度都不變，D錯誤；答案選BC。

(4)平衡常數(shù)只受溫度影響，這是一個吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)正向進行，平衡常數(shù)增大，因此答案選D。

14.(2022?上海上海?二模)(14分)CH4cCh重整反應(yīng)［CH4(g)+CO2(g)U2co(g)+2H2(g)Q(Q>0)］以兩種溫

室氣體為原料生成了合成氣，在“碳中和”的時代背景下，該技術(shù)受到更為廣泛的關(guān)注。

I.完成下列填空：

⑴某溫度下，在體積2L的容器中加入2moic出、ImolCCh以及催化劑進行重整反應(yīng)，經(jīng)過2min達到平衡

狀態(tài)時CCh的轉(zhuǎn)化率為50%。此過程中以CH4表示的平均化學反應(yīng)速率為。平衡常數(shù)的值為o

達到平衡后，其他條件不變時向容器中充入CCh與CO各Imol,則化學平衡移動(選填“正向”“逆向”

或“不”)。

II.儲能是指通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來，在需要時再釋放的過程。CH4cCh重整反應(yīng)也可用于高溫廢熱

的儲能。800℃下，研究反應(yīng)物氣體流量、CH4與CCh物質(zhì)的量比對CH4轉(zhuǎn)化率(a)、儲能效率⑺的影響，

部分數(shù)據(jù)如下所示。

序號加熱溫度/℃反應(yīng)物氣體流量T|/%

/Lrninln(CH4)：n(CO2)a/%

i70042:249.042.0

ii80042：279.652.2

iii80063:364.261.9

iv80062：481.141.6

已知儲能效率r|=Qchem/Qi,其中，Qchem是通過化學反應(yīng)吸收的熱量，Qi是設(shè)備的加熱功率。

(2)解釋為何可以用CH4cCh重整反應(yīng)進行儲能。

(3)對比實驗(填序號)，可得出結(jié)論：氣體流量越大，CH4轉(zhuǎn)化率0

(4)實驗iv中CH4轉(zhuǎn)化率比實驗出高，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)解釋為何儲能效率卻低的原因(兩次實驗中設(shè)備的加熱功

率Qi不變)。

【答案】(每空2分)(l)0.125mol/(L-min)!逆向

(2)CH4c02重整反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在生成CO、出等氣體燃料同時也將高溫廢熱轉(zhuǎn)化為化學能，而氣體燃料

燃燒又能將熱能釋放出來，從而實現(xiàn)儲能

(3)ii和iii越低

(4)在Imin內(nèi)，實驗iii通入甲烷3L,實際轉(zhuǎn)化3x0.642=L926L,而實驗iv通入甲烷2L,實際轉(zhuǎn)化

2x0.811=1.622L,因此iii中參與反應(yīng)的甲烷的量大于iv,通過化學反應(yīng)吸收的熱量Qchem更多，當設(shè)備加熱

功率Qi不變時，儲能效率更高

【解析】(1)根據(jù)平衡的三段式進行計算，并結(jié)合反應(yīng)速率的公式和平衡常數(shù)公式計算，

CH4(g)+co2(g)f2CO(g)+2H2(g)

起始物質(zhì)的量2100

]]CH(g)+CO(g)u2CO(g)+2H(g)Q(Q>0

改變物質(zhì)的量0.50.5422

平衡物質(zhì)的量1.50.511

某溫度下，在體積2L的容器中加入2moic也、ImolCCh以及催化劑進行重整反應(yīng)，經(jīng)過2min達到平衡狀

0.5

態(tài)時CO2的轉(zhuǎn)化率為50%。此過程中以CH4表示的平均化學反應(yīng)速率為三=0.125mol/(L-min),平衡常數(shù)

(1)2()2

達到平衡后，其他條件不變時向容器中充入與各則

的值為IoCO2COImol,Qc=

22

(-A-1)24

K-*=工，化學平衡逆向移動。

I.D)(1.D)9

(2)CH4c02重整反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在生成CO、H2等氣體燃料同時也將高溫廢熱轉(zhuǎn)化為化學能，而氣體燃料

燃燒又能將熱能釋放出來，從而實現(xiàn)儲能，故用用CH4c02重整反應(yīng)進行儲能。

(3)對比實驗ii和iii是改變氣體流量，根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，可以得出結(jié)論：氣體流量越大，CH4轉(zhuǎn)化率越低。

(4)實驗iv中CH4轉(zhuǎn)化率比實驗iii高，但在Imin內(nèi)，實驗iii通入甲烷3L,實際轉(zhuǎn)化3x0.642=L926L,而實

驗iv通入甲烷2L,實際轉(zhuǎn)化2x0.811=1.622L,因此iii中參與反應(yīng)的甲烷的量大于iv,通過化學反應(yīng)吸收的

熱量Qchem更多，當設(shè)備加熱功率Qi不變時，儲能效率更高。

15.(2022?山東省實驗中學模擬預(yù)測)以CO2、比為原料合成CH30H涉及的主要反應(yīng)如下：

I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH,

II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2

回答下列問題：

(1)反應(yīng)I、II的lnK(K代表化學平衡洋數(shù))隨:(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。據(jù)圖判斷，升高溫度時，反

應(yīng)C0(g)+H2(g)UCH30H(g)的化學平衡常數(shù)將(填“增大”“減小”或“不變”)。

miovK

(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，若在恒溫恒壓下充入氫氣，反應(yīng)n的平衡將(填“正

向”“逆向”或“不”)移動；若將反應(yīng)體系體積壓縮至原來一半，重新達到平衡時兩反應(yīng)所需時間

titu(填“”或“=”)。

(3)恒壓條件下，將C02和H2按體積比1：3混合，初始壓強為Po,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng)

II,在相同的時間段內(nèi)CH30H的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖。

CH30H選擇性(%)CHQH產(chǎn)率(％)

CHQH選擇性

—CZT催化劑

T~CZ(Zr-l)T催化劑

CH30H的物質(zhì)的量X00,

已知：CH30H的選擇性=反應(yīng)的CO?的物質(zhì)的量X°

①在上述條件下合成甲醇的工業(yè)條件是

A.210℃B.230℃C.催化齊UCZTD.催化齊I]CZ(Zr—