新高考化学二轮复习高频考点28 化学平衡常数和转化率（含解析）

高频考点28 化学平衡常数和转化率

1．（2022·潍坊高三模拟）在淀粉­KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I-(aq)(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：

下列说法正确的是（   ）

A．反应I2(aq)＋I-(aq) I (aq)的ΔH＞0

B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小

C．该反应的平衡常数表达式为K=

D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689

1.B   A．温度升高，平衡常数减小，该反应是放热反应，ΔH＜0，Ａ错误；B．升高温度，平衡逆向移动，c()减小，Ｂ正确；C．，C错误；D．平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，Ｄ错误；故答案选B。

2．（2022·北京·高三期中）利用丙烷(C3H8)在无氧条件下制备丙烯(C3H6)的反应方程式为：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H=+124kJ·mol-1。在一体积可变的容器中，不同起始压强下(0.1MPa、0.01MPa)进行上述反应，达到化学平衡时，测得丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图所示，则下列说法中正确的是（）

A．c曲线表示的是0.01MPa压强下丙烯随温度变化的物质的量分数

B．A点对应的该反应平衡常数Kp=1.25MPa(Kp为以分压表示的平衡常数)

C．B点丙烷的平衡转化率为33.3%

D．实际生产过程中需通入一定量水蒸气，其目的是稀释原料气，增大丙烯的平衡产率

2.D   A．由分析可知，c曲线表示的是0.1MPa压强下丙烯随温度变化的物质的量分数，A错误；B．假设丙烷初始量为1mol

A点丙烷含量为50%，则，x=，反应后总的物质的量为，则A点对应的该反应平衡常数Kp=，B错误；

C．假设丙烷初始量为1mol

B点丙烯含量为40%，则，x=，B点丙烷的平衡转化率为66.7%，C错误； D．实际生产过程中需通入一定量水蒸气，其目的是稀释原料气，可以促进平衡正向移动，增大丙烯的平衡产率，D正确；故选D。

3．（2022·浙江·高三开学考试）接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)，起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列有关说法不正确的是（  ）

A．该反应△H＜0

B．p1=0.5MPa；p3=5MPa

C．在5.0MPa、550℃时的α=97.5%

D．500℃时，p1时比p2对应的转化率高，反应速率快

3.B   A．温度升高，二氧化硫转化率下降，平衡逆向移动，说明反应为放热反应，该反应△H＜0，A正确。B．反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫转化率升高，故p1=5Mpa、p2=2.5Mpa、p3=0.5MPa，B错误。C．由图像可知，在5.0MPa、550℃时的α=97.5%，C正确。D．压强越大反应速率越快，500℃时，p1比p2压强大，反应速率快，D正确。 故选B。

4．（双选）（2022·湖南永州·一模）甲烷重整制合成气，体系中主要反应如下：

I.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH1

II.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH2

各反应平衡常数与温度的关系如图所示，下列说法正确的是（）

A．体系温度高于1000K时，升温对反应I的平衡影响更大

B．理论上，反应II在低温下可自发进行

C．1000K时，反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=1

D．1000K时，若平衡时，则，应控制起始投料比

4.CD   A．由图可知，体系温度高于1000K时，升温反应I曲线变化程度较小，故升温对反应II的平衡影响更大，A错误； B．反应II为吸热的熵增反应，故根据∆H-T∆S<0反应可自发进行，理论上反应II在高温下可自发进行，B错误； C．根据盖斯定律可知，反应II-反应I得到反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)；1000K时，反应II、反应I的K值相等，则反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=1，C正确；D．据C分析可知，1000K时，反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=1，若平衡时，则，由于反应在同一容器中进行，且反应中二氧化碳、水的系数相等，则起始投料比，D正确。故选CD。

5．（2022·全国卷节选）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：已知热分解反应

（1）在、反应条件下，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡转化率为________，平衡常数________。

(2)在、反应条件下，对于分别为、、、、的混合气，热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。

①越小，平衡转化率________，理由是________。

②对应图中曲线________，计算其在之间，分压的平均变化率为________。

5.(1)50%     4.76

(2)     越高     n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高     d     24.9

解析：（1）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：

平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76kPa；

(2)①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；

②n(H2S):n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S):n(Ar)＝1:9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S):n(Ar)＝1:9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知

此时H2S的压强为≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为＝24.9kPa·s－1。

6．（2022·河北卷节选）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。

工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。

Ⅰ.

Ⅱ.

（1）下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。

A．增加用量     B．恒温恒压下通入惰性气体

C．移除          D．加入催化剂

（2）恒温恒压条件下，和反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有a、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。

6.(1)     BC    （2）    

解析：（1）A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；D．加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；

综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是BC；

（2）恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α )mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b )mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2 )mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应I的平衡常数Kx=;其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，a =0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为；

7．（2021·湖南卷节选）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

（1）若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率_______(用含的代数式表示)

（2）时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是_______(用图中a、b、c、d表示)，理由是_______；

（3）在该温度下，反应的标准平衡常数_______。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。

7.     （1）     （2）    b开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小    （3） 0.48    

解析：(1) 设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式：

根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，=，解得x=0.02mol，(H2)==molL-1min-1，故答案为：；

（2）t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小；

（3）由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数==0.48，故答案为：0.48；

8．（2022·广东·高三模拟）甲醇是重要的化工原料，在生产生活中应用广泛，碳氧化物与氢气在一定条件下可合成甲醇。回答下列问题：

Ⅰ.一氧化碳与氢气合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中，均充入0.1molCO和0.2molH2，在催化剂作用下发生上述反应，测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示：

(1)该反应的正反应为____反应(填“放热”或“吸热”)。

(2)容器的容积①____③(填“>”“<”或“=”)。

(3)P点时，H2的转化率为____；若其他条件不变，将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，平衡后H2的转化率将____(填“增大”“减小”或“不变”)。

Ⅱ.二氧化碳与氢气合成甲醇的主要反应如下：

反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-58kJ/mol

反应②：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ/mol

(4)反应时温度控制在230~280℃之间，温度不能过高的原因是___。

(5)一定条件下，向刚性容器中充入物质的量之比为1：3的CO2(g)和H2(g)发生上述反应。达到平衡时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为75%[CH3OH的选择性=×100%]，则反应②的平衡常数Kp=____。(Kp为以分压表示的平衡常数)

8.(1)放热(2)<(3)     75%     增大

(4)温度过高，反应①逆向移动，反应②正向移动，CH3OH产率(选择性)低

(5)5×10-3

解析：(1)由图示可知，当温度升高，甲醇的的体积分数降低，反应逆向进行，该反应是放热反应。

(2)反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，甲醇体积分数增大，①、②、③容积不等但充入一氧化碳和氢气初始量相同，可看成压强的影响，容积越小、压强越大，甲醇体积分数越高，由图示可知，相同温度下①中甲醇体积分数高、③中甲醇体积分数低，则容积①<③。

(3)设一氧化碳的转化量为xmol，依据题意列三段式：，由图可知，P点甲醇的体积分数为50%，则有，解得x=0.075，则氢气的转化率为：；若其他条件不变，将恒容密闭容器改为恒压密闭容器，此反应是一个气体分子数减小的反应，要想压强不变，随着反应进行，容器体积减小，相当于加压，平衡正向移动，氢气转化率增大。

(4)反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应②为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，使得甲醇的产率降低，因此温度不能过高，应控制在230~280℃之间。

(5)设初始二氧化碳和氢气的物质的量分别为amol、3amol，反应①中二氧化碳转化了xmol，而达到平衡时CO2的转化率为20%，则反应②中二氧化碳转化了(0.2a-x)mol，依据信息列三段式：，，则甲醇的选择性==100%=75%，解得x=0.15a，故平衡时二氧化碳为0.8amol，氢气为2.5amol，甲醇为0.15amol，一氧化碳为0.05amol，水蒸气为0.2amol，则体系中二氧化碳的分压为：=，氢气分压为：，一氧化碳分压为：，水蒸气分压为：，所以反应②的平衡常数Kp===5×10-3。

9．（2022·河南·商丘市第一高级中学高三模拟）乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的一个极为重要的指标，乙烷裂解制乙烯具有极高的经济效益。回答下列问题：

(1)已知：①2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) △H1=-3120kJ·mol-1；

②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) △H2=-1411kJ·mol-1；

③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) △H3=-566kJ·mol-1△H2=-1411kJ·mol-1。

乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程式为_____；生产中会间断性地向容器中通入适量O2，使其发生反应2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) △H<0，发生此反应的意义是____。

(2)一定条件下，向某密闭容器中通入4mol乙烷，使其发生脱氢转化为乙烯，测得乙烯产率随着温度、压强的变化如图1所示：

①X表示_____(填“温度”或“压强”)，Y1_____(填“>”或“<”)Y2。

②与A点对应的反应中，若容器容积为2L，反应开始到恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0~5min内，用浓度C2H6变化表示的平均反应速率v(C2H6)= _____，A、B两点对应的平衡常数K(A) _____(填“>”“=”或“<”)K(B)。

(3)在800℃时乙烷、O2混合后发生的主要反应为2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)，测得乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率(等于产率×选择性)随投料比的变化关系如图2所示：

I、II两条曲线表示乙烷转化率的是_____(填“I”或“II”)，当<2时，越小，乙烯的选择性和收率越小的原因是_____。

9.(1)     C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)    △H=+134kJ·mol-1     为乙烷脱氢生成乙烯提供能量

(2)     温度     <     0.24mol·L-1·min-1         =

(3)     I     当<2时，O2过量，越小，O2过量的越多，乙烷的转化率越大，过量的O2可氧化乙烯，导致乙烯的选择性和收率越低

解析：（1）①2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) △H1=-3120kJ·mol-1；

②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) △H2=-1411kJ·mol-1；

③2H2(g)+O2(g)2H2O(l) △H3=-566kJ·mol-1

根据盖斯定律，0.5×①-②-0.5×③可得；由于乙烷脱氢生成乙烯需要吸收热量，而乙烷部分氧化时会放出热量，放出的热量满足乙烷脱氢需要吸收的热量。

（2）①由于乙烷脱氢是吸热反应，其他条件相同时，温度越高乙烯的平衡产率越大，而压强越大，越不利于平衡正向进行，故X代表温度，Y代表压强。

②乙烯的理论产量是，由此知平衡时，，；平衡常数是温度的函数，只和温度有关，A、B两点温度相同，故平衡常数相等。

（3）原料中含量越低，乙烷的转化率一定是越低的，故Ⅰ表示乙烷的转化率；高温下，乙烷除脱氢生成乙烯外，还可以转化为C、CO、等物质，由化学方程式可知，当时，过量，越小，过量的越多，乙烷的转化率越大，越小，过量的越多，乙烷的转化率越大，过量的可氧化乙烯，导致乙烯的选择性和收率降低。