2020届二轮复习 化学平衡及相关计算 作业（江苏专用） 练习

化学平衡及相关计算
1．(2019·苏州一模)700 ℃时，在四个恒容密闭容器中反应H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)达到平衡。
起始浓度
甲
乙
丙
丁
c(H2)/(mol·L－1)
0.10
0.20
0.20
0.10
c(CO2)/(mol·L－1)
0.10
0.10
0.20
0.20

甲容器达平衡时c(H2O)＝0.05 mol·L－1。下列说法正确的是(　　)
A．达平衡时容器乙中CO2的转化率等于50%
B．温度升至800 ℃，上述反应平衡常数为，则正反应为放热反应
C．达平衡时容器丙中c(CO2)是容器甲中的2倍
D．达平衡时容器丁中c(CO)与容器乙中的相同
解析：选CD　甲容器中达平衡时c(H2O)＝0.05 mol·L－1，
H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)
初始浓度/(mol·L－1)： 0.10　 0.10　　 　0　　 0
转化浓度/(mol·L－1): 0.05 0.05 0.05 0.05
平衡浓度/(mol·L－1): 0.05 0.05 0.05 0.05
达平衡时容器甲中CO2的转化率等于50%，容器乙中H2浓度为甲中2倍，CO2浓度与甲相同，平衡向正反应方向移动，达平衡时容器乙中CO2的转化率大于50%，A错误；700 ℃时平衡常数K＝1，温度升至800 ℃，题述反应的平衡常数为，K增大，即升高温度，平衡向正反应方向移动，因此正反应为吸热反应，则B错误；由于该反应是在恒容密闭体系中进行，且反应气体的化学计量数相等，故只要起始物质的量浓度成比例即为等效平衡，所以甲和丙为等效平衡，达平衡时容器丙中c(CO2)是容器甲中的2倍，C正确；700 ℃时平衡常数K＝1，通过计算可得容器乙和丁达到平衡时c(CO)均约为0.067 mol·L－1，故达平衡时容器丁中c(CO)与容器乙中的相同，D正确。
2．(2019·泰州一模)恒容条件下，1 mol SiHCl3发生如下反应：2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)。已知：v正＝v消耗(SiHCl3)＝k正x2(SiHCl3)，v逆＝2v消耗(SiH2Cl2)＝k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数(仅与温度有关)，x为物质的量分数。如图是不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化。

下列说法正确的是(　　)
A．该反应为放热反应，v(正)a B．T1 K时平衡体系中可通过移走SiCl4提高SiHCl3的转化率
C．当反应进行到a处时，＝
D．T2 K时平衡体系中再充入1 mol SiHCl3，平衡正向移动，x(SiH2Cl2)增大
解析：选BC　因两曲线对应的状态只有温度不同，由图像知达到平衡所需时间T2 K小于T1 K，温度越高反应速率越快，所以温度T2>T1。又T2 K下达到平衡时SiHCl3的物质的量分数比在T1 K平衡时小，说明升温平衡向正反应方向移动，由此推知该反应为吸热反应，A项错误；从平衡体系中移走SiCl4，即减小生成物浓度，根据勒夏特列原理可知，平衡将向正反应方向移动，反应物的转化率提高，B项正确；2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)反应前后气体分子数不变，即反应开始至达平衡的过程中混合气体总物质的量始终为1 mol，由图像知T2 K下达到平衡时SiHCl3的物质的量分数为0.75，则此时SiH2Cl2和SiCl4的物质的量分数均为0.125，因为平衡时v正＝v逆，v正＝k正x2(SiHCl3)＝0.752k正，v逆＝k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)＝0.1252k逆，则0.752k正＝0.1252k逆，＝＝，因k正和k逆只与温度有关，反应进行到a处时v正＝k正x2(SiHCl3)＝0.82k正，v逆＝k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)＝0.12k逆。＝×＝×＝，C项正确；恒容条件下再充入1 mol SiHCl3，相当于增大压强，而2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)反应前后气体体积不变，所以平衡不移动，x(SiH2Cl2)不变，D项错误。
3．(2019·南通七市二模)一定温度下，在三个容积均为2 L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应：2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器
温度/K(T1＞T2)
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
NO(g)
H2(g)
N2(g)
Ⅰ
T1
3
2
0.5
Ⅱ
T2
2
3

Ⅲ
T1
2.5
2.5


下列说法正确的是(　　)
A．平衡时，容器Ⅰ和容器Ⅱ中正反应速率：v(H2)Ⅰ B．平衡时，容器Ⅱ中c(NO)<0.5 mol·L－1
C．平衡时，容器Ⅲ和容器Ⅰ中的压强：pⅢ D．保持温度不变，若将容器Ⅰ改为恒压密闭容器，平衡时容器的容积变为1.8 L
解析：选BC　由于T1>T2，温度越高，反应速率越快，平衡时，容器Ⅰ和容器Ⅱ中正反应速率：v(H2)Ⅰ>v(H2)Ⅱ，A错误；T1时，容器Ⅰ：
2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)
起始物质的量/mol　3　　 　2　　　　0　　　　 0
转化物质的量/mol 1 1 0.5 1
平衡物质的量/mol 2 1 0.5 1
此时平衡常数K＝＝0.25，容器Ⅰ中达到平衡时气体总物质的量为4.5 mol，若容器Ⅱ也在T1时达到平衡，设平衡时N2浓度为x，
2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1　　　1.5　 　　0　　 　0
转化浓度/(mol·L－1) 2x 2x x 2x
平衡浓度/(mol·L－1) 1－2x 1.5－2x x 2x
则有＝0.25，得x＝0.25，c(NO)＝0.5 mol·L－1，容器Ⅱ在T2时达到平衡，由于T1>T2，降低温度，平衡向放热方向移动，即正反应方向移动，故平衡时c(NO)<0.5 mol·L－1，B正确；容器Ⅲ在T1时起始加入2.5 mol NO和2.5 mol H2，若某时刻时N2为0.5 mol，则H2O为1 mol，NO和H2都为1.5 mol，此时Q＝≈0.20<0.25，反应未达平衡，平衡向正反应方向，反应达到平衡时气体的总物质的量<4.5 mol，因此平衡时，容器Ⅲ和容器Ⅰ中的压强：pⅢ 4.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．温度T2下，在0～t1时间内，
v(Y)＝ mol·L－1·min－1
C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
解析：选C　根据图像可知，T1＜T2，ΔH<0，因此该反应是放热反应，故c(X)变化越大，放出热量越多，故M点放出的热量小于W点放出的热量，A项错误；温度T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝v(X)＝ mol·L－1·min－1，B项错误；因T1>T2，vM正＝vM逆>vW逆，又因vN逆＜vW逆，所以vN逆 5．已知：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1
相同温度下，在体积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应。
相关数据如下：
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
达平衡过程体系能量的变化
CO
H2O
CO2
H2
①
1
4
0
0
放出热量：32.8 kJ
②
0
0
1
4
热量变化：Q kJ

下列说法正确的是(　　)
A．容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%
B．平衡时，若向容器①中再加入0.2 mol CO和0.2 mol CO2，则v正 C．Q＝8.2
D．容器①中CO的转化率与容器②中CO2的转化率之和为1
解析：选A　根据放出的热量可知，达到平衡时反应掉0.8 mol CO，A正确；根据①中的数据可知，平衡时CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为0.2 mol、3.2 mol、0.8 mol、0.8 mol，因反应前后气体体积不变，故该反应的平衡常数＝＝1，当平衡时再加入CO和CO2各0.2 mol时，Q＝＝v逆，B错误；根据平衡常数可知，②达到平衡时CO2剩余0.2 mol，即反应掉0.8 mol CO2，故Q＝41 kJ·mol－1×0.8 mol＝32.8 kJ，C错误；根据上述分析可知①中CO的转化率为80%，②中CO2的转化率也为80%，D错误。
6．一定条件下进行反应：COCl2(g) Cl2(g)＋CO(g)。向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的有关数据见下表：
t/s
0
2
4
6
8
n(Cl2)/mol
0
0.30
0.39
0.40
0.40
下列说法正确的是(　　)
A．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(Cl2)＝0.22 mol·L－1，则反应的ΔH<0
B．若在2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器进行该反应，化学平衡常数不变
C．保持其他条件不变，起始向容器中充入1.2 mol COCl2、0.60 mol Cl2和0.60 mol CO，反应达到平衡前的速率：v(正)>v(逆)
D．保持其他条件不变，起始向容器中充入1.0 mol Cl2和0.8 mol CO，达到平衡时，Cl2的转化率小于60%
解析：选D　由表中数据可知，6 s、8 s时氯气的物质的量都是0.4 mol，说明6 s时反应到达平衡，平衡时氯气的浓度为0.2 mol·L－1，升高温度，到达新平衡，氯气的浓度变为0.22 mol·L－1，氯气浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；正反应为吸热反应，恒容绝热密闭容器进行该反应，随反应进行温度降低，而平衡常数只受温度影响，故平衡常数一定发生变化，故B错误；平衡时c(Cl2)＝0.2 mol·L－1，
　　　　　　　　 COCl2(g) Cl2(g)＋CO(g)
起始/(mol·L－1)：　　　0.5　　　　0　　　0
转化/(mol·L－1): 0.2 0.2 0.2
平衡/(mol·L－1): 0.3 0.2 0.2
该温度下平衡常数K＝＝0.133，若起始向容器中充入1.2 mol COCl2、0.60 mol Cl2和0.60 mol CO，此时Q＝＝＝0.15＞K＝0.133，则反应向逆反应方向移动，反应达到平衡前v(正)＜v(逆)，故C错误；原平衡等效为起始向容器中充入1.0 mol Cl2和1.0 mol CO，达到平衡时Cl2的转化率＝×100%＝60%，如加入1.0 mol Cl2和0.8 mol CO，相当于在原来的基础上减小0.2 mol CO，平衡在原来的基础上向正反应方向移动，则Cl2的转化率减小，则Cl2的转化率小于60%，故D正确。
7．一定温度下，在三个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。各容器中起始物质的量浓度与反应温度如下表所示，反应过程中容器Ⅰ、Ⅲ中CH3OH的物质的量随时间变化关系如下图所示。
容器
温度/℃
起始物质的量/mol
CO(g)
H2(g)
CH3OH(g)
Ⅰ
T1
0.2
0.4
0
Ⅱ
T1
0
0
0.4
Ⅲ
T2
0.2
0.4
0

下列说法正确的是(　　)
A．在前20 min内，容器Ⅰ中反应的平均速率为v(H2)＝0.012 mol·L－1·min－1
B．达到平衡后，容器Ⅰ中再充入0.20 mol CO和0.20 mol CH3OH，此时v(正)>v(逆)
C．达到平衡时，容器Ⅱ中的压强一定大于容器Ⅰ中的压强的两倍
D．将容器Ⅲ改为绝热容器，实验起始温度为T2，达到平衡时，CO的转化率小于50%
解析：选BD　由图示可知，容器Ⅰ中在20 min时生成CH3OH 0.12 mol，则反应掉H2 0.24 mol，故v(H2)＝＝0.006 mol·L－1·min－1，A错误；根据平衡时数据可知K＝＝234.375，再加入0.20 mol CO和CH3OH时，Q＝＝178.571T1，随着温度的升高，平衡时CH3OH物质的量减小，则正反应是放热反应，且在温度T2时，平衡时CO的转化率为50%，当容器绝热时，随着反应的进行，容器温度升高，平衡逆向移动，CO的转化率降低小于50%，D正确。
8．两个容积均为2 L的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中发生反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，起始物质的量见下表。实验测得两容器不同温度下达到平衡时CO2的物质的量如下图所示，下列说法正确的是(　　)
容器
起始物质的量
NO
CO

Ⅰ
1 mol
3 mol
Ⅱ
6 mol
2 mol

A．N点的平衡常数为0.04
B．M、N两点容器内的压强：p(M)>2p(N)
C．若将容器Ⅰ的容积改为1 L，T1温度下达到平衡时c(CO2)＝0.25 mol·L－1
D．若将容器Ⅱ改为绝热容器，实验起始温度为T1，达平衡时NO的转化率小于16.7%
解析：选AD　由于N点和M点的温度相同，故两点的平衡常数相同，根据M点平衡时n(CO2)可知，容器Ⅱ中平衡时NO、CO、N2、CO2的物质的量分别为5 mol、1 mol、0.5 mol、1 mol，NO的转化率为α(NO)＝×100%≈16.7%，根据容器的体积为2 L可得，平衡常数K1＝＝0.04，A正确；容器Ⅱ气体物质的量大，压强大，平衡正向移动，p(M)<2p(N)，B错误；若平衡时c(CO2)＝0.25 mol·L－1，则NO、CO、N2、CO2的浓度分别为0.75 mol·L－1、2.75 mol·L－1、0.125 mol·L－1、0.25 mol·L－1，反应的平衡常数K2＝≈0.002≠K1，因为只改变容器的体积，温度不变，则平衡常数不变，C错误；由题图可知，升高温度n(CO2)减小，平衡逆向移动，正反应放热，若将容器Ⅱ改为绝热容器，则容器内温度升高，平衡逆向移动，NO的转化率降低，故平衡时α(NO)<16.7%，D正确。
9．温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，发生反应：PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)。0～10 min 保持容器温度不变，10 min时改变一种条件，整个过程中PCl5、PCl3、Cl2的物质的量随时间的变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)

A．0～4 min的平均速率v(Cl2)＝0.05 mol·L－1·min－1
B．10 min时改变的条件是分离出一定量的PCl5
C．起始时向该容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，保持温度为T，反应达平衡时放出的热量大于1.6a kJ
D．温度为T，起始时向该容器中充入1.0 mol PCl5、0.10 mol PCl3和0.10 mol Cl2，反应达到平衡前v(正)>v(逆)
解析：选CD　由图像看出，在4 min时生成了0.2 mol Cl2，故v(Cl2)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，A错误；分离出PCl5，n(PCl5)减少，平衡逆向移动，n(PCl3)和n(Cl2)也减少，与图像不符，B错误；根据原平衡可知，达到平衡时生成PCl3和Cl2的物质的量都是0.2 mol，若加入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，达到平衡时反应掉PCl3和Cl2各0.8 mol，放热0.8a kJ，由于该反应的正反应气体体积增大，投入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2时相当于增大压强，平衡逆向移动，放出的热量大于1.6a kJ，C正确；由图示可知反应的平衡常数K＝＝0.025, 按照D项所述加入时Q＝＝0.005v(逆)，D正确。
10.工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH＜0，在容积为1 L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是(　　)

A．H2转化率：a＞b＞c
B．上述三种温度之间关系为T1＞T2＞T3
C．a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，平衡向正方向移动
D．c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，新平衡中CH3OH的体积分数增大
解析：选AD　从图中可知若＝1.5，则CO的转化率a>b>T3下对应的转化率，此时H2的转化率也和CO的转化率一样有序，即a>b>T3下对应的转化率；在相同温度T3时改变从1.5到4(c点)H2的转化率减小，所以H2的转化率a>b>c，A项正确；根据反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0，是放热反应，温度越高，转化率越低，三种温度之间关系为T1 　　　　　　　　 CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
起始浓度/(mol·L－1)　 1　　　 1.5　　　　0
变化浓度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol·L－1) 0.5 0.5 0.5
平衡常数K＝＝＝4，
再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，
　　　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
　(0.5＋0.5) 　0.5　　(0.5＋0.5)
此时，浓度商Q＝＝＝4＝K，所以平衡不移动，C项错误；c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，在等温等容条件下，投料比不变，相当于加压，平衡正向移动，故D项正确。
11．T ℃时，体积均为0.5 L 的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)。保持温度不变，实验测得起始时和平衡时的有关数据如下表：
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
达到平衡时体系能量的变化
A
B
C
①
2
1
0
0.75Q kJ
②
0.4
0.2
1.6


下列叙述中正确的是(　　)
A．容器①、②中反应的平衡常数均为18
B．容器②中达到平衡时放出的热量为0.05Q kJ
C．向容器①中通入氦气，平衡时A的转化率不变
D．其他条件不变，若容器②保持恒容绝热，则达到平衡时C的体积分数小于
解析：选AC　根据容器①数据可知反应平衡转化率为75%，因此根据三段式分析法计算可知：
　　　 2A(g)＋B(g) 2C(g)
起始/mol　 2　　 1　 　 0
变化/mol　 1.5　　0.75　　1.5
末态/mol　 0.5　　0.25　　1.5
可以求得该反应的平衡常数为18，容器②反应温度和容器①反应相同，因此其平衡常数也为18，A项正确；由容器②各物质的物质的量可知容器②反应为非平衡状态，反应逆向进行，达到平衡时应该吸热，B项错误；保持容器体积不变通入氦气，各物质浓度不变，平衡不移动，C项正确；若容器②和容器①等温等容，则为等效平衡，达到平衡时C的体积分数等于，现容器②保持恒容绝热，因反应开始时向逆反应方向移动，逆反应吸热温度降低，平衡正向移动，达到平衡时C的体积分数大于，D项错误。
12.在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol A，发生A(g) B(g)＋C(g)反应。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．反应在0～50 s的平均速率v(C)＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1
B．该温度下，反应的平衡常数K＝0.025
C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.11 mol·L－1，则该反应的ΔH<0
D．反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，该温度下再达到平衡时，0.1 mol·L－1 解析：选C　A项，在前50 s，C的浓度变化量为0.08 mol·L－1，v(C)＝＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1，正确；B项，在250 s反应达到平衡，C的浓度为0.10 mol·L－1，根据化学方程式计算，平衡时A的浓度为0.4 mol·L－1，B的浓度为0.1 mol·L－1，则平衡常数＝＝0.025，正确；C项，保持其他条件不变，升高温度，平衡时B的浓度增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，该反应的ΔH>0，错误；D项，再充入1 mol A，相当于加压到原来压强的2倍，平衡逆向移动，C的浓度比原来的浓度大，但小于原来的2倍，正确。