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课时跟踪检测(三十一) 化学平衡常数及转化率的计算(应用课)
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这是一份课时跟踪检测(三十一) 化学平衡常数及转化率的计算(应用课)，共12页。试卷主要包含了反应，大量实验事实表明，对于可逆反应，已知下列反应的平衡常数等内容，欢迎下载使用。
1．反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47，900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( )
A．升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝ eq \f(c（FeO）·c（CO）,c（CO2）·c（Fe）)
C．该反应的正反应是吸热反应
D．增大CO2浓度，平衡常数增大
解析：选C A项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B项，固体物质浓度视为常数，不列入平衡常数的表达式，该反应的化学平衡常数表达式为K＝ eq \f(c（CO）,c（CO2）) ，错误；C项，温度升高，K增大，则该反应的正反应为吸热反应，C正确；D项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。
2．大量实验事实表明，对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)p(C)＋q(D)，在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度代入表达式：K＝ eq \f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）) [cp(C)表示物质C的物质的量浓度的p次方]。得到的结果是一个定值。我们把这个常数叫作该反应的化学平衡常数。这个式子叫化学平衡常数表达式。依据你的理解下列可逆反应平衡常数表达式错误的是( )
解析：选A 2NO2N2O4的平衡常数表达式K＝ eq \f(c（N2O4）,c2（NO2）) ，故A错误。
3．(2021·遂宁模拟)已知下列反应的平衡常数：
H2(g)＋S(s)H2S(g)，K1；S(s)＋O2(g)SO2(g)，K2。
则反应：H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为( )
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1×K2 D． eq \f(K1,K2)
解析：选D H2(g)＋S(s)H2S(g)的平衡常数K1＝ eq \f(c（H2S）,c（H2）) ，S(s)＋O2(g)SO2(g)的平衡常数K2＝ eq \f(c（SO2）,c（O2）) ，反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝ eq \f(c（H2S）×c（O2）,c（H2）×c（SO2）) ＝ eq \f(K1,K2) 。
4．(2021·保定模拟)将2 ml CH4(g)和5 ml H2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是( )
A．KA>KB＝KC>KD B．KAC．KA＝KB>KC＝KD D．KA＝KB解析：选B 由图可知B、C温度相同，则平衡常数相同，即KB＝KC，压强为p1时，A到C点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KA5．将E(s)和F(g)加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(s)＋4F(g)G(g)，已知该反应的平衡常数如表。下列说法正确的是( )
A.正反应是吸热反应
B．25 ℃时，反应G(g)E(s)＋4F(g)的平衡常数为0.5
C．80 ℃时，测得某时刻F、G的浓度均为0.5 ml·L－1，此时v正>v逆
D．恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积分数增大
解析：选D 升高温度，K减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，故A错误；平衡常数＝ eq \f(1,5×104) ＝2×10－5，故B错误；计算此时Qc＝ eq \f(0.5,0.54) ＝8>K＝2，则平衡逆移，v逆>v正，故C错误；恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，结合勒夏特列原理可知，G的体积分数增大，故D正确。
6．某温度下2 L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是( )
A.该温度下，此反应的平衡常数K＝6.75
B．升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH>0
C．增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ eq \f(c2（X）·c（Y）,c3（W）)
解析：选A 由表中数据可知，Δn(X)＝1 ml、Δn(Y)＝0.5 ml、Δn(W)＝1.5 ml，所以，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝1 ml∶0.5 ml∶1.5 ml＝2∶1∶3，反应方程式为2X＋Y3W。反应前后气体的物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，所以平衡常数K＝ eq \f(c3（W）,c2（X）·c（Y）) ＝ eq \f(1.53,12×0.5) ＝6.75，故A正确；升高温度W的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，故B错误；该反应反应前后气体的物质的量不发生变化，增大压强，正、逆反应速率均增大相同的倍数，平衡不移动，故C错误；该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ eq \f(c3（W）,c2（X）·c（Y）) ，故D错误。
7．在一定温度下，反应X(g)＋Y(g)2Z(g)的平衡常数为0.25，若将10 ml的Z(g)通入体积为10 L的密闭容器中，在该温度时Z(g)的最大分解率接近于( )
A．50% B．80%
C．88% D．95%
解析：选B 在一定温度下，反应X(g)＋Y(g)2Z(g)的平衡常数为0.25，逆反应2Z(g)X(g)＋Y(g)平衡常数K＝ eq \f(1,0.25) ＝4，起始浓度为 eq \f(10 ml,10 L) ＝1 ml·L－1，设Z分解浓度为x，列三段式：
2Z(g) X(g)＋ Y(g)
起始量/(ml·L－1) 1 0 0
变化量/(ml·L－1) x 0.5x 0.5x
平衡量/(ml·L－1) 1－x 0.5x 0.5x
平衡常数K＝ eq \f(0.5x×0.5x,（1－x）2) ＝4，x＝0.8 ml·L－1，
该温度时平衡状态时达到Z(g)的最大分解率＝ eq \f(0.8 ml·L－1,1 ml·L－1) ×100%＝80%。
8．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g) K1＝1×10－30
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) K2＝2×1081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g) K3＝4×10－92
下列说法正确的是( )
A．NO分解反应NO(g) eq \f(1,2) N2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)的平衡常数为1×10－30
B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
解析：选C NO分解反应NO(g) eq \f(1,2) N2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)的平衡常数K＝ eq \f(\r(c（N2）)·\r(c（O2）),c（NO）) ＝ eq \r(\f(1,\f(c2（NO）,c（N2）·c（O2）))) ＝ eq \r(\f(1,K1)) ＝ eq \r(\f(1,10－30)) ＝1015，故A错误；化学平衡常数表示化学反应进行的程度，但不表示反应难易程度，故B错误；化学平衡常数K的数值越大，化学反应进行的程度越大，常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2，故C正确；①②是放热反应，③是吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，所以升高温度①②平衡常数减小，③平衡常数增大，故D错误。
9．(2021·邢台模拟)T ℃时，在3 L的密闭容器中充入4 ml光气(COCl2)，发生反应COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)，同时还发生反应2CO(g)2C(s)＋O2(g)，当反应达到平衡时，测得CO(g)和C(s)的物质的量分别为2 ml和1 ml，则该温度下CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)的平衡常数K为( )
A． eq \f(1,9) B．2
C． eq \f(1,3) D． eq \f(1,2)
解析：选D T ℃时，在3 L的密闭容器中充入4 ml光气，若同时发生的反应还有2CO(g)2C(s)＋O2(g)，当反应达到平衡时，测得CO(g)和C(s)的物质的量分别为2 ml和1 ml，设消耗COCl2(g)的物质的量为x
COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)
起始量/ml 4 0 0
变化量/ml x x x
平衡量/ml 4－x x x
2CO(g)2C(s)＋O2(g)，
起始量 x 0 0
变化量 1 1 0.5
平衡量 2 1 0.5
x＝3 ml
则平衡浓度：COCl2(g)为 eq \f(1,3) ml·L－1，Cl2(g)为1 ml·L－1，CO(g)为 eq \f(2,3) ml·L－1。COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)平衡常数 eq \f(\f(2,3)×1,\f(1,3)) ＝2。则该温度下，Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)的平衡常数K＝ eq \f(1,2) 。
10．一定条件下，反应6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b点对应的平衡常数K值大于c点
D．a点对应的H2的平衡转化率为90%
解析：选D 由图可知，温度越高，反应物的转化率越低，则升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，可知该反应的ΔH<0，故A错误；平衡时不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，故B错误；该反应为放热反应，温度越高K越小，b点温度高于c点，则b点对应的平衡常数K值小于c点，故C错误；a点CO2转化率为60%，n(H2)∶n(CO2)＝2，设H2为2 ml，转化的CO2为1 ml×60%＝0.6 ml，结合反应可知，转化的氢气为0.6 ml× eq \f(6,2) ＝1.8 ml，则a点对应的H2的平衡转化率为 eq \f(1.8 ml,2 ml) ×100%＝90%，故D正确。
11．二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如图：
(1)该可逆反应的化学方程式为______________________________________________。
____________________使用催化剂Ni/Al2O3________(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。
(2)300 ℃下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300 ℃升至500 ℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是________(填字母)。
A．该反应的ΔH<0
B．平衡常数大小：K(500 ℃)>K(300 ℃)
C．300 ℃下，减小 eq \f(p（H2）,p（CO2）) 的值，CO2的平衡转化率升高
D．反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(H2O)
(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图1所示，L和X表示温度和压强。
①X表示的物理量是________。
②L1________L2(填“<”“>”)，判断理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 ml H2(g)，1.0 ml CO2，控制条件(催化剂为Ni/Al2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图2所示。
①4 min时CO2的转化率为________。
②T1温度下该反应的化学平衡常数为________。
解析：(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)＋4H2(g) eq \(=====,\s\up7(Ni/Al2O3)) CH4(g)＋2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率。(2)A项，对于该可逆反应，若其他条件不变，温度从300 ℃升至500 ℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，正确；B项，正反应为放热反应，因此K(500 ℃)L2。(4)①由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7p0，设发生反应的CO2为x ml，列出三段式：
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)
起始量/ml 1 4 0 0
转化量/ml x 4x x 2x
平衡量/ml 1－x 4－4x x 2x
压强与物质的量成正比， eq \f(1－x＋4－4x＋x＋2x,1＋4) ＝ eq \f(0.7p0,p0) ，解得x＝0.75，转化率α(CO2)＝ eq \f(0.75 ml,1 ml) ×100%＝75%；②平衡常数K＝ eq \f(c（CH4）×c2（H2O）,c（CO2）×c4（H2）) ＝ eq \f(0.75×（1.5）2,0.25×14) ＝6.75。
答案：(1)CO2(g)＋4H2(g) eq \(=====,\s\up7(Ni/Al2O3)) CH4(g)＋2H2O(g) 不能 (2)BC (3)①温度 ②> 该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，α(CO2)升高
(4)①75% ②6.75
12．甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
(1)在恒容密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是________(填字母)。
a．平衡正向移动
b．混合气体的平均相对分子质量增大
c．CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是：K3＝________。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2 ml·L－1 H2和1 ml·L－1CO，则B点时化学平衡常数为________。
(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05 ml·L－1，甲中CO2的转化率为________，乙中CO2的转化率________甲。(填“大于”“等于”或“小于”)
解析：(1)在恒容密闭容器中发生反应②，由表中数据可知，达到平衡后升高温度，该反应的平衡常数变大，说明化学平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应。a.平衡正向移动，正确；b.因为气体的总物质的量和总质量均不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，错误；c.CO2的转化率增大，正确。(2)由表中信息可知，③＝①＋②，所以，K1、K2、K3的关系是：K3＝K1·K2。(3)500 ℃时，K3＝K1·K2＝2.5，测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则Q＝ eq \f(0.01×0.2,0.23×0.1) ＝2.5＝K3，所以此时处于平衡状态，v正＝v逆。(4)由图可知，B点时，反应①中H2的平衡转化率为0.80。开始加入2 ml·L－1 H2和1 ml·L－1 CO，两种反应物的投料比为化学计量数之比，故两种反应物的转化率相同。则B点时，c(H2)＝2 ml·L－1×(1－0.80)＝0.40 ml·L－1，c(CO)＝1 ml·L－1×(1－0.80)＝0.20 ml·L－1，CH3OH的变化量与CO的变化量相同，所以c(CH3OH)＝1 ml·L－1×0.80＝0.80 ml·L－1，化学平衡常数为 eq \f(0.80,0.402×0.20) ＝25。(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05 ml·L－1，由此可以求出CO2的变化量为0.05 ml·L－1，所以甲中CO2的转化率为 eq \f(0.05,0.1) ×100%＝50%，乙中的投料为甲中的2倍，故容器内的压强也是甲的2倍，但是因为该反应前后气体的分子数不变，所以压强不能使该化学平衡发生移动，CO2的转化率等于甲。
答案：(1)ac (2)K1·K2 (3)＝ (4)25 (5)50% 等于
13．汽车尾气(用N2O表示)是空气污染源之一。回答下列问题：
(1)用CO还原N2O的能量变化如图甲所示，则该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
在相同温度和压强下，1 ml N2O和1 ml CO经过相同反应时间测得如下实验数据：
试分析在相同温度时，催化剂2催化下N2O的转化率更高的原因是________________
________________________________________________________。
(2)在容积均为1 L的密闭容器A(起始500 ℃，恒温)、B(起始500 ℃，绝热)两个容器中分别加入0.1 ml N2O、0.4 ml CO和相同催化剂。实验测得A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图乙所示。
①B容器中N2O的转化率随时间的变化关系是图乙中的________曲线。
②要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2O的平衡转化率，在催化剂一定的情况下可采取的措施是________(答出1点即可)。
③500 ℃该反应的化学平衡常数K＝________(用分数表示)。
④实验测定该反应的反应速率v正＝k正·c(N2O)·c(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)，k正、k逆分别是正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。计算M处的 eq \f(v正,v逆) ＝________(保留两位小数)。
解析：(1)由图甲可知，1 ml N2O(g)和1 ml CO(g)具有的总能量比1 ml N2(g)和1 ml CO2(g)具有的总能量高362.8 kJ，据此写出CO还原N2O的热化学方程式。图甲中催化剂2作用下反应活化能降低的程度比催化剂1更多。因催化剂不影响反应达到平衡时反应物的转化率，由表中数据可知，相同温度时，催化剂2催化下N2O的转化率比使用催化剂1时高，说明反应未达平衡，因在催化剂2催化下，反应的活化能更低，反应速率快，故经过相同反应时间，N2O的转化率更高。(2)①反应N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)的ΔH<0，容器B(绝热)的起始温度为500 ℃，反应正向进行放出热量，体系的温度升高，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，故表示B容器中N2O的转化率随时间的变化关系的是图乙中的a曲线。②该反应的正反应是气体总分子数不变的放热反应，缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2O的平衡转化率，可采取的措施是缩小容器容积(增大压强)。③图乙中b曲线对应A容器中N2O的转化率，达到平衡时N2O转化率为25%，列三段式：
N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)
eq \a\vs4\al(起始浓度/,（ml·L－1）) 0.1 0.4 0 0
eq \a\vs4\al(转化浓度/,（ml·L－1）) 0.025 0.025 0.025 0.025
eq \a\vs4\al(平衡浓度/,（ml·L－1）) 0.075 0.375 0.025 0.025
则500 ℃时该反应的化学平衡常数K＝ eq \f(c（N2）·c（CO2）,c（N2O）·c（CO）) ＝ eq \f(0.025×0.025,0.075×0.375) ＝ eq \f(1,45) 。④由③分析可知，500 ℃恒温容器中达到平衡时，N2O(g)、CO(g)、N2(g)和CO2(g)的平衡浓度(ml·L－1)分别为0.075、0.375、0.025、0.025，则有v正＝k正·c(N2O)·c(CO)＝k正×0.075×0.375，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)＝k逆×0.025×0.025；达到平衡时v正＝v逆，则有k正×0.075×0.375＝k逆×0.025×0.025，据此可得 eq \f(k正,k逆) ＝ eq \f(1,45) ；M点对应的N2O的转化率为20%，此时N2O(g)、CO(g)、N2(g)和CO2(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.08、0.38、0.02、0.02，则有 eq \f(v正,v逆) ＝ eq \f(k正×0.08×0.38,k逆×0.02×0.02) ≈1.69。
答案：(1)N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－362.8 kJ·ml－1数据表明反应未达到平衡，在催化剂2催化下，反应的活化能更低，反应速率快，经过相同反应时间，N2O的转化率更高 (2)①a ②缩小容器容积(增大压强) ③ eq \f(1,45) ④1.69选项
化学方程式
平衡常数表达式
A
2NO2N2O4
K＝ eq \f(c（N2O4）,c（NO2）)
B
NO2 eq \f(1,2) N2O4
K＝ eq \f(c（N2O4）,c（NO2）)
C
2Fe3＋＋Fe3Fe2＋
K＝ eq \f(c3（Fe2＋）,c2（Fe3＋）)
D
Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO
K＝ eq \f(c（H＋）·c（Br－）·c（HBrO）,c（Br2）)
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
X
Y
W
n(起始状态)/ml
2
1
0
n(平衡状态)/ml
1
0.5
1.5
化学反应
平衡常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g) ＋CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
K3
起始浓度
甲
乙
c(H2)/(ml·L－1)
0.10
0.20
c(CO2)/(ml·L－1)
0.10
0.20
实验
温度/℃
催化剂
N2O转化率/%
实验1
400
催化剂1
9.5
400
催化剂2
10.6
实验2
500
催化剂1
12.3
500
催化剂2
13.5
1．反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47，900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( )
A．升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝ eq \f(c（FeO）·c（CO）,c（CO2）·c（Fe）)
C．该反应的正反应是吸热反应
D．增大CO2浓度，平衡常数增大
解析：选C A项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B项，固体物质浓度视为常数，不列入平衡常数的表达式，该反应的化学平衡常数表达式为K＝ eq \f(c（CO）,c（CO2）) ，错误；C项，温度升高，K增大，则该反应的正反应为吸热反应，C正确；D项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。
2．大量实验事实表明，对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)p(C)＋q(D)，在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度代入表达式：K＝ eq \f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）) [cp(C)表示物质C的物质的量浓度的p次方]。得到的结果是一个定值。我们把这个常数叫作该反应的化学平衡常数。这个式子叫化学平衡常数表达式。依据你的理解下列可逆反应平衡常数表达式错误的是( )
解析：选A 2NO2N2O4的平衡常数表达式K＝ eq \f(c（N2O4）,c2（NO2）) ，故A错误。
3．(2021·遂宁模拟)已知下列反应的平衡常数：
H2(g)＋S(s)H2S(g)，K1；S(s)＋O2(g)SO2(g)，K2。
则反应：H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为( )
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1×K2 D． eq \f(K1,K2)
解析：选D H2(g)＋S(s)H2S(g)的平衡常数K1＝ eq \f(c（H2S）,c（H2）) ，S(s)＋O2(g)SO2(g)的平衡常数K2＝ eq \f(c（SO2）,c（O2）) ，反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝ eq \f(c（H2S）×c（O2）,c（H2）×c（SO2）) ＝ eq \f(K1,K2) 。
4．(2021·保定模拟)将2 ml CH4(g)和5 ml H2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是( )
A．KA>KB＝KC>KD B．KA
A.正反应是吸热反应
B．25 ℃时，反应G(g)E(s)＋4F(g)的平衡常数为0.5
C．80 ℃时，测得某时刻F、G的浓度均为0.5 ml·L－1，此时v正>v逆
D．恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积分数增大
解析：选D 升高温度，K减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，故A错误；平衡常数＝ eq \f(1,5×104) ＝2×10－5，故B错误；计算此时Qc＝ eq \f(0.5,0.54) ＝8>K＝2，则平衡逆移，v逆>v正，故C错误；恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，结合勒夏特列原理可知，G的体积分数增大，故D正确。
6．某温度下2 L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是( )
A.该温度下，此反应的平衡常数K＝6.75
B．升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH>0
C．增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ eq \f(c2（X）·c（Y）,c3（W）)
解析：选A 由表中数据可知，Δn(X)＝1 ml、Δn(Y)＝0.5 ml、Δn(W)＝1.5 ml，所以，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝1 ml∶0.5 ml∶1.5 ml＝2∶1∶3，反应方程式为2X＋Y3W。反应前后气体的物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，所以平衡常数K＝ eq \f(c3（W）,c2（X）·c（Y）) ＝ eq \f(1.53,12×0.5) ＝6.75，故A正确；升高温度W的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，故B错误；该反应反应前后气体的物质的量不发生变化，增大压强，正、逆反应速率均增大相同的倍数，平衡不移动，故C错误；该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ eq \f(c3（W）,c2（X）·c（Y）) ，故D错误。
7．在一定温度下，反应X(g)＋Y(g)2Z(g)的平衡常数为0.25，若将10 ml的Z(g)通入体积为10 L的密闭容器中，在该温度时Z(g)的最大分解率接近于( )
A．50% B．80%
C．88% D．95%
解析：选B 在一定温度下，反应X(g)＋Y(g)2Z(g)的平衡常数为0.25，逆反应2Z(g)X(g)＋Y(g)平衡常数K＝ eq \f(1,0.25) ＝4，起始浓度为 eq \f(10 ml,10 L) ＝1 ml·L－1，设Z分解浓度为x，列三段式：
2Z(g) X(g)＋ Y(g)
起始量/(ml·L－1) 1 0 0
变化量/(ml·L－1) x 0.5x 0.5x
平衡量/(ml·L－1) 1－x 0.5x 0.5x
平衡常数K＝ eq \f(0.5x×0.5x,（1－x）2) ＝4，x＝0.8 ml·L－1，
该温度时平衡状态时达到Z(g)的最大分解率＝ eq \f(0.8 ml·L－1,1 ml·L－1) ×100%＝80%。
8．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g) K1＝1×10－30
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) K2＝2×1081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g) K3＝4×10－92
下列说法正确的是( )
A．NO分解反应NO(g) eq \f(1,2) N2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)的平衡常数为1×10－30
B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
解析：选C NO分解反应NO(g) eq \f(1,2) N2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)的平衡常数K＝ eq \f(\r(c（N2）)·\r(c（O2）),c（NO）) ＝ eq \r(\f(1,\f(c2（NO）,c（N2）·c（O2）))) ＝ eq \r(\f(1,K1)) ＝ eq \r(\f(1,10－30)) ＝1015，故A错误；化学平衡常数表示化学反应进行的程度，但不表示反应难易程度，故B错误；化学平衡常数K的数值越大，化学反应进行的程度越大，常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2，故C正确；①②是放热反应，③是吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，所以升高温度①②平衡常数减小，③平衡常数增大，故D错误。
9．(2021·邢台模拟)T ℃时，在3 L的密闭容器中充入4 ml光气(COCl2)，发生反应COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)，同时还发生反应2CO(g)2C(s)＋O2(g)，当反应达到平衡时，测得CO(g)和C(s)的物质的量分别为2 ml和1 ml，则该温度下CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)的平衡常数K为( )
A． eq \f(1,9) B．2
C． eq \f(1,3) D． eq \f(1,2)
解析：选D T ℃时，在3 L的密闭容器中充入4 ml光气，若同时发生的反应还有2CO(g)2C(s)＋O2(g)，当反应达到平衡时，测得CO(g)和C(s)的物质的量分别为2 ml和1 ml，设消耗COCl2(g)的物质的量为x
COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)
起始量/ml 4 0 0
变化量/ml x x x
平衡量/ml 4－x x x
2CO(g)2C(s)＋O2(g)，
起始量 x 0 0
变化量 1 1 0.5
平衡量 2 1 0.5
x＝3 ml
则平衡浓度：COCl2(g)为 eq \f(1,3) ml·L－1，Cl2(g)为1 ml·L－1，CO(g)为 eq \f(2,3) ml·L－1。COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)平衡常数 eq \f(\f(2,3)×1,\f(1,3)) ＝2。则该温度下，Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)的平衡常数K＝ eq \f(1,2) 。
10．一定条件下，反应6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b点对应的平衡常数K值大于c点
D．a点对应的H2的平衡转化率为90%
解析：选D 由图可知，温度越高，反应物的转化率越低，则升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，可知该反应的ΔH<0，故A错误；平衡时不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，故B错误；该反应为放热反应，温度越高K越小，b点温度高于c点，则b点对应的平衡常数K值小于c点，故C错误；a点CO2转化率为60%，n(H2)∶n(CO2)＝2，设H2为2 ml，转化的CO2为1 ml×60%＝0.6 ml，结合反应可知，转化的氢气为0.6 ml× eq \f(6,2) ＝1.8 ml，则a点对应的H2的平衡转化率为 eq \f(1.8 ml,2 ml) ×100%＝90%，故D正确。
11．二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如图：
(1)该可逆反应的化学方程式为______________________________________________。
____________________使用催化剂Ni/Al2O3________(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。
(2)300 ℃下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300 ℃升至500 ℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是________(填字母)。
A．该反应的ΔH<0
B．平衡常数大小：K(500 ℃)>K(300 ℃)
C．300 ℃下，减小 eq \f(p（H2）,p（CO2）) 的值，CO2的平衡转化率升高
D．反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(H2O)
(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图1所示，L和X表示温度和压强。
①X表示的物理量是________。
②L1________L2(填“<”“>”)，判断理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 ml H2(g)，1.0 ml CO2，控制条件(催化剂为Ni/Al2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图2所示。
①4 min时CO2的转化率为________。
②T1温度下该反应的化学平衡常数为________。
解析：(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)＋4H2(g) eq \(=====,\s\up7(Ni/Al2O3)) CH4(g)＋2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率。(2)A项，对于该可逆反应，若其他条件不变，温度从300 ℃升至500 ℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，正确；B项，正反应为放热反应，因此K(500 ℃)
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)
起始量/ml 1 4 0 0
转化量/ml x 4x x 2x
平衡量/ml 1－x 4－4x x 2x
压强与物质的量成正比， eq \f(1－x＋4－4x＋x＋2x,1＋4) ＝ eq \f(0.7p0,p0) ，解得x＝0.75，转化率α(CO2)＝ eq \f(0.75 ml,1 ml) ×100%＝75%；②平衡常数K＝ eq \f(c（CH4）×c2（H2O）,c（CO2）×c4（H2）) ＝ eq \f(0.75×（1.5）2,0.25×14) ＝6.75。
答案：(1)CO2(g)＋4H2(g) eq \(=====,\s\up7(Ni/Al2O3)) CH4(g)＋2H2O(g) 不能 (2)BC (3)①温度 ②> 该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，α(CO2)升高
(4)①75% ②6.75
12．甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
(1)在恒容密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是________(填字母)。
a．平衡正向移动
b．混合气体的平均相对分子质量增大
c．CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是：K3＝________。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2 ml·L－1 H2和1 ml·L－1CO，则B点时化学平衡常数为________。
(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05 ml·L－1，甲中CO2的转化率为________，乙中CO2的转化率________甲。(填“大于”“等于”或“小于”)
解析：(1)在恒容密闭容器中发生反应②，由表中数据可知，达到平衡后升高温度，该反应的平衡常数变大，说明化学平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应。a.平衡正向移动，正确；b.因为气体的总物质的量和总质量均不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，错误；c.CO2的转化率增大，正确。(2)由表中信息可知，③＝①＋②，所以，K1、K2、K3的关系是：K3＝K1·K2。(3)500 ℃时，K3＝K1·K2＝2.5，测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则Q＝ eq \f(0.01×0.2,0.23×0.1) ＝2.5＝K3，所以此时处于平衡状态，v正＝v逆。(4)由图可知，B点时，反应①中H2的平衡转化率为0.80。开始加入2 ml·L－1 H2和1 ml·L－1 CO，两种反应物的投料比为化学计量数之比，故两种反应物的转化率相同。则B点时，c(H2)＝2 ml·L－1×(1－0.80)＝0.40 ml·L－1，c(CO)＝1 ml·L－1×(1－0.80)＝0.20 ml·L－1，CH3OH的变化量与CO的变化量相同，所以c(CH3OH)＝1 ml·L－1×0.80＝0.80 ml·L－1，化学平衡常数为 eq \f(0.80,0.402×0.20) ＝25。(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05 ml·L－1，由此可以求出CO2的变化量为0.05 ml·L－1，所以甲中CO2的转化率为 eq \f(0.05,0.1) ×100%＝50%，乙中的投料为甲中的2倍，故容器内的压强也是甲的2倍，但是因为该反应前后气体的分子数不变，所以压强不能使该化学平衡发生移动，CO2的转化率等于甲。
答案：(1)ac (2)K1·K2 (3)＝ (4)25 (5)50% 等于
13．汽车尾气(用N2O表示)是空气污染源之一。回答下列问题：
(1)用CO还原N2O的能量变化如图甲所示，则该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
在相同温度和压强下，1 ml N2O和1 ml CO经过相同反应时间测得如下实验数据：
试分析在相同温度时，催化剂2催化下N2O的转化率更高的原因是________________
________________________________________________________。
(2)在容积均为1 L的密闭容器A(起始500 ℃，恒温)、B(起始500 ℃，绝热)两个容器中分别加入0.1 ml N2O、0.4 ml CO和相同催化剂。实验测得A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图乙所示。
①B容器中N2O的转化率随时间的变化关系是图乙中的________曲线。
②要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2O的平衡转化率，在催化剂一定的情况下可采取的措施是________(答出1点即可)。
③500 ℃该反应的化学平衡常数K＝________(用分数表示)。
④实验测定该反应的反应速率v正＝k正·c(N2O)·c(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)，k正、k逆分别是正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。计算M处的 eq \f(v正,v逆) ＝________(保留两位小数)。
解析：(1)由图甲可知，1 ml N2O(g)和1 ml CO(g)具有的总能量比1 ml N2(g)和1 ml CO2(g)具有的总能量高362.8 kJ，据此写出CO还原N2O的热化学方程式。图甲中催化剂2作用下反应活化能降低的程度比催化剂1更多。因催化剂不影响反应达到平衡时反应物的转化率，由表中数据可知，相同温度时，催化剂2催化下N2O的转化率比使用催化剂1时高，说明反应未达平衡，因在催化剂2催化下，反应的活化能更低，反应速率快，故经过相同反应时间，N2O的转化率更高。(2)①反应N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)的ΔH<0，容器B(绝热)的起始温度为500 ℃，反应正向进行放出热量，体系的温度升高，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，故表示B容器中N2O的转化率随时间的变化关系的是图乙中的a曲线。②该反应的正反应是气体总分子数不变的放热反应，缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2O的平衡转化率，可采取的措施是缩小容器容积(增大压强)。③图乙中b曲线对应A容器中N2O的转化率，达到平衡时N2O转化率为25%，列三段式：
N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)
eq \a\vs4\al(起始浓度/,（ml·L－1）) 0.1 0.4 0 0
eq \a\vs4\al(转化浓度/,（ml·L－1）) 0.025 0.025 0.025 0.025
eq \a\vs4\al(平衡浓度/,（ml·L－1）) 0.075 0.375 0.025 0.025
则500 ℃时该反应的化学平衡常数K＝ eq \f(c（N2）·c（CO2）,c（N2O）·c（CO）) ＝ eq \f(0.025×0.025,0.075×0.375) ＝ eq \f(1,45) 。④由③分析可知，500 ℃恒温容器中达到平衡时，N2O(g)、CO(g)、N2(g)和CO2(g)的平衡浓度(ml·L－1)分别为0.075、0.375、0.025、0.025，则有v正＝k正·c(N2O)·c(CO)＝k正×0.075×0.375，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)＝k逆×0.025×0.025；达到平衡时v正＝v逆，则有k正×0.075×0.375＝k逆×0.025×0.025，据此可得 eq \f(k正,k逆) ＝ eq \f(1,45) ；M点对应的N2O的转化率为20%，此时N2O(g)、CO(g)、N2(g)和CO2(g)的浓度(ml·L－1)分别为0.08、0.38、0.02、0.02，则有 eq \f(v正,v逆) ＝ eq \f(k正×0.08×0.38,k逆×0.02×0.02) ≈1.69。
答案：(1)N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－362.8 kJ·ml－1数据表明反应未达到平衡，在催化剂2催化下，反应的活化能更低，反应速率快，经过相同反应时间，N2O的转化率更高 (2)①a ②缩小容器容积(增大压强) ③ eq \f(1,45) ④1.69选项
化学方程式
平衡常数表达式
A
2NO2N2O4
K＝ eq \f(c（N2O4）,c（NO2）)
B
NO2 eq \f(1,2) N2O4
K＝ eq \f(c（N2O4）,c（NO2）)
C
2Fe3＋＋Fe3Fe2＋
K＝ eq \f(c3（Fe2＋）,c2（Fe3＋）)
D
Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO
K＝ eq \f(c（H＋）·c（Br－）·c（HBrO）,c（Br2）)
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
X
Y
W
n(起始状态)/ml
2
1
0
n(平衡状态)/ml
1
0.5
1.5
化学反应
平衡常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g) ＋CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
K3
起始浓度
甲
乙
c(H2)/(ml·L－1)
0.10
0.20
c(CO2)/(ml·L－1)
0.10
0.20
实验
温度/℃
催化剂
N2O转化率/%
实验1
400
催化剂1
9.5
400
催化剂2
10.6
实验2
500
催化剂1
12.3
500
催化剂2
13.5
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