2023届高考化学一轮复习 化学反应原理专练（7）平衡常数及相关计算

这是一份2023届高考化学一轮复习 化学反应原理专练（7）平衡常数及相关计算，共26页。试卷主要包含了关于反应，下列说法正确的是，18，且该反应的，一定温度下，在3个容积均为1等内容，欢迎下载使用。
（7）平衡常数及相关计算1.关于反应，下列说法正确的是(   )A. 因为化学反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的等于0B. 该反应的平衡常数C. 加入高效吸水剂有利于平衡正向移动，平衡常数增大D. 因为反应的接近0，所以温度变化对平衡转化率的影响不大2.硫酰氯是一种重要的磺化试剂，其可利用制备，100℃时，该反应的压强平衡常数，在恒温恒容的容器中发生反应，下列说法正确的是(   )A.已知硫酰氯结构式为，硫酰氯每个原子均达到8电子稳定结构B.当容器内气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡C.温度升高，平衡逆向移动，反应的压强平衡常数增大D.上述制备硫酰氯的反应在高温下自发进行3.在恒温条件下，向盛有食盐的2L恒容密闭容器中加入和，发生两个反应：①   平衡常数②   平衡常数10min时反应达到平衡测得容器内体系的压强减少20%，10min内用NOCl（g）表示的平均反应速率。下列说法不正确的是(   )A.反应的平衡常数为B.平衡后C.其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数增大D.平衡时的转化率为50%4.尿素在生产生活中应用非常广泛，是工业上合成氮肥尿素的主要方法，在某生产条件下，单位时间内获得尿素的产量与压强及的关系如图甲所示。当氨碳比时，的转化率随时间的变化关系如图乙所示。下列说法不正确的是(   )A.生产过程中的最佳配比为2:1B.若开始投料按照为2:1投料，平衡后压缩容器的容积，则再次平衡时比压缩前小C.点的逆反应速率小于点的正反应速率D.由图乙可知的平衡转化率为30%5.利用可消除的污染，反应原理为，在10L密闭容器中分别加入0.50mol和1.2mol，测得不同温度下随时间变化的有关实验数据如表所示，下列说法正确的是(   )组别温度/K010204050①0.500.350.250.100.10②0.500.300.180.15A.由实验数据可知，温度：B.实验①中0~20min内，的降解速率为C.=0.18，且该反应的D.该反应只有在高温下才能自发进行6.向两个容积均为2 L的恒容密闭容器Ⅰ和Ⅱ中充入NO及CO气体，发生反应：，各物质的起始物质的量如表所示。实验测得两容器不同温度下达到平衡时的物质的量如图所示，下列说法正确的是(   )容器起始物质的量/molNOCOⅠ13Ⅱ62A. B. 点的平衡常数为0.04C.若将容器Ⅰ的容积改为1 L，温度下达到平衡时NO的转化率为25%D.图中点所示条件下，再通入CO、各2 mol， 此时 7.700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的和，发生反应，反应过程中测定的部分数据见表（表中）：反应时间/min01.200.600.800.20下列说法中正确的是(   )A.反应在内的平均速率B.加压可以加快反应速率，增大反应物的转化率C.700℃时该反应的平衡常数为1D.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.2mol和0.4mol，则平衡正向移动8.科研工作者利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是(   )温度/K化学平衡常数Ⅰ. Ⅱ. 5003.20.87007.70.1490012.30.12A.升高温度，反应Ⅰ的速率加快，反应Ⅱ的速率减慢B.改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应ⅡC.降低温度使平衡逆向移动催化剂D.500K时，的化学平衡常数为5.69.一定温度下，在3个容积均为1.00L的恒容密闭容器中发生反应，相关数据如表（已知：炭粉足量）。容器物质的起始浓度/物质的平衡浓度Ⅰ1.00000.85Ⅱ01.001.00Ⅲ2.00001.60下列说法错误的是(   )A.B.达到平衡所需的时间：（Ⅰ）<（Ⅲ）C.=0.85D. ℃时，该反应的化学平衡常数=6.410.向恒温恒容的密闭容器中加入固体M(足量)，发生反应：反应I为、反应II为。反应经过t min达到平衡，此时测得，。下列说法不正确的是(   )A.X(g)的体积分数为B.反应的平衡常数C.反应I中，0~t min的平均反应速率D.tmin后再加一定量的M(s)和R(g)，反应I的逆反应速率增大，平衡逆向移动11.在温度相同、容积均为2L的3个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温，测得反应达到平衡时的有关数据如下。已知。下列说法正确的是(   )容器甲乙丙反应物投入量、、浓度/反应的能量变化放出 kJ放出 kJ吸收kJ体系压强/Pa反应物转化率A.  B.达到平衡时丙容器中的体积分数最大
C.  D. 12.已知：，，则反应的为(   )A. B. C. D.13.羰基硫(COS)可用于合成除草剂、杀草丹等农药。与在高温下反应可制得COS：。在三个容积为2L的恒容密闭容器中投入反应物，容器Ⅰ中反应至5min时达平衡，数据如下：容器温度/℃起始时/mol平衡时/mol平衡常数Ⅰ5000.20.2000.02Ⅱ7000.20.200Ⅲ7000.40.400下列判断正确的是(   )A.反应的B.容器Ⅰ中反应达平衡后，再充入和各0.02mol，平衡正向移动C.容器Ⅱ中反应达平衡时和的转化率约为14.3%D.容器Ⅲ中再充入和各0.2mol，达到平衡时的体积分数增大14.可逆反应①、②分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：下列判断正确的是(   )A.反应①的正反应是吸热反应B.对于反应②，达到平衡Ⅰ时的压强与反应开始时的压强之比为14:15C.达到平衡Ⅰ时，X的转化率为D.在平衡Ⅰ和平衡Ⅱ中，M的体积分数相等15.“绿水青山就是金山银山”，研究并消除氮氧化物污染对建设美丽家乡，打造宜居环境有着重要意义。（1）已知： 若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式：______________，（2）℃时，存在如下平衡：。该反应正、逆反应速率与、的浓度关系为，（、是速率常数），且与的关系如图所示。①℃时，该反应的平衡常数_________。②℃时，往刚性容器中充入一定量，平衡后测得为1.0，则平衡时的物质的量分数为________（以分数表示）。平衡后=_______（用含的表达式表示）。（3）用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为。向一恒压密闭容器中加入一定量（足量）的活性炭和NO，在时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。①则时刻改变的条件为________。②时刻的________时刻的（填“>”“<”或“=”）。（4）在恒容密闭容器中发生反应下列说法正确的是_____（填序号）。A.及时分离出生成的尿素，有利于的转化率增大B.反应达到平衡后，混合气体的密度不再改变C.反应在任何温度下都能自发进行D.当尿素的质量不变时，说明反应达到平衡16.硫及其化合物在生产生活中有重要的应用：已知：Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ.请回答下列问题：（1）______。（2）一定温度下，在2L的恒容密闭容器中通入和发生反应：，5min后达到平衡状态，压强为原来的。从开始到平衡，________，的平衡转化率为______。（3）在500℃、起始压强为100kPa的恒温恒压条件下，平衡时的体积分数随起始投料的变化如图所示，则________，用平衡压强（该物质的体积分数×总压强）代替平衡浓度，则500℃时，该反应的______。（4）在作催化剂的条件下与的反应历程如下：Ⅰ：______；Ⅱ：写出第Ⅰ步反应的化学方程式：_________。17.乙烯是制备合成纤维、合成橡胶、合成塑料、合成乙醇的基本化工原料。回答下列问题：（1）实验室快速制取少量乙烯可用乙烯利（）与NaOH溶液反应制取。写出该反应的化学方程式：_____（磷元素转化为磷酸正盐）。（2）乙烷裂解制备乙烯越来越受到石化企业的重视。已知部分热化学方程式如下：①反应Ⅲ的______。②若在1273K、100kPa下，反应Ⅰ达到平衡时，混合气体中的物质的量分别为0.047mol、0.006mol、0.047mol，则乙烯的分压_____kPa；平衡常数_______kPa（为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。③在恒温恒容的密闭容器中进行反应Ⅱ，能说明反应已达到平衡状态的是_______（填序号）。a.压强不冉随时间同变化b.混合气体的密度不再随时间变化c.d.单位时间内断裂C=O键的数目与断裂H—O键的数目相等④乙烷直接裂解以及与耦合裂解可能发生的反应如下，各反应的平衡转化率与温度的关系如图甲所示。下列说法正确的是______（填序号）。a.600℃以下，反应a的趋势最大b.和耦合裂解有利于提高乙烷的平衡转化率c.过量和耦合高温裂解，可较好地防止催化剂表面结炭d用合适的催化剂催化和耦合裂解，可提高该反应的平衡常数（3）以太阳能电池为电源，利用电解法也可实现制备乙烯，其装置如图乙所示。电极a为电源的_____（填“正极”或“负极”），生成乙烯的电极反应式为_____。18.反应的平衡常数为；反应的平衡常数为。不同温度下的值如右表：温度/K9731.472.3811732.151.67（1）计算温度为973K时，反应的平衡常数_________（结果保留2位有效数字）。（2）目前工业上有一种方法是用来生产甲醇：，在容积为1L的恒容密闭容器中，充入和进行反应。①该反应能够自发进行的原因是__________。②下列措施中能使增大的是_____（填序号）。a.降低温度 b.充入He（g），使体系压强增大c.将从体系中分离出来d.再充入和③温度下，当反应达到平衡时，测得；其他条件不变，温度下，当反应达到平衡时，测得，则________（填“>”“<”或“=”）。（3）某实验将一定量的和充入一定容积的密闭容器中，分别在两种不同条件下发生反应：，测得的物质的量随时间的变化如图所示。回答下列问题：①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为_____（填“>”“<”或“=”）。②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后反应达到平衡。容器甲乙反应物投入量、若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的浓度相等，且起始时维持反应逆向进行，则的取值范围为________。


答案以及解析1.答案：D解析：本题考查熵变、化学平衡常数表达式、化学平衡移动等。乙醇、乙酸乙酯不能电离，而乙酸的电离程度大于水的电离程度，则该反应是混乱度减小的反应，，A项错误；该反应体系是非水体系，水的浓度不能看作1，则该反应的平衡常数，B项错误；平衡常数只与温度有关，加入高效吸水剂有利于平衡正向移动，但平衡常数不变，C项错误；反应的接近0，温度改变对反应平衡的影响不明显，所以温度变化对平衡转化率的影响不大，D项正确。2.答案：B解析：本题考查平衡常数的影响因素、化学反应方向的判断。已知硫酰氯的结构式为，硫原子的最外层电子全部参与成键，最外层为12电子结构，A项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，则反应前后气体总质量不变，随着反应的进行，气体总物质的量逐渐减小，则平均摩尔质量是变量，当容器内气体的平均摩尔质量不变时，可以证明反应达到了平衡状态，B项正确；该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应的压强平衡常数减小，C项错误；，且该反应为气体分子数减小的反应，即，根据反应自发进行的条件判断，该反应在低温时自发进行，D项错误。3.答案：C解析：，反应的平衡常数，则，A项正确；10min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体的总物质的量为（0.2+0.2+0.1）mol×（1-20%）=0.4mol，10min内用NOCl（g）表示的平均反应速率，则平衡时，设①中反应的为，②中反应的为，则：则，，联立方程，解得，故平衡后，B项正确；平衡常数只受温度影响，其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数不变，C项错误；根据上述分析，可计算平衡时的转化率为，D项正确。4.答案：B解析：由题图甲可知，一定压强下，生产过程中时单位时间内产量最高，说明的最佳配比为2:1，A正确；由于该反应的生成物均为非气态，故该反应的平衡常数表达式为，平衡后若压缩容器的容积，由于温度不变，不变，且反应开始时的值与计量数之比相同，故再次平衡时与压缩前相等，B错误；由题图乙知点尚未达到平衡，，又点是平衡点，则，故点的逆反应速率小于点的正反应速率，C正确；当氨碳比时，假设，由题图乙可知，平衡时的转化率为60%，列出三段式：故的平衡转化率为，D正确。5.答案：C解析：本题考查化学反应速率、化学平衡移动、化学反应进行方向的判断。0~10min内，温度下甲烷物质的量的变化量大于温度下，即温度下甲烷的反应速率更快，温度越高，反应速率越快，则 < ，A项错误；实验①中0~20min内，甲烷物质的量的变化量为，B项错误；根据表格中数据推知，实验②在20min后甲烷物质的量不再发生改变，反应已经达到平衡状态，则 =0.18，对比实验①②可知，升高温度，平衡时甲烷的物质的量增大，即升温平衡逆向移动，则正反应为放热反应，，C项正确：该反应△、，根据，该反应在任何温度下都能自发进行，D项错误。6.答案：B解析：本题考查化学平衡移动、化学平衡常数的计算与应用。由图可知，升高温度，平衡时减小，即平衡逆向移动，则该反应为放热反应，，A项错误；点温度相同，平衡常数相等，可根据点列出三段式：，B项正确；当NO转化率为25%，容器容积为1L时，可列出三段式：此时，则此时反应未达到平衡状态，C项错误；点所示条件下再充入CO、各2mol，则此时，平衡应正向移动，即，D项错误。7.答案：C解析：本题考查化学反应速率、平衡移动、化学平衡常数的计算与应用。根据表格中数据判断，内的平均速率，A项错误；加压可以加快反应速率，但该反应反应前后气体分子数不变，加压平衡不移动，不影响反应物的转化率，B项错误；根据表格中数据并结合化学方程式系数可以算出，时，，与时物质的量相等，即已经达到平衡状态，则可列出三段式：，C项正确；保持其他条件不变，向平衡体系中加入0.2mol 、0.4mol ，，，此时，则，平衡不移动，D项错误。8.答案：C解析：本题考查化学反应进行的方向、化学平衡常数的计算。升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，A项错误；温度升高，反应Ⅰ的平衡常数增大，反应Ⅱ的平衡常数减小，则反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，升高温度可以促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，但由于反应Ⅱ是反应前后气体分子数不变的反应，改变压强不能使反应Ⅱ的平衡发生移动，B项错误；反应Ⅰ×2-Ⅱ可得反应：，随着温度升高，增大，减小，则增大，该反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，C项正确；500K时，该反应的化学平衡常数为，D项错误。9.答案：B解析：本题考查化学平衡移动、化学平衡常数的计算。根据题中信息，可列出不同温度下的三段式： 则温度下，；则温度下，；根据反应，温度升高，平衡正移，增大，>，则，A项正确：由分析可知，，且实验Ⅲ中气体压强更大，则（Ⅲ）>（Ⅰ），达到平衡所需的时间：（Ⅰ）>（Ⅲ），B项错误；实验Ⅱ与实验Ⅰ达到的平衡是等效平衡，则=0.85，C项正确；由A项分析可知，℃时，化学平衡常数=6.4，D项正确。10.答案：C解析：A.气体反应速率根据可知，反应Ⅰ产物是反应Ⅱ的反应物，故A错误； B反应由反应1×2+反应Ⅱ得到，故平衡常数，故B正确； C根据化学计量关系，X（g）的体积分数为，故C正确； D加入一定量的M（s）和R（g），固体浓度不变，气体浓度增大，反应的逆反应速率增大，平衡逆向移动，故D正确；综上所述，本题正确答案为A。11.答案：D解析：本题疑难点是等效平衡的判断。A项，丙容器反应物投入量为2mol，采用极限转化法转化为反应物，为1mol、3mol，和甲中的相同，乙容器加入2mol、6mol ，乙中加入量分别是甲中的2倍，乙相当于甲增大压强，平衡正向移动，所以乙中压强减小，小于甲的2倍，即，错误；B项，结合A项分析，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动，所以乙中氮气、氢气的转化率分别大于甲中的，平衡后乙中的体积分数最大，错误；C项，丙和甲最后达到相同的平衡状态，若平衡不移动，，乙容器反应物投入量为2mol、6mol，由于乙相当于甲增大压强，平衡正向移动，氮气的转化率增大，所以，错误；D项，甲中投入1mol 、3mol，丙中投入2mol，则甲与丙是等效的，根据盖斯定律可知，甲与丙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故，正确。12.答案：B解析：反应①：，反应，反应②，可得，反应①+②可得，，故答案为B,13.答案：C解析：题给反应的反应前后气体分子数不变，反应前后总物质的量始终保持不变，容器II温度高于容器Ⅰ，容器Ⅲ中气体的总物质的量大于容器I ，结合阿伏加德罗定律的推论可知，当其他条件相同时，温度越高，压强越大；总物质的量越大，压强越大，因此，根据容器I中反应进行计算：起始浓度0. 1 0.1 0 0平衡浓度0.09 0.09 0.01 0.01则，容器II相对容器I是升高温度，即升高温度， 平衡常数增大，则，A错误；容器I中反应达到平衡后，再充 入 和各 0.02 mol，此时，故平衡逆向移动，B错误；设平衡时，则，解得，则和的转化率均，C正确；用等效平衡思想进行解题，向容器Ⅲ中再 充入COS(g)和各0.2 mol，相当于向一个1 L的恒容密闭 容器中充入COS(g)和各0.2 mol，该1 L容器中达到的平衡与原容器Ⅲ中平衡状态相同，然后将该1 L容器中气体移入容器Ⅲ中，相当于将已达到平衡状态的容器Ⅲ加压,平衡不移动，体积分数不变，D错误。14.答案：C解析：平衡Ⅰ降温后达到平衡Ⅱ的过程中，左侧气体的物质的量进一步减少，反应①正向移动，故其正反应为放热反应，A项错误；因为隔板可滑动，所以左、右室压强始终相等，对于反应②，反应开始时的压强与平衡Ⅰ时的压强之比，B项错误；达到平衡Ⅰ时，反应②中各物质的物质的量之和为2mol，利用三段式，设X的转化率为x，则左、右室压强相等，体积之比等于物质的量之比，则，可得，C项正确；温度改变，化学平衡一定发生移动，则降温后，平衡Ⅱ与平衡Ⅰ中M的体积分数一定不同，D项错误。15.答案：（1）（2）①100②；（3）①向密闭容器中加入NO②（4）BD解析：（1）本题考查平衡常数的计算、热化学方程式的书写、化学反应速率等。若某反应的平衡常数表达式为，则反应的化学方程式为，将题给三个热化学方程式依次编号为①、②、③，由2×②-①-③可得。（2）①根据速率方程可知，，，则表示的曲线斜率较大，表示的曲线斜率较小，由图像可知，，。平衡时，则，；②设平衡时，解得，则平衡时，°（3）①在恒压容器中，改变条件的瞬间，逆反应速率减小，反应正向进行，但重新达到平衡后，逆反应速率与原平衡相同，所以时刻改变的条件为向密闭容器中加入NO；②时刻=，时刻，充入NO，反应物的浓度增大，正反应速率增大，所以时刻的<时刻的。（4）尿素为固体，及时分离出生成的尿素对的转化率没有影响， A项错误；恒容条件下，反应过程中气体质量发生变化，但气体体积始终等于容器容积，混合气体密度是变量，当混合气体的密度不再改变时，可以证明反应达到了平衡状态，B项正确；该反应，，根据时反应能自发进行可判断，该反应低温下能自发进行，高温下不能自发进行，C项错误；当尿素的质量不变时，可以证明反应达到了平衡状态，D项正确。16.答案：（1）-197（2）；50%（3）2；0.05（4）解析：（1）根据盖斯定律可知，所求反应可由-2×Ⅰ-2×Ⅱ-Ⅲ得到，则。（2）根据同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，设转化的量为，再由题给数据列出三段式：根据题意可得：，解得，故从开始到平衡，；的平衡转化率为。（3）恒温恒压条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，由题图知40%为平衡时的体积分数的最大值，又根据可逆反应起始时按计量数之比投料可使生成物平衡时所占的体积分数达到最大值，得；设起始氧气的物质的量为，达到平衡时氧气消耗了，则列三段式：平衡时的体积分数为，即，则平衡时的体积分数为20%，的体积分数为40%，则500℃时，该反应的。（4）已知总反应为，用总反应减第二步反应得第一步反应：。17.答案：（1）（2）①+179；②47；368.2；③cd；④bc（3）负极；解析：（1）用与NaOH溶液反应制取少量乙烯，且磷元素转化为磷酸正盐即，由以上分析可知该反应的化学方程式为。（2）①根据盖斯定律，由热化学方程式Ⅰ+Ⅱ，整理可得，则。②在1273K、100kPa下，反应I达到平衡时，混合气体中的物质的量分别为0.047mol、0.006mol、0.047mol，乙烯的分压；，则平衡常数。③反应Ⅱ反应前后气体的分子数不变，压强始终保持恒定，故压强不再随时间变化不能说明反应已达到平衡状态，a项错误；反应物和生成物全是气体，由质量守恒可知气体总质量不变，且容器是恒容密闭容器，由，可知密度始终保持恒定，故混合气体密度不再随时间变化不能说明反应已达到平衡状态，b项错误；，且符合化学方程式的化学计量数之比，正、逆反应速率相等，能说明反应已达到平衡状态，c项正确；单位时间内断裂C=O键（正反应方向）的数目与断裂H-O键（逆反应方向）的数目相等，符合化学方程式的化学计量数之比，能说明反应已达到平衡状态，d项正确。④600℃时，反应e的最大，故反应e的趋势最大，a项错误；根据题中所给的化学方程式可知，和耦合裂解，可将转化为其他气体燃料，如CO和，有利于提高乙烷的平衡转化率，b项正确；过量的和C在高温条件下会发生反应生成CO，可较好地防止催化剂表面结炭，c项正确；平衡常数仅受温度影响，催化剂不会改变平衡常数，d项错误。（3）与电极a相连的电极上转化为乙烯，碳元素的化合价降低，得到电子，发生还原反应，作阴极，故电极a为电源的负极，生成乙烯的电极反应式为。18.答案：（1）0.62（2）①；②acd；③（3）①；②解析：（1）由题给信息可得，i.，ⅱ.，化学方程式i-ⅱ可得，则，故温度为973K时，。（2）①，反应的，反应能够自发进行，则。②根据①的分析。降低温度，平衡正向移动，增大，a正确；充He（g），体系压强虽然增大，但相关气体的浓度不变，平衡不移动，不变，b错误；将从体系中分离出来，平衡正向移动，增大，c正确；再充入和，平衡正向移动，）增大，d正确。③温度下，当反应达到平衡时，测得，即反应消耗0.6mol氢气，根据化学方程式可知，同时消耗0.2mol二氧化碳，平衡时二氧化碳的物质的量为0.8mol；其他条件不变，温度下，当反应达到平衡时，测得，说明若温度由变至，平衡逆向移动，已知该反应的，则可得。（3）①根据图像分析可知，先拐先平温度高，则Ⅱ的温度高，正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，所以。②设甲中转化的二氧化碳的物质的量为。甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即，解得，依据题意可知甲、乙为等效平衡，平衡时，若全部由生成物投料，可得，要保证起始时反应逆向进行还需满足和的起始物质的量高于平衡时的物质的量，所以的取值范围为。