2024届高三化学高考备考一轮复习专题训练——化学平衡常数（含解析）

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2024届高三化学高考备考一轮复习专题训练——化学平衡常数
一、单选题
1．下列关于2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ∆H=-197kJ∙mol-1的说法正确的是（　　）
A．该反应的∆S>0
B．该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量
C．生产过程中将SO3分离出去，逆反应速率减慢
D．其他条件不变，增大压强，平衡右移，平衡常数增大
2．对于反应4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，下列说法正确的是（　　）
A．该反应△S＞0
B．使用催化剂能降低该反应的△H
C．反应中每消耗1molO2转移电子数约为4×6.02×1023
D．反应的平衡常数为K=
3．T℃时，向 恒容密闭容器中充入 ，发生反应 。反应过程中 随时间变化的曲线如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．反应在 的平均速率
B．该温度下，反应的平衡常数值
C．保持其他条件不变，升高温度，若平衡时 ，则该反应的
D．反应达平衡后，再向容器中充入 ，该温度下再达到平衡时，
4．下列由实验操作及现象所得结论正确的是（　　）
A．向某溶液中滴加稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，试纸不变蓝，证明该溶液中不含
B．将饱和NaBr溶液滴入AgCl浊液中，沉淀颜色由白色变为淡黄色，证明
C．常温下，用pH试纸分别测定浓度均为溶液和溶液，后者pH大，证明酸性：
D．将同浓度同体积的溶液与溶液混合，充分反应后滴入KSCN溶液，溶液变红色，证明该反应存在一定限度
5．一定条件下，在密闭容器中，氮气与氢气合成氨气，能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A．加入催化剂，E1、E2都变小
B．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+600kJ
C．升温可以增大该反应的化学平衡常数
D．通入1molN2和3molH2充分反应，放热小于92kJ
6．温度分别为T1和T2时，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)+Y(g) 2Z(g)，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：
温度/K
t/min
t1
t2
t3
t4
T1
n(Y)/mol
0.14
0.12
0.10
0.10
T2
n(Y)/mol
0.13
0.09
　
0.08
下列说法正确的是（　　）
A．该反应的正反应为放热反应
B．T2温度下此反应的平衡常数K=4
C．温度为T1时，0~t1时间段的平均速率υ(Z)=2.0×10－3mol·L－1·min－1
D．在T1下平衡后，保持其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大
7．常温下，用 的盐酸分别滴定20.00mL浓度均为 三种一元弱酸的钠盐 溶液，滴定曲线如图所示。下列判断错误的是（　　）

A．该 溶液中：
B．三种一元弱酸的电离常数：
C．当 时，三种溶液中：
D．分别滴加20.00mL盐酸后，再将三种溶液混合：
8．二氧化碳加氢合成二甲醚(CH3OCH3)具有重要的现实意义和广阔的应用前景。该方法主要涉及下列反应：
反应I：
反应II：
反应III：
向恒压密闭容器中按 通入CO2和H2，平衡时各含碳物种的体积分数随温度的变化如图所示。下列有关说法正确的是（　　）

A．反应I的平衡常数可表示为
B．图中曲线b表示CO2的平衡体积分数随温度的变化
C．510 K时，反应至CH3OCH3的体积分数达到X点的值，延长反应时间不能提高CH3OCH3的体积分数
D．增大压强有利于提高平衡时CH3OCH3的选择性(CH3OCH3的选择性 )
9．实验测得10 mL 0.50 mol·L-1NH4Cl溶液、10 mL 0.50mol·L-1CH3COONa溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化如图所示。已知25 ℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5.下列说法错误的是（　　）

A．图中实线表示pH随加水量的变化，虚线表示pH随温度的变化'
B．将NH4Cl溶液加水稀释至浓度 mol·L-1，溶液pH变化值小于lgx
C．随温度升高，Kw增大，CH3COONa溶液中c(OH- )减小，c(H+)增大，pH减小
D．25 ℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液中：c(Na+ )-c(CH3COO- )=c(Cl-)-c(NH )
10．已知，平衡体系中气体的平均摩尔质量(M)在不同温度下随压强p的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．温度：
B．平衡常数：K(a)=K(b)v(a)
D．当M=69g⋅mol−1时，
11．温度为T℃，向体积不等的恒容密闭容器中均充入1mol气体X，发生反应：X(g)⇌Y(g)+Z(g)ΔH，反应均进行10min，测得各容器中X的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是

A．a点再充入一定量的X，X的转化率减小
B．d点有ν正=ν逆
C．正反应速率v(b)=v(d)
D．若c点为平衡点，则浓度平衡常数K=0.9
12．汽车尾气中的CO、NOx、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染；汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点-136℃，极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。汽车尾气净化装置可将污染物中的CO和NO转化为无害气体，发生反应为2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ·mol-1。对于反应2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)，下列说法正确的是（　　）
A．反应的平衡常数可表示为K=
B．使用催化剂可降低反应的活化能，减小反应的焓变
C．增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率
D．用E总表示键能之和，该反应ΔH=E总(生成物)-E总(反应物)
13．室温下，将0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等体积充分混合，一段时间后过滤，得滤液a和沉淀b。取等量的滤液a于两支试管中，分别滴加相同体积、浓度均为0.1mol·L-1的Na2S溶液和Na2SO4溶液，前者出现浑浊，后者溶液仍澄清；再取少量的沉淀b，滴加几滴氨水，沉淀逐渐溶解。下列说法正确的是（　　）
A．0.1mol·L-1Na2S溶液中存在：c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
B．过滤后所得清液中一定存在：c(Ag+)=且c(Ag+)＞
C．沉淀b中滴加氨水发生反应的离子方程式：AgCl+2NH3∙H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
D．从实验现象可以得出该温度下Ksp(Ag2S)＞Ksp(Ag2SO4)
14．常温下用0.2mol·L-1NaOH溶液分别滴定0.2mol·L-1一元酸HA和HB，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列有关叙述错误的是（　　）

A．Ka(HA)的数量级为10-5
B．酸碱恰好反应时，HB溶液中的pH为9.15
C．反应HA+B-=HB+A-的平衡常数为10-1.5
D．相同条件下对水的电离影响程度：NaA>NaB
15．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为： 2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g) ，该反应一定条件下可自发进行。若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应作出的判断(有关图像)错误的是(　　)
A．
B．
C．
D．
16．制备水煤气的反应 ，下列说法正确的是（　　）
A．该反应
B．升高温度，反应速率增大
C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变
D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大
二、综合题
17．李克强总理在十三届全国人民代表大会第四次会议上作政府工作报告时指出：优化产业结构和能源结构，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。碳中和是指一个组织在一年内的二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术达到平衡。
（1）科研人员借助太阳能用二氧化碳制备甲醇等燃料的催化转化是迄今为止最接近光合作用的方法，并且实现了二氧化碳的循环(如图所示)，下列说法错误的是___________(填字母)。

A．图中能量转化形式有两种
B．使用催化剂可以提高单位时间内反应物的转化率
C．利用太阳能开发甲醇等液态燃料有利于环境保护
D．该工艺中的H2目前只能由电解水获得
（2）CO2加氢还可制备甲酸(HCOOH)。
①工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示：

反应CO2(g)＋H2(g) HCOOH(g)的焓变△H=　 　kJ·mol-1。
②温度为T1℃时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO2(g)＋H2(g) HCOOH(g) K=2。
实验测得：v正=k正c(CO2)·c(H2)，v逆=k逆c(HCOOH)，k正、k逆为速率常数。T1℃时，k逆=　 　k正。
③温度为T2℃时，k正=1.9k逆，则T2℃时平衡压强　 　(填“＞”“＜”或“=”)T1℃时平衡压强，理由是　 　。
（3）工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧时产生的温室气体CO2，其产物之一是NH4HCO3。已知常温下碳酸的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11，NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5，写出NH4HCO3水解反应的化学方程式：　 　，选用上述数据计算该反应的平衡常数Kh=　 　(保留三位有效数字)。
（4）某光电催化反应器如图所示，A极是Pt/CNT电极，B极是TiO2电极。写出A极由CO2制异丙醇的电极反应式：　 　。

18．“加大力度保护自然，实现可持续发展”是第五届联合国环境大会会议主题。工业生产产生的含 的烟气对环境和人体健康有极大的危害，必须经过处理才可排放。
（1）在一定条件下，肼( )与 反应能生成 和 。
已知：① ；
② ；
③ ；
则反应 的 　 　 。
（2）在一恒容密闭容器中发生反应： 。当温度高于250℃时，正、逆反应速率分别为 分别为正、逆反应速率常数， 、 与该反应的平衡常数 之间的关系为　 　。速率常数 随温度的升高而增大，则达到平衡后，仅升高温度， 增大的倍数　 　(填“>”、“P2>P3>P4；80/a mol/L
（4）260℃时，催化剂活性不好，反应速率慢；烟气流速越大，气体和催化剂接触时间越短，SO2转化率越低；380℃时，催化剂活性好，反应速率快；烟气流速越大，压强越大，反应正向进行越彻底，SO2转化率越高
（5）10
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2=－566.0kJ·mol-1+296.8 kJ·mol-1=-269.2kJ/mol。
（2）观察图1，260℃，TiO2作催化剂时，SO2的转化率高于其他，那么TiO2催化效率最高，继续观察图1，可发现La2O3在较低温度时就可以达到非常高的催化效率，因而优于NiO。
（3）观察反应2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l)可知该反应的反应前后气体计量数减小，保持温度不变，压强变大使得平衡向右移动，SO2转化率变大，因而P1>P2>P3>P4，SO2的平衡转化率为80%，说明SO2转化浓度为a×0.8mol/L=0.8a mol/L，可用三段式计算平衡常数：
　
2CO(g)+
SO2(g) ⇌
2CO2(g)+S(l)
起始
2a
a
0
转化
1.6a
0.8a
1.6a
平衡
0.4a
0.2a
1.6a
K= c2(CO2)c2(CO)c(SO2) = (1.6a)2(0.4a)2×0.2a = 80a （注意可不用写单位，但是一定要以平衡浓度代入求解。）
（4）先分析温度的影响，260℃时La2O3催化效果很低，因而反应速率慢，烟气流速变快，气体与催化剂接触时间少，还来不及反应就移走了，因而SO2转化率降低，380℃恰恰相反，催化剂活性好，反应速率快；烟气流速越大，压强越大，反应正向进行越彻底，SO2转化率越高。
（5）pH=6，说明c(H+)=10-6mol/L，Ka2= c(SO32−)c(H+)c(HSO3−) ，可得 c(HSO3−)c(SO32−)=c(H+)Ka2 = 10−61.0×10−7 =10。

【分析】（1）根据盖斯定律进行计算；
（2）图中的转化率高的催化剂的催化效率高；根据温度对催化效率的影响进行判断；
（3）根据气体体积减小的放热反应分析温度和压强对平衡的影响，结合平衡常数的定义计算该温度下的平衡常数即可；
（4）根据温度对反应速率的影响和流速对与催化剂的接触时间进行分析；
（5）根据亚硫酸的电离平衡常数进行变化来分析。
20．【答案】（1）CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ·mol-1
（2）A；C
（3）CO2会与生成的H2反应，所以转化率更高；0.06
（4）6.5
（5）阴极；4CH4-6e-+3O2-=C2H6+C2H4+3H2O；15.68
【解析】【解答】(1)根据盖斯定律ⅰ+ⅱ可得：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ·mol-1.，所以573K时，CO2能与H2在催化剂下转化生成CH3OH的热化学方程式，故答案：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ·mol-1。
(2) A．根据CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)ΔH=+274.3kJ·mol-1可知，升高温度化学平衡正向进行，可以提高CH4平衡转化率，故A正确；
B．根据CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)ΔH=+274.3kJ·mol-1可知，.降温和加压化学平衡逆向进行，不能提高CH4平衡转化率，故B不正确；
C．根据CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)ΔH=+274.3kJ·mol-1可知，增大CO2的量化学平衡正向进行，可以提高CH4平衡转化率，故C正确；
D．催化剂只能改变化学反应的速率，不影响化学平衡移动，故D不正确；
故答案：AC。
(3) ①1200K之前，CO2能与H2在催化剂下发生.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol-1反应，所以1molCH4与1molCO2充入1L的恒容密闭容器中，发生CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 反应，达到平衡时CO2的平衡转化率大于CH4，故答案：CO2会与生成的H2反应，所以转化率更高。
②由图可知923K时，CH4的转化率为60 ，该反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)在10min达到平衡，则0～10min内CH4的变化量=1mol ×60% =0.6 mol，所以0～10min内CH4的为平均反应速率= 0.6mol1L×10min =0.06 mol·L-1·min-1，故答案：0.06 。
(4) 2molCH4充入1L的密闭容器中，在铁的催化作用下，CH4主要转化为C2H4，同时还有C6H6(g)、H2生成，反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6mol、C6H6(g)=0.05mol，根据原子守恒可知反应达到平衡时n(CH4)= 2mol-0.6mol 2- 0.05mol 6=0.5mol，生成氢气n(H2)= 2mol×4−0.6mol×4−0.05mol×6−0.5mol×42 =1.65 mol。因为容器的体积为1L，所以平衡时各物质的浓度为：c(C2H4)=0.6mol/L、c(CH4)= 0.5mol/L c(H2)= 1.65 mol/L，由反应2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g)可知，平衡常数K= c(C2H4)×c2(H2)c2(CH4) = 0.6mol/L×1.652mol/L0.52mol/L = 6.5，故答案：6.5。
(5) ①由图可知：多孔电极a是CO2发生还原反应生成CO，所以a为阴极，故答案：阴极。
②由图可知：CH4为反应物，C2H6和C2H4、H2O为生成物，若生成的C2H6和C2H4的体积比为1：1，则多孔电极b发生的反应为4CH4-6e-+3O2-=C2H6+C2H4+3H2O，故答案：4CH4-6e-+3O2-=C2H6+C2H4+3H2O。
③由4CH4-6e-+3O2-=C2H6+C2H4+3H2O反应可知，当生成C2H6和C2H4各0.1mol时，转化的CH4为0.4mol，CO2为0.3mol，所以在标准状况下CH4 和CO2的总体积=(0.4mol+0.3mol) 22.4L/mol=15.68L，故答案：15.68L。
【分析】（1）根据盖斯定律计算即可
（2）根据正反应是吸热反应且系数增大，增大甲烷的平衡转化率可以提高温度或者是增大二氧化碳的量来提高甲烷的转化率
（3）① 根据条件，二氧化碳和氢气反应，产生甲醇，导致二氧化碳的转化率增大②根据甲烷的转化率即可计算出甲烷的变化量计算出速率即可
（4）根据碳原子守恒即可计算出平衡时甲烷的量，同时计算出氢气的物质的量，计算出平衡浓度结合公式即可计算出平衡常数
（5） ①根据产物即可判断出b为阳极，a为阴极 ② b为阳极，失去电子，根据反应物和产物即可写出电极式 ③ 根据电极式即可计算出转移的电子计算出反应的甲烷和二氧化碳即可计算出体积

21．【答案】（1）-1155.5
（2）A，催化剂A在较低温度下具有较高的活性，节约能源；且反应放热，低温有利于氨的合成；T1＜T2＜T3；＞；；活化能越大，反应速率越慢；BCD
【解析】【解答】(1)①CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=-865.0 kJ·mol-1，②2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g) △H=-112.5 kJ·mol-1，③适量的N2和O2完全反应，每生成2.24 L(标准状况下)NO时，即生成0.1molNO，吸收8.9 kJ的热量，则生成1molNO，吸收89 kJ的热量。可得N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=178kJ·mol-1，根据盖斯定律：①+②-③，则CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H= -865.0 kJ·mol-1-112.5 kJ·mol-1-178kJ·mol-1=-1155.5kJ·mol-1。故答案为：-1155.5；
(2)①合成氨需要选择合适的催化剂，实际生产中适宜选择的催化剂是A，理由是催化剂A在较低温度下具有较高的活性，节约能源；且反应放热，低温有利于氨的合成。故答案为：A；催化剂A在较低温度下具有较高的活性，节约能源；且反应放热，低温有利于氨的合成；
②如图2，合成氨是放热反应，当压强相同时，升高温度，平衡逆向移动，氨的体积分数越低，T1、T2、T3由小到大的排序为T1＜T2＜T3；在T2、50MPa条件下，A点属于非平衡状态，反应向正向进行，v正＞v逆(填“＞”、“＜”或“=”)；在温度T2压强50 MPa时， ,x=5mol，各物质的物质的量分数：N2为 ，H2为 ，NH3为0.5，p(N2)=50×25%MPa，p(H2)=50×25%MPa，p(NH3)=50×50%MPa，平衡常数Kp== = MPa-2(列出表达式，分压=总压×物质的量分数)。故答案为：T1＜T2＜T3；＞； ；
③i．第一步反应的活化能E1与第二步反应的活化能E2相比：E1＞E2，判断理由活化能越大，反应速率越慢。故答案为：活化能越大，反应速率越慢；
ii．A．控制温度远高于室温，是为了保证催化剂的活性最大，故A不正确；
B．合成氨正反应形成生成物的化学键放出的热量大于拆开反应物的化学键吸收的热量，是放热反应，在不同温度下的△H都小于零，合成氨反应是气体体积减少的反应，在不同温度下的△S都小于零，故B正确；
C．NH3易液化，不断将液氨移去，减少生成物浓度，利于反应正向进行，故C正确；
D．原料气中N2由分离空气得到，H2由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生，故D正确；
故答案为：BCD。
【分析】先求出根据N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H，根据盖斯定律：①+②-③，得CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H；在温度T2压强50 MPa时，列出反应的三段式， ，由 ,解出x，再求出各物质的物质的量分数，求出分压，求出Kp；