第22讲化学平衡常数及转化率的计算第一部分：高考真题感悟1．（2021·海南·高考真题）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2．（2017·天津·高考真题）常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5，已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。下列判断正确的是A．第一阶段，增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，若在30℃和50℃两者之间选择反应温度，应选50℃C．第二阶段的Ni(CO)4分解率较低D．第一阶段反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)3．（2020·海南·高考真题）NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应：CO(g)+NO(g)=CO2(g)+N2(g)     ΔH=-374.3kJ·mol-1K=2.5×1060，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是A．K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全B．增大压强，平衡将向右移动，K>2.5×1060C．升高温度，既增大反应速率又增大KD．选用适宜催化剂可达到尾气排放标准4．（2020·江苏·高考真题）反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是A．该反应、B．该反应的平衡常数C．高温下反应每生成1molSi需消耗D．用E表示键能，该反应5．（2021·湖南·高考真题）已知：，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．容器内压强不变，表明反应达到平衡B．时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数：D．平衡常数K：第二部分：最新模拟精练完卷时间：50分钟一、选择题（共12*5分）1．（2021·江苏南通·模拟预测）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>0B．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．（2022·上海金山·一模）合成氨工业N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在不同温度下的平衡常数如表：温度/℃25400平衡常数Kab下列关于该反应的说法错误的是A．实现了氮的固定B．该反应放热，a＜bC．升温，正、逆反应速率均增大D．达到平衡后压缩容器体积，N2转化率增大3．（2022·上海徐汇·一模）已知：A(g)+2B(g)3C(g)+Q(Q>0)，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是A．t2时改变的条件：向容器中加入CB．容器内压强不变时，表明反应达到平衡C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ) D．平衡常数K：K(Ⅱ)>K(Ⅰ)4．（2022·江苏·模拟预测）铁的氧化物是重要的化工原料，可用作反应的催化剂。工业含铁废渣中含有大量铁的氧化物，常用于制取聚合硫酸铁铝净水剂。对于反应，下列有关说法正确的是A．加入催化剂，反应的焓变变小B．升高温度，反应体系的活化分子百分数增多C．向固定容积的反应体系中充入氦气，反应速率加快D．其他条件相同，增大，反应的平衡常数K增大5．（2022·广东广州·一模）一定温度下向容器中加入A发生反应如下：①A→B，②A→C，③B⇌C。反应体系中A、B、C的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是A．反应①的活化能大于反应② B．该温度下，反应③的平衡常数大于1C．t1时，B的消耗速率大于生成速率 D．t2时，c(C)=c0-c(B)6．（2022·江苏·徐州市第七中学模拟预测）氯元素具有多种化合价，可形成、、、和等离子，在一定条件下能发生相互转化。在新型催化剂作用下，氧化HCl可获得：   。对于反应，下列说法正确的是A．该反应B．4molHCl与1mol反应转移电子数约为C．的使用能降低该反应的焓变D．反应的平衡常数为7．（2022·江苏·扬州中学三模）液氨是一种很好的溶剂，液氨可以微弱的电离产生NH和NH。NH3中的一个H原子若被-NH2取代可形成N2H4(联氨)，若被-OH取代可形成NH2OH(羟胺)。在有NH存在时，Cu(OH)2能溶于氨水形成[Cu(NH3)4]2+。NH3经过一定的转化可以形成N2、NO、NO2、N2O4(无色)、HNO3等。对于反应2NO2(g)N2O4(g)，下列说法正确的是A．该反应的H＞0B．该反应的平衡常数表达式为K=C．升高温度，该反应的正反应速率减小，逆反应速率增大D．将反应器容积压缩为原来的一半，气体颜色比压缩前深8．（2022·重庆八中模拟预测）氢能是清洁的绿色能源。现有一种太阳能两步法甲烷、水蒸气催化重整制氢工艺，第I、II步反应原理及反应的lgKp-T关系如图所示。下列有关说法正确的是A．CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H<0B．NiFe2O4改变反应历程，降低了反应活化能，提升了反应物的平衡转化率C．1000℃时，反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)平衡常数Kp=4D．某温度下，向反应体系中通入等体积的CH4(g)和H2O(g)，达到平衡时CH4的转化率为60%、则此时混合气体中H2的体积分数为56.25%9．（2022·云南保山·一模）下列说法正确的是A．ΔH<0，ΔS>0的反应在任何条件下都可以实际发生B．O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)在298K时平衡常数K=6.8×1024，说明在该温度下反应速率很快C．金属单质导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化D．可用装置证明元素非金属性：N>C>Si10．（2022·湖南衡阳·一模）常温下某同学将一定量的NO2充入注射器中后封口，测得拉伸和压缩注射器的活塞过程中气体透光率随时间的变化如图所示[已知气体颜色越深，透光率越小；2NO2(红棕色)N2O4(无色)     △H＜0]。下列说法正确的是A．该实验能说明勒夏特列原理 B．d点：v(正)＞v(逆)C．c点c(NO2)比a点小 D．若注射器绝热，则Kb＞Kc11．（2021·河北·模拟预测）氨是最基本的化工原料之一。工业合成氨的反应为3H2(g)+N2(g)2NH3(g)∆H<0，在一定条件下，将H2(g)和N2(g)充入恒容密闭容器中，反应过程中各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示∶下列叙述正确的是A．图中两次平衡时反应的化学平衡常数不相等B．第10min时改变的一个条件为加压或加入催化剂C．可用勒夏特列原理来解释工业合成氨需在高温下进行D．25至30min时间段，反应的平均速率v(H2)=0.015mol/(L·min)12．（2021·北京·模拟预测）反应在不同温度时的平衡常数如下：700800830100012000.60.91.01.72.6密闭容器中，某温度(T)、某时刻(t)时，反应混合物中M、N、P，Q的浓度分别为、、、。下列说法正确的是A．该反应B．若，则t时刻反应向正反应方向进行C．若t时刻反应达到化学平衡，则D．当达到化学平衡时，二、主观题（共3小题，共40分）13．（2022·新疆乌鲁木齐·一模）（10分）与在高温下发生反应：。在时，将与充入的空钢瓶中，经过反应达到平衡，平衡时水蒸气的物质的量分数为0.125。(1)用的浓度变化表示的反应速率________。的平衡转化率_______。(2)时该反应的平衡常数，在此温度下按相同投料在相同容器中重复上述反应，经过，测得水蒸气的物质的量为。判断此时该反应是否达到平衡___________(填“是”“否”或“无法确定”)。(3)时，在体积一定的密闭容器中按原料初始组成进行该反应，能判断反应达到化学平衡状态的依据是___________。A．容器中压强不再改变 B．容器中的物质的量分数不再改变C． D．容器中混合气体的密度不再改变(4)要增大该反应的平衡常数K值，可采取的措施有___________。A．增大的起始浓度 B．增大反应体系压强C．使用高效催化剂 D．升高温度14．（2022·上海上海·二模）（14分）CH4-CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)-Q(Q>0)]以两种温室气体为原料生成了合成气，在“碳中和”的时代背景下，该技术受到更为广泛的关注。Ⅰ.完成下列填空：(1)某温度下，在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%。此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为_______。平衡常数的值为_______。达到平衡后，其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol，则化学平衡_______移动(选填“正向”“逆向”或“不”)。Ⅱ.储能是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放的过程。CH4-CO2重整反应也可用于高温废热的储能。800℃下，研究反应物气体流量、CH4与CO2物质的量比对CH4转化率(α)、储能效率(η)的影响，部分数据如下所示。序号加热温度/℃反应物气体流量/L•min-1n(CH4)∶n(CO2)α/%η/%ⅰ70042∶249.042.0ⅱ80042∶279.652.2ⅲ80063∶364.261.9ⅳ80062∶481.141.6已知储能效率η=Qchem/Qi，其中，Qchem是通过化学反应吸收的热量，Qi是设备的加热功率。(2)解释为何可以用CH4-CO2重整反应进行储能。_______(3)对比实验_______(填序号)，可得出结论：气体流量越大，CH4转化率_______。(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高，结合相关数据解释为何储能效率却低的原因(两次实验中设备的加热功率Qi不变)。_______15．（2022·山东省实验中学模拟预测）以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.Ⅱ.回答下列问题：(1)反应I、II的1nK(K代表化学平衡洋数)随(温度的倒数)的变化如图所示。据图判断，升高温度时，反应CO(g)+H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，若在恒温恒压下充入氦气，反应Ⅱ的平衡将___________(填“正向”“逆向”或“不”)移动；若将反应体系体积压缩至原来一半，重新达到平衡时两反应所需时间tI___________tII(填“＞”“＜”或“=”)。(3)恒压条件下，将CO2和H2按体积比1：3混合，初始压强为P0，在不同催化剂作用下发生反应I和反应Ⅱ，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。已知：CH3OH的选择性=①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________。A．210℃   B．230℃      C．催化剂CZT     D．催化剂CZ(Zr—1)T②在230℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是___________。③已知反应Ⅱ的速率方程可表示为，，其中分别为正、逆反应的速率常数，1gk与的关系如图所示，①、②、③、④四条斜线中，表示1gk正的是___________；230℃下，图中A、B、C、D点的纵坐标分别为，达到平衡时，测得体系中，以物质的分压表示的反应I的平衡常数___________。(已知：1