1、训练(三十六)化学平衡常数及平衡转化率 1 (2021四川成都七中检测)对于反应 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0， 下列有 关说法正确的是() A升高体系温度，平衡常数 K 减小 B增大体系压强，平衡常数 K 不发生变化 C平衡常数表达式为 Kc（CO）c（H2） c（C）c（H2O） D增加 C(s)的量，平衡正向移动 B正反应为吸热反应，升高体系温度，平衡正向移动，K 增大，A 项错误；化学平衡 常数只受温度的影响，与体系的压强无关，B 项正确；C 为固体，不带入 K 的表达式中，因 此 Kc（CO）c（H2） c（H2O） ，C 项错误；固体物质的浓度视为定值，因此增加 C
2、(s)的量，平衡 不移动，D 项错误。 2(2021天津重点中学联考)一定温度下，在一个容积为 1 L 的密闭容器中，充入 1 mol H2(g)和 1 mol I2(g)， 发生反应 H2(g)I2(g)2HI(g)， 经充分反应达到平衡后， 生成的 HI(g) 占气体体积的 50%， 该温度下，在另一个容积为 2 L 的密闭容器中充入 1 mol HI(g)发生反应 HI(g) 1 2 H2(g)1 2 I2(g)，则下列判断正确的是() A后一反应的平衡常数为 1 B后一反应的平衡常数为 0.5 C后一反应达到平衡时，H2的平衡浓度为 0.25 D后一反应达到平衡时，HI(g)的平衡浓度
3、为 0.5 B前一反应达平衡时 c(H2)c(I2)0.5 molL 1，c(HI)1 molL1，则平衡常数 K1 c2（HI） c（H2）c（I2） 12 0.50.5 4，而后一反应的平衡常数 K2 1 2（H2）c 1 2（I2） c（HI） 1 K1 0.5，A 项错误， B 项正确；设后一反应达平衡时 c(H2)x mol L 1， 则平衡时 c(I2)x mol L 1， c(HI)(0.52x) molL1， K2x 1 2x 1 2 0.52x 0.5， 解得 x0.125， 故平衡时 c(HI)0.25 molL 1，C、D 项错误。 3(2021江苏苏州期初调研)羰基硫(
4、COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、 线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡：CO(g) H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1。反应前 CO 的物质的量为 10 mol，平衡后 CO 的物质 的量为 8 mol。下列说法正确的是() A升高温度，H2S 浓度增大，表明该反应是吸热反应 B通入 CO 后，正反应速率逐渐增大 C反应前 H2S 物质的量为 5 mol DCO 的平衡转化率为 20% D升高温度， H2S 浓度增大， 说明平衡向逆反应方向移动， 逆反应吸热， 正反应放热， A 项错误；通入 CO 气体瞬间正反应速率增大，达到最
5、大值，向正反应方向建立新的平衡， 正反应速率逐渐减小，B 项错误；设反应前 H2S 的物质的量为 n mol，容器的容积为 V L， 则 CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1 n 始/mol10n00 n 转/mol2222 n 平/mol8n222 K 2 V 2 V 8 V n2 V 0.1，解得 n7，C 项错误；根据上述计算可知 CO 的转化率为 20%，D 项正确。 4 (2021湖南长郡中学检测)将一定量的 SO2(g)和 O2(g)分别通入体积为 2 L 的恒容密闭 容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据： 实验编号温度/平衡常数 起始量/mol平衡
6、量/mol达到平衡所需 时间/minO2SO2O2SO2 1T1K142x0.86 2T2K2420.4yt(t6) 下列说法中不正确的是() Ax2.4 BT1、T2的关系：T1T2 CK1、K2的关系：K2K1 D实验 1 在前 6 min 的反应速率 v(SO2)0.2 molL 1min1 A根据题中信息可列“三段式”： 2SO2(g)O2(g)2SO3(g) n(起始)/mol42 n(转化)/mol4x20.8 n(平衡)/molx0.8 (4x)(20.8)21，解得：x1.6。同理，解得 y0.2。由 t6 得，2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)是放热反应，温度越高，反应
7、速率越高，反应正向进行的程度越小，根据 x，y 可以判断出 T1T2，K1K2。实验 1 在前 6 min 的反应速率 v(SO2)4 mol1.6 mol 2 L6 min 0.2 molL 1min1。 5(2021北京顺义区检测)在一定体积的 1 L 密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g) H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表： t/7008008301 000 K0.60.91.01.7 下列说法正确的是() A上述生成 CO 和 H2O 的反应为放热反应 B加压、增大 H2浓度和加入催化剂都能提高 CO2的转化率 C830 达平衡后，再充
8、入 1.0 mol H2，K 值增大，平衡正向移动 D830 时反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为 1 D由表格数据可知，温度越高，K 越大，则生成 CO 和 H2O 的反应为吸热反应，A 项错误；该反应为气体体积不变的反应，加压、使用催化剂，平衡均不移动，则不能提高转 化率，而增大 H2浓度能提高 CO2的转化率，B 项错误；充入 1.0 mol H2，反应物浓度增大， 但 K 只与温度有关，则平衡正向移动，但 K 不变，C 项错误；正逆反应的 K 互为倒数关系， 由 830 时 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)K1.0，则 830 时反应 CO(g)
9、H2O(g) CO2(g)H2(g)的平衡常数为 K 1 1.0 1，D 项正确。 6(2021山西晋城检测)碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种优良的锂离子电池电解液的 溶剂，可利用以下反应制取：C2H5OCOOC2H5CH3OCOOCH3 2CH3OCOOC2H5。该反应中碳酸甲乙酯的产率()与温度(T)、投料比(R)的关系如图所 示。 注：Rn(C2H5OCOOC2H5)n(CH3OCOOCH3) 下列有关说法正确的是() A生成碳酸甲乙酯的反应是吸热反应 B增大反应物中 CH3OCOOCH3的浓度能提高碳酸甲乙酯的产率 C反应温度为 650 K 时，碳酸甲乙酯的产率为 60% D
10、该反应的平衡常数 K9 A由图像知，在投料比相同的情况下，温度越高，碳酸甲乙酯的产率越高，说明升 温平衡正向移动，正反应是吸热反应，A 项正确；相同温度下，R 越大，碳酸甲乙酯的产率 越高，说明 C2H5OCOOC2H5浓度越大，产物产率越高，CH3OCOOCH3的浓度越大，产物产 率越低，B 项错误；650 K 时，只有 R1 时，碳酸甲乙酯的产率为 60%，C 项错误；K 与 温度有关，温度不确定，无法求 K，D 项错误。 7(2019海南卷)由羟基丁酸生成丁内酯的反应如下： 在 298 K 下，羟基丁酸水溶液的初始浓度为 0.180 molL 1，测得丁内酯的浓度随 时间变化的数据如表所
11、示。回答下列问题： t/min215080100120160220 c/molL 1 0.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.132 (1)该反应在 5080 min 内的平均反应速率为_molL 1min1。 (2)120 min 时羟基丁酸的转化率为_。 (3)298 K 时该反应的平衡常数 K_。 (4)为提高羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是 _。 答案(1)0.000 7(2)0.5(50%)(3)11 4 (4)将丁内酯移走 8(2020山东等级模拟考)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇 解反应可用于制备
12、甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为： CH3COOCH3(l)C6H13OH(l) 催化剂 CH3COOC6H13(l)CH3OH(l) 已知 v正k正x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)，v逆k逆x(CH3COOC6H13)x(CH3OH)，其 中 v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x 为各组分的物质的量分数。 (1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比 11 投料，测得 348 K、343 K、338 K 三个温度下乙酸甲酯转化率()随时间(t)的变化关系如下图所示。 该醇解反应的H_0(填或)。348 K 时，以物质的量分数表示的化学平衡常 数 Kx_(保留
13、 2 位有效数字)。 在曲线、中，k正k逆值最大的曲线是_；A、B、C、D 四点中，v正最 大的是_，v逆最大的是_。 (2)343 K 时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比 11、12 和 21 进行初始投料。则达 到平衡后，初始投料比_时，乙酸甲酯转化率最大；与按 12 投料相比，按 21 投料时化学平衡常数 Kx_(填增大、减小或不变)。 (3)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是 _。 a参与了醇解反应，但并不改变反应历程 b使 k正和 k逆增大相同的倍数 c降低了醇解反应的活化能 d提高乙酸甲酯的平衡转化率 解析(1)根据图像可知，温度，转化率，故H0；Kk
14、 正 k逆 ， 温度高，K 大，所以曲线 k正k逆最大；A 点反应物浓度最大，温度最高，C 点生成物 浓度最大，温度最高。(3)a 选项催化剂参与反应，且改变反应历程；d 选项催化剂不影响平 衡移动。 答案(1)3.2AC(2)21不变(3)bc 9(2020全国卷，28 题节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中 的关键工序是 SO2的催化氧化：SO2(g)1 2 O2(g) 钒催化剂 SO3(g)H98 kJmol 1。回答 下列问题： (1)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时，在 0.5 MPa、 2.5 M
15、Pa和5.0 MPa 压强下， SO2平衡转化率随温度的变化如图所示。 反应在5.0 MPa、 550 时的_， 判断的依据是_。 影响的因素有_。 (2)将组成(物质的量分数)为 2m%SO2(g)、m%O2(g)和 q%N2(g)的气体通入反应器，在温 度 t、 压强 p 条件下进行反应。 平衡时， 若 SO2转化率为， 则 SO3压强为_， 平衡常数 Kp_(以分压表示，分压总压物质的量分数)。 (3)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为： vk 1 0.8 (1n)式中：k 为反应速率常数，随温度 t 升高而增大；为 SO2 平衡转化率，为某时刻 SO2转化率，n 为常数。在0.9
16、0 时， 将一系列温度下的 k、 值代入上述速率方程，得到 vt 曲线，如图所示。 曲线上 v 最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度 tm。 ttm 后，v 逐渐下降。原因是_ _ _。 解析(1)反应 SO2(g)1 2 O2(g)SO3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应， 其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中 p15.0 MPa， p30.5 MPa。由图可知，反应在 5.0 MPa、550 时 SO2的平衡转化率0.975。温度、压 强和反应物的起始浓度(组成)都会影响 SO2的平衡转化率，温度一定时，压强越大，越 大；压强一定时，温度越高，越
17、小。 (2)在温度 t、压强 p 条件下进行反应，平衡时 SO2转化率为，由于 N2对反应无影响， 可认为混合气体由 SO2和 O2组成，则有 2m%m%1，2mm100，设 SO2有 2m mol， 则 O2有 m mol，利用“三段式法”计算： SO2(g) 1 2 O2(g)SO3(g) 起始量/mol2mm0 转化量/mol2mm2m 平衡量/mol2m(1)m(1)2m 因反应恒压，故 SO3的压强为 2 m 3mm p 2m 100m p 2m 100m p。 平衡时，SO2、O2的压强分别为 2m（1） 100m p、m（1） 100m p，则平衡常数 Kp 2m 100mp 2
18、m（1） 100m p m（1） 100m p 0.5 （1）1.5 m 100mp 0.5 。 (3)在0.90 时，SO2催化氧化的反应速率为 vk 0.901 0.8 (10.90n)。升高 温度，k 增大使 v 逐渐提高，但降低使 v 逐渐下降。ttm时，k 增大对 v 的提高大于引 起的降低；ttm后，k 增大对 v 的提高小于引起的降低。 答案(1)0.975该反应气体分子数减小，增大压强，提高。5.0MPa2.5MPap2， 所 以 p1 5.0MPa温 度 、 压 强 和 反 应 物 的 起 始 浓 度 ( 组 成 )(2) 2mp 100m （1）1.5 m 100mp 0.
19、5 (3)升高温度，k 增大使 v 逐渐提高，但降低使 v 逐渐下降。 ttm时，k 增大对 v 的提高大于引起的降低；ttm后，k 增大对 v 的提高小于引起的降 低 10(2020全国卷)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热点研究领域。回 答下列问题： (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O) _。 当反应达到平衡时， 若增大压强， 则 n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不 变”)。 (2)理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)n(H2)13，在体系压强为 0.1 MPa，反应 达到平衡时，四种组分的物质的量分数 x 随温度
20、 T 的变化如图所示。 图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成 C2H4反应的 H_0(填“大于”或“小于”)。 (3) 根 据 图 中 点 A(440 K ， 0.39) ， 计 算 该 温 度 时 反 应 的 平 衡 常 数 Kp _(MPa) 3(列出计算式，以分压表示，分压总压物质 的量分数)。 解析(1)根据题给信息可知，反应原理为 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g)， 则乙烯和水的物质的量之比为 14。当反应达平衡时，增大压强，平衡向气体体积减小的 方向移动，即平衡向正反应方向移动，则乙烯的物质的量变大。(2)由于原料初
21、始组成 n(CO2)n(H2)13，而反应 2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)中二氧化碳和氢气的 化学计量数之比也为 13，则无论反应进行到什么程度，混合气体中 n(CO2)n(H2)始终为 13，故可判断曲线 a、b、c、d 分别代表 H2、H2O、CO2、C2H4。由于升高温度，CO2或 H2的量增多，说明逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应。(3)根据(2)中的分析可知，任 意时刻 CO2和 H2的物质的量分数之比始终为 13，根据点 A 坐标(440 K，0.39)可知，氢气 和水蒸气的物质的量分数都为 0.39，则 CO2的物质的量分数为0.39 3 0.13，C
22、2H4的物质的 量分数为0.39 4 (注意： C2H4和 H2O 的物质的量分数之比始终为化学计量数之比)， 则 CO2(g)、 H2(g)、C2H4(g)、H2O(g)的分压分别为 0.1 MPa0.39 3 、0.1 MPa0.39、0.1 MPa0.39 4 、0.1 MPa 0.39 ， 从 而 可 求 得 Kp 9 4 1 （0.039）3 (MPa) 3 或 Kp pC2H4p4H2O p2CO2p6H2 0.39 4 0.1 Mpa（0.1 MPa0.39）4 0.39 3 0.1 MPa 2 （0.1 MPa 0.39）6 0.3940.39 4 0.396 0.39 3 2
23、 1 0.13 。 答案(1)14变大(2)dc小于 (3)9 4 1 0.0393 或 0.3940.39 4 0.396 0.39 3 2 1 0.13 等 11 (1)(2018全国卷)F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 时 N2O5(g) 分解反应： 其中 NO2二聚为 N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下 表所示t时，N2O5(g)完全分解： t/min040801602601 3001 700 p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1 25 时 N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数
24、 Kp_kPa(Kp为以分压表示的平衡 常数，计算结果保留 1 位小数)。 (2)(2018全国卷)对于反应 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)， 采用大孔弱碱性阴离子 交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。 343 K 时反应的平衡转化率_%。 平衡常数 K343 K_(保留 2 位小数)。 (3)(2019全国卷)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。 下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl)c(O2)分别等于 11、41、71 时 HCl 平衡转化 率
25、随温度变化的关系： 可知反应平衡常数 K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设 HCl 初始 浓 度 为 c0， 根 据 进 料 浓 度 比 c(HCl) c(O2) 11 的 数 据 计 算 K(400) _(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同 时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是 _。 在 一 定 温 度 的 条 件 下 ， 进 一 步 提 高HCl 的 转 化 率 的 方 法 是 _。(写出 2 种) 解析(1)时间无限长时 N2O5完全分解，故由 2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)知，此时生成
26、 的 p(NO2)=2p(N2O5)235.8 kPa71.6 kPa，p(O2)0.535.8 kPa17.9 kPa。由题意知， 平衡时体系的总压强为 63.1 kPa，则平衡体系中 NO2、N2O4的压强和为 63.1 kPa17.9 kPa 45.2 kPa，设 N2O4的压强为 x kPa，则 N2O4(g)2NO2(g) 初始压强/kPa071.6 转化压强/kPax2x 平衡压强/kPax71.62x 则有 x(71.62x)45.2，解得 x26.4，71.6 kPa26.4 kPa218.8 kPa，Kp p2（NO2） p（N2O4） （18.8 kPa） 2 26.4 k
27、Pa 13.4 kPa。 (2)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线 a 达到平衡的时间短，则曲 线 a 代表 343 K 时 SiHCl3的转化率变化，曲线 b 代表 323 K 时 SiHCl3的转化率变化。 由题图可知，343 K 时反应的平衡转化率22%。设起始时 SiHCl3(g)的浓度为 1 molL 1，则有 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g) 起始浓度/molL 1 100 转化浓度/molL 1 0.220.110.11 平衡浓度/molL 1 0.780.110.11 则 343 K 时该反应的平衡常数 K343 Kc（SiH2Cl2）c
28、（SiCl4） c2（SiHCl3） （0.11 molL 1）2 （0.78 molL 1）2 0.02。 (3)由图像知， 随着温度的升高， HCl 的平衡转化率降低， 所以 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g) 2H2O(g)的HK(400 )。 在温度一定的条件下， c(HCl) 和 c(O2)的进料比越大，HCl 的平衡转化率越低，所以题图中自上而下三条曲线是 c(HCl) c(O2)(进料浓度比)为 11、41、71 时的变化曲线。当 c(HCl)c(O2)11 时，列三段 式： 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g) 起始浓度c0c000 转化浓度0.84c0
29、0.21c00.42c00.42c0 平衡浓度(10.84)c0(10.21)c00.42c00.42c0 K(400) （0.42c0）2（0.42c0）2 （10.84）4c4 0 （10.21）c0 0.4220.422 （10.84）4（10.21）c0 。 c(HCl)c(CO2)过高时，HCl 转化率较低；当 c(HCl)c(O2)过低时，过量的 O2和 Cl2 分离时能耗较高。 由平衡移动的条件可知，为提高 HCl 的转化率，在温度一定的条件下，可以增大反应 体系的压强，增加 O2的量，或者及时除去产物。 答案(1)13.4(2)220.02 (3)大于 （0.42）2（0.42）2 （10.84）4（10.21）c0 O2和 Cl2分离能耗较高、 HCl 转化率较低增 加反应体系压强、及时除去产物
