2024高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練11化學(xué)平衡的相關(guān)計算含解析

PAGE13-化學(xué)平衡的相關(guān)計算化學(xué)平衡的相關(guān)計算化學(xué)平衡的相關(guān)計算例1．某1L恒容密閉容器中，CH4、H2O(g)的起始濃度分別為1.8mol·L?1和3.6mol·L?1，二者反應(yīng)生成CO2和H2，該反應(yīng)的部分物質(zhì)的濃度隨時間變更的關(guān)系如圖所示(部分時間段的濃度變更未標(biāo)出)，其中第6min起先上升溫度。下列有關(guān)推斷正確的是（）A．X是H2B．增大壓強，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小C．第一次平衡時的平衡常數(shù)約為0.91D．若5min時向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，則平衡正向移動【解析】依據(jù)圖像0～4minCH4削減0.5mol·L－1，X增加0.5mol·L－1，則X為CO2，A項錯誤；溫度不變時，增大壓強，平衡常數(shù)不變，B項錯誤；4min時，反應(yīng)第一次達到平衡狀態(tài)：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)起始/mol·L－11.83.600轉(zhuǎn)化/mol·L－10.51.00.52.0平衡/mol·L－11.32.60.52.0平衡常數(shù)K=eq\f(0.5×2.04,1.3×2.62)≈0.91，C項正確；若5min時向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，則濃度商Q=eq\f(1.2×2.04,2.0×2.62)≈1.42＞0.91，反應(yīng)逆向移動，D項錯誤?！敬鸢浮緾例2．某溫度下，將2molA和3molB充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：aA(g)+B(g)C(g)+D(g)，5min后達到平衡。已知該溫度下其平衡常數(shù)K=1，若溫度不變時將容器的體積擴大為原來的10倍，A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變更，則（）A．a(chǎn)=3B．a(chǎn)=2C．B的轉(zhuǎn)化率為60%D．B的轉(zhuǎn)化率為40%【解析】溫度不變，擴大容器體積(相當(dāng)于減小壓強)時，A的轉(zhuǎn)化率不變，說明反應(yīng)前后氣體的體積不變，即a=1，A、B兩項均錯誤；假設(shè)達到平衡時，B的轉(zhuǎn)化量為xmol，則A、B、C、D平衡時的物質(zhì)的量分別為(2-x)mol、(3-x)mol、xmol、xmol，設(shè)容器體積為1L，則平衡常數(shù)K=eq\f(x2,(2－x)·(3－x))=1，解得x=1.2，B的轉(zhuǎn)化率為eq\f(1.2mol,3mol)×100%=40%，D項正確。【答案】D例3．將固體NH4I置于密閉容器中，在某溫度下發(fā)生下列反應(yīng)NH4I(s)NH3(g)+HI(g)，2HI(g)H2(g)+I2(g)。當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，c(H2)=0.5mol·L?1，c(HI)=4mol·L?1，則NH3的濃度為（）A．5mol·L?1B．4mol·L?1C．4.5mol·L?1D．3.5mol·L?1【解析】當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，c(H2)=0.5mol·L?1，則依據(jù)其次個方程式可知分解的HI濃度為c(HI)分解=1mol·L?1，依據(jù)第一個反應(yīng)方程式可知起先反應(yīng)產(chǎn)生的HI總濃度c(HI)總=c(HI)分解+c(HI)平衡=1mol·L?1+4mol·L?1=5mol·L?1，由于反應(yīng)產(chǎn)生的NH3與HI的物質(zhì)的量相等，反應(yīng)容器的容積相同，所以NH3的濃度為5mol·L?1，故答案為選項A?！敬鸢浮緼例4．在肯定溫度下，將兩種氣體M和N通入容積為VL的密閉容器中進行反應(yīng)，M和N的物質(zhì)的量與時間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（）A．0～t2內(nèi)用M表示的平均反應(yīng)速率是2/t2（mol·(L·min)?1）B．t1～t2內(nèi)容器內(nèi)的壓強漸漸減小C．該反應(yīng)的方程式為N2MD．t2與t3時刻的混合氣體的平均相對分子質(zhì)量相等【解析】圖像看出反應(yīng)從起先到平衡，N的物質(zhì)的量減小，應(yīng)為反應(yīng)物，M的物質(zhì)的量增多，應(yīng)為是生成物，結(jié)合反應(yīng)的方程式可計算相關(guān)物質(zhì)的反應(yīng)速率以及物質(zhì)的量濃度關(guān)系。N的物質(zhì)的量減小，應(yīng)為反應(yīng)物，平衡時物質(zhì)的量變更值為8mol-2mol=6mol，M的物質(zhì)的量增多，應(yīng)為生成物，平衡時物質(zhì)的量的變更值為5mol-2mol=3mol，則有n(N)∶n(M)=6mol：3mol=2∶1，可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NM。則A．0～t2內(nèi)M的物質(zhì)的量增加了4mol－2mol=2mol，則用M表示的平均反應(yīng)速率是2mol/(VL·t2min)=2/Vt2mol·(L·min)?1，A錯誤；B．t1～t2內(nèi)容器發(fā)生反應(yīng)2NM，N轉(zhuǎn)化為M，物質(zhì)的量削減，所以容器內(nèi)的壓強漸漸減小，B正確；C．依據(jù)以上分析可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NM，C錯誤；D．t2與t3時刻的混合氣體的總物質(zhì)的量不同，分別為8mol和7mol，則平均相對分子質(zhì)量不等，D錯誤；答案選B。【答案】B例5．可逆反應(yīng)①X(g)+2Y(g)2Z(g)、②2M(g)Ng)+P(g)分別在密閉容器的兩個反應(yīng)室中進行，反應(yīng)室之間有無摩擦、可滑動的密封隔板。反應(yīng)起先和達到平衡狀態(tài)時有關(guān)物理量的變更如圖所示，下列推斷不正確的是（）A．反應(yīng)①的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．達平衡(I)時體系的壓強與反應(yīng)起先時體系的壓強之比為10∶11C．達平衡(I)時，X的轉(zhuǎn)化率為20％D．在平衡(I)和平衡(II)中，M的體積分?jǐn)?shù)不相等【解析】A．降溫由平衡（Ⅰ）向平衡（Ⅱ）移動，同時X、Y、Z的總物質(zhì)的量削減，說明平衡向右移動，正反應(yīng)放熱，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故A正確；B．平衡時，右邊物質(zhì)的量不變，由圖可以看出達平衡（Ⅰ）時體系的壓強與反應(yīng)起先時體系的壓強之比為：，故B正確；C．達平衡（Ⅰ）時，右邊氣體的物質(zhì)的量不變，仍為2mol，左右氣體壓強相等，設(shè)平衡時左邊氣體的物質(zhì)的量為xmol，則有：，x=mol，即物質(zhì)的量削減了(3-)mol=mol，所以達平衡（Ⅰ）時，X的轉(zhuǎn)化率為，故C錯誤；D．由平衡（Ⅰ）到平衡（Ⅱ），化學(xué)反應(yīng)②發(fā)生平衡的移動，則M的體積分?jǐn)?shù)不相等，故D正確；答案選C?！敬鸢浮緾提分訓(xùn)練提分訓(xùn)練1．某溫度下，將0.10molH2(g)和0.10molI2(g)充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(H2)=0.0080mol·L?1。則反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K為（）A．1.0B．0.75C．0.5D．0.25【解析】由題意可知，起始時氫氣和碘蒸汽的濃度均為0.010mol·L?1，達到平衡時氫氣的濃度為0.0080mol·L?1，則反應(yīng)消耗氫氣的濃度為（0.010-0.0080）mol·L?1=0.0020mol·L?1，由化學(xué)方程可知，平衡時碘蒸汽的濃度為0.0080mol·L－1，碘化氫的濃度為0.0040mol·L?1，平衡常數(shù)K===0.25，故選D?！敬鸢浮緿2．在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)XYZ初始濃度/mol·L－10.10.20平衡濃度/mol·L－10.050.050.1下列說法錯誤的是（）A．反應(yīng)達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50%B．增大壓強，使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數(shù)增大C．反應(yīng)可表示為X+3Y2Z，其平衡常數(shù)為1600D．變更溫度可以變更此反應(yīng)的平衡常數(shù)【解析】A．反應(yīng)達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為：（0.1mol/L?0.05mol/L）/0.1mol/L×100%=50%，故A正確；B．增大壓強平衡向生成Z的方向移動，但平衡常數(shù)不變，故B錯誤；C．K=c2(Z)/[c(X)?c3(Y)]=(0.1mol/L)2/[(0.05mol/L)×(0.05mol/L)3]=1600(mol/L)?2，故C正確；D.平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度變更時，化學(xué)平衡常數(shù)肯定變更，故D正確?！敬鸢浮緽3．對于反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采納大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變更的結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是（）A．343K時SiHCl3的平衡常數(shù)約為0.02B．323K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α=22%C．在343K時，要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可實行的措施是剛好移去產(chǎn)物或者提高反應(yīng)物濃度D．比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a小于vb【解析】溫度越高反應(yīng)速率越快，先達到平衡，所以曲線a為343K時的SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變更曲線，曲線b為323K時的SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變更曲線。A．據(jù)圖可知343K時平衡時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率為22%，設(shè)起始SiHCl3(g)濃度為1mol·L?1，則有則平衡常數(shù)K=≈0.02，故A正確；B．據(jù)圖可知323K時平衡時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率為21%，故B錯誤；C．該反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相同，增大SiHCl3的濃度雖然可以使平衡正向移動，但轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；D．a(chǎn)處溫度高于b處，所以va大于vb，故D錯誤；綜上所述答案為A?！敬鸢浮緼4．在2L恒容密閉容器中充入1molCO、2molH2，在肯定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)ΔH=﹣90.1kJ·mol?1；CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強之間的關(guān)系如圖所示。下列推斷正確的是（）A．工業(yè)上，利用上述反應(yīng)合成甲醇，溫度越高越好B．圖象中X代表溫度，MC．圖象中P點代表的平衡常數(shù)K為4D．溫度和容積不變，再充入1molCO、2molH2，達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率減小【解析】A．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度上升，平衡向左移動，甲醇的產(chǎn)率降低，應(yīng)依據(jù)催化劑來選擇合適的溫度，A項錯誤；B．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，又是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，從圖象看出，隨著X增大，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以X代表壓強，M代表溫度，溫度越高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率越低，所以M1>M22H2(g)+CO(g)CH3OH(g)起始濃度/（mol·L?1）10.50變更濃度/（mol·L?1）0.50.250.25平衡濃度/（mol·L?1）0.50.250.25K=cCH3OHc(CO)·c【答案】C5．肯定條件下，向密閉容器中加入X物質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)3X(g)Y(g)+Z(s)ΔH<0，反應(yīng)肯定時間后變更某一個外界條件，反應(yīng)中各時刻X物質(zhì)的濃度如下表所示，下列說法中不正確的是（）A．0~5min時，該反應(yīng)的速率為v(X)=0.12mol/(L·min)B．5min時反應(yīng)達到第一次平衡，該溫度下的平衡常數(shù)數(shù)值為0.625C．15min時變更的條件可能是上升溫度D．從初始到17min時，X的轉(zhuǎn)化率為30

%【解析】A．0~5min時，該反應(yīng)中X的平均速率，故A正確；B．5min時反應(yīng)達到第一次平衡，此時c(X)=0.4mol?L?1，Δc(X)=0.6mol?L?1，Δc(Y)=0.2mol?L?1，c(Y)=0.2mol?L?1，該溫度下的平衡常數(shù)數(shù)值為，故B錯誤；C．15min時變更的條件可能是上升溫度，上升溫度，平衡向吸熱反應(yīng)即逆向移動，X的濃度增大，故C正確；D．從初始到17min時，Δc(X)=0.3mol?L?1，X的轉(zhuǎn)化率為，故D正確。綜上所述，答案為B。【答案】B6．某恒定溫度下，在一個2L的密閉容器中充入A氣體、B氣體，其濃度分別為2mol/L，1mol/L，且發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)已知“?”代表C、D狀態(tài)未確定；反應(yīng)一段時間后達到平衡，測得生成1.6molC，且反應(yīng)前后壓強比為5∶4，則下列說法中不正確的是（）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為：②此時B的轉(zhuǎn)化率為35%③增大該體系壓強，平衡向右移動，但化學(xué)平衡常數(shù)不變④增加C的量，A、B轉(zhuǎn)化率不變A．①②B．②③C．③④D．①④【解析】反應(yīng)一段時間后達到平衡，測得反應(yīng)前后壓強比為5∶4，故反應(yīng)后氣體體積減小，故C、D至少一種不為氣體；在一個2L的密閉容器中充入A氣體，B氣體，測得其濃度為2mol/L和1mol/L；則A氣體，B氣體的物質(zhì)的量分別為4mol，2mol，則反應(yīng)前氣體總的物質(zhì)的量為4mol+2mol=6mol；測得反應(yīng)前后壓強比為5∶4，故平衡時氣體總的物質(zhì)的量為6mol×4/5=4.8mol；生成1.6molC，則生成D的物質(zhì)的量為1.6×2/4=0.8mol，反應(yīng)的B的物質(zhì)的量為1.6×2/4=0.8mol，反應(yīng)A的物質(zhì)的量為1.6×3/4=1.2mol，則平衡時，A、B、C、D的物質(zhì)的量分別為2.8mol、1.2mol、1.6mol、0.8mol，平衡時氣體總的物質(zhì)的量為6mol×=4.8mol，故D為氣體，C不為氣體．①C不為氣體，故C不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達式中，故①錯誤；②反應(yīng)的B的物質(zhì)的量為0.8mol，故B的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，故②錯誤；③反應(yīng)后氣體體積減小，故增大該體系壓強，平衡向右移動；平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，故③正確；④C不為氣體，故增加C的量，平衡不移動，故A、B轉(zhuǎn)化率不變，故④正確；答案選A。【答案】A7．在肯定溫度下，變更起始時對反應(yīng)的影響如圖所示，下列說法正確的是（）A．、點均為平衡點，點未達平衡且向正反應(yīng)方向進行B．、、三點中，點時SO2的轉(zhuǎn)化率最大C．、、點均為平衡點，點時SO2的轉(zhuǎn)化率最大D．、、三點的平衡常數(shù)：【解析】A．題圖中橫坐標(biāo)為起始時SO2的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)為平衡時SO3分?jǐn)?shù)，曲線上的點對應(yīng)的狀態(tài)為平衡狀態(tài)，A不正確；B．變更的只有起始時n(SO2)，n(O2)不變，當(dāng)起始n(SO2)越小時，SO2的轉(zhuǎn)化率越大，故點SO2的轉(zhuǎn)化率最大，B正確、C錯誤；D．溫度不變，則平衡常數(shù)不變，D不正確；故選B?！敬鸢浮緽8．在肯定溫度下，將氣體X和氣體Y各0.16mol充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)，一段時間后達到平衡。反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如下表。下列說法正確的是（）24790.120.110.100.10A．反應(yīng)前2min的平均速率B．其他條件不變，降低溫度，反應(yīng)達到新平衡前C．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.44D．其他條件不變，再充入0.2molZ，平衡時X的體積分?jǐn)?shù)增大【解析】A．反應(yīng)前2minY物質(zhì)的量削減0.16mol-0.12mol=0.04mol，故，化學(xué)反應(yīng)速率之比等于對應(yīng)化學(xué)式前的系數(shù)之比，故，A錯誤；B．正反應(yīng)放熱，其他條件不變，降低溫度平衡正向移動，反應(yīng)達到新平衡前，B錯誤；C．由表中數(shù)據(jù)可知7min時，反應(yīng)已達到平衡，平衡時Y的物質(zhì)的量為0.1mol，則：化學(xué)平衡常數(shù)，C正確；D．其他條件不變，再充入0.2molZ，等效于在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強，反應(yīng)前后氣體的體積不變，平衡不移動，X的體積分?jǐn)?shù)不變，D錯誤；故選C?！敬鸢浮緾9．煤炭屬于不行再生資源，高效、清潔地利用煤炭資源至關(guān)重要。請回答下列問題：(1)煤的氣化。原理是C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH。在1L密閉容器中投入1mol碳，并充入2molH2，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示：①有關(guān)圖1、圖2的說法正確的有________(填字母)。A．氫氣的反應(yīng)速率v(Z)>v(X)>v(Y)B．T1<1000KC．平衡常數(shù)K(X)=K(Y)>K(Z)D．工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)溫度為T2時，壓強越高，經(jīng)濟效益越好②圖2中A點對應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)煤生產(chǎn)水煤氣和半水煤氣。①工業(yè)上用煤生產(chǎn)作為合成氨原料氣的水煤氣，要求氣體中(CO+H2)與N2的體積之比為3.1～3.2，發(fā)生的反應(yīng)有C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，C(s)+1/2O2(g)CO(g)。從能量角度考慮，通入空氣的目的是________________________________________________。②如圖3是反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH<0中CO和CO2的濃度隨時間發(fā)生變更的曲線，則t2時刻變更的條件可能是________________(寫出1種即可)。若t4時刻通過變更容積的方法將壓強增大為原來的2倍，在圖中t4～t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變更曲線，并標(biāo)明物質(zhì)(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)?！窘馕觥?1)①依據(jù)C(s)+2H2(g)CH4(g)，增大壓強，平衡正向移動，因此壓強越大，碳的轉(zhuǎn)化率越高，因此p1＜6MPa，依據(jù)圖1，上升溫度，碳的轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡逆向移動，因此ΔH＜0。A項，溫度越高，壓強越大，反應(yīng)速率越快，氫氣的反應(yīng)速率v(Z)>v(X)>v(Y)，正確；B項，依據(jù)圖2，T1時碳的轉(zhuǎn)化率大于1000K時碳的轉(zhuǎn)化率，依據(jù)ΔH＜0，溫度越高，碳的轉(zhuǎn)化率越低，因此T1＜1000K，正確；C項，溫度不變，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)K(X)=K(Y)，上升溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，因此平衡常數(shù)K(X)=K(Y)>K(Z)，正確；D項，壓強越高，對設(shè)備的要求越高，會大大的增加成本，經(jīng)濟效益反而減小，錯誤。②圖2中A點對應(yīng)的碳的轉(zhuǎn)化率為50%，壓強為4.5MPa。C(s)+2H2(g)CH4(g)起始(mol)120反應(yīng)(mol)0.510.5平衡(mol)0.510.5平衡常數(shù)Kp=eq\f(\f(1,3)×4.5,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)×4.5))2)=eq\f(1,6)。(2)①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)是吸熱反應(yīng)，通入空氣后發(fā)生C(s)+1/2O2(g)CO(g)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可維持體系的熱平衡，因此工業(yè)上用煤生產(chǎn)作為合成氨原料氣的水煤氣。②在t2時刻CO的濃度減小、CO2濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，且CO和CO2濃度變更有接觸點，所以可以通過降低溫度、增大水蒸氣的量或削減氫氣的量實現(xiàn)；t4時刻通過變更容積的方法將壓強增大為原先的兩倍，則體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，故濃度分別增大為原來的2倍，又反應(yīng)前后氣體系數(shù)相等，平衡不移動，所以圖像僅僅是濃度分別變?yōu)樵瓉淼?倍并且保持不變，如圖為?！敬鸢浮?1)①ABC②1/6(2)①前者是吸熱反應(yīng)，通入空氣后發(fā)生的是放熱反應(yīng)，可維持體系的熱平衡②降低溫度(或增大水蒸氣的量，削減氫氣的量)10．工業(yè)合成氨反應(yīng)為Nz(g)+3H2(g)2NH3(g)，對其探討如下：在773K時，分別將2molN2和6molH2充入一個固定容積為1L的密閉容器中，隨著反應(yīng)的進行，氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表;t/min051015202530n（H2）/mol6.004.503.603.303.033.003.00n（NH3）/mol01.001.601.801.982.002.00(1)前10min中利用N2表示的反應(yīng)速率