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專題29 化學平衡常數(shù)及化學平衡相關計算 （滿分60分 時間25分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．生產(chǎn)硫酸的主要反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H＜0。圖中L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。下列說法正確的是 A． X代表壓強 B． 推斷L1>L2 C． A、B兩點對應的平衡常數(shù)相同 D． 一定溫度下，當混合氣中n（SO2）：n（O2）:n(SO3)=2:1:2，則反應一定達到平衡 【答案】B 【解析】 【分析】 【詳解】 A.因該反應正反應是一個分子數(shù)目減少的反應，增大壓強，平衡正向移動，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率應增大，與圖示變化不符，故A錯誤； B.由上述分析可知，圖中L代表壓強，因該反應正反應是一個分子數(shù)目減少的反應，所以在其它條件相同時，壓強越大，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率越大，則L1>L2，故B正確； C.由上述分析可知，X代表溫度，則A、B兩點的溫度不同，化學平衡常數(shù)不同，故C錯誤； D.一定溫度下，當混合氣中n（SO2）：n（O2）:n(SO3)=2:1:2時，反應混合物中各組份的濃度不一定保持不變，不一定是平衡狀態(tài)，故D錯誤； 答案選B。 2．CO(g)和H2O(g)以1 : 2體積比分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中進行反應：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)： 下列說法不正確的是（ ） A． 從生產(chǎn)效益分析，C組實驗的條件最佳 B． 實驗A中，在0～10min內(nèi)，以v(H2)表示的反應速率大于0.013mol/(Lmin)-1 C． 從實驗數(shù)據(jù)分析，該反應的正反應是吸熱反應 D． 比較實驗B、C，說明C實驗使用了更高效的催化劑 【答案】C 【解析】 【詳解】 3．用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，反應方程式為：4HCl(g) + O2(g)2H2O(g)+ 2Cl2(g) △H<0。一定條件下測得反應過程中n(Cl2)的實驗數(shù)據(jù)如下。下列說法正確的是 A． 2～6 min用Cl2表示的反應速率為0.9 mol/(Lmin) B． 增大壓強可以提高HCl轉(zhuǎn)化率 C． 平衡常數(shù)K(200℃)＜K(400℃) D． 0～2 min的反應速率小于4～6 min的反應速率 【答案】B 【解析】 4．汽車尾氣中的氮氧化物主要來自發(fā)動機工作時氮氣和氧氣的化合，反應為N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJmol?1。在2 000 K條件下，向10 L密閉容器中充入N2、O2各1 mol發(fā)生上述反應，相關物質(zhì)的體積分數(shù)隨時間的變化情況如表所示。 下列有關說法不正確的是 A． 0~5 min內(nèi)v(NO)=0.024 molL?1min?1 B． 當反應進行至各物質(zhì)含量保持不變時，N2的轉(zhuǎn)化率為60% C． 當反應進行至各物質(zhì)含量保持不變時，放出的熱量為180 kJ D． 若將容器的容積壓縮到原來的1/2，則正、逆反應速率均加快 【答案】C 【解析】 【詳解】本題考查有關反應速率的計算和影響反應速率的因素等。由題中反應式可知，反應前后氣體的物 5．高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為：Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)；在1000℃時，平衡常數(shù)為4.0；在1300℃時，平衡常數(shù)為3.5。下列說法中，正確的是（ ） A． 平衡常數(shù)的表達式為：K= B． 在1000℃時，10L的密閉容器中，加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1mol，10min達到平衡，υ(CO2)=0.006mol/(Lmin) C． 一段時間以后，鐵的量不再變化，不能說明該反應達到平衡 D． 下圖表示不同溫度下，CO的轉(zhuǎn)化率與時間關系圖像 【答案】B 【解析】 【詳解】 A.反應為：1/3 Fe2O3(s)+CO(g) 2/3Fe(s)+CO2(g)；平衡常數(shù)的表達式為：K=c(CO2)/c(CO), A錯誤； B. 在1000℃時，令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol,容器的體積為10L；則： 1/3 Fe2O3(s)+CO(g) 2/3Fe(s)+CO2(g) 6．在一個固定容積的密閉容器中，保持一定溫度進行如下反應：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，已知加入1 mol H2和2 mol Br2達到平衡后，生成x mol HBr，在相同條件下若起始時加入的H2、Br2、HBr分別為a、b、c(均不為0)且保持平衡時，各組分含量都不變，以下推斷正確的是 ①a、b、c應滿足的關系是4a＋c＝2b ②平衡時HBr為ax mol ③a、b、c應滿足的關系是a＋b＝c ④平衡時HBr為x mol A． ① B． ①② C． ①④ D． ②③ 【答案】C 【解析】 【詳解】 在容器中充入1molH2和2molBr2達到平衡后生成xmolHBr。在相同條件下，若起始時加入H2、Br2、HBr分別為amol、bmol、cmol（均不為0），達到平衡時，各組分百分含量和前一平衡相同，則建立的是等效平衡；由于該反應是氣體體積不變的反應，將所有量按照反應方程式轉(zhuǎn)化成氫氣和溴，只要滿足n（H2）：n（Br2）=1mol：2mol=1：2即可。①根據(jù)極限轉(zhuǎn)化的思想，將cmol的HBr極限轉(zhuǎn)化為反應物，要實現(xiàn)等效平衡的建立，則相當于的投料符合：氫氣：a+=1，溴單質(zhì)：b+=2，整理得到：4a+c=2b， 7．在恒溫、恒容條件下發(fā)生下列反應：2X2O5 (g) 4XO2(g) +O2(g) △H>0，T溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為： t/s 0 50 100 150 c(X2O5) mol/L 4.00 2.50 2.00 2.00 下列說法錯誤的是 A． T溫度下的平衡數(shù)為K=64 (mol/L)3，100s時轉(zhuǎn)化率為50% B． 50s 內(nèi) X2O5分解速率為 0.03 mol/ (L?s) C． T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，則Kl>K2 D． 若只將恒容改為恒壓，其它條件都不變，則平衡時X2O5的轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)都不變 【答案】D 【解析】 【詳解】 A．由表中數(shù)據(jù)可知，100s時處于平衡狀態(tài)，平衡時c(X2O5)=2mol/L，則： 2X2O5(g)═4XO2(g)+O2(g) 起始濃度(mol/L)：4 0 0 變化濃度(mol/L)：2 4 1 平衡濃度(mol/L)：2 4 1 T溫度下平衡常數(shù)K===64(mol/L)3，100s時轉(zhuǎn)化率為100%=50%，故A正確；B.50s內(nèi)X2O5濃度變化量為(4-2.5)mol/L=1.5mol/L，50s內(nèi)X2O5分解速率==0.03mol/(Ls)，故B正確；C．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若溫度T1＞T2，正反應為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，則K1＞K2，故C正確；D．恒容條件下，隨反應進行容器內(nèi)壓強增大，若只將恒容改為恒壓，其它條件都不變，等效為在原平衡基礎上減小壓強，平衡正向移動，平衡時X2O5的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯誤；故選D。 8．汽車尾氣是城市主要空氣污染物，汽車內(nèi)燃機工作時發(fā)生反應：N2(g) + O2(g)2NO(g)，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。 （1）已知H2或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的。N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △H= +180.5 kJmol-1,2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H=－571.6 kJmol-1,則H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是_________________________,判斷該反應自發(fā)進行的條件：_______________（填“高溫自發(fā)”或“低溫自發(fā)”）。 （2）當質(zhì)量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。下圖表示在其他條件不變時，反應：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g) + N2(g)中NO的濃度[c(NO)]隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線。 ①則該反應的△H___0（填“＞”或“＜”）。 ②若催化劑的表面積S1＞S2 ，在該圖中畫出c(NO)在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線___。 （3）某小組往一恒溫恒壓容器充入9mol N2和23mol H2模擬合成氨反應，圖C為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與總壓強（p）的關系圖．若體系在T2、60MPa下達到平衡． ①能判斷N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）達到平衡的是___（填序號）． a．容器內(nèi)壓強不再發(fā)生變化 b．混合氣體的密度不再發(fā)生變化 c．v正（N2）=3v逆（H2） d．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化 ②此時N2的平衡分壓為_________MPa．（分壓=總壓物質(zhì)的量分數(shù)）。計算出此時的平衡常數(shù)Kp=__________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。 【答案】2H2(g) + 2NO(g) = N2(g) + 2H2O(l) △H=－752.1 kJmol-1 低溫自發(fā) ＜ bd 9 0.043 【解析】 【分析】 【詳解】 （1）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，②2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6 kJ?mol-1，依據(jù)蓋斯定律可知②-①得：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H，△H=（-571.6kJ/mol）態(tài)，故c錯誤； d．反應前后混合氣體質(zhì)量不變，但氣體總物質(zhì)的量減小，所以混合氣體相對分子質(zhì)量增加，當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故d正確；故選bd； ②若體系在T2、60MPa下達到平衡，相同溫度下，氣體的體積分數(shù)等于其物質(zhì)的量分數(shù)，設平衡時n（NH3）=xmol， N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 開始（mol） 9 23 0 反應（mol） 0.5x 1.5x x 平衡（mol） 9-0.5x 23-1.5x x 平衡時氨氣體積分數(shù)=x/(32-x)=0.6,解得x=12，則N2的平衡分壓為60MPa=9 MPa，氨氣的分壓=60%60MPa=36MPa，氫氣分壓=60MPa-9MPa-36MPa=15MPa，此時的平衡常數(shù)Kp=（36MPa）2/9 MPa(15MPa)3=0.043（MPa）-2，故答案為：9；0.043（MPa）-2。 【點睛】本題主要考查化學反應速率、影響化學平衡的因素、化學平衡圖象以及熱化學方程式的書寫等，注意根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷溫度高低是關鍵，作圖時注意到達平衡的時間與平衡時NO的濃度，計算時注意三段式的建立。