化学反应的方向、化学平衡常数及转化率的计算

考点专练24 化学反应的方向、化学平衡常数及转化率的计算

两年高考真题演练

1.(2015·天津理综，6)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)＋m Y(g) 3 Z(g)平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不．正确

．．的是( )

A．m＝2

B．两次平衡的平衡常数相同

C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1

D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1

2．(2015·重庆理综，7)羰基硫(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) K＝0.1

反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是( ) A．升高温度，H2S浓度增加，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7 mol

D．CO的平衡转化率为80%

3．(2015·四川理综，7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：

已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )

A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动

B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0 %

C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动

D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K p＝24.0p总

4．(2014·上海化学，14)只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是( )

A．K值不变，平衡可能移动

B．K值变化，平衡一定移动

C．平衡移动，K值可能不变

D．平衡移动，K值一定变化

5．(2014·四川理综，7)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g) M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：

下列说法正确的是 ( )

A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol·L－1·min－1

B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0

C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%

D．实验④中，达到平衡时，b＞0.060

6．(2014·课标全国Ⅱ，26)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s后又达到平衡。

a．T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是

________________________________________________________________________。

b．列式计算温度T时反应的平衡常数K2________。

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是________________________________________________________________________。

考点专练24 化学反应的方向、化学平衡常数及转化率的计算

一年模拟试题精练

1.(2015·重庆模拟)下列说法正确的是( ) A ．能自发进行的反应一定能迅速发生

B ．反应NH 4HCO 3(s)===NH 3(g)＋H 2O(g)＋CO 2(g)

ΔH ＝＋185.57 kJ·mol －1

能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向

C ．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据

D ．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向 2．(2015·山东泰安期末)分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( ) A ．2N 2(g)＋O 2(g)===2N 2O(g)

ΔH ＝＋163 kJ·mol －1

B ．Ag(s)＋1

2Cl 2(g)===AgCl(s)

ΔH ＝－127 kJ·mol －1

C ．HgO(s)===Hg(l)＋12O 2(g) ΔH ＝＋91 kJ·mol －1

D ．H 2O 2(l)===12

O 2(g)＋H 2O(l) ΔH ＝－98 kJ·mol －1

3．(2015·南昌调研)某恒定温度下，在一个2 L 的密闭容器中充入A 气体、B 气体，测得其浓度为2 mol/L 和1 mol/L ；且发生如下反应：3A(g)＋2B(g) 4C(？)＋2D(？)已知“？”代表C 、D 状态未确定；反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C ，且反应前后压强比为5∶4，则下列说法中正确的是( )

①该反应的化学平衡常数表达式为：K ＝c 4（C ）·c 2（D ）

c 3（A ）·c 2（B ）

②此时B 的转化率为35%

③增大该体系压强，平衡向右移动，但化学平衡常数不变 ④增加C 的量，A 、B 转化率不变

A ．①②

B ．②③

C ．①④

D ．③④

4．(2015·皖南八校联考，9)某温度下，在一个2 L 的密闭容器中，加入4 mol A 和2 mol B ，发生反应：3A(g)＋2B(g) 4C(s)＋2D(g)，反应一段时间后达到平衡状态，测得生成1.6 mol C 。下列说法正确的是( )

A ．该反应的化学平衡常数K ＝c 4（C ）c 2（D ）

c 3（A ）c 2（B ）

B ．B 的平衡转化率是40%

C ．增大压强，化学平衡常数增大

D ．增加B 的量，B 的平衡转化率增大

5．(2015·苏北四市期末，11)某温度下，密闭容器中X 、Y 、Z 、W 四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示，下列说法错误的是( )

A.反应达到平衡时，X 的转化率为80%

B ．该反应的平衡常数表达式为K ＝c 4（Z ）·c 6（W ）

c 4（X ）·c 5（Y ）

C ．增大压强其平衡常数不变，但使平衡向生成Z 的方向移动

D ．改变温度可以改变此反应的平衡常数 6．(2015·西安交大附中月考，8)1 100 ℃时，在一定容积的密闭容器中发生反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＝a kJ/mol(a >0)，该温度下K ＝0.263，下列有关说法正确的是( )

A ．若生成1 mol Fe ，则吸收的热量小于a kJ

B ．若升高温度，则化学平衡逆向移动

C ．若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态

D ．达到化学平衡状态时，若c (CO)＝0.100 mol·L －1，则c (CO 2)＝0.026 3 mol·L －1

7．(2015·山东烟台质检，19)煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及产率等问题。

已知：222

(1)上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，平衡________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。

(3)830 ℃时，在恒容密闭容器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有________(填字母序号)。

(4)830 ℃时，在2 L 的密闭容器中加入4 mol CO(g)和4 mol H 2O(g)，2 min 达到平衡时，CO 的转化率是________。

(5)要提高CO 的转化率，可采取的措施是____________________

________________________________________________________________________(至少写两点)。

参考答案

考点专练24 化学反应的方向、化学平衡常数及转化率的计算

【两年高考真题演练】

1．D [A 项，由题意可知两种条件下X 、Y 、Z 的初始物质的量不同，而最终平衡状态相同，则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡，故满足反应前后气态物质计量数之和相等，则1＋m ＝3，m ＝2，正确；B 项，温度不变，平衡常数不变，正确；C 项，X 、Y 的初始物质的量之比为1∶2，根据方程式可知参加反应的X 、Y 的物质的量之比也为1∶2，故X 与Y 的平衡转化率之比为1∶1，正确；D 项，由方程式可知该反应反应前后气体

的物质的量不变，所以第二次平衡时气体的总物质的量为 4 mol ，则Z 的物质的量为 4

mol×10%＝0.4 mol ，Z 的浓度为0.4 mol÷2 L＝0.2 mol·L －1

，错误。]

2．C [A 项，升高温度，H 2S 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，错误；B 项，通入CO 气体瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率开始减小，错误；C 项，

因为该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以有K ＝2×2

8×（n －2）＝0.1，解得n ＝7，

正确；D 项，根据上述计算可知CO 的转化率为20%，错误。]

3．B [A 项，C(s)＋CO 2(g) 2CO(g)的正反应是气体物质的量增加的反应，由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器，充入惰性气体容器体积扩大，对反应体系相当于减小压强，故v (正)、v (逆)均减小，平衡正向移动，错误；B 项，由图可知，650 ℃时若设起始时CO 2的体积为1 L ，平衡时CO 2消耗的体积为x ，则

C （s ）＋CO 2（s ） 2CO （g ）

V （始）10V （变）x

2x V （平）

1－x

2x

2x

1－x ＋2x

×100%＝40.0%，x ＝0.25 L ，CO 2的转化率为25%，正确；C 项，由图可知，T ℃

时平衡体系中CO 和CO 2的体积分数均为50%，故若恒压时充入等体积的CO 2和CO 两种气体平衡不发生移动，错误；D 项，925 ℃时，CO 的平衡分压p (CO)＝p 总×96.0%，CO 2的平衡分压p (CO 2)＝p 总×4%，根据化学平衡常数的定义可知

K p ＝p 2（CO ）

p （CO 2）＝（p 总×96%）

2

p 总×4.0%

＝23.04 p 总，错误。]

4．D [对于一个给定化学反应，化学平衡常数与温度有关。]

5．C [A 项，0至5 min 内，v (M)＝0.050 mol

10 L 5 min ＝1×10－3mol ·(L·min)－1

，v (N)＝v (M)

＝1×10－3

mol ·(L·min)－1

，A 项错误；B 项，根据“三段式”：

X(g) ＋ Y(g) M(g) ＋ N(g)

初始(mol·L －1

) 0.010 0.040 0 0

转化(mol·L －1

) 0.008 0.008 0.008 0.008

平衡(mol·L －1

) 0.002 0.032 0.008 0.008

K ＝0.008 mol ·L －1

×0.008 mol ·L －1

0.002 mol ·L －1×0.032 mol ·L －1＝1，B 项错误； 实验③，根据“三段式”得：

X(g) ＋ Y(g) M(g) ＋ N(g)

初始(mol·L －1

) 0.020 0.030 0 0

转化(mol·L －1

) x x x x

平衡(mol·L －1

) 0.020－x 0.030－x x x

根据温度不变，K 不变可得

x 2

（0.020－x ）（0.030－x ）

＝1，x ＝0.012

X 的转化率＝0.012 mol ·L

－1

0.020 mol ·L

－1×100%＝60%，C 项正确；

由实验①②中数据可知该反应为放热反应，900 ℃时的平衡常数应小于800 ℃时的平衡常数，假设实验④中K ＝1，则

（

b

10

mol ·L －1）

2

（0.10－b 10）mol·L －1×（0.15－b 10

）mol·L

－1＝1

b ＝0.06

综上所述，900 ℃达到平衡时b <0.06，D 错误。]

6．解析 (1)由题意知，升温时混合气体的颜色变深，则c (NO 2)增大，平衡N 2O 4(g) 2NO 2(g)向正反应方向移动，则说明正反应为吸热反应，即ΔH >0。由图中数据可知，v (N 2O 4)＝

0.100 mol ·L －1

－0.040 mol·L －1

60 s

＝0.001 0 mol·L

－1

·s

－1

，K 1＝c 2（NO 2）

c （N 2O 4）

＝

（0.120 mol·L －1

）20.040 mol ·L

－1

＝0.36 mol·L －1

。 (2)c (N 2O 4)减小，说明平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，应该是温度升高，即T >100 ℃，由v (N 2O 4)计算出建立新平衡过程中c (N 2O 4)减小值，再计算出新平衡时c (N 2O 4)、c (NO 2)，代入K 的表达式中计算求得K 2。

(3)因为N 2O 4(g) 2NO 2(g)的逆反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡向逆反应方向移动。

答案 (1)大于 0.001 0 0.36 mol·L －1

(2)a.大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

b.平衡时，c (N 2O 4)＝0.040 mol·L －1－0.002 0 mol·L －1·s －1×10 s ＝0.020 mol·L －1

c (NO 2)＝0.120 mol·L －1＋0.002 0 mol·L －1·s －1×10 s ×2＝0.16 mol·L －1

K 2＝c 2（NO 2）c （N 2O 4）＝（0.16 mol·L －1）20.020 mol ·L

≈1.3 mol ·L －1

(3)逆反应 对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动 【一年模拟试题精练】

1．B [能自发进行的反应并不一定能迅速发生，A 项错误；应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判据进行反应自发性的判断，C 项错误；D 项中使用催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应进行的方向，错误。]

2．D [反应自发进行的前提条件是反应的ΔH －T ΔS <0，温度的变化可能使ΔH －T ΔS 的符号发生变化。

对于A 项，ΔH >0，ΔS <0，在任何温度下，ΔH －T ΔS >0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B 项，ΔH <0，ΔS <0，在较低温度下，ΔH －T ΔS <0，即反应温度不能过高；对于C 项，ΔH >0，ΔS >0，若使反应自发进行，即ΔH －T ΔS <0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D 项，ΔH <0，ΔS >0，在任何温度下，ΔH －T ΔS <0，即在任何温度下反应均能自发进行。]

错误!

设平衡时气体总的物质的量浓度为x mol/L ，根据压强之比等于物质的量之比可得：

p 前

p 后

＝n 1n 2＝3x ，即54＝3

x ，可知x ＝2.4，从而可知C 为固体或液体，D 为气体。故化学平衡常数的表达式为K ＝c 2（D ）c 3（A ）·c 2（B ），①错误；B 的转化率为0.4 mol/L 1 mol/L

×100%＝40%，②错误；该

反应是一个反应后气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向右移动，平衡常数只与温度有

关，温度不变平衡常数不变，③正确；由于C 为固体或液体，所以增加C 的量，平衡不发生移动，A 、B 的转化率不变，④正确。]

4．B [化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质C 是固体，A 错误；根据化学方程式可知，平衡时B 减少的物质的量是1.6 mol ×0.5＝0.8 mol ，故B 的平衡转化率为40%，B 正确；化学平衡常数只与温度有关，增大压强时化学平衡常数不变，C 错误；增加B 的量，平衡向正反应方向移动，A 的转化率增大，而B 的转化率减小，D 错误。]

5．C [反应达到平衡时，X 的转化率＝0.4 mol ·L

－1

0.5 mol ·L －1×100%＝80%，A 项正确；B 项，从

表中数据可推出其反应物质的化学计量数比例为0.4∶0.5∶0.4∶0.6＝4∶5∶4∶6，B 项正确；C 项，增大压强其平衡常数不变，但该反应为气体体积增大的反应，所以增大压强时平衡向逆反应方向移动，C 项错误；平衡常数只与温度有关，D 项正确。]

6．D [选项A ，若生成1 mol Fe ，则根据热化学方程式可知，吸收的热量为a kJ ；选项B ，升高温度，平衡正向移动；选项C ，反应前后气体分子数不变，任何时刻压强都不变；选项D ，根据K ＝

c （CO 2）c （CO ）

＝0.263可知，若c (CO)＝0.100 mol·L －1

，可得c (CO 2)＝0.026 3

mol ·L －1

。]

7．解析 (1)根据表格数据可知，反应温度越高化学平衡常数越小，说明升温平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。(2)其他条件不变，升高温度平衡向吸热反应方向移动，即逆向移动。(3)830 ℃时，若Q

答案 (1)放热 (2)逆向移动 (3)BC (4)50%

(5)增加H 2O(g)的量、降低反应温度、及时分离出CO 2和H 2等