江苏专用2019届高考化学二轮复习压轴题热点练3：化学平衡常数平衡转化率的计算 - 有答案

热点3 化学平衡常数、平衡转化率的计算

1．CuCl2溶液中的铜主要以Cu(H2O)4、CuCl4形式存在，将CuCl2溶于浓盐酸中，存在下列平衡：Cu(H2O)4

(aq)＋4Cl(aq)

－

2＋

2－

2＋

CuCl4(aq)＋4H2O(l) ΔH＜0。

2－

(1)该反应的平衡常数表达式为_______________________。

(2)常温下，测定平衡体系中：Cu(H2O)4浓度为a mol·L、Cl浓度为b mol·L、CuCl4浓度为c mol·L

－1

2＋

－1

－

－1

2－

，Cl的转化率为____________(用含a、b、c的字母表示)。

－

c（CuCl24）

答案 (1)4＋ c（Cl－）·c[Cu（H2O）24]4c(2) b＋4c解析 (2)已知Cu(H2O)4(aq)＋4Cl(aq)

－1

－

－1

2－

2＋

－

－

CuCl4(aq)＋4H2O(l)平衡体系中：Cu(H2O)4浓度为a

－1

－

－1

－

2－2＋

mol·L、Cl浓度为b mol·L、CuCl4浓度为c mol·L，则Cl变化的浓度为4c mol·L，Cl起始

4c－1－

的浓度为(b＋4c) mol·L，Cl的转化率为。

b＋4c2．T温度时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO发生反应 2NO(g)＋2CO(g)

N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5 kJ·mol

－1

－1

－1

5 min时达到平衡，测得0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L·min。 (1)T温度时，该反应的平衡常数K＝________。

(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为________。 答案 (1)800 (2)4∶5

解析 (1)T温度时，0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L·min，则平衡时c(N2)＝0.016 mol·L

－1

－1

－1

N2(g)＋2CO2(g)，平衡时c(CO2)＝0.16

2

0.16×0.08－1－1－1

mol·L，c(CO)＝0.04 mol·L，c(NO)＝0.04 mol·L，该反应的平衡常数K＝22＝800。

0.04×0.04·min×5 min＝0.08 mol·L，根据方程式2NO(g)＋2CO(g)

(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比等于物质的量之比＝（0.16＋0.08＋0.04＋0.04）×104

＝。

2＋25

3．850 ℃时在体积为5 L的反应器中发生反应： CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol，CO和H2O(g)浓度变化如图所示，请列式计算

－1

－1－1

此条件下的平衡常数___________________________ ____________________________________________。

答案 K＝

c（CO2）·c（H2）0.12×0.12

＝＝1

c（CO）·c（H2O）0.18×0.08

解析 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始浓度/

－1 0.20 0.30 0 0 mol·L变化浓度/

－1 0.12 0.12 0.12 0.12 mol·L平衡浓度/

－1 0.08 0.18 0.12 0.12 mol·L

c（CO2）·c（H2）0.12×0.12

平衡常数K＝＝＝1。

c（CO）·c（H2O）0.18×0.08

4.甲醇是重要的化工原料，利用煤化工中生产的CO和H2可制取甲醇，发生的反应为CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g) ΔH＝－99 kJ·mol。在某温度时，将1.0 mol CO与2.0 mol H2充入2 L的空钢瓶

－1

中，发生上述反应，在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为10%。甲醇浓度的变化状况如图所示：

(1)从反应开始到5 min时，生成甲醇的平均速率为____________________。

(2)5 min时达到平衡，H2的平衡转化率α＝________%，化学平衡常数K＝________。(保留两位小数) 答案 (1)0.025 mol·L·min

－1

－1

(2)25 0.59

解析 根据题目数据计算如下： 设平衡时甲醇的物质的量浓度为x， CO(g)＋ 2H2(g)

CH3OH(g)

起始 0.5 1 0 反应 x 2x x 平衡 0.5－x 1－2x x

(以上单位为mol·L)甲醇的物质的量分数为10%，所以＝10%，x＝0.125 mol·L。

0.5－x＋1－2x＋x(1)甲醇的平均速率为0.125÷5＝0.025 mol·L·min。

(2)由上述计算，反应的氢气为

0.25

2×0.125＝0.25 mol，转化率为×100%＝25%。达到平衡时CO、H2和CH3OH的物质的量浓度分别为：

1

0.125－1－1－1

0.375 mol·L、0.75 mol·L和0.125 mol·L，所以平衡常数K＝2≈0.59。

0.375×0.75

5．已知A(g)＋B(g)

C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下： 温度/℃ 平衡常数 回答下列问题：

(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0。(填“＜”“＞”或“＝”)

(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L·s，则6 s时c(A)＝________mol·L，C的物质的量为________mol；反应经过一段时间，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为________。

c（C）·c（D）

答案 (1) ＜

c（A）·c（B）

(2)0.022 0.09 80% 80% 解析 (1)根据反应A(g)＋B(g)

C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝

－1

－1

－1

－1

－1

－1

x－1

700 1.7 800 1.1 830 1.0 1000 0.6 1200 0.4 c（C）·c（D）

，随着温度升高，

c（A）·c（B）

K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH＜0。

(2)6 s内消耗的A为0.003 mol·L·s×6 s×5 L＝0.09 mol，则此时A的物质的量浓度为0.20 mol－0.09 mol－1

＝0.022 mol·L；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09 mol。设

5 L参与反应的A的物质的量为x mol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x) mol，(0.80－x) mol、

－1

－1

x mol、x mol，根据平衡常数的表达式和此时K＝1.0，求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平

衡体系中充入氩气，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率依然为80%。

6．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s)2NO(g)＋Cl2(g)

NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH＜0(Ⅰ) 2ClNO(g) K2 ΔH＜0(Ⅱ)

2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。

(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10 mol·L·min，回答下列问题：

①平衡后n(Cl2)＝________ mol。 ②NO的转化率α1＝________。

③其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“＞”“＜”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。

④若要使K2减小，可采用的措施是________________。

－3

－1

－1

K21－2

答案 (1) (2)①2.5×10 ②75% ③＞ 不变 ④升高温度

K2

c（ClNO）c2（ClNO）

解析 (1)反应①的化学平衡常数＝2，反应②的平衡常数＝2，反应③平衡c（NO2）c（NO）·c（Cl2）

c（Cl2）·c2（NO）K21

常数＝，所以计算K＝。 4

c（NO2）K2

(2) 2NO(g)＋Cl2(g)起始量/mol 0.2 0.1 0 变化量/mol 0.15 0.075 0.15 平衡量/mol 0.05 0.025 0.15

0.15－2

则平衡后氯气的物质的量为2.5×10 mol；一氧化氮的转化率＝＝75%；其他条件保持不变，反

0.2应(Ⅱ)在恒压条件下进行，随反应进行，气体体积减小，为保持恒压所以容器的体积减小，压强比恒容容器大，平衡正向移动，平衡时一氧化氮的转化率增大，平衡常数随温度变化，不随浓度或压强变化，若要使平衡常数减小，平衡逆向移动，正反应是放热的，所以可以选择升高温度。

7．2NO(g)＋O2(g)

2NO2(g) ΔH＜0是制造硝酸的重要反应之一。在800 ℃时，向容积为1 L的密

2ClNO(g)

闭容器中充入0.010 mol NO和0.005 mol O2，反应过程中NO的浓度随时间变化如图所示：

请回答下列问题：

(1)2 min内，v(O2)________ mol·L·min。

(2)升高温度，平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。 (3)平衡时，NO的转化率是________。

(4)800 ℃时，该反应的化学平衡常数为________。

答案 (1)1.25×10 (2)逆 (3)50% (4)400

－1－1

0.010 mol·L－0.005 mol·L

解析 (1)v(NO)＝

2 min

1－1－1－3－1－1

＝0.0025 mol·L·min，则v(O2)＝v(NO)＝1.25×10 mol·L·min。

2(2)正反应放热，则升高温度平衡逆向移动。

0.005－1－1

(3)起始时c(NO)＝0.010 mol·L，平衡时c(NO)＝0.005 mol·L，可知转化率为×100%＝50%。

0.010(4) 2NO(g)＋O2(g)

－1

－3

－1

－1

2NO2(g)

起始/mol·L 0.010 0.005 0 平衡/mol·L 0.005 0.0025 0.005

2

c2（NO2）0.005

则K＝2＝＝400。

c（NO）·c（O2）0.0052×0.0025

－1

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