北京市2022-2023学年高二上学期期末化学试题知识点分类汇编-03化学平衡的计算
一、单选题
1．（2023秋·北京大兴·高二统考期末）某温度下，恒容密闭容器内发生反应： ，该温度下，。某时刻，测得容器内、、HI的浓度依次为0.01 mol L、0.01 mol L、0.02 mol L。一段时间后，下列情况与事实相符的是
A．混合气体颜色变深
B．混合气体密度变大
C．氢气的体积分数变小
D．体系从环境中获得热量使反应体系能量升高
2．（2023秋·北京房山·高二统考期末）时，在含有的某溶液中，加入过量金属锡()，发生反应：，体系中和变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A．
B．时，该反应的平衡常数
C．1-2分钟内，用表示的平均速率是
D．往平衡体系中加入后，增大
3．（2023秋·北京顺义·高二统考期末）相同温度下，在三个密闭容器中分别进行反应：。达到化学平衡状态时，相关数据如下表。下列说法不正确的是
实验 起始时各物质的浓度/() 平衡时物质的浓度/()
Ⅰ 0.01 0.01 0 0.008
Ⅱ 0.02 0.02 0 a
Ⅲ 0.02 0.02 0.04
A．该温度下，反应的平衡常数为0.25
B．实验Ⅱ达平衡时， a=0.016
C．实验Ⅲ开始时，反应向生成的方向移动
D．达到化学平衡后，压缩三个容器的体积，反应体系颜色均加深，是平衡逆移的结果
4．（2023秋·北京顺义·高二统考期末）一定条件下的密闭容器中发生反应：。达平衡后升高反应温度，下列叙述不正确的是
A．正、逆反应速率都增大 B．平衡向逆反应方向移动
C．的转化率增大 D．化学平衡常数增大
5．（2023秋·北京西城·高二统考期末）一定温度下，在2个容积均为10L的恒容密闭容器中，加入一定量的反应物，发生反应：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，充分反应并达到化学平衡状态，相关数据见表。下列说法正确的是
容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 平衡时I2的浓度/(mol L-1)
n(H2) n(I2) n(HI) c(I2)
I 0.1 0.1 0 0.008
Ⅱ 0.2 0.2 0 x
A．该温度下，反应的化学平衡常数K=0.25
B．Ⅱ中x=0.008
C．容器内气体的密度不再改变可以作为反应达到化学平衡状态的标志
D．反应开始阶段的化学反应速率：I>Ⅱ
6．（2023秋·北京海淀·高二首都师范大学附属中学校考期末）某温度时， 。该温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中，投入和，起始浓度如下：
起始浓度 甲 乙 丙 丁
0.10 0.10 0.20 0.20
0.10 0.20 0.10 0.20
平衡时，下列推断不正确的是
A．甲中的转化率为50%
B．乙中的转化率等于丙中的转化率
C．丁中各物质的物质的量相等
D．甲、乙、丁中关系为甲<乙<丁
7．（2023秋·北京东城·高二统考期末）在容积不变的容器中充入CO和NO发生如下反应：,其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得与时间的关系如图所示。
已知：ⅰ.起始投料比均为2∶3；
ⅱ.比表面积：单位质量的物质具有的总面积。
下列说法不正确的是
A．Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，催化剂的比表面积不同
B．Ⅱ中NO的平衡转化率为75％
C．在Ⅲ的条件下，该反应的平衡常数
D．，Ⅲ中平均反应速率
8．（2023秋·北京延庆·高二统考期末）向体积为10L的恒容密闭容器中通入1.5mol和1.5mol制备，反应原理为。在不同温度(、)下测得容器中随时间的变化曲线如下图所示。
下列说法不正确的是
A．该反应的正方向
B．时，的平衡转化率
C．时，若改为恒温恒压容器，平衡时
D．达平衡后再充入，不能提高的转化率
9．（2023秋·北京海淀·高二北京二十中校考期末）(s)与CO(g)主要发生如下反应。
①
②
反应的还原产物与温度密切相关。其他条件一定，(s)和CO(g)反应达平衡时，CO(g)的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A．反应的焓变为
B．根据图象推测，应当小于0
C．反应温度越高，主要还原产物中铁元素的价态越低
D．温度高于1040℃时，(s)和CO(g)发生的主要反应的化学平衡常数
10．（2023秋·北京海淀·高二北京二十中校考期末）一定条件下，按n(NO)∶n(O2)=2∶1的比例向反应容器充入NO、O2，发生反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。温度、压强(p)对NO平衡转化率的影响如下，
下列分析正确的是
A．压强大小关系：p1>p2
B．其他条件相同时，随温度升高该反应的平衡常数增大
C．400℃、p1条件下，O2的平衡转化率为40%
D．500℃、p1条件下，该反应的化学平衡常数一定为
11．（2023春·北京海淀·高二101中学校考期末）一定温度下，在2个恒压密闭容器中，加入一定量的反应物，发生反应：，充分反应并达到化学平衡状态，相关数据见下表。下列说法正确的是
容器编号 起始时各物质的物质的量浓度 平衡时的浓度
Ⅰ 0.01 0.01 0.008
Ⅱ 0.02 0.02 x
A．Ⅱ中 B．该温度下，反应的化学平衡常数
C．容器内气体的密度不再改变时反应达到平衡 D．容器中的转化率：Ⅰ>Ⅱ
二、原理综合题
12．（2023秋·北京平谷·高二统考期末）按要求回答下列问题：
(1)已知：I．
II．
III．
①表示C的燃烧热的热化学方程式为 (填序号)。
②写出CO燃烧的热化学方程式 。
③ 。
(2)下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一
①在容积不变的密闭容器中，将2.0mol的CO与8.0mol的混合加热到830℃，达到平衡时CO的转化率80%，此温度下该反应的平衡常数 ，放出的热量为 。
②若保持温度不变，把容器的容积缩小一半，则正反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，逆反应速率 ，CO的转化率 ，平衡常数 。
13．（2023秋·北京东城·高二汇文中学校考期末）煤的气化和间接液化涉及如下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
(1)在恒温恒容条件下，下列叙述中能表明反应Ⅰ达到化学平衡状态的 (填序号)。
a.CO的浓度不再变化
b.单位时间内每消耗就生成
c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体压强不随时间而变化
(2)在500℃时反应Ⅱ的平衡常数，若此温度下密闭容器中CO和的起始浓度都是，计算达平衡时CO的转化率为 。
(3)一定温度下在两个2L的恒容密闭容器中分别发生反应Ⅲ，相关数据如下：
容器 甲 乙
反应物投入量 和 和
平衡时
平衡时能量变化 放出88.2kJ 吸收
① (填“>”、“<”或“=”)； 。
②计算甲中反应的平衡常数= (填具体数值)；若使该反应的平衡常数增大，可以采取的措施有 (填字母序号)。
a.升高温度 b.降低温度 c.压缩体积来增大体系压强 d.增大的浓度
③若充入和，其他条件与甲相同，一段时间后达到平衡状态，放出热量 (填“>”、“<”或“=”)；若将乙中反应改为在起始容积为2L的恒压容器中进行，平衡时的物质的量浓度为，则 (填“>”、“<”或“=”)。
④在其他条件不变的情况下，研究温度对该反应的影响，如图为温度为时甲中反应的测定结果，若只把温度升高到进行，请绘制温度为时的测定结果 。
14．（2023秋·北京昌平·高二统考期末）煤炭资源是我国重要能源，直接做燃料利用率低且产生固体垃圾和有害气体。工业上可以通过煤的气化来实现煤的综合利用，以解决上述问题。煤炭转化为水煤气的主要反应为煤炭与水蒸气反应生成和。
已知：；
；
；
(1)该反应的热化学方程式为： 。
(2)该反应的化学平衡常数表达式 。
(3)已知该反应在700℃时。700℃时，向密闭容器中投入各，此时该反应 (填“向正反应进行”、“向逆反应进行”或“达平衡状态”)，结合计算说明理由： 。
(4)已知该反应某温度时，在该温度下向密闭容器中投入足量的和，则该温度下的平衡转化率为 。
(5)从物质和能量的角度说明将煤炭转化为水煤气的价值 。
三、填空题
15．（2023秋·北京房山·高二统考期末）合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。
(1)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的化学平衡常数表达式为 。
(2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是 。
序号 化学反应 K(298K)的数值
① N2(g) + O2(g) 2NO(g) 5×10-31
② N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 4.1×106
(3)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。
温度/℃ 压强/MPa 氨的平衡含量
200 10 81.5%
550 10 8.25%
①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是 (填字母序号)。
a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
b.温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动
c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
d.温度升高，K变小，平衡逆向移动
③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是 。
(4)图1表示500℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数 ；
(5)图2是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是 (填“温度”或“压强”)；判断L1、L2的大小关系并说明理由 。
参考答案：
1．C
【分析】某时刻，测得容器内H2、I2、HI的浓度依次为0.01 mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L，则＜21，即Q＜K，所以平衡会正向移动。
【详解】A. 由分析可知，平衡正向移动，碘单质会转化成碘化氢，紫红色的碘蒸气浓度减小，所以混合气体的颜色会变浅，故A错误；
B.根据质量守恒定律可知，反应前后气体的质量保持不变，又该反应在恒容密闭容器中进行，由密度定义可知，密度保持不变，故B错误；
C. 由分析可知，平衡正向移动，所以氢气会消耗，体积分数会减小，故C正确；
D. 由题干知，该反应放热，则体系向环境释放热量使，故D错误；
答案为C。
2．D
【详解】A．化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应的化学平衡常数，A正确；
B．根据图像可知在298 K时反应达到平衡时，c(Pb2+)=0.10 mol/L，c(Sn2+)=0.22 mol/L，所以该温度下的化学平衡常数，B正确；
C．根据图像可知1-2分钟内，用表示的平均速率是，C正确；
D．Pb是固体，其浓度不变，所以向平衡体系中加入固体Pb后，c(Pb2+)不变，D错误；
故合理选项是D。
3．D
【详解】A．由第I组数据可知，达到平衡时，==0.008mol/L，=0.004mol/L，该温度下，反应的平衡常数为，故A正确；
B．反应条件为恒温恒容，实验Ⅱ相对于实验I相当于加压，平衡不移动，则实验Ⅱ达平衡时，故a=0.016，故B正确；
C．温度不变，平衡常数不变，实验Ⅲ开始时，浓度商，故反应向逆反应方向，即生成的方向移动，故C正确；
D．该反应前后气体物质的量不变，加压，平衡不移动，反应体系颜色均加深，是因为容积减小，碘蒸气浓度造成的，故D错误；
故选D。
4．B
【详解】A．升高温度，正逆反应速率都增大，A正确；
B．该反应正反应方向为吸热反应，升高温度平衡正向移动，B错误；
C．升高温度平衡正向移动，C2H6 的转化率增大，C正确；
D．升高温度平衡正向移动，化学平衡常数增大，D正确；
故选B。
5．A
【详解】A．由表中信息可知，I中平衡时I2的浓度为0.008 mol L-1，由方程式可知平衡时H2的浓度为-(-0.008 mol L-1)=0.008 mol L-1，平衡时HI的浓度为0.004 mol L-1，反应的化学平衡常数K==0.25，故A正确；
B．容器Ⅱ相当于在I的基础上再充入0.1mol H2(g)和0.1molI2(g)，等效于增大压强，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)是气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，Ⅱ中x=0.008mol/L×2=0.016mol/L，故B错误；
C．该反应过程中气体总质量和总体积都不变，则容器内气体的密度一直不变，当容器内气体的密度不再改变时，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．容器Ⅱ相当于在I的基础上再充入0.1mol H2(g)和0.1molI2(g)，等效于增大压强，反应速率增大，化学反应速率：I<Ⅱ，故D错误；
故选A。
6．D
【详解】A．设甲容器中平衡时反应掉的二氧化碳的浓度为xmol/L，根据K= =1，得x=0.05，所以CO 2 的转化率为50%，H2 的转化率也是50%，故A正确；
B．设乙容器中平衡时反应掉的二氧化碳的浓度为xmol/L，则K= =1；设丙容器中平衡时反应掉的氢气的浓度为ymol/L，则K= =1，所以x=y，乙中的转化率等于丙中的转化率，故B正确；
C．该反应是气体体积前后不变的反应，压强对平衡没有影响，丙的起始浓度为甲的2倍，成比例，所以甲和丙为等效平衡，由A的分析可知，平衡时甲容器中c(CO2 )是0.05mol/L，而甲和丙为等效平衡，但丙的起始浓度为甲的两倍，所以平衡时，丙中c(CO2)是0.1mol/L，则丁中各物质的物质的量均为0.1mol/L，故C正确；
D．由C可知，甲中c(H+)=0.05mol/L，丁中c(H+)=0.1mol/L，乙容器相当于在甲的基础上再充入CO2，平衡正向移动，c(H+)减小，甲、乙、丁中关系为乙<甲<丁，故D错误；
故选D。
7．B
【详解】A．Ⅰ、Ⅱ两个过程达到反应平衡时间不同，反应温度相同，催化剂的比表面积不同，催化剂比表面积越大，催化效率越高，A正确；
B．Ⅱ中△c(CO)=4×10-3mol/L-1×10-3mol/L=3×10-3mol/L，起始投料比均为2∶3，△c(NO)=6×10-3mol/L-3×10-3mol/L =3×10-3mol/L ，NO的平衡转化率为3×10-3mol/L ÷6×10-3mol/L ×100%=50％，B错误；
C．在Ⅲ的条件下，，平衡常数，C正确；
D．，Ⅲ中平均反应速率，D正确；
答案选B。
8．C
【详解】A．由题图可知，温度下先达到平衡，温度下的速率快，所以>，温度越高越有利于平衡正向移动生成一氧化碳，该反应的正方向，A正确；
B．时，的平衡转化率，由化学方程式知反应掉的和生成的CO的量一样多，生成的CO的量为1.0mol，所以，B正确；
C．时，平衡时，若改为恒温恒压容器，由于该反应是气体体积增大的反应，相当于在原来基础上降低压强，平衡正向移动，因此平衡时，，C错误；
D．达平衡后再充入，平衡正向移动，水的转化率提高，但不能提高的转化率，D正确；
故选C。
9．C
【分析】反应的还原产物与温度密切相关。根据(s)和CO(g)反应达平衡时，CO(g)的体积分数随温度的变化关系，温度低于570℃时，随温度升高，CO(g)的体积分数增大，可知温度低于570℃时，主要发生反应；温度高于570℃时，随温度升高，CO(g)的体积分数减小，可知温度高于570℃时，主要发生反应。
【详解】A．根据盖斯定律(②-①)得的焓变为，故A正确；
B．根据图象，温度低于570℃时，随温度升高，CO(g)的体积分数增大，可知小于0，故B正确；
C．温度低于570℃时，主要还原产物为Fe，温度高于570℃时，主要还原产物为FeO，故C错误；
D．温度高于1040℃时，(s)和CO(g)发生的主要反应为；温度高于1040℃时，CO(g)的体积分数小于20%，化学平衡常数，故D正确；
选C。
10．C
【详解】A．400℃时，从下到上，NO转化率增大，说明平衡正向移动即增大压强，因此压强大小关系：p2>p1，故A错误；
B．其他条件相同时，随温度升高，NO转化率降低，平衡逆向移动，因此该反应的平衡常数减小，故B错误；
C．根据加入的量之比等于计量系数之比，则转化率相等，因此在400℃、p1条件下，O2的平衡转化率为40%，故C正确；
D．该反应是体积减小的反应，500℃、p1条件下，由于缺少容器体积，因此无法计算该反应的化学平衡常数，故D错误；
答案为C。
11．B
【分析】该反应在恒温恒压条件下的密闭容器中进行，加入的反应物浓度为1:2，那么平衡时两容器中反应物的转化率相同，Ⅱ中各组分浓度为Ⅰ中对应的各组分浓度的2倍。
【详解】A．由分析知，Ⅱ中，A错误；
B．容器Ⅰ中平衡时，说明的浓度减少了，则平衡时，，故该温度下反应的化学平衡常数，B正确；
C．该反应气体前后的化学计量数之和相等，则容器体积反应前后不变，而容器内气体总质量守恒，那么密度一直为定值，当密度不再改变时不能说明反应一定达到了平衡状态，C错误；
D．由分析知，两容器中的转化率相同，D错误；
故选B。
12．(1) II △H=-283kJ/mol -614.5kJ/mol
(2) 1 64kJ 增大 增大 不变 不变
【分析】（1）根据盖斯定律计算进行计算；
（2）根据已知条件列三段式进行计算；把容器的容积缩小一半，相当于增大压强，速率增大，平衡往气体分子数减小的方向移动，据此分析。
【详解】（1）①燃烧热25℃、101 kPa时， 1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量，I生成CO，故选II；
②根据盖斯定律，，△H=-2△H1+2△H2=-(-110.5kJ/mol)+ (-393.5kJ/mol)=-283kJ/mol，所以热化学方程式为 △H=-283kJ/mol；
③根据盖斯定律，③=-II+2×I=-393.5kJ/mol+2×(-110.5 kJ/mol)= -614.5kJ/mol；
（2）①在容积不变的密闭容器中，将2.0molCO与8.0mol混合加热到830℃发生上述反应，达到平衡时CO的转化率是80%，即消耗2×80%=1.6mol，列三段式：，；
放出的热量=2mol×80%×40kJ=64kJ；
②若保持温度不变，平衡常数不变，把容器的容积缩小一半，相当于增大压强，正逆反应速率都增大，平衡往气体分子数减小的方向移动，由于该反应左右两边气体分子数相等，所以平衡不移动， CO的转化率不变。
13．(1)acd
(2)75%
(3) = 9.8 27 b < >
【详解】（1）对于反应：，
a.CO的浓度不再变化，反应达到平衡，a正确；
b.单位时间内每消耗就生成，即，不能说明反应达到平衡状态，b错误；
c.恒温恒容，容器中气体的质量发生变化，体积始终不变，则密度也发生变化，所以当密度不变时说明达到平衡状态，c正确；
d.该反应往正向是气体分子数变大的反应，恒温恒容条件下，容器中气体压强一直在发生变化，当气体压强不变时说明达到平衡状态，d正确；
故答案为：acd。
（2）在500℃时反应Ⅱ的平衡常数，若此温度下密闭容器中CO和的起始浓度都是，设反应转化的c(CO)=xmol/L，列三段式：
，解得x=3/4，达平衡时CO的转化率=。
（3）①根据恒温恒容条件下的等效平衡，甲和乙为完全等效，平衡正向移动，故平衡时c1=c2； 甲中放出的热量与乙中吸收的热量之和为2×49.0kJ=98.0kJ，则a=98.0kJ-88.2kJ=9.8kJ；
②设反应转化的c(CO2)=xmol/L，列三段式：
则x×49kJ=88.2kJ，解得x=1.8，平衡常数；
平衡常数只受温度影响，该反应为放热反应，则降低温度，平衡往正向移动，平衡常数K增大，选b；
③恒温恒容条件下，其他条件与甲相同，若充入和，投料相当于对甲容器减小压强，平衡逆向移动，放出热量小于88.2kJ÷2=44.1kJ;
恒温恒容下，由于乙是从逆向建立平衡，逆向是气体分子数增大的反应，随着反应的进行，压强不断增加，若将乙中反应改为在的恒压容器中进行，相当于对乙进行减压，压强减小，平衡往逆向移动，所以达到平衡时c(CH3OH)变小，所以c2>c3；
④该反应为放热反应，温度升高，平衡往逆向移动，甲醇的物质的量减小，同时升高温度使反应速率加快，所以斜率更大，如图：
14．(1)+131.5
(2)
(3) 正反应进行
(4)50%
(5)可以增大可燃物与氧气的接触面积提高燃烧效率，并且可以减少二氧化硫和一氧化碳等污染气体的排放，根据能量守恒，反应放出的能量不会增大
【详解】（1）已知：①；
②；
③
由盖斯定律可知，①-②-③得反应=+131.5；
（2）由化学方程式可知，该反应的化学平衡常数表达式；
（3）700℃时，向密闭容器中投入各，此时，则反应正向进行；
（4）
已知该反应某温度时，则，a=1mol/L，则该温度下的平衡转化率为；
（5）将煤炭转化为水煤气可以增大可燃物与氧气的接触面积提高燃烧效率，并且可以减少二氧化硫和一氧化碳等污染气体的排放，根据能量守恒，反应放出的能量不会增大。
15． K= 氮气与氢气反应的限度(或化学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度 放热 d 提高合成氨反应的化学反应速率 8% 压强 L1
(2)平衡常数越大，说明反应物转化率越高，N2与H2反应的平衡常数远大于N2与O2反应的平衡常数，所以与H2反应时，N2转化率更高，故此处填：氮气与氢气反应的限度(或化学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度；
(3)①由数据知，温度升高，NH3的平衡含量降低，说明平衡逆向移动，故逆向为吸热反应，则正反应为放热反应，故此处填“放热”；
②a．温度升高，正逆反应速率都增大，a说法错误；b．温度升高瞬间，容器体积不变，气体浓度不变，故Q不变，但K减小，故平衡逆向移动，b说法错误；c．选项说法正确，但未解释氨平衡含量减小的原因，c不符合题意；d．温度升高，平衡逆向移动，K减小，导致氨平衡含量减小，d符合题意；故答案选d；
③高温不利于平衡正向移动，故哈伯选择550℃不是考虑平衡移动的原因，而是为了增强催化剂的活性，加快反应速率，故此处填提高合成氨反应的化学反应速率；
(4)M点对应H2、N2投料比为4，假设H2为4 mol，N2为1mol，平衡时N2转化x mol，列三段式如下： ，平衡时气体总物质的量=(1-x+4-3x+2x) mol=(5-2x) mol，则NH3的体积分数=，解得x=，则N2的体积分数=；
(5)若X代表温度，温度升高，平衡逆向移动，NH3体积分数减小，与图示不符，故X代表压强，L代表温度；合成氨反应为放热反应，压强相同时，升高温度，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 平衡逆向移动，NH3的体积分数降低，故L2＞L1。
试卷第1页，共3页
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