第03讲 化学平衡常数及其相关计算 01 模拟基础练 【题型一】化学平衡常数的含义与应用 【题型二】有关化学平衡的计算 02 重难创新练 03 真题实战练
题型一 化学平衡常数的含义与应用
1．（2024·甘肃平凉·模拟预测）催化氧化法将转化为的反应为。下列关于催化氧化法制的说法中错误的是
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．使用合适的催化剂可提高化学反应速率，但不影响的平衡转化率
D．该反应在高温下可自发进行
【答案】D
【解析】A．该反应为气体分子数减少的反应，所以，A项正确；B．该反应的平衡常数表达式为，B项正确；C．催化剂能降低化学反应的活化能，能同等程度地增大正、逆化学反应速率，但不影响化学平衡移动，C项正确；D．该反应的，所以在低温下可自发进行，D项错误；答案选D。
2．（2024·江苏·模拟预测）对于二氧化硫的催化氧化反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下列有关说法正确的是
A．该反应的ΔS>0
B．该反应平衡常数的表达式为K=
C．反应中每消耗22.4LO2(标准状况)，转移电子数约为2×6.02×1023
D．温度不变，提高O2的起始浓度或增大反应压强，均能提高反应速率和SO2的转化率
【答案】D
【解析】A．由方程式可知，该反应前后气体分子数减少，则ΔS＜0，故A错误；B．由方程式可知，该反应平衡常数的表达式为K=，故B错误；C．由方程式可知，反应消耗1molO2时，转移4mol电子，则标准状况下消耗22.4 LO2时，转移电子数为4×6.02×1023，故C错误；D．增大O2的浓度、增大压强，反应均向正反应方向移动， SO2的转化率增大，故D正确；故选D。
3．（2024·天津·二模）反应可用于去除氮氧化物。催化该反应的过程如图所示。下列说法不正确的是
A．反应过程中，参与反应，降低了反应的焓变
B．该反应的平衡常数
C．其他条件不变时，增大，NO的平衡转化率增大
D．步骤Ⅲ中每消耗，转移电子数目为
【答案】A
【解析】A．催化剂，降低反应活化能但不改变焓变，反应过程中，Cu+为催化剂，故A错误；B．平衡常数等于生成物的浓度幂之积比上反应物的浓度幂之积，所以，故B正确；C．增大一种反应物的量，可以提高另一种反应物的转化率，增大，则NO的转化率增大，故C正确；D．由反应Ⅰ可知，1molCu+结合1molO2，转移4mol电子，所以转移电子数目为4×6.02×1023，故D正确；故选：A。
7．（2024·江苏南京·模拟预测）在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式：
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=﹣164.7kJ mol﹣1；反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ mol﹣1；反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)△H=﹣247.1kJ mol﹣1。
向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A．反应II的平衡常数可表示为K=
B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C．该反应最佳控制温度在800℃~1000℃之间
D．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
【答案】D
【分析】反应Ⅰ和反应Ⅲ 均为放热反应，因此，CH4的平衡量随着温度的升高而减小，所以图中曲线A表示CH4的物质的量变化曲线；由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，因此，CO在平衡时的物质的量随着温度升高而增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量变化曲线，据此分析解答。
【解析】A．化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅱ的平衡常数为K=，故A错误；B．反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应，因此CH4的平衡量随着温度的升高而减小，所以图中曲线A表示CH4的物质的量变化曲线；由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，因此CO在平衡时的物质的量随着温度升高而增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量变化曲线，故B错误；C．由图可知，较低温度时CH4的物质的量较高，且CO的物质的量较低，因此最佳温度应在200-400℃左右，故C错误；D．反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ和反应Ⅲ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，因此在低温时CH4的平衡量较高，要提高 CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂以尽快建立化学平衡状态，故D正确；故选：D。
5.（2024·江苏·二模）用消除的反应为 。下列说法正确的是
A．平衡时升高温度，增大，减小
B．反应平衡常数
C．反应中生成22.4 L ，转移电子数目为
D．实际应用中，适当增加的量有利于消除，减轻空气污染程度
【答案】D
【解析】A．升高温度，正逆反应速率均增大，故A错误；B．该反应水为气态，平衡常数，故B错误；C．气体所处状况不确定，不能根据体积计算其物质的量，故C错误；D．适当增加的量有利于平衡正向移动，从而提高的转化率，有利于的消除，故D正确；故选D。
6．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）工业上，常用离子交换法软化自来水，其原理是，。常温下，向一定体积的自来水中加入离子交换树脂，测得自来水中变化如图所示。下列叙述正确的是
A．时加入少量固体，离子交换反应平衡常数减小
B．时的逆反应速率大于时的逆反应速率
C．其他条件不变时，时离子交换反应已停止
D．内平均反应速率：
【答案】B
【解析】A．平衡常数只与温度有关，改变离子浓度，平衡常数不变，A错误； B．在达到平衡前，反应正向发生，随各物质浓度变化，正反应速率增大，逆反应速率减小，6min时逆反应速率大于4min时逆反应速率，B正确；C．化学平衡状态为动态平衡，反应并未停止，C错误；D．如果只考虑镁离子、钙离子交换，根据电荷守恒，，镁离子、钙离子交换速率不确定，无法计算单一离子交换速率，D错误；故选B。
7．（23-24高三上·安徽亳州·期末）已知某些化学反应的焓变、熵变如下表所示，假设它们不随温度变化，下列说法正确的是
化学反应
① +98 -57.2
② -176 -285
③(s，石墨) -59 +146
A．反应①在高温下能自发进行
B．反应②能自发进行的温度
C．反应③只有在低温下能自发进行
D．若将、C固体粉碎，反应③的反应速率和平衡常数K都增大
【答案】B
【解析】A．由表中数据可知，反应①为吸热的熵减反应，在任何温度下都有，所以反应①在任何温度下，都能不能正向自发进行，A错误；B．反应②的能自发进行，则-176+0.285T<0，T<617.5K时，反应能正向自发进行，B正确；C．反应③为放热的熵增反应，在任何温度下均能自发进行，C错误；D．平衡常数受温度的影响，将、C固体粉碎，反应③的反应速率增大，但是平衡常数K不变，D错误；故选B。
题型二 有关化学平衡的计算
8．（2024·江苏苏州·三模）CO2催化重整CH4反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
Ⅲ：
在恒容反应器中按体积分数CH4：CO2=50%：50%投料。平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法不正确的是
A．
B．其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积分数，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行
C．T℃时，在2.0L容器中加入2molCH4、2molCO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则反应Ⅰ的平衡常数小于81
D．300～580℃时，H2O的体积分数增大因为反应Ⅲ生成H2O的量大于反应Ⅱ消耗的量
【答案】D
【解析】A． 由题干信息反应Ⅱ： ，反应Ⅲ： ，则2Ⅱ-Ⅲ可得反应Ⅰ：，根据盖斯定律可知，A正确；B．其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积分数，即增大CH4的用量，减少CO2的用量，则CO2的平衡转化率增大，即CO2的平衡浓度减小，CH4浓度增大，根据平衡移动原理，减小反应物浓度或增加生成物浓度，平衡都逆向移动，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行，B正确；
C．T℃时，在2.0L容器中加入2molCH4、2molCO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，若只发生反应I，则三段式分析可知，，则反应Ⅰ的平衡常数K===81，由于实际上有反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ发生，但由于副反应(Ⅲ)中，消耗的氢气的量比二氧化碳多的多，故计算式中，分子减小的更多，平衡常数小于81，导致K小于81，C正确；D．根据题干信息可知，升高温度反应Ⅱ平衡正向移动，向生成H2O的方向移动，H2O的物质的量增大，反应Ⅲ逆向移动，向消耗H2O的方向移动，H2O的物质的量减小，故300～580℃时，H2O的体积分数增大因为温度对反应Ⅲ的影响小于对反应Ⅱ的影响，即整个体系生成H2O的量大于消耗的量，D错误；故答案为：D。
9．（2024·湖南·模拟预测）利用测压法在恒容反应器中研究25℃时分解反应：
其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示：
t/min 0 40 80 160 260 1300 1700
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
已知：①时，完全分解；②；③为红棕色气体。下列说法错误的是
A．完全分解后，
B．若升高温度到35℃，则完全分解后体系压强(35℃)大于63.1kPa
C．若缩小起始时容器的体积，反应达到平衡后颜色将变浅
D．25℃时，反应达到平衡后，反应的平衡常数
【答案】C
【解析】A．的分解不是可逆反应，因此当完全分解后，产生的的压强必为17.9kPa，故A正确；B．升高温度后，假设平衡不移动，由于热胀冷缩，压强将增大。升温，平衡向着生成的方向移动，压强也会增大，故B正确；C．缩小容器的体积，虽然平衡向着生成的方向移动，但压缩体积将会导致浓度增大，颜色加深，故C错误；D．平衡时总压强，此时，若不发生，生成的气体压强应为71.6kPa，由差量法求得生成气体的分压为26.4kPa，则气体压强为，平衡常数，故D正确；故选：C。
10．（2024·黑龙江·三模）已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：
I．
Ⅱ．
某温度下，在密封石英管内完全充满的HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水，时刻测得、的浓度分别为、，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有关说法错误的是
A．反应I比反应Ⅱ先达到平衡状态
B．反应I的平衡常数
C．体系达平衡后
D．对反应I有催化作用，若体系中还含有盐酸，则增大
【答案】D
【解析】A．根据图像可知，t1时刻，CO浓度达到最大值时表明反应Ⅰ达平衡状态，此时CO2浓度未达最大值，即反应Ⅱ尚未达平衡状态，因此反应Ⅰ比反应Ⅱ先达到平衡状态，故A说法正确；B．t1时刻，反应Ⅰ达到平衡，c(HCOOH)=(1.0-0.70-0.16)mol/L=0.14mol/L，K1=，故B说法正确；C．令体系达到平衡时，c(CO)=xmol/L，则反应Ⅰ消耗c(HCOOH)=xmol/L，反应Ⅱ达到平衡时，测的c(H2)=ymol/L，则生成c(CO2)=ymol/L，反应Ⅱ消耗c(HCOOH)=ymol/L，因此根据反应Ⅰ平衡常数，则有K1==5，解得x=，即，故C说法正确；D．K1=，温度不变，平衡常数不变，故D说法错误；故答案为D。
11．（2024·广东佛山·模拟预测）某1L恒容密闭容器发生反应： 。向容器中通入0.2molM和nmolN发生上述反应，测得M的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图。下列说法正确的是
A．
B．时，C点的平衡常数值为2500
C．当时，反应达到平衡
D．其它条件不变，增大压强，可使B点移向C点
【答案】B
【分析】该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，M的平衡转化率减小，则，增大，相等于增大M的物质的量，平衡正向移动，M的平衡转化率减小，以此解答。
【解析】A．由分析可知，，A错误；B．时，A点M的平衡转化率为80%，列出“三段式”
A点的平衡常数值K==2500，A点和C点温度相等，平衡常数也相等，B正确；C．当时，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，C错误；D．该反应是气体体积减小的反应，其它条件不变，增大压强，平衡正向移动，M的平衡转化率增大，D错误；故选B。
12．（2024·辽宁大连·一模）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向1L恒容密闭容器中充入1mol 和3mol ，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确的是
A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，催化剂的催化效率降低
B．图中M点乙烯的体积分数约为7.7%
C．250℃时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到50%
D．向N点的平衡体系中充入1mol 和3mol ，其他条件不变，再次达到平衡时，增大
【答案】B
【解析】A．由图可知，升高温度，CO2得平衡转化率降低，平衡向逆反应方向移动，催化剂的催化效率先上升后降低，A错误；B．根据已知条件列出“三段式”
乙烯的体积分数约为=7.7%，B正确；C．250℃时，CO2得平衡转化率为50%，其他条件不变，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间可以使转化率达到50%，C错误；D．平衡常数Kp只受温度影响，向N点的平衡体系中充入1mol 和3mol ，其他条件不变，Kp不变，D错误；故选B。
13．（23-24高三下·广东深圳·开学考试）氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上以氨气和氧气为原料，利用“氨催化氧化法”生产NO，在Pt-Rh合金催化剂作用下，发生主反应Ⅰ和副反应Ⅱ：
Ⅰ．
Ⅱ．
现将1 mol NH3、2 mol O2充入1 L恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下，反应相同时间内，生成物的物质的量随温度变化曲线如图所示：
已知：有效转化率
下列说法不正确的是
A．工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右
B．520℃时，NH3的有效转化率约为66.7%
C．反应Ⅱ可能是放热反应
D．该催化剂在高温时对反应Ⅰ的选择性更好
【答案】B
【解析】A．由图可知，840℃时，反应相同时间内，NO的物质的量最大，副产物N2的物质的量最小，说明该温度下最有利于NO的生成，因此工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右，故A正确；B．由图可知，520℃时，NH3发生反应I生成0.2molNO，消耗氨气0.2mol，NH3发生反应Ⅱ生成0.2molN2，消耗氨气0.4mol，则NH3的有效转化率为≈33.3%，故B错误；C．840℃后NO随温度升高而下降，其原因可能是：该反应为放热反应，高于840℃时平衡逆向移动，使得NO的物质的量减少，故C正确，
D．由图可知，低温时反应的主要产物为氮气，高温时反应的主要产物为NO，说明该催化剂在低温时对反应Ⅱ的选择性更好，在高温时对反应Ⅰ的选择性更好，故D正确；故选B。
14．（23-24高三下·北京·开学考试）在恒容密闭容器中充入和，发生反应，实验数据如下表：
实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
① 700 0.40 0.10 0.090
② 800 0.10 0.40 0.080
③ 800 0.20 0.30 a
④ 900 0.10 0.15 b
下列说法正确的是
A．实验①中，若时测得，则0至时间内，用N表示的平均反应速率
B．实验②中，若某时刻测得，则此时混合气体中的体积分数为
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为
D．实验④中，达到平衡时，
【答案】C
【解析】A．，A错误；B．若某时刻测得，则反应0.040molX，反应为气体分子数不变的反应，此时混合气体中的体积分数为，B错误；C．实验②③温度相同，平衡常数相同，②中生成MN均为0.08mol，则此时XY分别为0.1-0.08=0.02mol、0.4-0.08=0.32mol，；同理实验③中，达到平衡时，，a=0.12mol，X的转化率为，C正确；D．由C方法计算可知，700℃时，比较实验①②，升温，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，若④的温度为800℃，恒容体系中，气体体积不变的反应，④与③为等效平衡，b=a=0.06mol，但④的实际温度为900℃，相比较800℃，平衡逆向移动，b<0.06，D错误；故选C。
15．（2024·湖南长沙·模拟预测）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2mol X和1mol Y发生反应： ，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．反应速率： B．气体的总物质的量：
C．a点平衡常数： D．
【答案】D
【分析】甲为绝热过程，开始时压强增大，但正反应为气体物质的量减少的反应，说明正反应为放热反应。
【解析】A．a、b均为平衡点，甲为绝热过程、乙为恒温过程，正反应为放热反应，a点温度高于b点，图像显示a点压强高于b点，达到平衡时甲中速率更快，所以反应速率：，故A错误；B．乙为恒温过程、甲为绝热过程，甲中压强开始时增大，说明反应为放热反应，甲中温度升高，即a点温度高于c点，而a、c两点压强相同，所以气体的总物质的量：，故B错误；C．若温度恒定不变，三段式表示，a点压强为起始时压强的一半，容器容积为1L，则2-2m+1-m+m=1.5，解得m=0.75，平衡常数：，而a点平衡实际上是绝热条件下达到的，要使平衡时压强变为原来的一半，体系中的气体总物质的量应小于1.5mol，即平衡应进一步右移，所以K＞12，故C错误；D．由图可知，甲为绝热过程，开始时压强增大，但正反应为气体物质的量减少的反应，说明正反应为放热反应，即，故D正确；故答案为：D。
16．（2024·湖南邵阳·三模）汽车尾气净化反应为：、。向密闭容器中充入、，测得和的物质的量浓度与时间关系如图所示。下列说法正确的是
A．当体系中和浓度比不变时达到平衡状态
B．段反应速率
C．上述正反应在任何温度下都能自发进行
D．该温度下，上述反应的逆反应平衡常数
【答案】D
【解析】A．向密闭容器中充入、，发生反应：，反应过程中和浓度比是定值，当体系中和浓度比不变时，不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．由曲线与纵坐标交点可知，曲线abcde表示CO，曲线xyzw表示NO，则段反应速率，B错误；C．根据反应可知ΔH<0，ΔS<0，当较低温度时满足，反应能自发进行，C错误；D．曲线abcde表示CO，曲线xyzw表示NO，则该温度下，达到平衡时，c(CO)=2.7×10-3mol/L，c(NO)=0.1×10-3mol/L，c(N2)= ，c(CO2)=2c(NO)=0.9×10-3mol/L，上述反应的逆反应平衡常数，D正确；故选D。
17．（2024·广东深圳·模拟预测）在甲、乙均为1L的恒容密闭容器中均充入2molNO和2molCO，在恒温和绝热两种条件下仅发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H=-747kJ/mol，测得压强变化如图所示。下列说法错误的是
A．甲容器中的反应条件为绝热
B．乙容器中0~4min内υ(NO)=0.4mol L-1 min-1
C．a点放出的热量为597.6kJ
D．Kb＞Ka
【答案】D
【分析】乙容器反应到4min时，压强为4p，此时混合气的物质的量为=3.2mol，利用差量法可求出参加反应NO的物质的量为2×(4mol-3.2mol)=1.6mol。
【解析】A．反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)为体积缩小的可逆反应，对于恒温容器，随着反应的进行，气体的分子数不断减小，压强不断减小，对于绝热容器，一方面平衡移动导致气体分子数减小、压强减小，另一方面随着反应的进行，不断释放热量，温度不断升高，压强不断增大，在反应初始阶段，可能会出现压强增大的情况，所以甲曲线的反应条件为绝热，A正确；B．乙容器中0~4min内，参加反应NO的物质的量为1.6mol，υ(NO)==0.4mol L-1 min-1，B正确；C．a点时，参加反应NO的物质的量为1.6mol，放出的热量为=597.6kJ，C正确；D．曲线甲为绝热条件下的压强-时间关系曲线，曲线b为恒温条件下的压强-时间关系曲线，随着反应的进行，绝热容器内混合气的温度不断升高，则平衡常数不断减小，所以Kb＜Ka，D错误；故选D。
18．（2024·河北衡水·模拟预测）某研究学习小组把一定量的固体X放入容积为2L的真空密闭容器中，在下分解：时达到化学平衡，随时间t变化曲线（时间段）如图所示．下列说法错误的是
A．在时间内该化学反应速率
B．T℃时，该反应的化学平衡常数K的值为0.0005
C．Z的体积分数不变证明该分解反应已经达到平衡
D．若其他条件不变，时将容器体积压缩到1L，时达到新的平衡，c（Z）在时间内的变化曲线如上图所示
【答案】C
【解析】A．由图像，在0 t1时间内该化学反应速率v(Z)=，根据反应方程式，化学计量数与速率成正比，故v(Y)=2v(Z)=mol L 1 s 1，A正确；B．平衡时，c(Z)=0.05mol/L，c(Y)=0.10mol/L，则该反应的化学平衡常数K=c(Z)·c2(Y)=0.05×0.12=0.0005，B正确；C．该反应反应物是固体，生成物是气体，由于生成物Y与Z物质的量之比满足方程式化学计量数之比，故无论反应是否达到平衡，Z的体积分数都是，C错误；D．若其他条件不变，t2时将容器体积压缩到1L，Z的浓度瞬间变为2倍即0.10mol/L，平衡逆向移动，Z的浓度减小，由于温度不变K不变，则再次平衡时，仍满足c(Z)=0.05mol/L，c(Z)在t2 t4时间内的变化曲线正确，D正确；错误的选C。
19．（2024·上海·模拟预测）某研究组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置，发生的反应为：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-197.7kJ·mol-1
(1)在初始体积与温度相同的条件下，甲、乙、丙中均按2molSO2、1molO2投料，达平衡时；三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
(2)下列均能作为容器甲和容器乙达平衡标志的是___________(填字母)。
A．温度不变 B．密度保持不变 C．压强保持不变 D．O2浓度保持不变
(3)400℃，在容器丙中投入4molSO2、2molO2进行反应时，放出akJ热量；若在500℃，投入2molSO2、1molO2进行反应，放出bkJ热量，则a 2b(填“﹥”、“﹤”或“=”)。
【答案】(1)丙>甲>乙(2)CD(3)>
【解析】（1）乙因为是绝热容器，该反应为放热反应，所以相对于甲，乙中温度比甲高，升高温度平衡逆向移动，的转化率降低；比较甲、丙，该反应为气体体积减小的反应，丙在恒压的条件下，甲相对于丙，相对于减小压强，平衡逆向移动，的转化率降低，综上所述，三个容器中的转化率从大到小的顺序为：丙>甲>乙，故答案为：丙>甲>乙；
（2）A．甲为恒温恒容的密闭容器，所以温度一直保持不变，则温度不变不能用于判断该反应是否处于平衡状态，故A不选；B．甲、乙均为恒容密闭容器，又由于该反全为气体参加的反应，所以在恒容的密闭容器中密度始终保持不变，故B不选；C．在恒容的密闭容器中，该反应为非等体积反应，所以压强不变时，该反应处于平很状态，故选C；D．一定条件下，当时，反应体系中所有参加反应的物质的物质的量或浓度保持恒定不变，则O2浓度保持不变可用于判断该反应是否处于不平衡状态，故选D；故答案选CD；
（3）丙为恒温恒压的密闭体系，所以相同温度下在容器丙中分别投入4molSO2、2molO2和2molSO2、1molO2进行反应平衡不发生移动；则所释放的能量前者为后者的两倍；若前者反应温度为400℃，后者反应温度为500℃，且该反应为放热反应，所以平衡逆向移动，则前者释放的能量大于后者的两倍，故答案为：>；
20．（2024·贵州黔西·一模）氨具有较高的含氢量，可用作内燃机的燃料。
(1)液氨是重要的非水溶剂，和水类似，液氨的电离平衡为。写出与在液氨中发生中和反应的离子方程式为 。
(2)合成氨反应的方程式为，恒压密闭容器中，起始时，不同温度(T)下平衡混合物中物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。
①25℃时，和的燃烧热分别为和，上述合成氨反应的焓变为 。
②A点温度迅速从变为，则此时浓度商Q (填“＞”“＜”或“＝”)。
③ (为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。
④合成氨逆反应速率方程为v(逆)＝k(逆)，式中k(逆)为逆反应的速率常数(只与温度有关)。从C点开始减小压强，平衡发生移动，直至达到新的平衡，v(逆)的变化过程为 。
【答案】(1)
(2)① ②> ③或1：9 ④v(逆)瞬间变大，然后逐渐减小，直至达到新的平衡，v(逆)不再改变
【解析】（1）液氨是重要的非水溶剂，和水类似，液氨的电离平衡为，则类似氢离子、氢氧根离子，与在液氨中发生中和反应生成氯化钾和液氨，反应离子方程式为：；
（2）①燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；25℃时，和的燃烧热分别为akJ/mol和bkJ/mol，则有：
Ⅰ：
Ⅱ：
由盖斯定律可知，3×Ⅰ-2×Ⅱ得反应：；
②由图可知，相同条件下，T1时氨气含量更高，则A点的温度迅速从T1变为T2，则变化后体系中氨气含量高于变化后达到平衡体系中氨气含量，则反应逆向进行，故此时浓度商Q>K(T2)；
③反应中，由图可知，AB两点氨气、氢气、氮气的物质的量的分数均相同，则；
④v(逆)＝k(逆)，k(逆)只与温度有关；从C点开始减小压强，相当于增大体积，各物质的分压均减小相同的倍数，由表达式可知，减小对v(逆)影响更大，则v(逆)瞬间变大，然后逐渐减小，直至达到新的平衡，v(逆)不再改变；
1．（2024·浙江·高考真题）二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
I．
II．
向容积为的密闭容器中投入和，不同温度下，测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表，下列说法不正确的是
温度() 400 500 600
乙烷转化率() 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性() 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性
A．反应活化能：
B．时，反应I的平均速率为：
C．其他条件不变，平衡后及时移除，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】A．由表可知，相同温度下，乙烷在发生转化时，反应Ⅰ更易发生，则反应活化能：Ⅰ<Ⅱ，A正确；B．由表可知，500℃时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol，根据方程式可得，生成乙烯的物质的量为0.144mol，则反应I的平均速率为：，B正确；C．其他条件不变，平衡后及时移除，反应Ⅰ正向进行，可提高乙烯的产率，C正确；D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后CO2转化率提高，C2H6转化率降低，D错误；答案选D。
2．（2024·吉林·高考真题）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A．时，反应②正、逆反应速率相等
B．该温度下的平衡常数：①>②
C．平均速率(异山梨醇)
D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】A．由图可知，3小时后异山梨醇浓度继续增大，后异山梨醇浓度才不再变化，所以时，反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；B．图像显示该温度下，后所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1,4-失水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①，所以该温度下的平衡常数：①>②，故B正确；C．由图可知，在内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg，所以平均速率(异山梨醇)=，故C正确；D．催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡转化率，所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率，故D正确；故答案为：A。
3．（2023·湖南·高考真题）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．
B．反应速率：
C．点a、b、c对应的平衡常数：
D．反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】A．一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则，故A正确；B．b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1mol，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，平衡正向移动，甲烷的转化率增大，生成物的浓度增大，则在相同温度下反应速率：，故B错误；C．由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：，故C正确；D．该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确；答案选B。
4．（2022·海南·高考真题）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是
A．增大压强，，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时的浓度增大
C．恒容下，充入一定量的，平衡向正反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的，的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A．该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v正> v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；B．催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2 (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2=CH2 (g)的平衡转化率减小，D不正确；综上所述，本题选C。
5．（2022·江苏·高考真题）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是
A．上述反应
B．上述反应平衡常数
C．上述反应中消耗，转移电子的数目为
D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
【答案】B
【解析】A．由方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，即熵增的反应，反应△S＞0，故A错误；B．由方程式可知，反应平衡常数，故B正确；C．由方程式可知，反应每消耗4mol氨气，反应转移12mol电子，则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023，故C错误；D．实际应用中，加入尿素的量越多，尿素水解生成的氨气过量，柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大，故D错误；故选B。
6．（2022·重庆·高考真题）两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1：NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A．反应2的平衡常数为4×106Pa2 B．通入NH3，再次平衡后，总压强增大
C．平衡后总压强为4.36×105Pa D．缩小体积，再次平衡后总压强不变
【答案】B
【解析】A．反应2的平衡常数为，A正确；B．刚性密闭容器，温度不变，则平衡常数不变，，，再次达到平衡后，气体的分压不变，则总压强不变，B错误；C．， ，，，所以总压强为：，C正确；D．达平衡后，缩小体积，增大压强，平衡逆向移动，温度不变，化学平衡常数不变，各组分的分压不变，再次平衡后总压强不变，D正确；故选B。
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第03讲 化学平衡常数及其相关计算 01 模拟基础练 【题型一】化学平衡常数的含义与应用 【题型二】有关化学平衡的计算 02 重难创新练 03 真题实战练
题型一 化学平衡常数的含义与应用
1．（2024·甘肃平凉·模拟预测）催化氧化法将转化为的反应为。下列关于催化氧化法制的说法中错误的是
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．使用合适的催化剂可提高化学反应速率，但不影响的平衡转化率
D．该反应在高温下可自发进行
2．（2024·江苏·模拟预测）对于二氧化硫的催化氧化反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下列有关说法正确的是
A．该反应的ΔS>0
B．该反应平衡常数的表达式为K=
C．反应中每消耗22.4LO2(标准状况)，转移电子数约为2×6.02×1023
D．温度不变，提高O2的起始浓度或增大反应压强，均能提高反应速率和SO2的转化率
3．（2024·天津·二模）反应可用于去除氮氧化物。催化该反应的过程如图所示。下列说法不正确的是
A．反应过程中，参与反应，降低了反应的焓变
B．该反应的平衡常数
C．其他条件不变时，增大，NO的平衡转化率增大
D．步骤Ⅲ中每消耗，转移电子数目为
7．（2024·江苏南京·模拟预测）在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式：
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=﹣164.7kJ mol﹣1；反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ mol﹣1；反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)△H=﹣247.1kJ mol﹣1。
向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A．反应II的平衡常数可表示为K=
B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C．该反应最佳控制温度在800℃~1000℃之间
D．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
5.（2024·江苏·二模）用消除的反应为 。下列说法正确的是
A．平衡时升高温度，增大，减小
B．反应平衡常数
C．反应中生成22.4 L ，转移电子数目为
D．实际应用中，适当增加的量有利于消除，减轻空气污染程度
6．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）工业上，常用离子交换法软化自来水，其原理是，。常温下，向一定体积的自来水中加入离子交换树脂，测得自来水中变化如图所示。下列叙述正确的是
A．时加入少量固体，离子交换反应平衡常数减小
B．时的逆反应速率大于时的逆反应速率
C．其他条件不变时，时离子交换反应已停止
D．内平均反应速率：
7．（23-24高三上·安徽亳州·期末）已知某些化学反应的焓变、熵变如下表所示，假设它们不随温度变化，下列说法正确的是
化学反应
① +98 -57.2
② -176 -285
③(s，石墨) -59 +146
A．反应①在高温下能自发进行
B．反应②能自发进行的温度
C．反应③只有在低温下能自发进行
D．若将、C固体粉碎，反应③的反应速率和平衡常数K都增大
题型二 有关化学平衡的计算
8．（2024·江苏苏州·三模）CO2催化重整CH4反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
Ⅲ：
在恒容反应器中按体积分数CH4：CO2=50%：50%投料。平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法不正确的是
A．
B．其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积分数，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行
C．T℃时，在2.0L容器中加入2molCH4、2molCO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则反应Ⅰ的平衡常数小于81
D．300～580℃时，H2O的体积分数增大因为反应Ⅲ生成H2O的量大于反应Ⅱ消耗的量
9．（2024·湖南·模拟预测）利用测压法在恒容反应器中研究25℃时分解反应：
其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示：
t/min 0 40 80 160 260 1300 1700
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
已知：①时，完全分解；②；③为红棕色气体。下列说法错误的是
A．完全分解后，
B．若升高温度到35℃，则完全分解后体系压强(35℃)大于63.1kPa
C．若缩小起始时容器的体积，反应达到平衡后颜色将变浅
D．25℃时，反应达到平衡后，反应的平衡常数
10．（2024·黑龙江·三模）已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：
I．
Ⅱ．
某温度下，在密封石英管内完全充满的HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水，时刻测得、的浓度分别为、，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有关说法错误的是
A．反应I比反应Ⅱ先达到平衡状态
B．反应I的平衡常数
C．体系达平衡后
D．对反应I有催化作用，若体系中还含有盐酸，则增大
11．（2024·广东佛山·模拟预测）某1L恒容密闭容器发生反应： 。向容器中通入0.2molM和nmolN发生上述反应，测得M的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图。下列说法正确的是
A．
B．时，C点的平衡常数值为2500
C．当时，反应达到平衡
D．其它条件不变，增大压强，可使B点移向C点
12．（2024·辽宁大连·一模）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向1L恒容密闭容器中充入1mol 和3mol ，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确的是
A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，催化剂的催化效率降低
B．图中M点乙烯的体积分数约为7.7%
C．250℃时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到50%
D．向N点的平衡体系中充入1mol 和3mol ，其他条件不变，再次达到平衡时，增大
13．（23-24高三下·广东深圳·开学考试）氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上以氨气和氧气为原料，利用“氨催化氧化法”生产NO，在Pt-Rh合金催化剂作用下，发生主反应Ⅰ和副反应Ⅱ：
Ⅰ．
Ⅱ．
现将1 mol NH3、2 mol O2充入1 L恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下，反应相同时间内，生成物的物质的量随温度变化曲线如图所示：
已知：有效转化率
下列说法不正确的是
A．工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右
B．520℃时，NH3的有效转化率约为66.7%
C．反应Ⅱ可能是放热反应
D．该催化剂在高温时对反应Ⅰ的选择性更好
14．（23-24高三下·北京·开学考试）在恒容密闭容器中充入和，发生反应，实验数据如下表：
实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
① 700 0.40 0.10 0.090
② 800 0.10 0.40 0.080
③ 800 0.20 0.30 a
④ 900 0.10 0.15 b
下列说法正确的是
A．实验①中，若时测得，则0至时间内，用N表示的平均反应速率
B．实验②中，若某时刻测得，则此时混合气体中的体积分数为
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为
D．实验④中，达到平衡时，
15．（2024·湖南长沙·模拟预测）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2mol X和1mol Y发生反应： ，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．反应速率： B．气体的总物质的量：
C．a点平衡常数： D．
16．（2024·湖南邵阳·三模）汽车尾气净化反应为：、。向密闭容器中充入、，测得和的物质的量浓度与时间关系如图所示。下列说法正确的是
A．当体系中和浓度比不变时达到平衡状态
B．段反应速率
C．上述正反应在任何温度下都能自发进行
D．该温度下，上述反应的逆反应平衡常数
17．（2024·广东深圳·模拟预测）在甲、乙均为1L的恒容密闭容器中均充入2molNO和2molCO，在恒温和绝热两种条件下仅发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H=-747kJ/mol，测得压强变化如图所示。下列说法错误的是
A．甲容器中的反应条件为绝热
B．乙容器中0~4min内υ(NO)=0.4mol L-1 min-1
C．a点放出的热量为597.6kJ
D．Kb＞Ka
18．（2024·河北衡水·模拟预测）某研究学习小组把一定量的固体X放入容积为2L的真空密闭容器中，在下分解：时达到化学平衡，随时间t变化曲线（时间段）如图所示．下列说法错误的是
A．在时间内该化学反应速率
B．T℃时，该反应的化学平衡常数K的值为0.0005
C．Z的体积分数不变证明该分解反应已经达到平衡
D．若其他条件不变，时将容器体积压缩到1L，时达到新的平衡，c（Z）在时间内的变化曲线如上图所示
19．（2024·上海·模拟预测）某研究组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置，发生的反应为：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-197.7kJ·mol-1
(1)在初始体积与温度相同的条件下，甲、乙、丙中均按2molSO2、1molO2投料，达平衡时；三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
(2)下列均能作为容器甲和容器乙达平衡标志的是___________(填字母)。
A．温度不变 B．密度保持不变 C．压强保持不变 D．O2浓度保持不变
(3)400℃，在容器丙中投入4molSO2、2molO2进行反应时，放出akJ热量；若在500℃，投入2molSO2、1molO2进行反应，放出bkJ热量，则a 2b(填“﹥”、“﹤”或“=”)。
20．（2024·贵州黔西·一模）氨具有较高的含氢量，可用作内燃机的燃料。
(1)液氨是重要的非水溶剂，和水类似，液氨的电离平衡为。写出与在液氨中发生中和反应的离子方程式为 。
(2)合成氨反应的方程式为，恒压密闭容器中，起始时，不同温度(T)下平衡混合物中物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。
①25℃时，和的燃烧热分别为和，上述合成氨反应的焓变为 。
②A点温度迅速从变为，则此时浓度商Q (填“＞”“＜”或“＝”)。
③ (为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。
④合成氨逆反应速率方程为v(逆)＝k(逆)，式中k(逆)为逆反应的速率常数(只与温度有关)。从C点开始减小压强，平衡发生移动，直至达到新的平衡，v(逆)的变化过程为 。
1．（2024·浙江·高考真题）二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
I．
II．
向容积为的密闭容器中投入和，不同温度下，测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表，下列说法不正确的是
温度() 400 500 600
乙烷转化率() 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性() 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性
A．反应活化能：
B．时，反应I的平均速率为：
C．其他条件不变，平衡后及时移除，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率
2．（2024·吉林·高考真题）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A．时，反应②正、逆反应速率相等
B．该温度下的平衡常数：①>②
C．平均速率(异山梨醇)
D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
3．（2023·湖南·高考真题）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．
B．反应速率：
C．点a、b、c对应的平衡常数：
D．反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
4．（2022·海南·高考真题）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是
A．增大压强，，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时的浓度增大
C．恒容下，充入一定量的，平衡向正反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的，的平衡转化率增大
5．（2022·江苏·高考真题）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是
A．上述反应
B．上述反应平衡常数
C．上述反应中消耗，转移电子的数目为
D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
6．（2022·重庆·高考真题）两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1：NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A．反应2的平衡常数为4×106Pa2 B．通入NH3，再次平衡后，总压强增大
C．平衡后总压强为4.36×105Pa D．缩小体积，再次平衡后总压强不变
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