第52练　化学平衡常数及计算 课时作业（含答案）2026届高三化学一轮总复习

第52练　化学平衡常数及计算
一、 单项选择题
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1. (2025·南师附中高三下月考)硫及其化合物有着广泛的作用。硫元素具有多种化合价，在一定条件下能发生相互转化。不同温度下硫单质的状态和分子结构不同，S8环状分子的结构为。合理应用和处理含硫的化合物，在生产生活中有重要意义。利用甲烷可以除去SO3，反应为8SO3(g)＋6CH4(g)S8(g)＋6CO2(g)＋12H2O(g)。下列说法正确的是(　　)
A. S8分子中硫原子采用sp3杂化
B. 上述反应的ΔS<0
C. 上述反应的化学平衡常数K＝
D. 及时分离出H2O(g)，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动
2. (2024·如皋一模)工业上用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染，反应原理为：CH4(g)＋2NO2(g)?N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867.0 kJ·mol－1。不同的催化剂催化该反应的最佳活性温度不同。下列说法正确的是(　　)
A. 上述反应平衡常数K＝
B. 其他条件不变时，反应单位时间，NO2去除率随温度升高而增大的原因可能是平衡常数变大
C. 其他条件不变，在低温下使用高效催化剂可提高CH4的平衡转化率
D. 反应中若采用高分子分离膜及时分离出水蒸气，可以使反应的平衡常数增大
3. (2024·南通一模)反应2C2H4(g)＋6NO(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)可用于去除氮氧化物。Cu＋催化该反应的过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 反应过程中，Cu＋参与反应，降低了反应的焓变
B. 该反应的平衡常数K＝
C. 其他条件不变时，增大，NO的平衡转化率下降
D. 步骤Ⅲ中每消耗1 mol Cu＋(NO2)，转移电子数目为4×6.02×1023
二、 非选择题
4. (2025·海安中学高三下月考)进一步从浸出液中提取铜并使(NH4)2S2O8再生的流程示意图如图所示。
已知，Ka1(H2C2O4)＝5.6×10－2，Ka2(H2C2O4)＝1.5×10－4，Ksp(FeC2O4)＝3.2×10－7。
滤液A中加草酸的反应为Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4↓＋2H＋，该反应化学平衡常数为__________。
5. (2024·南通高三下二调)HCO能与H2S反应：HCO＋H2S===HS－＋H2CO3。已知：Ka1(H2CO3)＝4×10－7，Ka1(H2S)＝1×10－7。该反应的平衡常数K＝__________。
6. (2025·石榴中学高三下月考)除去废水中Cr(Ⅵ)的方法有多种。请按要求回答下列问题。
室温下，含Cr(Ⅵ)的微粒在水溶液中存在如下平衡：
H2CrO4(aq)H＋(aq)＋HCrO(aq)　ΔH1
HCrO(aq)H＋(aq)＋CrO(aq)　ΔH2
2HCrO(aq)H2O(l)＋Cr2O(aq)　ΔH3
(1)室温下，反应2CrO(aq)＋2H＋(aq)Cr2O(aq)＋H2O(l)的ΔH＝__________(用含ΔH1、ΔH2或ΔH3的代数式表示)。
(2)室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图。
根据A点数据计算反应2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O的K＝__________，下列关于该反应的说法正确的是__________。
A. 加水稀释，平衡正向移动
B. 若达到A点的时间为5 s，则v(CrO)＝0.1 mol·L－1·s－1
C. 若升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH>0
7. CH4—CO2催化重整是CO2利用的研究热点之一，其主要反应原理为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
已知：①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1
(1)根据盖斯定律，该催化重整反应的ΔH＝__________ kJ·mol－1。
A. ＋247　 B. －247　 C. ＋358　 D. －358
写出该催化重整反应的平衡常数表达式K＝____________________________。
(2)某温度下，在体积为2 L的容器中加入a mol CH4、2a mol CO2以及催化剂进行重整反应，10 min时测得生成的CO是0.5a mol。则0～10 min CH4的平均反应速率v(CH4)＝__________________________。有利于提高CH4平衡转化率的条件是__________。
A. 高温　 B. 高压　 C. 使用催化剂　 D. 增大CO2浓度
8. (2024·常州教育学会高三上期中监测)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
一定条件下，在银催化剂表面存在反应：2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g)，该反应平衡时体系的压强(Pc)与温度(T)的关系如表：
T/K 401 443 463
Pc/kPa 10 51 100
已知：在平衡体系中，用气体物质的分压替换浓度计算得到的平衡常数称为压强平衡常数，用Kp表示。气体物质X的分压P(X)＝×P总。
(1)401 K时，该反应的压强平衡常数Kp＝__________ kPa。
(2)起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态：
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是__________(填序号)。
A. 从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程，ΔS＜0　
B. 体系压强：Pc(Ⅱ)>Pc(Ⅲ)
C. 平衡常数：Kp(Ⅱ)>Kp(Ⅳ)　
D. 若体积V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)＝K(Ⅲ)
请补全图中的v逆t图像。__________
(3)某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)＝k(1－P/Pc)，k为速率常数(一定温度下，k为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。当转化率为14.5%时，v(O2)__________(用k表示)。
9. (2025·淮海中学高三下月考)乙醇是燃料，也是重要的有机化工原料，二氧化碳加氢还原制乙醇已成为研究热点，相关的反应如下：
反应ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH1＝－127.6 kJ·mol－1
反应ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)　ΔH2＝－173.5 kJ·mol－1
反应ⅲ：C2H4(g)＋H2O(g)CH3CH2OH(g)　ΔH3＝－45.9 kJ·mol－1
请回答下列问题：
在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)，在某催化剂作用下发生上述反应，测得含碳元素物质占比与时间的关系如图所示。
已知：反应ⅰ为快反应，其平衡的建立可认为不受慢反应ⅱ、ⅲ的影响，即可认为反应ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。
(1)表示乙烯占比的曲线是__________(填“a”“b”或“c”)。
(2)若选择对反应ⅰ催化效果更好的催化剂，则A点可能移向__________(填“E”“E点上方”或“E点下方”)。
(3)已知C点、D点均为平衡点，则反应ⅲ的平衡常数K＝__________(保留小数点后一位)。
(4)设反应ⅰ和反应ⅱ的化学平衡常数分别为K1、K2，适当升温后，__________(填“增大”“减小”或“无法判断”)，理由是___________________________________________________________________________。
10. (2024·苏州高三下三模)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
反应Ⅰ：H2S(g)S2(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋90 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CH4(g)＋S2(g)CS2(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋81 kJ·mol－1
①反应ⅢCH4(g)＋2H2S(g)CS2(g)＋4H2(g)的ΔH3＝__________。
②反应Ⅱ自发的条件是__________(填“低温”“高温”或“任何温度”)。
③CH4、CS2和H2S三种分子的键角大小顺序为__________。
(2)投料比n(H2S)∶n(CH4)＝2∶1，并用N2稀释：在100 kPa，不同温度条件下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：
温度/ ℃ 950 1 000 1 050 1 100 1 150
H2的体积分数/% 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
CS2的体积分数/% 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
①下列说法一定正确的是__________(填标号)。
A. 其他条件不变时，用Ar替代N2对实验结果几乎无影响
B. 恒温恒压下，增加N2的体积分数，CS2的浓度升高
C. 由实验数据推出H2S中S—H键弱于CH4中的C—H键
D. 由实验数据推出，温度越高，H2S的平衡转化率越高
②在1 000 ℃，100 kPa下，保持通入H2S的体积分数不变，提高投料比n(H2S)∶n(CH4)，H2S的转化率不变，原因是__________________________________________________________________。
③已知反应过程中存在副反应CH4(g)C(s)＋2H2(g)。研究发现，温度高于1 500 ℃时继续升温，H2S的转化率不会增大反而会降低的可能原因是_______________________________________________________。
(3)在T ℃、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(CH4)∶n(N2)＝3∶3∶2的混合气进行反应Ⅲ，达到平衡时，CS2分压与H2S的分压相同。则反应Ⅲ的标准压强平衡常数K＝__________。(已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)，K＝，其中pΘ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。
第52练　化学平衡常数及计算
1. A　解析：S8分子中每个硫原子形成2个σ键，有两个孤电子对，故采用sp3杂化，A正确；反应为气体分子数增大的反应，熵变大于零，B错误；由方程式可知，上述反应的化学平衡常数：K＝，C错误；及时分离出H2O(g)，平衡向正反应方向移动，但是生成物浓度减小，正反应速率先不变后减小，D错误。故选A。
2. C　解析：上述反应水为气体参与反应，固体和纯液体不写入表达式，所以平衡常数K＝，故A错误；该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故B错误；其他条件不变时，在低温下平衡正向移动，可提高CH4的平衡转化率，而催化剂可以加快反应速率，更快达到平衡，故C正确；采用高分子分离膜及时分离出水蒸气，反应体系中水蒸气浓度减小，平衡正向移动，NO2去除率增大，但是温度不变，反应的平衡常数不变，故D错误。故选C。
3. D　解析：反应过程中，Cu＋为催化剂，降低反应活化能但不改变焓变，A错误；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K＝，B错误；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，C错误；由反应Ⅰ可知，1 mol Cu＋结合1 mol O2，转移4 mol电子，所以转移电子数目为4×6.02×1023，D正确。故选D。
4. 26.25
解析：滤液A中加草酸的反应为Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4↓＋2H＋，该反应化学平衡常数为＝eq \f(c2（H＋）,c（Fe2＋）×\f(c2（H＋）×c（C2O）,Ka1×Ka2))＝＝＝26.25。
5. 0.25
解析：HCO＋H2S＝HS－＋H2CO3，该反应的平衡常数K＝eq \f(c（HS－）·c（H2CO3）,c（HCO）·c（H2S）)＝＝＝0.25。
6. (1)ΔH3－2ΔH2　(2)1.0×1014　B
解析：(1)已知：Ⅱ. HCrO(aq)H＋(aq)＋CrO(aq)　ΔH2；Ⅲ. 2HCrO(aq)??H2O(l)＋Cr2O(aq)　ΔH3，由盖斯定律，反应Ⅲ－2×Ⅱ，得2CrO(aq)＋2H＋(aq)Cr2O(aq)＋H2O(l)，则ΔH＝ΔH3－2ΔH2；
(2)从图看出A点时，c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1时Cr2O为0.25 mol·L－1，由原子守恒得CrO为(1.0－0.25×2)mol·L－1＝0.5 mol·L－1。则K＝eq \f(c（Cr2O）,c2（CrO）·c2（H＋）)＝＝1.0×1014。
加水稀释溶液中的Q>K，平衡逆向移动，同时没有改变温度，K值不变，A项错误；A点Cr2O为0.25 mol·L－1，由原子守恒得溶液中的CrO为(1.0－0.25×2)mol·L－1＝0.5 mol·L－1，则v(CrO)＝ mol·L－1·s－1＝0.1 mol·L－1·s－1，B项正确；升温CrO转化率减小即平衡逆向移动，说明逆向为吸热反应，该反应为放热反应，ΔH<0，C项错误。故选B。
7. (1)A　
(2)0.012 5a mol·L－1·min－1　AD
解析：(1)将题目给出的热化学方程式依次编为序号①、②、③，则将③×2－①－②就得出催化重整的反应，因此催化重整反应的ΔH＝－111 kJ·mol－1×2＋394 kJ·mol－1＋75 kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1；根据平衡常数定义，表达式为K＝
(2)v(CO)＝＝a mol·L－1·min－1，同一反应，不同物质表达的反应速率和化学计量数成正比，故v(CH4)＝v(CO)＝0.012 5a mol·L－1·min－1；根据平衡移动的影响因素，增大反应物浓度，平衡正向移动，且该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于反应正向移动，选AD。
8. (1)10　(2)AC　图见解析　(3)0.75k
解析：(1)401 K时，该反应的压强平衡常数Kp＝P(O2)＝10 kPa；
(2)该反应是气体体积增大的反应，平衡状态Ⅱ到状态Ⅲ的平衡正向移动，固体质量减小，而状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程中固体质量增大，即反应逆向进行，则从Ⅰ到状态Ⅱ的过程ΔS＜0，A正确；反应Ag2O(s)2Ag(s)＋O2(g)的平衡常数Kp＝P(O2)，Kp只与温度有关，温度不变，则Kp不变，即Pc(Ⅱ)＝Pc(Ⅲ)，B错误；反应Ag2O(s)2Ag(s)＋O2(g)的平衡常数Kp随温度升高而增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，故该反应的正反应为吸热反应，温度越高平衡常数Kp越大，即平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ)，C正确；状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则n(O2)相等，但V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则压强P(Ⅰ)＝2P(Ⅲ)，即浓度商Q(Ⅰ)＝P(Ⅰ)，K(Ⅲ)＝P(Ⅲ)，所以Q(Ⅰ)＝2K(Ⅲ)，D错误。故选AC；起始状态Ⅰ在恒温恒容条件下逆向移动达到平衡状态Ⅱ，则逆反应速率减小；平衡状态Ⅱ在温度不变、体积增大瞬间逆反应速率减小，平衡正向移动，逆反应速率增大，达到平衡状态；平衡状态Ⅲ在体积不变、温度降低的瞬间，逆反应速率减小，平衡逆向移动，逆反应速率减小，达到平衡状态Ⅳ，所以v逆t图像为；
(3)设起始时恒容容器中加入Ag2O的质量为m g，当固体质量减少4%时，逆反应速率最大，即达到平衡状态，生成n(O2)＝＝ mol，反应2Ag2O(s)4Ag(s)＋O2(g)，若转化率为14.5%时生成n(O2)＝× mol，即＝＝，则v(O2)＝k(1－)＝k(1－)＝0.75k。
9. (1)b　(2)E　(3)5.7
(4)增大　反应ⅰ－反应ⅱ得：CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH＝＋45.9 kJ·mol－1，平衡常数K＝，该反应为吸热反应，升高温度，K增大，所以增大
解析：(1)根据反应可知，生成的C2H4又会被消耗，所以b为乙烯占比的曲线，a为CO2占比的曲线，c为C2H5OH占比的曲线；
(2)若选择对反应ⅰ催化效果更好的催化剂，则达到平衡的时间变短，但是平衡转化率不变，A点可能移向E；
(3)C点、D点均为平衡点，则C2H5OH占比80%，乙烯占比10%，CO2占比10%，根据碳原子守恒，总的碳原子为2 mol，则C2H5OH为0.8 mol，C2H4为0.1 mol，CO2为0.2 mol，根据三段式有：
，
则反应ⅲ的平衡常数K＝＝5.7；
(4)反应ⅰ和反应ⅱ的化学平衡常数分别为K1、K2，反应ⅰ－反应ⅱ得：CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH＝＋45.9 kJ·mol－1，平衡常数K＝，该反应为吸热反应，升高温度，K增大，所以增大。
10. (1)①＋261 kJ·mol－1　②高温　③CS2>CH4>H2S
(2)①AC　②在1 000 ℃只发生反应Ⅰ，CH4不参与反应，相同分压H2S经历相同时间，转化率相同　③甲烷裂解产生的C覆盖在催化剂表面，使得催化剂的活性降低
(3)1.28
解析：(1)①根据盖斯定律，ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2＝＋261 kJ·mol－1；②反应自发需ΔH－TΔS<0，ΔH>0，ΔS>0，则在高温条件下自发进行；③CS2中C为sp杂化，CH4中C和H2S中S均为sp3杂化，CH4无孤对电子，H2S有两个孤电子对，故键角CS2>CH4>H2S；
(2)①Ar为稀有气体，不参与反应(与氮气相同，作为稀释气体)，A正确；恒温恒压下，增加N2的体积分数，体积增大，CS2的浓度降低；B错误；由实验数据可知1 000 ℃之前，产物中不含CS2，说明只有H2S分解，CH4未参与反应，推知CH4中的C—H键更稳定，C正确；实验数据是在不同温度下反应相同时间，不确定反应是否平衡，故D错误。答案选AC；②在1 000 ℃只发生反应Ⅰ，CH4不参与反应，相同分压H2S经历相同时间，转化率相同。③甲烷裂解产生的碳覆盖在催化剂表面，使催化剂的活性降低；
(3)设n(H2S)＝3 mol，列三段式
，
到达平衡时，CS2分压与H2S的分压相同即有3－2x＝x，求解x＝1，平衡后气体的总物质的量为2 mol＋1 mol＋1 mol＋4 mol＋2 mol＝10 mol，则K＝＝1.28。