课时数智作业(35) 化学平衡常数的拓展及有关计算----《高考快车道》2026版高三一轮总复习化学

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名称 课时数智作业(35) 化学平衡常数的拓展及有关计算----《高考快车道》2026版高三一轮总复习化学
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 化学
更新时间 2025-07-08 14:11:59

文档简介

课时数智作业(三十五) 化学平衡常数的拓展及有关计算
(建议用时:40分钟 总分:40分)
(每小题只有一个选项正确,每小题3分,共12分)
1.在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是 (  )
温度/℃ 25 80 230
平衡常数 5×104 2 1.9×10-5
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B.25 ℃时,反应Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C.80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v正>v逆
D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1
2.T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g),达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知:初始充入2 mol H2时,容器内气体的总压强为1.2p kPa。下列说法错误的是(  )
A.5 min时反应到达c点,v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B.随增大,HCHO的平衡压强不断增大
C.b点时反应的平衡常数Kp= kPa-1
D.图中Kp(a)=Kp(b)=Kp(c)
3.利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)+CO(g) CH3OH(g),在密闭容器中按物质的量之比为 2∶1充入H2和CO,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。
已知:①v正=k正·x(CO)·x2(H2),v逆=k逆·x(CH3OH),其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的体积分数。②Kp为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数。下列相关说法错误的是(  )
A.该反应的ΔH<0
B.B点与C点的平衡常数关系为KB=KC
C.增大体系压强,k正-k逆的值将增大
D.C点对应的平衡常数Kp=
4.加热N2O5,依次发生的分解反应为①N2O5(g) N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g) N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ℃,达到平衡状态后O2为 9 mol,N2O3为3.4 mol,则t ℃时反应①的平衡常数为(  )
A.10.7   B.8.5   C.9.6   D.10.2
5.(12分)高温下,在1 L密闭容器中通入1 mol丙烷,发生反应:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1=+125 kJ·mol-1。
反应在初期阶段的速率方程为v=k×c(C3H8),其中k为反应速率常数。
(1)①设反应开始时的反应速率为v1,丙烷的转化率为α时的反应速率为v2,则=_________________________。
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是________(填字母)。
A.丙烯的生成速率逐渐增大
B.压强不变时,反应到达平衡状态
C.升高温度正反应速率增大,逆反应速率减小
D.C3H6与H2的物质的量之比不变时,反应到达平衡状态
③平衡时,再通入1 mol丙烷,则反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),丙烷的转化率α________。(9分)
(2)对于上述反应,总压恒定为100 kPa,在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应),在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图所示,计算T1时该反应的平衡常数Kp=________kPa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数,保留1位小数)。(3分)
6.(16分)(2025·郑州模拟)二氧化碳—甲烷重整反应制备合成气(H2+CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在以下化学反应:
①CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g)  ΔH1
②CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g)  ΔH2=-90.2 kJ·mol-1
③CH4(g) C(s)+2H2(g)  ΔH3=+74.9 kJ·mol-1
④CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s)  ΔH4=-131.3 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)ΔH1=________________,反应①________正向自发进行(填字母)。(3分)
A.低温下能      B.高温下能
C.任何温度下都能 D.任何温度下都不能
(2)反应体系总压强分别为5.00 MPa、1.00 MPa和0.50 MPa时,CH4平衡转化率随反应温度变化如图所示,则代表反应体系总压强为5.00 MPa的曲线是__________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”),判断依据是_________________。(3分)
(3)当反应体系总压强为0.1 MPa时,平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随着反应温度的升高,CO2的物质的量先增加后减少,主要原因是_____________________________________________。(2分)
(4)恒温恒压条件下,向容器中通入1 mol CH4和1 mol CO2,达到平衡时CH4的转化率为80%,CO2的转化率为50%,碳单质的物质的量为0.8 mol,CO的物质的量为________mol,反应①用摩尔分数表示的平衡常数Kx=________(结果保留2位小数)。
上述平衡时=a,向体系通入氦气,重新达到平衡时,=b,则a________b(填“>”“<”或“=”)已知反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的Kx=,物质i的摩尔分数xi=。(8分)
1/1课时数智作业(三十五)
1.C [Qc==8>K=2,反应逆向进行,v正2.B [当=2时,HCHO的平衡压强最大,当继续增大,HCHO的平衡压强减小,B错误。]
3.C [从图像上可以看出温度越高,甲醇的体积分数越小,说明升高温度,平衡逆向移动,该反应的ΔH<0,A项正确;B点与C点温度相同,平衡常数相等,B项正确;C点时,甲醇的体积分数是50%,假设起始n(CO)=1 mol,n(H2)=2 mol,消耗的CO的物质的量为x mol,则列三段式:
     2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
初始/mol 2 1 0
转化/mol 2x x x
平衡/mol 2-2x 1-x x
甲醇的体积分数为=50%,x=0.75,平衡常数Kp=,D项正确。]
4.B [设N2O5的转化浓度为x mol·L-1,N2O3的转化浓度为y mol·L-1。
       N2O5(g) N2O3(g)+O2(g)
开始/(mol·L-1) 4 0 0
转化/(mol·L-1) x x x
平衡/(mol·L-1) 4-x x x
       N2O3(g) N2O(g)+O2(g)
开始/(mol·L-1) x 0 x
转化/(mol·L-1) y y y
平衡/(mol·L-1) x-y y x+y
根据题意得
故:x=3.1,y=1.4,所以平衡体系中,c(N2O5)=4 mol·L-1-x mol·L-1=0.9 mol·L-1,c(N2O3)=x mol·L-1-y mol·L-1=1.7 mol·L-1,c(O2)=4.5 mol·L-1,K①==8.5。]
5.解析:(1)①v1=k×1 mol·L-1=k,v2=k×(1-α) mol·L-1=(1-α)k,=1-α。②A.初始阶段,c(C3H8)减小,v减小,错误;C.升高温度,v正、v逆均增大,错误;D.达到平衡的过程中n(C3H6)∶n(H2)=1∶1,不变,不能说明已达平衡,错误。③平衡时,再通入1 mol丙烷,平衡常数K只受温度影响,温度不变,则反应的平衡常数K不变;由于可逆反应的正反应为气体体积增大的反应,则平衡时再加入1 mol丙烷,相当于在原平衡基础上增大压强,平衡逆向移动,丙烷的转化率α减小。(2)设通入气体为x mol,则起始时C3H8为0.4x mol,N2为0.6x mol,平衡时C3H8的转化量为0.4x mol×50%=0.2x mol,列“三段式”法计算如下:
     C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)
起始量/mol 0.4x 0 0
转化量/mol 0.2x 0.2x 0.2x
平衡量/mol 0.2x 0.2x 0.2x
则平衡时气体总物质的量为(0.2x+0.2x+0.2x+0.6x)mol=1.2x mol,C3H8、C3H6、H2的物质的量分数均为,故T1时该反应的平衡常数Kp= kPa≈16.7 kPa。
答案:(1)①1-α ②B ③不变 减小 (2)16.7
6.解析:(1)由盖斯定律可得:①=②+③-2×④,所以ΔH1=ΔH2+ΔH3-2ΔH4=-90.2 kJ·mol-1+74.9 kJ·mol-1-2×(-131.3 kJ·mol-1)=+247.3 kJ·mol-1,所以ΔH1=+247.3 kJ·mol-1。ΔG=ΔH-TΔS,ΔH>0、ΔS>0,所以高温下反应①能正向自发进行。
(2)反应①、③恒温减压平衡均右移,甲烷平衡转化率增大,即同温时压强越大甲烷平衡转化率越小,所以曲线Ⅲ代表压强为5.00 MPa时CH4的平衡转化率随温度的变化;判断依据是恒温减压时反应①、③平衡右移,甲烷平衡转化率增大。
(3)升温反应②平衡左移,使n(CO2)有增大的趋势,反应①平衡右移,使n(CO2)有减小的趋势,温度在500 ℃以下,温度对反应②影响更大,所以n(CO2)增大,温度高于500 ℃,温度对反应①影响更大,所以n(CO2)减小。
(4)开始通入1 mol CH4和1 mol CO2,达到平衡时CH4的转化率为80%,则平衡时n(CH4)=0.2 mol;CO2的转化率为50%,则平衡时n(CO2)=0.5 mol;碳单质的物质的量为0.8 mol,根据碳元素守恒,可以确定n(CO)=0.5 mol;根据氧元素守恒,可以确定n(H2O)=0.5 mol;根据氢元素守恒,可以确定n(H2)=1.1 mol。
容器中气体总物质的量n=0.2 mol+0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+1.1 mol=2.8 mol,Kx=≈0.39;反应③的平衡常数K=,恒温恒压条件下向体系通入氦气,尽管平衡正向移动,但是温度不变其平衡常数不变,其他平衡的移动也不能影响该反应的平衡常数,所以a=b。
答案:(1)+247.3 kJ·mol-1 B
(2)Ⅲ 恒温减压时反应①、③平衡右移,甲烷平衡转化率增大
(3)温度在500 ℃以下,温度对反应②影响更大,所以n(CO2)增大,温度高于500 ℃,温度对反应①影响更大,所以n(CO2)减小
(4)0.5 0.39 =
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