江苏省怀仁中学高三化学复习《化学平衡的计算》测试

高三化学复习《化学平衡的计算》测试

【归纳与整理】

一、化学平衡常数------平衡混合物中各组分的物质的量浓度之间的限制关系

1．概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到时，生成物与反应物的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号表示。

2．表达式

对于可逆反应在一定温度条件下达到平衡时：

K=

3．平衡浓度

只写浓度可变的溶液相和气相，纯固态和纯液态物质不写入（浓度视为1）：

CaCO32(g) K

Cr2O72 －( aq ) + H2 4 2 －( aq ) + 2 H+ ( aq ) K

4．K的意义

平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度（即反应限度）的特征值，一般可认为，K越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比值越大，也就是反应进行的程度越大；反之，K越小，表示反应进行的程度越小。

一般地说，K＞K 时，该反应进行得就基本完全了。

F2 + H2×1095

Cl2 + H2×1033

Br2 + H2×1019

I2 + H2×102

5．影响K的因素

?放热反应,温度升高,平衡常数______________(“变大”、“变小”)

?吸热反应,温度升高,平衡常数______________(“变大”、“变小”)

6．平衡常数K的表达

（1）化学计量数扩大 2 倍， K

N2 + 3 H2 3 K=

1/2 N2 + 3/2 H23 K=

（2）互逆反应，其平衡常数

2NO2O4 K=

N22 K=

（3）反应方程式相加 ( 减 )，平衡常数相

NH4I NH3 + HI ①K1=

2HI H2 + I2 ②K2=

2NH4I NH3 + I2 + H2 ③K3=

（4）用实际参加反应的粒子进行表达

7．平衡常数K的应用

（1）判断可逆反应进行的限度

（2）判断一个可逆反应是否达到平衡

若用起始时各物质浓度幂之积的比值（用Q表示）与K比较，可判断可逆反应进行的方向。

当Q=K时，可逆反应；

当Q>K时，可逆反应；

当Q

二、平衡转化率

某个指定反应物的转化率=

三、化学平衡计算

化学平衡计算三步曲

mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

n起始/mol a b c d

n变化/mol mx nx px qx

n平衡/mol a-mx b-nx c+px d+qx

【例1】已知在800K时，反应：

CO(g) + H2O(g) H2(g) + CO2(g)

若起始浓度c(CO) = 2mol?L-1，c(H2O) = 3mol?L-1，则反应达平衡时，CO转化成CO2的转化率为60%，如果将H2O的起始浓度加大为6 mol?L-1，试求此时CO转化为CO2的转化率。

【基本练习】

?转化率有关的计算

1．将1mol气体A和3mol气体B在一定条件下发生反应：A(g) + 3B(g) 2C(g) （△H<0）。达到平衡时，B的转化率为50%，则A的转化率为

A． 25% B． 30% C． 40% D． 50%

2．将2mol气体A和3mol气体B在一定条件下发生反应：A(g)+3B(g) （△H<0）。

达到平衡时，B的转化率为50%，则A的转化率为

A． 25% B． 30% C． 40% D． 50%

3．在一定条件下进行的合成氨反应，当反应达到平衡时，实验测得N2的转化率为25%，而H2的转化率为37.5%。则起始时N2和H2的物质的量之比为：

A． 1∶1 B． 1∶2 C． 1∶3 D． 2∶1

4．在一定温度下，在密闭容器中使NO2分解，2NO2 2NO + O2，反应达到平衡时，容

器内压强为原来的1.4倍，则NO2的分解率为

A．20% B．40% C．50% D．80%

5．在一密闭容器中，用等物质的量的A 和B 发生如下反应：A(g)+ 2B(g) 2C(g)，

反应达到平衡时，若混和气体中A 和B 的物质的量之和与C 的物质的量相等。则这时A

的转化率为

A．40% B．50% C．60% D．70%

6．X、Y、Z为三种气体，把a mol X 和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应：X + 2Y 2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足n（X）+ n（Y）= n（Z），则Y的转化率为

A．错误!未找到引用源。B．错误!未找到引用源。 C．错误!未找到引用源。D．错误!未找到引用源。

7．如右下图所示两个等体积的容器，A为恒压容器，B为恒容

容器。在相同温度下，分别将1 mol N2和3 mol H2混合气

体充入A、B容器中，发生如下反应：

N2(g)+3 H2(g) 错误!未找到引用源。2NH3(g)；△H=-92.4

kJ/mol 。

保持温度不变，A、B容器中的反应均达到平衡状态。平衡

时，A容器中气体体积为起始时的4/5，平衡状态记为P。

试回答下列问题：

(1) 平衡时A容器中NH3的体积分数是。若要使B容器中NH3的体积分数

与 A容器中相同，可采取的措施是。

(2) 若保持温度不变，向B容器中补加c mol NH3，再次达到平衡时，A、B两容器中

压强恰好相等，则c= 。

(3)若保持温度不变，开始时向容器A中加入a mol N2 、b mol H2和c mol NH3，要使

反应向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与原A平衡状态P相同，则起始时，c的取值范围是。

(4)若保持温度不变，开始时向容器B中加入a mol N2 、b mol H2和 1 mol NH3，平

衡时，测得放出的热量为23.1 kJ，NH3的体积分数与A容器平衡状态P相同，则a + b 的值是。

?化学平衡常数有关的计算

1．在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)；△H<0。反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为；

（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为；

（3）反应达到平衡后，第8分钟时：

①若升高温度，化学平衡常数K （填写增大、减小或不变）HI浓度的变

化正确；（用图2中a～c的编号回答）

②若加入I2，H2浓度的变化正确的是。（用图2中d～f的编号回答）

（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。

2．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+ H2（g）CO（g）+H2O（g），其

t℃700 800 830 1000 1200

K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=

（2）该反应△H 0

（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是

A．容器内压强不变 B．混合气体中c（CO）不变

C．v正（H2）=v逆（H2O） D．c（CO2）=c（CO）

（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）c（H2）=c（CO）c（H2O），此时t= ℃3．反应Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g）的平衡常数为K1；反应Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g）的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表：

温度（绝对温度）K1 K2

973 1.47 2.38

1173 2.15 1.67

（1）推导反应CO2（气）+H2（气）CO（气）+H2O（气）的平衡常数K与K1、K2的关系式：。

（2）计算K值：温度为973开时K= ；1173开时：K= 。通过K

值的计算（1）反应是反应（填“吸热”或“放热”）。

（3）在一体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2O（气），在1173开时发生反应并记录前5min的浓度，第6min时改变了反应的条件。各物质的浓度变化如下表：时间/min CO2H2O CO H2

0 0.2000 0.3000 0 0

2 0.1740 0.2740 0.0260 0.0260

3 c1c2 c3 c3

4 c1 c2 c3

5 0.0727 0.1727 0.1273 0.1273

6 0.0350 0.1350 0.1650

表示的该化学反应的速率是：。

②在3~4min之间，反应处于状态（填“平衡”或“非平衡”）。

③第6min时，平衡向方向移动，可能的原因是。4．合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义，对我国实现农业现代化起着重要作用。

根据已学知识回答下列问题：

已知N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3(g) △H =－92.4kJ·mol－1

（1）合成氨工业采取的下列措施不可

．．用平衡移动原理解释的是（填序号）；

A．采用较高压强（20MPa ~50MPa）

B．采用500℃的高温

C．用铁触媒作催化剂

D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来

（2）合成氨工业中采用了较高压强（20MPa ~50MPa），而没有采用100MPa或者更大压强，试解释没有这么做的理由；

（3）在容积均为2L（容器体积不可变）的甲、乙两个容器中，分别加入2molN2、6molH2和1molN2、3molH2，在相同温度、催化剂下使其反应。最终达到平衡后，两容器N2

转化率分别为α甲、α乙，则甲容器中平衡常数表达式为（用含α

甲的代数式表示），此时α甲α乙（填“＞”、“＜”“＝”）。

5．

甲烷蒸气转化反应为：CH4(g)+H2O(g) 错误!未找到引用源。 CO(g)+3H2(g),工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2。

已知温度、压强和水碳比[错误!未找到引用源。]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图：

图1（水碳比为3）图2（水碳比为3）图3（800℃）

（1）该反应平衡常数K表达式为________________________。

（2）升高温度，平衡常数K__________（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），降低反应的水碳比，平衡常数K__________。

（3）图2中，两条曲线所示温度的关系是：t1_____t2（选填>、=或<）；在图3中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。

（4）工业生产中使用镍作催化剂。但要求原料中含硫量小于5×10-7%，其目的是____________________________。

四、等效平衡

(一)、含义

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量或者百分含量（体积分数、质量分数或物质的量分数）相同的化学平衡互称等效平衡。

二、分类(计算方法只有两种）

1、物质的量相等的：换算为方程式同一边物质，其“量”相同

等效类型I II III

条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压

起始投料

换算为方程式同一边

物质，其“量”相同

换算为方程式同一边

物质，其“量”符合同

一比例

换算为方程式同一边

物质，其“量”符合同

一比例

对反应的要求任何可逆反应

反应前、后气体体积相

等

任何可逆反应

平衡特点质量分数W% 浓度c

物质的量n

【强调】：先看清应属于上述四种平衡的哪一种，再用对应的方法解决问题

或者记住，等效平衡只有两个解决方法：要么量等，要么量的比值等

【例1】一定温度下，在恒定密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g) 3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB，达到平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积仍为a%的是（）

A.3mol C

B.3molC和1molB

C.1molA、2molB和1molHe（不参加反应）

D.2molA、3molB和3molC

【例2】在一个体积固定的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：

H2（g）+Br2（g）2HBr（g）

已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后，生成a molHBr。在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号⑴～⑶的状态，填写表中的空白：

起始状态(mol) 平衡时HBr的物质的量

(mol)

编号H2Br2HBr

已知 1 2 0 a

⑴ 2 4 0

⑵ 1 0.5a

⑶m n(n>2m)

【例3】在一定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的值，它们必须满足一定的关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的含量仍与上述平衡时完全相同。填写下列空白：

（1）若a=0,b=0,则c= 。

（2）若a=0.5，则b= ,c= 。

（3）a、b、c取值满足的一般条件是（用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）、。

【基本练习】

?等效平衡

1．在一定容的密闭容器中，加入m molA，n molB发生下列反应：

m A（g）+n B（g）p C（g），

平衡时C的浓度为w mol·L-1，若维持容器体积和温度不变，起始时放入a molA，b molB，

c molC，要使平衡后，C的浓度仍为W mol·L-1，则a、b、c必须满足的关系是

A．a:b:c = m:n:p B．a:b = m:n，错误!未找到引用源。

C．错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。 D．错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。

2．某温度下在密闭容器中发生如下反应3M(g) + N(g) 3E(g)，若开始时只充入

3molE(g)，达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了10%；若开始时只充入3molM和1molN 的混合气体，达到平衡时M的转化率为

A．30% B．40% C．60% D．70%

3．在一容积可变的密闭容器中，通入1mol X和3 mol Y，在一定条件下发生如下反应

X (g) + 3 Y (g) 2 Z (g)，到达平衡后， Y的转化率为a %，然后再向容器中通入2 molZ，保持在恒温恒压下反应，当达到新的平衡时，Y的转化率为b %。则a与b 的关系是

A．a = b B．a > b C．a < b D．不能确定

4．密闭容器中，对于反应N2+3H22NH3，N2和H2起始时分别为10 mol，30 mol，达到平衡，H2的转化率为25％，若从NH3开始进行化学反应，在相同条件下，欲使平衡时各成分的含量与前者相同，则起始时NH3的物质的量及NH3的转化率应为

A．40mol和25％ B．40mol和80％

C．20mol和25％D．20mol和75％

5．在一恒定容积的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A（g）+B（g） xC（g）。

达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和

1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为

A．只能为2 B．只能为3

C．可能为2，也可能为3 D．无法确定

6．在一定温度下，在一密闭容器中充入H2 0.5mol、I2 0.5mol，发生如下反应：

H2（g）＋I2（g） 2HI（g）达到平衡时，生成HI 0.8mol。在温度不变的情况下：

⑴保持体积不变，充入H2（g）1mol、I2（g）1mol，达到平衡时生成HI Xmol

⑵保持压强不变，充入HI 2mol，达到平衡时，剩余HI Ymol。则X、Y分别是

A．0.6mol、0.6mol B．0.8mol、0.8mol

C．1.6mol、1.6mol D．无法计算

7．在温度和容积相等的条件下，有反应：2A（g）+ 2 B（g） 3C（g） + D（g），现分别从两条途径建立相应的平衡体系：

Ⅰ．A、B起始浓度均为2mol/L；

Ⅱ．C、D起始浓度分别6mol/L和2mol/L，下列叙述正确的是

A．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内各气体的物质的量分数不同

B．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内各气体的体积分数相同

C．达到平衡后，Ⅰ途径的v A等于Ⅱ途径的v A

D．达到平衡所需的时间，Ⅰ途径可能与Ⅱ途径不相同

?等效思想

1．某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）+B（g）2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4moL 、2molL和4moL。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的量做如下调整，可使平衡右移的是

A．均减半 B．均加倍C．均增加1moL D．均减少1moL

2．某温度下，在体积不变的密闭容器中发生如下反应：2A（g）+ B（g） 3 C（g）+2D （g），若开始时四个容器中所装A、B的物质的量分别为

甲：2molA、1molB；乙：1molA、1molB；丙：2molA、2molB；丁：1molA、2molB 在相同温度下建立平衡时A、B转化率大小的关系为

A．A的转化率：甲＜丙＜乙＜丁 B．A的转化率：甲＜乙＜丙＜丁

C．B的转化率：甲＜丙＜乙＜丁 D．B的转化率：丁＜乙＜丙＜甲

3．一定温度下，将a mol PCl5通入一个容积不变的反应器中，达到如下平衡

PCl5（g） PCl3（g）+ Cl2（g）测得平衡混合气体的压强为p1。此时再向反应器中通入a mol PCl5，在不变的温度下再度达到平衡，测得压强为p2。则p1、p2的关系是A．2p1 > p2 > p1 B．2p1 = p2 C．2p1 < p2 D．无法判断

4．在容积相同的两密闭容器A和B中，保持温度为423K，同时向A、B中分别加入a mol 及b mol碘化氢(a>b)，待反应 2HI(g) I2(g)+H2(g) 达到平衡后，下列说法肯定正确的是

A．从反应开始到建立平衡A容器中所需的时间短

B．平衡时A、B两容器中I2蒸气的浓度相同

C．平衡时I2蒸气在混合气体中的百分含量，A容器大于B容器

D．平衡时HI的分解率错误!未找到引用源。等于错误!未找到引用源。

5．在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g) N2O4(g)，达平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数

A．不变B．增大C．减小D．无法判断

6．某恒温恒容的容器中，建立如下平衡：2A（g）B（g），在相同条件下，若分别再向容器中通入一定量的A气体或B气体，重新达到平衡后，容器内A的体积分数比原平衡时A．都增大B．都减小

C．前者增大后者减小D．前者减少后者增大

7、在一密闭容器中加入3molA和1molB发生反应：错误!未找到引用源。，达到平衡时，C 的浓度为amol/L。

（1）当n=2时，请分析下列情况下达平衡后C的浓度（用“>”、“<”、“=”填空）。

①恒温、恒容条件下加入1mo lA和1molB时，C的平衡浓度___________amol/L；

②恒温、恒容条件下加入2molC，C的平衡浓度____________amol/L；

③恒温、恒容条件下加入3molA和3molB时，C的平衡浓度____________amol/L；

④恒温、恒容条件下加入2molB和2molC时，C的平衡浓度____________amol/L；

⑤恒温、恒容条件下加入3molA、1molB和1molC时，C的平衡浓度_______________amol/L；

⑥恒温、恒压条件下加入6molA和2molB时，C的平衡浓度___________amol/L；

⑦恒温、恒压条件下加入3molA、1molB和3molC时，C的平衡浓度___________amol/L；

⑧恒温、恒压条件下加入3molC，C的平衡浓度____________amol/L

（2）当n=5时

①如恒温、恒容条件下要使C的平衡浓度仍为amol/L，当加入1molA时，应加入B____________mol，C___________mol；

②如起始加入xmolA、ymolB和zmolC，在恒温、恒容条件下，要使达到平衡后C的浓度仍为amol/L，x、y、z应满足的关系是________________，在恒温、恒压条件下要使平衡后C 的浓度仍为amol/L，当x=0、y=0时，z__________，x、y、z应满足的关系是____________；

③加入6molA、2molB，在恒温、恒容条件下达平衡时，C的浓度为___________，在恒温、恒压条件下达平衡时C的浓度为____________；

④恒温、恒容条件下加入1.5molA、0.5molB，达平衡时C的浓度为___________；

⑤恒温、恒压条件下加入0.2molB，平衡时要使C的浓度仍为amol/L，应加入A_____________mol.

（3）当n=4时，

①加入6molA、2molB，在恒温、恒容条件下达平衡时C的浓度为___________，在恒温、恒压条件下达平衡时C的浓度为___________；

②加入1.5molA、0.5molB，在恒温、恒容条件下达平衡时，C的浓度为_________，在恒温、恒压条件下达平衡时，C的浓度为____________；

③加入2molC，在恒温、恒容条件下达平衡时，C的浓度为___________，在恒温、恒压条件下达平衡时，C的浓度为____________。