2021高中化学训练11化学平衡的相关计算含解析

化学平衡的相关计算

例1．某1L 恒容密闭容器中，CH 4、H 2O(g)的起始浓度分别为1.8mol·L −1

和3.6mol·L −1

，二者反应生成CO 2和H 2，该反应的部分物质的浓度随时间变化的关系如图所示(部分时间段的浓度变化未标出)，其中第6min 开始升高温度。下列有关判断正确的是（）

A ．X 是H 2

B ．增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小

C ．第一次平衡时的平衡常数约为0.91

D ．若5min 时向容器中再加入0.7mol 的CH 4和0.7mol 的CO 2，则平衡正向移动

【解析】根据图像0～4min CH 4减少0.5mol·L －1

，X 增加0.5mol·L －1

，则X 为CO 2，A 项错误；

温度不变时，增大压强，平衡常数不变，B 项错误；4min 时，反应第一次达到平衡状态： CH 4(g)＋2H 2O(g)CO 2(g)＋4H 2(g)

起始/mol·L －1

1.8 3.6 0 0 转化/mol·L －1

0.5 1.0 0.5 2.0 平衡/mol·L

－1

1.3

2.6 0.5 2.0

平衡常数K =0.5×2.0

4

1.3×

2.62≈0.91，C 项正确；若5min 时向容器中再加入0.7mol 的CH 4和0.7mol

的CO 2，则浓度商Q =1.2×2.0

4

2.0×2.62≈1.42＞0.91，反应逆向移动，D 项错误。

【答案】C

例2．某温度下，将2molA 和3molB 充入一密闭容器中，发生反应：a A(g)+B(g)C(g)

+D(g)，5min 后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K =1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A 的转化率不发生变化，则（） A ．a =3 B ．a =2 C ．B 的转化率为60% D ．B 的转化率为40%

【解析】温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A 的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a =1，A 、B 两项均错误；假设达到平衡时，B 的转化量为x mol ，则A 、B 、C 、D 平衡时的物质的量分别为(2-x )mol 、(3-x )mol 、x mol 、x mol ，设容器体积为1L ，则平衡常数K =x 2

(2－x )·(3－x )=1，解得x =1.2，B 的转化率为1.2mol

3mol ×100%=40%，D 项正确。

【答案】D

例3．将固体NH 4I 置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应NH 4I(s)NH 3(g)+HI(g)，

2HI(g)

H 2(g)+I 2(g)。当反应达到平衡时，c (H 2)=0.5mol ·L −1

，c (HI)=4mol ·L −1

，则NH 3

的浓度为（）

A ．5mol ·L −1

B ．4mol ·L −1

C ．4.5mol ·L −1

D ．3.5mol ·L −1

【解析】当反应达到平衡时，c (H 2)=0.5mol ·L −1，则根据第二个方程式可知分解的HI 浓度为

c (HI)分解=1mol ·L −1，根据第一个反应方程式可知开始反应产生的HI 总浓度c (HI)总=c (HI)分解

+c (HI)平衡=1mol ·L −1+4mol ·L −1=5mol ·L −1，由于反应产生的NH 3与HI 的物质的量相等，反应容器的容积相同，所以NH 3的浓度为5mol ·L −1，故答案为选项A 。 【答案】A

例4．在一定温度下，将两种气体M 和N 通入容积为VL 的密闭容器中进行反应，M 和N 的物质的量与时间的关系如图所示，下列说法正确的是（）

A．0～t2内用M表示的平均反应速率是2/t2（mol·(L·min)−1）

B．t1～t2内容器内的压强逐渐减小

C．该反应的方程式为N2M

D．t2与t3时刻的混合气体的平均相对分子质量相等

【解析】图像看出反应从开始到平衡，N的物质的量减小，应为反应物，M的物质的量增多，应为是生成物，结合反应的方程式可计算相关物质的反应速率以及物质的量浓度关系。N的物质的量减小，应为反应物，平衡时物质的量变化值为8mol-2mol=6mol，M的物质的量增多，应为生成物，平衡时物质的量的变化值为5mol-2mol=3mol，则有n(N)∶n(M)=6mol：3mol=2∶1，可知反应的化学方程式为2N M。则A．0～t 2内M的物质的量增加了4mol－2mol=2mol，则用M表示的平均反应速率是2mol/(VL·t2min)=2/Vt2mol·(L·min)−1，A错误；B．t1～t2内容器发生反应2N M，N转化为M，物质的量减少，所以容器内的压强逐渐减小，B正确；C．根据以上分析可知反应的化学方程式为2N M，C错误；D．t 2与t3时刻的混合气体的总物质的量不同，分别为8mol和7mol，则平均相对分子质量不等，D错误；答案选B。

【答案】B

例5．可逆反应①X(g)+2Y(g)2Z(g)、②2M(g)Ng)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示，下列判断不正确的是（）

A ．反应①的正反应是放热反应

B ．达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为10∶11

C ．达平衡(I)时，X 的转化率为20％

D ．在平衡(I)和平衡(II)中，M 的体积分数不相等

【解析】A ．降温由平衡（Ⅰ）向平衡（Ⅱ）移动，同时X 、Y 、Z 的总物质的量减少，说明平衡向右移动，正反应放热，逆反应为吸热反应，故A 正确；B ．平衡时，右边物质的量不变，由图可以看出达平衡（Ⅰ）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为：

2102.211

=，故B 正确；C ．达平衡（Ⅰ）时，右边气体的物质的量不变，仍为2mol ，左右气体压强相等，设平

衡时左边气体的物质的量为xmol ，则有：

2 2.22.8x =，x=2 2.8282.211

⨯=mol ，即物质的量减少了(3-2811)mol=511mol ，所以达平衡（Ⅰ）时，X 的转化率为511

，故C 错误；D ．由平衡（Ⅰ）到平衡（Ⅱ），化学反应②发生平衡的移动，则M 的体积分数不相等，故D 正确；答案选C 。 【答案】C

1．某温度下，将0.10mol H 2(g)和0.10mol I 2(g)充入10L 的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H 2)=0.0080mol·L −1。则反应H 2(g)+I 2(g)2HI(g)的平衡常数K 为（）

A ．1.0

B ．0.75

C ．0.5

D ．0.25

【解析】由题意可知，起始时氢气和碘蒸汽的浓度均为0.010mol·L −1，达到平衡时氢气的浓度为0.0080mol·L −1，则反应消耗氢气的浓度为（0.010-0.0080）mol·L −1=0.0020mol·L −1，由化学方程可知，平衡时碘蒸汽的浓度为0.008 0 mol·L －1，碘化氢的浓度为0.0040mol·L −1，

平衡常数K =222c (HI)c(H )c(I )=2

（0.0040mol/L ）

0.0080mol/L 0.0080mol/L

⨯=0.25，故选D 。

【答案】D

2．在25℃时，密闭容器中X 、Y 、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：

物质

X Y Z 初始浓度/mol·L －1 0.1 0.2 0 平衡浓度/mol·L －1

0.05

0.05

0.1

提分训练