高三化学每天练习20分钟——“基于三段式法”的化学反应速率与平衡的计算（有答案和详细解析）

高三化学每天练习20分钟——“基于三段式法”的化学反应速率和平衡的计算（有答案和详细解析）一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意1．(2020·苏州调研)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2，4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　)A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－12．将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2 min后达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述错误的是(　　)A．a的值为2B．平衡时X的浓度为0.2 mol·L－1C．Y的转化率为60%D．反应速率v(Y)＝0.3 mol·L－1·min－13．在一定温度下，向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，发生反应：N2＋3H22NH3。

经过一段时间后，测得容器内压强是起始的0.9倍，在此时间内，H2平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1，则所经过的时间为(　　)A．2 min B．3 minC．4 min D．5 min4．(2019·烟台调研)一定温度下有可逆反应：A(g)＋2B(g)2C(g)＋D(g)现将5 mol A和10 mol B加入体积为2 L的密闭容器中，反应至10 min时改变某一条件，C的物质的量浓度随时间变化关系如图所示下列有关说法中正确的是(　　)A．在0～5 min内，正反应速率逐渐减小B．反应从起始至5 min时，B的转化率为50%C．5 min时的平衡常数与10 min时的平衡常数不相等D．第15 min时，B的体积分数为25%5．将4 mol CO(g)和a mol H2(g)混合于容积为4 L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g),10 min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5 mol·L－1经测定v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1下列说法正确的是(　　)A．平衡常数K＝2B．H2起始投入量为a＝6C．CO的平衡转化率为66.7%D．平衡时c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1二、非选择题6．向体积为2 L的固定密闭容器中通入3 mol X气体，在一定温度下发生如下反应：2X(g)Y(g)＋3Z(g)。

经5 min 后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍，则用Y表示的化学反应速率为____________，X的转化率为__________，Z的平衡浓度为_________________________7．[2017·全国卷Ⅰ，28(3)①]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________8．[2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为____________ mol2·L－29．[2018·全国卷Ⅰ，28(2)④]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)　　　 　　　　　 2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：t/min040801602601 3001 700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.125 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)答案精析1．C　2.B3．B　[设参加反应的N2的物质的量为x，根据化学方程式：　　　　　　　　　 N2　＋　3H2　　2NH3起始物质的量/mol 1 3 0反应的物质的量/mol x 3x 2x测定时物质的量/mol 1－x 3－3x 2x反应后总物质的量为：1－x＋3－3x＋2x＝4－2x根据阿伏加德罗定律的推论：物质的量之比等于压强之比，列式可得：＝，解得：x＝0.2 mol参加反应的H2的物质的量：n(H2)＝3x＝0.6 mol，可得H2的浓度变化为0.3 mol·L－1，由v(H2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，故可得反应时间为3 min]4．AB5．B　[用三段式法计算：　　　　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始物质的量/mol 4 a 0转化物质的量/mol x 2x x平衡物质的量/mol 4－x a－2x x2x mol＝0.1 mol·L－1·min－1×10 min×4 L＝4 mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。

平衡时，c(CO)＝0.5 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1平衡常数K＝＝＝4，A项错误；经上述计算，B项正确；CO的平衡转化率为50%，C项错误；平衡时c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1，D项错误]6．0.03 mol·L－1·min－1　20%　0.45 mol·L－17．2.5　2.8×10－3解析　设平衡时H2S转化的物质的量为x mol　　　 H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x由题意得：＝0.02解得：x＝0.01H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%K＝＝＝≈2.8×10－38.9．13.4解析　时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的pNO2＝2pN2O5＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa，pO2＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa。

由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa－17.9 kPa＝45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则　　　　　 N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa　　0　　　　71.6转化压强/kPa　　x　　　　2x平衡压强/kPa　　x　　　　71.6－2x则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，Kp＝＝≈13.4 kPa。