微考点54 基于“三段式”法的化学反应速率和平衡的计算
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2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min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)＝0.125mol·L·min B．v(H2O)＝0.375mol·L·min C．v(O2)＝0.225mol·L·min D．v(NH3)＝0.250mol·L·min
2．将2molX和2molY充入2L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
－1
2Z(g)＋aQ(g)，2min
后达到平衡时生成0.8molZ，测得Q的浓度为0.4mol·L，下列叙述错误的是( ) A．a的值为2
B．平衡时X的浓度为0.2mol·L C．Y的转化率为60%
D．反应速率v(Y)＝0.3mol·L·min
3．在一定温度下，向一个2L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1molN2和3molH2，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，
－1
－1
－1
－1
－1
H2平均反应速率为0.1mol·L·min，则所经过的时间为( ) A．2min C．4min
B．3min D．5min
2C(g)＋D(g)。现将5molA
4．(2019·烟台调研)一定温度下有可逆反应：A(g)＋2B(g)
和10molB加入体积为2L的密闭容器中，反应至10min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0～5min内，正反应速率逐渐增大 B．反应从起始至5min时，B的转化率为50% C．5min时的平衡常数与10min时的平衡常数不相等 D．第15min时，B的体积分数为25%
5．将4molCO(g)和amolH2(g)混合于容积为4L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g),10min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5mol·L。经测定v(H2)＝
－1
－1
－1
0.1mol·L·min。下列说法正确的是( )
A．平衡常数K＝2 B．H2起始投入量为a＝6 C．CO的平衡转化率为66.7% D．平衡时c(CH3OH)＝0.4mol·L
6．向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体，在一定温度下发生如下反应：2X(g)
Y(g)
－1
＋3Z(g)。经5min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610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
H2S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2L的容器中加入2molCH4、1molCO2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____________mol·L。
9．[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]：
2
－2
t/min p/kPa
25℃时N2O4(g)
0 35.8 40 40.3 80 42.5 160 45.9 260 49.2 1300 61.2 1700 62.3 ∞ 63.1 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 [设4min后，生成6xmolH2O(g) 4NH3(g)＋3O2(g)起始量/mol43007 变化量/mol4x3x2x6xx
4min末量/mol4－4x3－3x2x6x7＋x
6x据题意，则有：×100%＝40%，解得：x＝0.5，
7＋x6×0.5mol－1
则4min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)＝＝1.5mol·L，
2L1.5mol·L－1－1
v(H2O)＝＝0.375mol·L·min。
4min
再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125mol·L·min，v(NH3)＝0.250mol·L·min，v(O2)＝0.1875mol·L
1
－1
－1
－1
－1
－
－1
2N2(g)＋6H2O(g) n(总)
·min。]
－1
2．B
3．B [设参加反应的N2的物质的量为x，根据化学方程式： N2 ＋ 3H2 起始物质的量/mol130 反应的物质的量/molx3x2x 测定时物质的量/mol1－x3－3x2x
反应后总物质的量为：1－x＋3－3x＋2x＝4－2x
4mol1
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：
4mol－2x0.9
2NH3
x＝0.2mol。参加反应的H2的物质的量：n(H2)＝3x＝0.6mol，可得H2的浓度变化为0.3mol·L
－1
Δc－1－1
，由v(H2)＝＝0.1mol·L·min，故可得反应时间为3min。]
Δt4．B
5．B [用三段式法计算：
CO(g)＋2H2(g)起始物质的量/mol4a0 转化物质的量/molx2xx 平衡物质的量/mol4－xa－2xx
2xmol＝0.1mol·L·min×10min×4L＝4mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。平衡时，c(CO)
－1
－1
CH3OH(g)
＝0.5mol·L
－1
，c(H2)＝0.5mol·L
－1
，c(CH3OH)＝0.5mol·L
－1
。平衡常数K＝
cCH3OH0.5
＝22＝4，A项错误；经上述计算，B项正确；CO的平衡转化率为
cCO·cH20.5×0.5
50%，C项错误；平衡时c(CH3OH)＝0.5mol·L，D项错误。] 6．0.03mol·L·min 20% 0.45mol·L 7．2.5 2.8×10
解析 设平衡时H2S转化的物质的量为xmol。 H2S(g) ＋CO2(g)初始/mol0.400.1000 转化/molxxxx
平衡/mol0.40－x0.10－xxx 由题意得：
＝0.02
0.40－x＋0.10－x＋x＋xCOS(g)＋H2O(g)
－3－1
－1
－1－1
x解得：x＝0.01
0.01mol
H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%
0.40mol
0.010.01
×2.52.5cCOS·cH2O1－3
K＝＝＝≈2.8×10。
cH2S·cCO20.40－0.010.10－0.01351
×
2.52.51
8. 3
解析 用三段式计算：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) 起始浓度
－1 1 0.5 0 0 mol·L
转化浓度
－10.250.250.50.5 mol·L
平衡浓度
－10.750.250.50.5 mol·L
－12－1
c2CO·c2H20.5mol·L×0.5mol·LK＝＝－1－1
cCH4·cCO20.75mol·L×0.25mol·L
2
12－2＝mol·L 39．13.4
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＝2×35.8kPa＝71.6kPa，pO2＝0.5×35.8kPa＝17.9kPa。由题意知，平衡时体系的总
压强为63.1kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1kPa－17.9kPa＝45.2kPa，设N2O4的压强为xkPa，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
p2NO2
则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，Kp＝＝
18.8kPa2
26.4kPa≈13.4kPa。
pN2O4
2021高考化学一轮复习化学反应速率与化学平衡考点54基于“三段式”法的化学反应速率和平衡的计算练习含解析
