化学平衡常数Word版含答案.pdf

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1、第二章第三节第 3 课时 一、选择题 1下列关于平衡常数K 的说法中，正确的是() 平衡常数K 只与反应本身及温度有关改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平 衡常数 K加入催化剂不改变平衡常数K平衡常数K 只与温度有关， 与反应的本身及 浓度、压强无关 AB CD 解析： 平衡常数K 是一个温度函数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变化学 平衡，故加入催化剂不改变平衡常数K。 答案： D 2(2015 经典习题选萃 )一定条件下， 固定容积的密闭容器中，CO 和 H2反应生成甲醇： CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 。 如图是该反应在不同温度下CO 的转化率随时间变化的曲线。 下列判断

2、正确的是() AT1T2 B该反应的 H0 CT1时的平衡常数 K1T2时的平衡常数K2 DT1时的平衡常数 K1T1；B 项， T1到 T2为升温的过程， CO 的转 化率降低， 即该反应的 HK2。 答案： C 3 一定温度下，在容积为2 L 的密闭容器中发生反应CO(g)H2O(g)CO2(g) H2(g)， 部分数据见下表(表中 t2t1)。 反应时间 /min 0 t1 t2 n(CO)/mol 1.20 0.80 n(H2O)/mol 0.60 0.20 n(CO2)/mol 0 n(H2)mol 0 下列说法正确的是() A反应在t1 min 内的平均速率为v(H2)0.40 t

3、1 mol L 1 min1 B平衡时CO 的转化率为66.67% C该温度下反应的平衡常数为1 D其他条件不变，若起始时n(CO)0.60 mol，n(H2O)1.20 mol，则平衡时n(CO2) 0.20 mol 解析：根据化学方程式可知在t1 min 内生成 0.40 mol H 2，因此在 t1 min 内的平均速率为 v(H2) 0.40 mol 2 L t1 min 0.20 t1 mol L 1 min1，故 A 错误。根据化学方程式可知 t1min、 t2min 时均有 n(CO)0.80 mol，n(H2O)0.20 mol，n(CO2)n(H2)0.40 mol，故表格中

4、t1 min、t2 min 时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO 平衡时转化率为0.4mol/1.2mol 100% 33.33%。故 B 错误。由于该反应是一个反应前后气体体积不变的反应，将平衡时的物质 的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C 正确。根据平衡常数值可计算 出 D 项中平衡时n(CO2)0.40 mol，故 D 错误。 答案： C 4(2015 江西八校联考)在温度 T1和 T2(已知 T2T1)下，X2(g)和 H2反应生成 HX 的平衡 常数如下表： 化学方程式K(T1) K(T2) F2H22HF 1.810 36 1.910 32 Cl2H22H

5、Cl 9.710 12 4.210 11 Br2H22HBr 5.610 7 9.310 6 I2H22HI 43 34 仅依据 K 的变化，随着卤素原子序数的递增，下列推断不正确的是() AX2与 H2反应的剧烈程度逐渐减弱 BHX 的稳定性逐渐减弱 CHX 的生成反应是放热反应 D在相同条件下，平衡时X2的转化率逐渐降低 解析： 本题考查化学平衡和卤素原子的递变规律，意在考查考生分析问题的能力。由表 中数据可知， 对于同一反应， 温度越高平衡常数越小，这说明升高温度平衡向逆反应方向移 动，所以 HX 的生成反应是放热反应，C 项正确；同一温度下，随着卤素原子序数的递增， K 递减，说明反应

6、正向进行的程度依次减小，平衡时X2的转化率逐渐降低，HX 的稳定性 逐渐减弱， B、D 项正确；不能依据K 的变化判断反应的剧烈程度，故A 项错误。 答案： A 51000 时， FeO(s)H2Fe(s)H2O，K0.52。欲使容器中有1.0 mol FeO 被还 原，反应前容器中应充入a mol H2。则 a 的值最接近 () A1.0 B2.0 C3.0 D4.0 解析： 本题考查化学反应分析，涉及化学平衡常数、化学计算等知识，意在考查考生的 分析能力与计算能力。1000 时， 水是气态。 当容器中有1.0 mol FeO 被还原时， 有 1.0 mol H2参与反应，生成1.0 mol

7、 H2O。设容器容积为V L，则平衡时c(H2O)1/V mol/L ，c(H2) (a1)/V mol/L 。 K c(H2O)/c(H2) 1/V a1 /V 0.52，解得 a2.9，C 选项正确。 答案： C 6(2015 甘肃部分高中第一次联考)等物质的量的X(g)与 Y(g) 在密闭容器中进行反应： X(g) 2Y(g)3Z(g)Q(s)H0，下列叙述正确的是() A当容器中X 与 Y 的物质的量之比满足12 时反应达到平衡 B达到平衡时X 的转化率为25%，则平衡常数K 为 9/4 C达到平衡后，反应速率2v 正(Y) 3v逆(Z) D达到平衡后，加入Q，平衡逆向移动 解析： 反

8、应中 X、Y 按照物质的量之比12 进行反应，而容器中两者物质的量之比为 12 时不一定达到平衡，A 项错误；设X、Y 起始的物质的量都为1 mol，容器的体积为 VL ， 达到平衡时X 的物质的量是1 mol(125%)0.75 mol， 消耗 X 的物质的量是0.25 mol， 则 Y 的物质的量为1 mol0.25 mol20.5 mol，生成 Z 的物质的量为0.25 mol 3 0.75 mol，则平衡常数K 0.75 V 3 0.5 V 0.75 V 9 4，B 项正确；达到平衡后 3v正(Y) 2v逆(Z)，C 项错误； 由于 Q 为固体，加入Q 后平衡不移动，D 项错误。 答案

9、： B 7一定温度下，在容积为1 L 的密闭容器中，存在如下关系：xH2O(g)(H2O)x(g)， 反应物和生成物的物质的量随时间的变化关系如图。下列说法不正确的是() Ax3 B该温度下，反应的平衡常数为0.125 L 2/mol2 C平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3 g/mol Dt1时刻，保持温度不变，再充入 1 mol H2O(g)，重新达到平衡时， c H2Ox c H2O 将增大 解析：本题以化学平衡图像为载体考查化学平衡的移动、化学平衡常数以及化学平衡的 计算，意在考查考生的分析能力和判断能力。根据图像可得如下关系： xH2O(g) (H2O)x(g) 起始5 mol 0

10、 mol 转化3 mol 1 mol 平衡2 mol 1 mol 化学方程式中的化学计量数之比等于参加反应各物质的物质的量之比，则x3，A 项 正确；该温度下反应的平衡常数K 1 mol/L 2 mol/L 30.125 L 2/mol2，B 项正确；平衡时混合气体 的平均摩尔质量M 2 mol18 g/mol1 mol54 g/mol 2 mol1 mol 30 g/mol ，C 项错误； t1时刻，保 持温变不变， 再充入 1 mol 水蒸气， 相当于增大压强， 平衡右移， 重新达到平衡时， c H2Ox c H2O 将增大， D 项正确。 答案： C 8(2015 试题调研 )已知在 2

11、5时，下列反应的平衡常数如下： N2(g)O2(g) 2NO(g)K1110 30 2H2(g)O2(g) 2H2O(g)K2210 81 2CO2(g) 2CO(g) O2(g)K410 92 下列说法正确的是() ANO 分解反应 NO(g) 1 2N 2(g) 1 2O 2(g)的平衡常数为110 30 B根据 K2的值可以判断常温下 H2和 O2很容易反应生成H2O C常温下， NO、H2O、CO2三种物质分解放出 O2的倾向顺序为NOH 2OCO2 D温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 解析： A 中此反应的平衡常数K c1 2 N2 c1 2 O2 c NO c N2 c O2

12、 c 2 NO 1 K110 15；B 中 K2与反应条件无关， 实际上常温下H2和 O2不易反应； C 中通过分解方向的平衡常数大小分 析分解放出O2的倾向； D 中温度升高对三个反应的影响不同，则平衡常数变化不同。 答案： C 9(2015 安徽理综 )汽车尾气中NO 产生的反应为： N2(g)O2(g)2NO(g)。一定条件 下，等物质的量的N2(g)和 O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线 a 表示该反应在温度T 下 N2的浓度随时间的变化，曲线 b 表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间 的变化。下列叙述正确的是() A温度 T 下，该反应的平衡常数K 4 c0c1

13、2 c 2 1 B温度 T 下，随着反应的进行，混合气体的密度减小 C曲线 b 对应的条件改变可能是加入了催化剂 D若曲线b 对应的条件改变是温度，可判断该反应的 H0， D 项不正确。 答案： A 10相同温度下，在体积相等的三个恒容器闭容器中发生可逆反应：2NH3(g)N2(g) 3H3(g) H 92.4 kJ/mol。 实验测得起始、平衡时的有关数据如下表： 容器 编号 起始时各物质物质的量/mol 平衡时反应中 的能量变化NH3 N2H2 2 0 0 吸收热量a kJ 0 1 3 放出热量b kJ 4 0 0 吸收热量c kJ 下列叙述正确的是() A热量关系： ab B反应的平衡常

14、数： C达平衡时H2的体积分数： D中的密度不再改变时说明反应已达到平衡状态 解析： 若反应 中 NH3的平衡转化率为50%，则 ab，若反应 中 NH3的平衡转化率 小于 50%，则 ab，A 选项错误；温度相 同，所以反应 、的平衡常数相同，B 选择错误；反应可以看成是在两个相同容器 中相同条件下同时进行反应，达平衡后，把这两个容器中的气体压缩到其中一个容器中， 如果平衡不移动，氢气的体积分数应该与反应相等， 但是压强增大， 平衡向逆反应方向移 动，氢气的体积分数减小，所以达平衡时氢气的体积分数：，C 选项正确；因为气体 总质量始终不变，容器恒容， 所以密度始终不变，不能用密度变化来衡量反

15、应是否达到平衡 状态， D 选项错误。 答案： C 二、非选择题 11煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g) H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示： 温度 /400 500 800 平衡常数K9.94 9 1 试回答下列问题： (1)上述反应的化学平衡常数表达式为_。 (2)在 800 发生上述反应，以下表中物质的物质的量投入恒容反应器中，其中向正反 应方向移动的有_(填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”)。 n(CO) n(H2O) n(H2) n(CO2) A 1 5 2 3 B 2 2 1 1 C 3 3 0 0 D 0.

16、5 2 1 1 E 3 1 2 1 (3)已知在一定温度下， C(s)CO2(g)2CO(g) 的平衡常数为K； C(s)H2O(g)CO(g) H2(g)的平衡常数为 K1； CO(g) H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数为K2；则 K、K1、 K2之间的关系是 _。 (4)向 V L 密闭容器中通入10 mol CO 和 10 mol 水蒸气，在T 时达到平衡，然后快速 通过碱石灰，将所得的混合气体燃烧，测得放出的热量为2842 kJ(已知 CO 的燃烧热为283 kJ mol 1， H 2的燃烧热为 286 kJ mol 1)，则 T 时的化学平衡常数 K _。 解析： (1)

17、根据化学平衡常数表达式的书写规则，该反应的化学平衡常数表达式为(1)K c H2 c CO2 c CO c H2O 。 (2)A 项，Qc 23 151.21，平衡左移； B 项，Q c 11 22 1 41，平衡右移； C 项，从正 反应开始，平衡右移；D 项， Qc 11 0.521，平衡不移动； E 项， Qc 2 1 3 11，平衡右移。 B、C、E 项符合题意。 (3)由题可知K c 2 CO c CO2 ，K1c CO c H 2 c H2O ，K2 c H2 c CO2 c CO c H2O ，所以 K K1 K2。 (4)设生成的H2为 x mol， 则剩余的CO 为(10x)

18、 mol ， 故有 286x(10x)2832842， 则 x4，K 4 V 4 V 6 V 6 V 4 9。 答案： (1)K c H2 c CO2 c CO c H2O (2)BCE (3)KK1/K2 (4)4/9 12(2014 新课标全国 )在容积为1.00 L 的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应 N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题： (1)反应的 H_0(填“大于”或“小于”)；100 时，体系中各物质浓度随时间 变化如图所示。在0 60 s 时段，反应速率v(N2O4)为_mol L 1 s1；反应的平衡常 数 K1为_。 (2)10

19、0 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以 0.0020 mol L 1 s1 的平均速率降 低，经 10 s 又达到平衡。 T_100 (填“大于”或“小于”)，判断理由是_。 列式计算温度T 时反应的平衡常数K2_。 (3)温度 T 时反应达平衡后， 将反应容器的容积减少一半。平衡向 _(填“正反应” 或“逆反应” )方向移动，判断理由是_。 解析： 本题主要考查化学平衡知识。意在考查考生对基础知识的应用能力、计算能力以 及分析判断能力。(1)由于 NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，温度升高，混合气体的颜 色加深，说明NO2气体浓度增大，即升温平衡向生成二氧化氮气体的方向移动

20、，升高温度 平衡向吸热反应的方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，即 H 大于 0；根据反应速 率的定义可求出N2O4的反应速率；由题中图像可知平衡时NO2和 N2O4的浓度，将数据代 入平衡常数表达式计算即可。(2)由题意，改变温度，N2O4的浓度减小，则是升高温度，T 大于 100 。根据速率和时间，求出减少的N2O4的浓度为0.02 molL 1，则平衡时 N2O4 的浓度为0.020 molL 1，NO 2为 0.16 molL 1，由平衡常数表达式可得 K2的值。 (3)缩小体 积，即增大压强，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，所以平衡逆向移动。 答案： (1)大于0.001

21、00.36 mol L 1 (2)大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高平衡时， c(NO2) 0.120 mol L 1 0.0020 mol L1 s110 s20.16 mol L1 ，c(N2O4) 0.040 mol L 1 0.0020 molL 1 s1 10 s 0.020 mol L 1，K 2 0.16 molL 1 2 0.020 molL 11.3 mol L 1 (3)逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动 13 实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、 建设资源节约型、 环境友好型社会的必然选择。化工

22、行业的发展必须符合国家节能减排的总 体要求。试运用所学知识，回答下列问题： (1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K c H2O c CO c H2 ，它所对应的化学反 应为： _。 (2)已知在一定温度下， C(s)CO2(g) 2CO(g) H1a kJ/mol 平衡常数K1； CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g) H2b kJ/mol 平衡常数K2； C(s)H2O(g) CO(g) H2(g) H3 平衡常数K3。 则 K1、K2、K3之间的关系是_， H3_( 用含 a、b 的代数 式表示 )。 (3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等

23、体积的一氧 化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO(g)H2O(g) H2(g) CO2(g)，该反应平 衡常数随温度的变化如表所示： 温度 /400 500 800 平衡常数K9.94 9 1 该反应的正反应方向是_反应 (填“吸热”或“放热”)，若在 500 时进行，设 起始时 CO 和 H2O 的起始浓度均为 0.020 mol/L ， 在该条件下， CO 的平衡转化率为_。 解析： 本题考查了盖斯定律、化学平衡常数的概念及计算等，意在考查考生运用所学知 识分析、解决综合问题的能力。(1)根据化学平衡常数的定义，结合元素守恒可知还有一种 生成物，为C，反应的化学方程式为CO(g)H

24、2(g)H2O(g)C(s)。(2)将三个热化学方程 式按顺序依次编号为、 ，根据盖斯定律，将、 相加可得 ， H3 H1 H2 (ab) kJmol 1。化学平衡常数 K3K1 K2。(3)由表中数据看出，随温度升高，化学平衡 常数减小，可知该反应为放热反应。设CO 的平衡转化率为 ，由 “三段式 ”： H2O(g) CO(g)CO2(g)H2(g) 起始 (mol L 1) 0.020 0.020 0 0 转化 (mol L 1) 0.0200.0200.020 0.020 平衡 (mol L 1) 0.0200.020 0.0200.0200.0200.020 则 0.020 0.020 0.0200.020 0.0200.0209，解得 0.75。 答案： (1)CO(g)H2(g) H2O(g)C(s) (2)K3K1 K2 (ab)kJ/mol (3)放热75%