2019版化学人教版选修4训练：第2章 第3节　第3课时　化学平衡常数 .docx

第3课时化学平衡常数课时过关能力提升一、基础巩固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A.B.C.D.答案:D2.关于反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数的书写形式,正确的是()A.K=c(C)c(H2O)c(CO)c(H2)B.K=c(CO)c(H2)c(C)c(H2O)C.K=c(CO)c(H2)c(H2O)D.K=c(H2O)c(CO)c(H2)答案:C3.在一定温度下的密闭容器中,加入1 mol CO和1 mol H2O发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时测得n(H2)为0.5 mol,下列说法不正确的是()A.在该温度下平衡常数K=1B.平衡常数与反应温度无关C.CO的转化率为50%D.其他条件不变,改变压强平衡不移动答案:B4.一定条件下,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。下列判断正确的是()A.T1>T2B.该反应的H>0C.T1时的平衡常数K1>T2时的平衡常数K2D.T1时的平衡常数K1<T2时的平衡常数K2答案:C5.下列关于平衡常数的说法正确的是()A.在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度B.在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值C.对于放热反应,升高温度,K值增大,反应物的转化率增大D.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度解析:A项,在平衡常数表达式中,反应物、生成物的浓度均为平衡浓度;B项,平衡常数与温度有关,温度改变,平衡常数随之改变;C项,对于放热反应,升高温度平衡逆向移动,K值减小,反应物转化率减小。答案:D6.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)H<0在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是()A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为12时,反应达到平衡D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大解析:A项,因该反应为放热反应,故升高温度,平衡常数减小,A错;B项,增大一种反应物浓度,另外一种反应物的转化率必增大,B错;使用催化剂,化学平衡不移动,转化率不变,D错。答案:C7.某温度下,反应SO2(g)+12O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为()A.2 500B.100C.410-4D.210-2解析:K2=c(O2)c2(SO2)c2(SO3)=1c(SO3)c(SO2)c12(O2)2=1K12=1502=410-4。答案:C8.在容积为1 L的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:t/7008008301000K0.60.91.01.7下列说法正确的是()A.上述生成CO和H2O的反应为放热反应B.加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO2的转化率C.830 达平衡后,再充入1.0 mol H2,K值增大,平衡正向移动D.830 时反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为1.0解析:A项,由表格数据可知,温度越高,K越大,则生成CO和H2O的反应为吸热反应;B项,该反应为气体体积不变的反应,加压、使用催化剂,平衡均不移动,则不能提高转化率,而增大H2浓度能提高CO2的转化率;C项,充入1.0 mol H2,反应物浓度增大,则平衡正向移动,但K只与温度有关,K不变,错误;D项,正、逆反应的平衡常数互为倒数关系,由830 时CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)K=1.0,则830 时反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为1K=11.0=1.0。答案:D9.已知下列反应的平衡常数:H2(g)+S(s)H2S(g)K1S(s)+O2(g)SO2(g)K2则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是()A.K1+K2B.K1-K2C.K1K2D.K1K2解析:H2(g)+S(s)H2S(g)的平衡常数K1=c(H2S)c(H2)而S(s)+O2(g)SO2(g)的平衡常数K2=c(SO2)c(O2)则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数K=c(O2)c(H2S)c(H2)c(SO2)=K1K2。答案:D10.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XYZ初始浓度/(molL-1)0.10.20平衡浓度/(molL-1)0.050.050.1下列说法错误的是()A.反应达到平衡时,X的转化率为50%B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1 600C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大D.改变温度可以改变此反应的平衡常数解析:题中有一明显的错误,就是C选项,增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关键是根据表中数据(0.1-0.05)(0.2-0.05)(0.1-0)=132可推导出:X+3Y2Z。答案:C11.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJmol-1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是()A.容器内压强p:p甲=p丙>2p乙B.SO3的质量m:m甲=m丙>2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙>2Q乙解析:甲和丙达到的平衡是等效平衡,所以压强p甲=p丙,SO3的质量m甲=m丙,乙可看作是甲达到平衡后,取出一半物质,浓度变为原来的12,压强降为原来的12后形成的,平衡向气体增多的方向移动,压强在减小后的基础上增大,SO3的量减小,所以2p乙>p甲,SO3质量2m乙<m甲,A错误,B正确;在三个过程中,甲、乙中SO2和O2投料比为21,又按照21反应,而丙中SO2和O2按21生成,所以三者达平衡时SO2和O2的浓度比均为21,C错误;甲和丙达平衡时生成的SO3和分解的SO3物质的量不一定相等,所以吸、放热数值不一定相等,D错误。答案:B12.830 K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H<0试回答下列问题:(1)若起始时c(CO)=2 molL-1,c(H2O)=3 molL-1,4 s后达到平衡,此时CO的转化率为60%,则在该温度下,该反应的平衡常数K=。用H2O表示的化学反应速率为。(2)在相同温度下,若起始时c(CO)=1 molL-1,c(H2O)=2 molL-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 molL-1,则此时该反应是否达到平衡状态?(填“是”或“否”),此时v(正)(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。(3)若降低温度,该反应的K值可能为。a.1b.2c.0.5答案:(1)10.3 molL-1s-1(2)否大于(3)b13.铁和铝是两种重要的金属,它们的单质及化合物有着各自的性质。(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)反应的平衡常数表达式为K=。该温度下,在2 L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体,则10 min内CO2的平均反应速率为0.015 molL-1min-1,10 min后生成了单质铁 g。(2)可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是。A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等B.CO生成速率与CO2消耗速率相等C.CO的质量不变D.体系的压强不再发生变化E.气体密度不再变化解析:(1)固体、纯液体的浓度可看作常数,所以K中不出现Fe2O3(s)和Fe(s),K=c3(CO2)c3(CO);10 min内生成CO2的物质的量为0.015 molL-1min-110 min2 L=0.3 mol,由以下关系式:2Fe3CO22 mol 3 mol0.2 mol 0.3 molm(Fe)=0.2 mol56 gmol-1=11.2 g。(2)CO生成速率为逆反应速率,CO2生成速率为正反应速率,且CO、CO2前计量数相等,则v正(CO2)=v逆(CO),达到化学平衡;v生成(CO)=v逆(CO),v消耗(CO2)=v逆(CO2),无法说明是否达到化学平衡;m(CO)不变,则n(CO)不变,n(CO)不变,反应达到平衡;该反应是气体体积不变的反应,反应任意时刻,体系的压强均相同;=mV,当m(气体)不变时,反应即达到平衡,达到平衡时,不再变化。答案:(1)c3(CO2)c3(CO)11.2(2)ACE二、能力提升1.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO与H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1反应前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是()A.升高温度,H2S浓度增大,表明该反应是吸热反应B.通入CO后,正反应速率逐渐增大C.反应前H2S物质的量为7 molD.CO的平衡转化率为80%解析:升高温度,H2S浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则该反应正反应为放热反应,故A错误。通入CO后,正反应速率瞬间增大,之后化学平衡发生移动,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,当正反应速率和逆反应速率相等时,反应达到新的化学平衡状态,故B错误。设反应前H2S的物质的量为a mol,容器的容积为1 L,列“三段式”进行解题:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)c(起始)molL-1 10ac(转化)molL-12 22 2c(平衡)molL-18 a-22 2化学平衡常数K=228(a-2)=0.1,解得a=7,故C正确。CO的平衡转化率为10mol-8mol10mol100%=20%,故D错误。答案:C2.人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。CO吸入肺中发生反应:CO+HbO2O2+HbCO,37 时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.20倍,会使人智力受损。据此,下列结论错误的是()A.CO与HbO2反应的平衡常数K=c(O2)c(HbCO)c(CO)c(HbO2)B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损D.把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒,其原理是使上述平衡逆向移动答案:C3.在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:实验编号温度/起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列说法正确的是()A.实验中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min 时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.010-2 molL-1min-1B.实验中,该反应的平衡常数K=2.0C.实验中,达到平衡时,X的转化率为60%D.实验中,达到平衡时,b>0.060解析:中5 min时生成M 0.05 mol,则生成N也是0.05 mol,v(N)=0.05mol10 L5min=1.010-3 molL-1min-1,A错误;中平衡时n(M)=0.080 mol,则生成N 0.080 mol,消耗X、Y的物质的量分别为0.080 mol、0.080 mol,因此平衡时容器中有X 0.02 mol、有Y 0.32 mol,其平衡常数K=0.080mol10 L0.080mol10 L0.02mol10 L0.32mol10 L=1,B错误;中反应温度与相同,则平衡常数也相同,K=1。则有a10a100.2-a100.3-a10=1,a=0.12,即参加反应的X的物质的量为0.12 mol,其转化率为0.12mol0.2mol100%=60%,C正确;的平衡常数为0.09100.09100.40-0.09100.10-0.0910=8131>1,所以该反应的正反应为放热反应,若的反应在800 时进行,则有b10b10(0.10-b)10(0.15-b)10=1,b=0.060,升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此在900 进行至平衡时b<0.060,D错误。答案:C4.I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度(T)的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是()A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的H>0B.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2C.若反应进行到状态D时,一定有v(正)<v(逆)D.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大解析:由图可知,随温度升高,c(I3-)浓度减小,平衡逆向移动,说明正反应放热,即H<0,A项错误;同理可推出,升温,K值减小,即K1>K2,D点没有平衡,c(I3-)偏小(要向A点移动),即反应要向右进行,所以此时v(正)>v(逆),C项错误;由图知,c(I3-):状态A>状态B。则c(I2)为:状态A<状态B,所以D项错误。答案:B5.(2018全国节选)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)H>0,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。(1)343 K时反应的平衡转化率=%。平衡常数K343 K=(保留2位小数)。(2)在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有、。解析:(1)由图根据“先拐先平速率大”可知a曲线温度较高(343 K),平衡转化率为22%;设SiHCl3起始物质的量为1 mol,则有2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始物质的量/mol100转化物质的量/mol0.220.110.11平衡物质的量/mol0.780.110.11平衡常数K343 K=0.110.11(0.78)20.02答案:(1)220.02(2)及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)6.下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为。(2)上述反应中,正反应速率为v(正)=k正x2(HI),逆反应速率为v(逆)=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v(正)= min-1。(3)由上述实验数据计算得到v(正)x(HI)和v(逆)x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为(填字母)。解析:(1)由表中数据可知120 min时反应达到平衡,根据反应可知:x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=0.108,将数据代入平衡常数表达式:K=c(H2)c(I2)c2(HI)=0.1080.1080.7842。(2)因为v(逆)=k逆x(H2)x(I2),则k逆=v(逆)x(H2)x(I2)=k正x2(HI)x(H2)x(I2)因为平衡状态时v(逆)=v(正),k逆=k正K。在t=40 min时,由表中数据可知x(HI)=0.85,若k正=0.002 7 min-1,代入公式:v(正)=k正x2(HI)= 0.002 7 min-10.852=1.9510-3 min-1。(3)升高温度,平衡2HI(g)H2(g) + I2(g)H=+11 kJmol-1向正向移动,且正、逆速率均增大,x(HI)减小,x(H2)增大;故x(HI)对应的平衡点为A点;x(H2)对应的平衡点为E点。答案:(1)K=0.1080.1080.7842(2)k正K1.9510-3(3)AE