2019年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡2.3.3化学平衡常数练习新人教版选修4.docx

第3课时化学平衡常数基础巩固1下列关于平衡常数K的说法中,正确的是()A.平衡常数K只与反应本身及温度有关B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数KC.加入催化剂能改变平衡常数KD.平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关答案A2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.4×10-4D.2×10-2解析K2=c(O2)·c2(SO2)c2(SO3)=1c(SO3)c(SO2)·c12(O2)2=1K12=1502=4×10-4。答案C8某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=94。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol·L-1)0.0100.0200.020c(CO2)/(mol·L-1)0.0100.0100.020下列判断不正确的是()A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 mol·L-1D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢解析依三段式:H2(g)+ CO2(g)H2O(g)+CO(g)甲始态/(mol·L-1):0.0100.01000甲反应/(mol·L-1):xxxx甲终态/(mol·L-1):0.010-x0.010-xxxx2(0.010-x)2=94,所以x=0.006,甲中H2的转化率为60%,乙相当于在甲的基础上又充入了H2,CO2的转化率增大,A正确;丙相当于在甲的基础上加压,平衡不移动,丙中CO2的浓度是甲中CO2浓度的2倍,甲平衡时CO2浓度为0.004 mol·L-1,B正确、C错误;B、C也可以用三段式来求解;由浓度可知D正确。答案C9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.K1·K2D.K1K2解析H2(g)+S(s)H2S(g)其平衡常数K1=c(H2S)c(H2)而S(s)+O2(g)SO2(g)其平衡常数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/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-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 kJ·mol-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B12830 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 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-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 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5 mol·L-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 mol·L-1·s-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 mol·L-1·min-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 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.3 mol,由以下关系式:2Fe3CO22 mol3 mol0.2 mol0.3 molm(Fe)=0.2 mol×56 g·mol-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能力提升1(2017天津理综)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 制得高纯镍。下列判断正确的是()A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO)解析对于一个确定的化学反应,平衡常数K只受温度影响,故A项错;产物Ni(CO)4为气体,而Ni(CO)4的沸点为42.2 ,故选50 ,B项正确;在第二阶段Ni(CO)4的分解平衡常数K=5×104,分解率较大,C项错;达到化学平衡时,v生成Ni(CO)4v生成(CO)=14,故D项错。答案B2(2016天津理综,节选改编)(双选)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)H<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是()A.达到化学平衡后容器内气体压强保持不变B.吸收y mol H2只需1 mol MHxC.若降温,该反应的平衡常数增大D.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)解析该反应正向移动属于气体的物质的量减小的放热反应。A项,气体压强不变,表明气体物质的量不变,达到平衡,正确;B项,该反应为可逆反应,吸收y mol H2,则需MHx大于1 mol,错误;C项,该反应是放热反应,降温,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,正确;D项,通入H2相当于加压,平衡正向移动,v(放氢)<v(吸氢),错误。答案AC3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2%时,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仓中解毒,其原理是使上述平衡逆向移动答案C4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)=1.0×10-2 mol·L-1·min-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=1.0×10-3 mol·L-1·min-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 L×0.080mol10 L0.02mol10 L×0.32mol10 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a10×a100.2-a10×0.3-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0.12mol0.2mol×100%=60%,C正确;的平衡常数为0.0910×0.09100.40-0.0910×0.10-0.0910=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b10×b10(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C5I2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B6(2017全国,节选)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0.02。(1)H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。 (2)在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率21,该反应的H0(填“>”“<”或“=”)。 (3)向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是(填标号)。 A.H2SB.CO2C.COSD.N2解析(1)考查转化率和平衡常数,依据“三段式”解决。设H2S转化了x molH2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)起始/mol0.40.1转化/molxxxx平衡/mol(0.4-x)(0.1-x)xx由题意可知,平衡后水的物质的量分数为0.02,即xmol0.5mol=0.02,x=0.01,则1(H2S)=0.01mol0.4mol×100%=2.5%。平衡常数K=c(COS)·c(H2O)c(H2S)·c(CO2)=0.01mol2.5 L×0.01mol2.5 L0.39mol2.5 L×0.09mol2.5 L=2.8×10-3。(2)升高温度,平衡后水的物质的量分数增大,即平衡正向移动,则H2S的转化率增大。升高温度,平衡向吸热反应方向移动,则正反应为吸热反应,H>0。(3)增大反应物中一种物质的百分含量,其自身的转化率降低,而另外一种反应物的转化率增大,因此选B。加入COS时,平衡逆向移动,H2S的转化率减小;加入N2,平衡不移动,H2S的转化率不变。答案(1)2.52.8×10-3(2)>>(3)B7(2016全国,节选)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。(1)由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均(填“增大”“不变”或“减小”)。 (2)反应ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-的平衡常数K表达式为。 解析(1)由图示可知,温度升高,SO2和NO的平衡分压增大,说明升温,平衡逆向移动,因此,升高温度,反应的平衡常数减小。(2)根据反应方程式ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-,可知化学平衡常数表达式为K=c(Cl-)·c2(SO42-)c(ClO2-)·c2(SO32-)。答案(1)减小(2)K=c2(SO42-)·c(Cl-)c2(SO32-)·c(ClO2-)8Bodensteins研究了下列反应: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)=0.108×0.1080.7842。(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-1×0.852=1.95×10-3 min-1。(3)升高温度,平衡:2HI(g)H2(g) + I2(g)H=+11 kJ·mol-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)0.108×0.1080.7842(2)k正K1.95×10-3(3)AE9(2017全国)砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:(1)画出砷的原子结构示意图。 (2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式。该反应需要在加压下进行,原因是。 (3)已知:As(s)+32H2(g)+2O2(g)H3AsO4(s)H1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H22As(s)+52O2(g)As2O5(s)H3则反应As2O5(s)+3H2O(l)2H3AsO4(s)的H=。 (4)298 K时,将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43-)与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是(填标号)。 a.溶液的pH不再变化b.v(I-)=2v(AsO33-)c.c(AsO43-)/c(AsO33-)不再变化d.c(I-)=y mol·L-1tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。 若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为。 答案(1) +3328185(2)2As2S3+5O2+6H2O4H3AsO4+6S增加反应物O2的浓度,提高As2S3的转化速率(3)2H1-3H2-H3(4)a、c大于小于tm时生成物浓度较低4y3(x-y)2 (mol·L-1)-113