2023届新高考一轮复习(多选)鲁科版第七章第2课时　化学平衡状态　化学平衡常数作业.docx

第七章 第2课时化学平衡状态化学平衡常数题号知识易中难化学平衡常数的理解12,46化学平衡常数的应用35,7化学平衡常数的计算89一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.高温下,某反应达到平衡状态,平衡常数K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)。恒容时,温度升高,H2的浓度减小。下列说法正确的是(B)A.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.该反应的焓变为正值C.升高温度,逆反应速率减小D.恒温恒容时,增大压强,H2的浓度一定减小解析:根据平衡常数的表达式可以得出反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),A错误;温度升高,氢气浓度减小,则平衡向正反应方向移动,所以反应是吸热反应,该反应的焓变为正值,B正确;升高温度,正、逆反应速率均增大,C错误;反应前后体积不变,如果加入反应物使体系的压强增大,平衡右移,氢气浓度增大,D错误。2.某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示,下列说法正确的是(B)物质XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=c2(X)·c(Y)c3(W)B.其他条件不变,升高温度,若W的体积分数减小,则此反应H<0C.其他条件不变,使用催化剂,正、逆反应速率和平衡常数均增大,平衡不移动D.其他条件不变,当密闭容器中混合气体密度不变时,表明反应已达到平衡解析:由表可知,X、Y是反应物,W是生成物,且n(X)n(Y)n(W)=213,化学方程式为2X+Y3W,反应的平衡常数表达式是K=c3(W)c2(X)·c(Y),故A错误;升高温度,若W的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则此反应的H<0,故B正确;使用催化剂,平衡不移动,平衡常数不变,故C错误;混合气体的质量守恒、容器体积不变,所以混合气体密度是恒量,混合气体密度不变,不能说明反应已达到平衡,故D错误。3.在配制碘水时,在溶液中加入少量KI,存在反应:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如下表所示:t/ 515253550K1 100841689533409下列说法正确的是(B)A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的H>0B.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I3-)减小C.该反应的平衡常数表达式为K=c(I2)·c(I-)c(I3-)D.25 时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数 K<689解析:温度升高,平衡常数减小,因此该反应为放热反应,H<0,A项错误;温度升高,平衡逆向移动,c(I3-)减小,B项正确;K=c(I3-)c(I2)·c(I-),C项错误;平衡常数仅与温度有关,25 时,向溶液中加入少量KI固体,平衡正向移动,但平衡常数不变,仍然是689,D项错误。4.(2021·陕西西安铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水,在水中易分解,产生的O为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下:反应:O3O2+OH>0平衡常数为K1;反应:O+O32O2H<0平衡常数为K2;总反应:2O33O2H<0平衡常数为K。下列叙述正确的是(C)A.降低温度,总反应K减小B.K=K1+K2C.适当升温,可提高消毒效率D.压强增大,K2减小解析:降温,总反应平衡向右移动,K增大,A项错误;K1=c(O2)·c(O)c(O3),K2=c2(O2)c(O)·c(O3),K=c3(O2)c2(O3)=K1·K2,B项错误;升高温度,反应平衡向右移动,反应平衡向左移动,c(O)增大,可提高消毒效率,C项正确;平衡常数只与温度有关,D项错误。5.(2022·北京朝阳区质检)不同温度下,将1 mol CO2和3 mol H2充入体积为1 L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H。平衡时CH3OH的物质的量分数随温度变化如图所示。下列说法不正确的是(B)A.该反应的H<0B.240 时,该反应的化学平衡常数K=23C.240 时,若充入2 mol CO2和6 mol H2,平衡时CH3OH的物质的量分数大于25%D.240 时,若起始时充入0.5 mol CO2、2 mol H2、1 mol CH3OH、1 mol H2O,反应向正反应方向进行解析:据图知温度升高,甲醇的物质的量分数减小,则平衡逆向移动,该反应为放热反应,则H<0,故A正确;240 时,甲醇的物质的量分数为25%,设甲醇转化的物质的量为x mol,列三段式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量/mol 1 300转化量/mol x 3xxx平衡量/mol 1-x 3-3xxx平衡时甲醇的物质的量分数为x1-x+3-3x+x+x×100%=25%,解得x=23,化学平衡常数K=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)=43,故B错误;240 时,若充入2 mol CO2和6 mol H2,即建立新的等效平衡,相当于在原平衡上增大压强,该反应是气体分子数减小的反应,则平衡正向进行,CH3OH的物质的量分数大于25%,故C正确;240 时,若起始时充入0.5 mol CO2、2 mol H2、1 mol CH3OH、1 mol H2O,Qc=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)=14<K=43,反应向正反应方向进行,故D正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6.(2021·河北唐山二模)已知2NO+2H22H2O+N2的速率方程为v正=k正·c(NO)·c(H2),在800 下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系,数据如下表,则下列说法中正确的是(AB)实验c0(NO)/(mol·L-l)c0(H2)/(mol·L-l)v正111v2214v3122v42x16vA.、的值分别为2、1B.表中的x为4C.降低温度,k正可能增大D.若v逆=k逆·c2(H2O)·c(N2),则Kc=k正k逆解析:比较表中1、2两组的数据可知,NO浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的4倍,故=2,由1、3两组数据可知,H2的浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的2倍,故=1,A正确;根据A的分析可知,=2,=1,结合v正=k正·c(NO)·c(H2)和表中数据可知,表中的x为4,B正确;降低温度,反应速率减慢,故k正不可能增大,只能减小,C错误;若v逆=k逆·c2(H2O)·c(N2),平衡时v正=v逆,即k正·c2(NO)·c(H2)=k逆·c2(H2O)·c(N2),则Kc=c(N2)·c2(H2O)c2(NO)·c2(H2)=k正c(H2)·k逆,D错误。7.(2021·山东德州二模)在恒温条件下,向盛有足量NaCl(s)的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,发生如下两个反应:2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)H1<0K12NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)H2<0K210 min时反应达到平衡,测得体系的压强减少20%,10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1。下列说法正确的是(BD)A.平衡后c(NO)=2.5×10-2mol·L-1B.平衡时NO2的转化率为50%C.其他条件保持不变,反应在绝热条件下进行,则平衡常数K2增大D.反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数为K12K2解析:10 min时反应达到平衡,测得容器内体系的压强减少20%,则平衡时混合气体总物质的量为(0.2+0.2+0.1) mol×(1-20%)=0.4 mol,10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡时n(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.15 mol,设中反应的NO2为x mol,中反应的Cl2为y mol,则2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)起始/mol 0.20转化/mol x0.5x平衡/mol 0.2-x0.5x2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)起始/mol 0.2 0.10转化/mol 2y y2y平衡/mol 0.2-2y0.1-y2y则(0.5x+2y) mol=0.15 mol,(0.2-x+0.2-2y+0.1-y+0.5x+2y) mol=0.4 mol,联立两式解得x=0.1、y=0.05,故平衡后c(NO)=(0.2-2y)mol2 L=(0.2-2×0.05)mol2 L=0.05 mol·L-1,故A错误;由A项分析,平衡时NO2的转化率为0.2mol-0.1mol0.2mol×100%=50%,故B正确;平衡常数只受温度影响,反应在绝热条件下进行,反应放热,使体系温度升高,平衡常数K2减小,故C错误;2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)H1<0平衡常数K1,2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)H2<0平衡常数K2,由盖斯定律可知,由×2-可得反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则该反应的平衡常数K=K12K2,故D正确。8.(2021·广东广州检测)甲醇是重要的化工原料,具有广泛的开发和应用前景。在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图1所示;500 K时,该反应的平衡常数的对数lg K如图2中Q点所示。下列说法正确的是(D)A.p总1<p总2B.混合气体的密度不再发生变化,不能说明该反应已达到平衡状态C.图2中M点能正确表示该反应平衡常数的对数(lg K)与温度的关系D.若p总1=0.25 MPa,则Y点的平衡常数Kp=64(MPa)-2解析:对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),增大压强,平衡正向移动,甲醇的物质的量增大,由图像可知p总1>p总2,故A错误;容器体积可变,达到平衡时,容器体积不变,由于气体的质量不变,则密度不变,可说明反应达到平衡状态,故B错误;升高温度甲醇的物质的量减少,说明升高温度,平衡逆向移动,则升高温度,lg K减小,N点能正确表示该反应平衡常数的对数(lg K)与温度的关系,故C错误;X、Y点在相同温度下,则平衡常数相同,X点甲醇的物质的量为0.25 mol,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/mol0.5 10转化/mol0.25 0.5 0.25平衡/mol0.25 0.5 0.25则K(Y)=K(X)=p(CH3OH)p(CO)·p2(H2)=64(MPa)-2,故D正确。三、非选择题9.合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题:(1)在2 L密闭绝热容器中,投入4 mol N2和6 mol H2,在一定条件下生成NH3,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,测得不同温度下,平衡时NH3的物质的量数据如下表:温度/KT1T2T3T4n(NH3)/mol3.63.22.82.0下列能说明该反应已达到平衡状态的是(填字母)。 A.3v正(H2)=2v逆(NH3)B.容器内气体压强不变C.混合气体的密度不变D.混合气的温度保持不变T1(填“>”“<”或“=”)T3。 在T3 K下,达到平衡时N2的体积分数为。 (2)N2O4为重要的火箭推进剂之一,N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)H。上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则该反应的化学平衡常数Kp为(以k正、k逆表示)。若将定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强110 kPa),已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1,当N2O4分解10%时,v逆=kPa·s-1。 (3)T 时,在恒温恒容的密闭条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示:表示H2浓度变化的曲线是(填“A”“B”或“C”)。 在025 min内N2的平均反应速率为。在该条件下反应的平衡常数为mol-2·L2(保留两位有效数字)。 解析:(1)3v正(H2)=2v逆(NH3),则3v正(H2)=43v逆(H2),正、逆反应速率不相等,反应未达到平衡状态,故A错误;合成氨的反应是气体体积减小的反应,容器内气体压强不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故B正确;由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量不变,在恒容容器中,混合气体的密度始终不变,则混合气体的密度不变不能判断反应是否达到平衡状态,故C错误;合成氨的反应是放热反应,在密闭绝热容器中,反应放出的热量使混合气体的温度升高,则混合气体的温度保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D正确。合成氨的反应是放热反应,温度升高,氨气的物质的量减小,由表格数据可知,T1 K时氨气的物质的量大于T3 K时的,则T1<T3。由表格数据可知,T3 K时氨气的物质的量为2.8 mol,由题意可建立如下三段式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始/mol460转化/mol1.44.22.8平衡/mol2.61.82.8由三段式所得数据可知,达到平衡时氮气的体积分数为2.6mol2.6mol+1.8mol+2.8mol×100%36.1%。(2)当反应达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率,则v正=k正·p(N2O4)=v逆=k逆·p2(NO2),k正k逆=p2(NO2)p(N2O4)=Kp;设四氧化二氮起始物质的量为1 mol,当四氧化二氮分解10%时,四氧化二氮的物质的量为(11×10%) mol=0.9 mol,二氧化氮的物质的量为1 mol×10%×2=0.2 mol,则二氧化氮的分压为0.2mol0.9mol+0.2mol×110 kPa=20 kPa,v逆=5×102 kPa-1·s-1×(20 kPa)2=2×105 kPa·s-1。(3)由图可知,A、B的浓度减小,代表反应物,A、B的浓度的变化量之比为(0.60.45) mol·L-1(0.20.15)mol·L-1=31,则曲线A代表氢气浓度的变化。由题给数据可知,在025 min内氮气的平均反应速率为(0.2-0.15)mol·L-125min=0.002 mol·L-1·min-1,平衡时反应的平衡常数K=c2(NH3)c(N2)·c3(H2)=(0.1mol·L-1)20.15mol·L-1×(0.45mol·L-1)30.73 mol-2·L2。答案:(1)BD<36.1%(2)k正k逆2×105(3)A0.002 mol·L-1·min-10.73