高中化学化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡（第3课时）化学平衡常数课后素养演练版

化学平衡常数化学平衡常数 基基 础础 巩巩 固固 1对于可逆反应，下列说法正确的是( A ) 导学号 68732309 A化学平衡常数只与温度有关 B升高温度，化学平衡常数一定增大 C正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等 D增大反应物浓度，化学平衡常数可能增大 解析：B 项，如果正反应是放热反应，升温则平衡常数减小，B 错；C 项，正、逆反应 的化学平衡常数互为倒数，但不一定不相等，可以同时等于 1，C 错；D 项，化学平衡常数 与浓度无关，D 错。 2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( B ) 导学号 68732310 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 mol30.75 mol，则平衡常数 K ，B 项正确；达到平衡后 3v正(Y) 0.75 V 3 0.5 V 0.75 V 9 4 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。 3一定温度下，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 ( C ) 导学号 68732311 Ax3 B该温度下，反应的平衡常数为 0.125 L2/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，将 cH2Ox cH2O 增大 解析：根据图像可得如下关系： xH2O(g)(H2O)x(g) 起始 5 mol 0 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K0.125 L2/mol2，B 项正确；平衡时混 1 mol/L 2 mol/L3 合气体的平均摩尔质量 30 g/mol，C 项错误； M 2 mol 18 g/mol1 mol 54 g/mol 2 mol1 mol 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，将增大，D 项正确。 cH2Ox cH2O 4已知在 25时，下列反应的平衡常数如下： N2(g)O2(g)2NO(g) K111030 2H2(g)O2(g)2H2O(g) K221081 2CO2(g)2CO(g)O2(g) K41092 下列说法正确的是( C ) 导学号 68732312 ANO 分解反应 NO(g) N2(g) O2(g)的平衡常数为 11030 1 2 1 2 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 NOH2OCO2 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 K1015；B 中K2与反应条件无关，实际 c1 2N2c 1 2O2 cNO cN2cO2 c2NO 1 K1 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。 5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 ) 导学号 68732313 A温度T下，该反应的平衡常数K 4c0c12 c2 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。 6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) H92.4 kJ/mol。 实验测得起始、平衡时的有关数据如下表： 起始时各物质物质的量/mol容器 编号 NH3N2H2 平衡时反应中 的能量变化 200 吸收热量a kJ 013 放出热量b kJ 400 吸收热量c kJ 下列叙述正确的是( C ) 导学号 68732314 A热量关系：ab B反应的平衡常数： 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应是否达到 平衡状态，D 选项错误。 7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：导学号 68732315 (1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K，它所对应 cH2O cCOcH2 的化学反应为：_CO(g)H2(g)H2O(g)C(s) 。 (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_K3K1K2_，H3_(ab)kJ/mol_(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/ 400500800 平衡常数K 9.9491 该反应的正反应方向是_放热 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_75% 。 解析：(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)H2(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，H3H1H2(ab) kJmol1。化学平衡常数K3K1K2。(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(molL1) 0.020 0.020 0 0 转化(molL1) 0.020 0.020 0.020 0.020 平衡(molL1) 0.0200.020 0.0200.020 0.020 0.020 则9，解得0.75。 0.020 0.020 0.0200.020 0.0200.020 素素 能能 拓拓 展展 1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 1.810361.91032 Cl2H22HCl 9.710124.21011 Br2H22HBr 5.61079.3106 I2H22HI 4334 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( 导学号 68732316 A ) 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：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。 21000 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( C ) 导学号 68732317 A1.0 B2.0 C3.0 D4.0 解析：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 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。Kc(H2O)/c(H2)0.52，解得a2.9，C 选项正确。 1/V a1/V 3取 1 mol A 和a mol B 使其发生反应 A(g)aB(g)bC(g)，当反应达到平衡时， A 的转化率为 50%，在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的 倍，则a、b可能是 4 3 ( D ) 导学号 68732318 Aa1，b4 Ba3，b3 Ca2，b3 Da3，b2 解析：由于是同温、同压下的气体反应，密度改变可推容积改变。 ，在同温、同 m V 压下，反应前和反应后混合气体的密度比为：，气体体积比等于物质的量比，可推 1 2 V2 V1 出，求出反应达到平衡时混合气体的物质的量，代入上式可建立关系式，再讨论可 1 2 n2 n1 得答案。 A(g) aB(g) bC(g) 起始量： 1 mol a mol 0 mol 转化量： 0.5 mol 0.5a mol 0.5b mol 平衡量： 0.5 mol (a0.5a) mol 0.5b mol n1(1a) mol n20.5 mol(a0.5 a) mol0.5b mol (0.50.5a0.5b) mol n2 n1 0.50.5a0.5b mol 1a mol 1 2 3 4 则 ，整理得： 0.50.5a0.5b 1a 3 4 2b1a，用各选项数据代入，只有a3，b2 符合。 4一定条件下，体积为 2 L 的密闭容器中，1 mol X 和 3 mol Y 进行反应：X(g) 3Y(g)2Z(g)，经 12 s 达到平衡，生成 0.6 mol Z。下列说法正确的是 ( D ) 导学号 68732319 A以 X 浓度变化表示的反应速率为 mol/(Ls) 1 8 B12 s 后将容器体积扩大为 10 L，Z 的平衡浓度变为原来的 1 5 C若增大 X 的浓度，则物质 Y 的转化率减小 D若该反应的 H0，升高温度，平衡常数K减小 解析： X(g)3Y(g)2Z(g) 起始量(mol) 1 3 0 转化量(mol) 0.3 0.9 0.6 平衡量(mol) 0.7 2.1 0.6 v(X) mol/(Ls)，所以 A 错误；12 s 后将容器体积扩大为 10 L，平衡 0.3 mol 2L 12 s 1 80 逆向移动，Z 的浓度小于原来的 ，所以 B 错误；若增大 X 的浓度，Y 的转化率增大，X 的 1 5 转化率减小；若 H0，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数K减小。 5一定量的 CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g) 2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是 ( B ) 导学号 68732320 A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动 B650 时，反应达平衡后 CO2的转化率为 25.0% CT 时，若充入等体积的 CO2和 CO，平衡向逆反应方向移动 D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总 解析：A平衡向正反应方向移动，A 错误；B利用三段式，可得 CO2的转化率为 25.0%，B 正确；C由图可知T 时，平衡体系中 CO2和 CO 体积分数相等，则在恒压密闭 容器中再充入等体积的 CO2和 CO，平衡不移动，C 错误；D平衡后p(CO)p总，p(CO2) 24 25 p总，Kp，D 错误，选 B。 1 25 pCO2 pCO2 6如图表示反应 X(g)4Y(g)Z(g) H0，在某温度时 X 的浓度随时间变化的 曲线： 下列有关该反应的描述正确的是( B ) 导学号 68732321 A第 6 min 后，反应就终止了 BX 的平衡转化率为 85% C若升高温度，X 的平衡转化率将大于 85% D若降低温度，该反应的平衡常数将减小 解析：由图象可知该反应在 6 min 时达化学平衡状态，但反应并未停止，故 A 错；由 图可知平衡时c(X)0.15 molL1，起始时c(X)1.0 molL1，故平衡转化率 100%85%，B 正确；由于该反应为放热反应，故升高 1.0 molL10.15 molL1 1.0 molL1 温度其平衡常数减小，反应进行程度减小，X 的平衡转化率减小，且降低温度，平衡常数 增大，故 C、D 均错。 7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：导学号 68732322 (1)反应的 H_大于_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 060 s 时段，反应速率v(N2O4)为_0.0010_molL1s1；反 应 的平衡常数K1为_0.36_molL1_。 (2)100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以 0.0020 mo