高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡（第3课时）化学平衡常数习题 新人教版选修4.doc

第3节 化学平衡（第3课时）化学平衡常数一、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abc d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：d2(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。下列判断正确的是()at1t2b该反应的h0ct1时的平衡常数k1t2时的平衡常数k2dt1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：c3一定温度下，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/min0t1t2n(co)/mol1.200.80n(h2o)/mol0.600.20n(co2)/mol0n(h2)mol0下列说法正确的是()a反应在t1 min内的平均速率为v(h2)moll1min1b平衡时co的转化率为66.67%c该温度下反应的平衡常数为1d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 h2，因此在t1 min内的平均速率为v(h2) moll1min1，故a错误。根据化学方程式可知t1 min、t2 min时均有n(co)0.80 mol，n(h2o)0.20 mol，n(co2)n(h2)0.40 mol，故表格中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/1.2mol100%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：c4(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)f2h22hf1.810361.91032cl2h22hcl9.710124.21011br2h22hbr5.61079.3106i2h22hi4334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：a51000 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 b2.0c3.0 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 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。答案：c6(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9/4c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)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：b7一定温度下，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()ax3b该温度下，反应的平衡常数为0.125 l2/mol2c平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3 g/moldt1时刻，保持温度不变，再充入1 mol h2o(g)，重新达到平衡时，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 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；平衡时混合气体的平均摩尔质量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，将增大，d项正确。答案：c8(2015试题调研)已知在25时，下列反应的平衡常数如下：n2(g)o2(g)2no(g)k1110302h2(g)o2(g)2h2o(g)k2210812co2(g)2co(g)o2(g)k41092下列说法正确的是()ano分解反应no(g)n2(g)o2(g)的平衡常数为11030b根据k2的值可以判断常温下h2和o2很容易反应生成h2oc常温下，no、h2o、co2三种物质分解放出o2的倾向顺序为noh2oco2d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：c9(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kb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：a10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：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nh3n2h2200吸收热量a kj013放出热量b kj400吸收热量c kj下列叙述正确的是()a热量关系：abb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。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/400500800平衡常数k9.9491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)a1523b2211c3300d0.5211e3121(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 kjmol1，h2的燃烧热为286 kjmol1)，则t 时的化学平衡常数k_。解析：(1)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。(2)a项，qc1.21，平衡左移；b项，qc1，平衡右移；c项，从正反应开始，平衡右移；d项，qc1，平衡不移动；e项，qc1，平衡右移。b、c、e项符合题意。(3)由题可知k，k1，k2，所以k。(4)设生成的h2为x mol，则剩余的co为(10x) mol，故有286x(10x)2832842，则x4，k。答案：(1)k(2)bce(3)kk1/k2(4)4/912(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060 s时段，反应速率v(n2o4)为_moll1s1；反应的平衡常数k1为_。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为t，c(n2o4)以0.0020 moll1s1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，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 moll1，则平衡时n2o4的浓度为0.020 moll1，no2为0.16 moll1，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0.00100.36 moll1(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 moll10.0020 moll1s110 s20.16 moll1，c(n2o4)0.040 moll10.0020 moll1s110 s0.020 moll1，k21.3 moll1(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，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