20192020学年高中化学 第2章 第3节 第4课时 化学平衡常数练习含解析新人教版选修4

第4课时化学平衡常数课后篇巩固提升基础巩固1.化学平衡常数可以用K来表示,下列关于化学平衡常数的说法中正确的是()A.K越大,反应物的转化率越小B.K与反应物的浓度有关C.K与生成物的浓度有关D.K与温度有关解析K越大,反应物的转化率越大;一个确定的化学反应,其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。答案D2.某温度时,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K=50。在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1应为()A.2500 B.100C.4×10-4 D.2×10-2解析K=,K1=,K1==4×10-4。答案C3.将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中,发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)并达到平衡;保持温度不变,再充入相同体积的SO3(g),达到新平衡后,与原平衡相比,下列值减小的是()A.平均相对分子质量B.SO3(g)的转化率C.D.解析将题中反应过程进行如下分析,假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板),保持温度不变,向增加的容器中充入相同体积的SO3(g),则可建立与原平衡一样的平衡,此时A、B、C、D各项的值均不变,然后抽掉隔板,将两容器压缩为一个容器大小,则压强增大,平衡逆向移动,气体的总物质的量减小,但总质量不变,因此平均相对分子质量增大;SO3(g)的转化率减小;c(SO2)、c(SO3)均增大,但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大,则增大;可看作该反应的平衡常数的倒数,而平衡常数只与温度有关,则不发生变化。答案B4.汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=-373.4kJ·mol-1在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是()解析该反应为气体分子数减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,A项错误;同理升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B项错误;平衡常数只受温度影响,与物质的量无关,C项正确;增加氮气的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D项错误。答案C5.X、Y、Z三种气体,取X和Y按1∶1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2,则Y的转化率最接近于()A.33% B.40%C.50% D.66%解析设X和Y起始物质的量均为n,转化的X的物质的量为x。 X(g)+2Y(g)2Z(g)起始物质的量/mol n n 0转化物质的量/mol x 2x 2x平衡物质的量/mol n-x n-2x 2x,x=n。所以Y的转化率为×100%=66.7%。答案D6.已知830℃时,反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数K=1,将各物质按表中的物质的量(单位:mol)投入恒容容器中,则开始时反应逆向进行的是()选项 A B C Dn(CO2) 3 1 0 1n(H2) 2 1 0 1n(CO) 1 2 3 0.5n(H2O) 5 2 3 2解析分别计算各项中反应开始时的浓度Qc,Qc(A)=1.2,Qc(B)=0.25,Qc(C)=0,Qc(D)=1。Qc(B)、Qc(C)均小于平衡常数K,所以B、C两种情况下反应正向进行;Qc(D)=1,反应处于平衡状态;Qc(A)大于1,反应逆向进行。答案A7.如图所示表示两个常见的固氮反应:①N2+3H22NH3和②N2+O22NO的平衡常数的对数(lgK)与温度的关系,根据图中的数据判断下列说法正确的是 ()A.反应②为放热反应B.常温下,反应①的反应速率很大,而反应②的反应速率很小C.升高温度,反应①的反应速率增大,反应②的反应速率减小D.在常温下,利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大解析温度升高,反应①的lgK减小,说明反应①是放热反应;温度升高,反应②的lgK增大,说明反应②是吸热反应,A项错误。K值的大小只表示反应进行的程度,与反应速率无关,B项错误。不论反应是放热还是吸热,升高温度,反应速率均增大,C项错误。D项正确。答案D8.在一定条件下,向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气,使其发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)并达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是()A.平衡后CO的体积分数为40%B.平衡后CO的转化率为25%C.平衡后水的转化率为50%D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24解析设达到平衡时,反应掉CO的体积为x。 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始: 30mL 20mL 0 0变化: x x x x平衡: 30mL-x 20mL-x x x由题意知:20mL-x=x,故x=10mL故平衡后CO的体积分数为×100%=40%,CO的转化率为×100%≈33.3%,H2O的转化率为×100%=50%,平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为=24。答案B9.一定温度下,向1L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g),H2的物质的量随时间的变化如图所示。(1)0~2min内的平均反应速率v(HI)=。该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K=。?(2)相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则是原来的2倍。?A.平衡常数B.HI的平衡浓度C.达到平衡的时间D.平衡时H2的体积分数解析(1)H2(g)+I2(g)2HI(g)起始/mol 0 0 1转化/mol 0.1 0.1 0.2平衡/mol 0.1 0.1 0.80~2min内的平均反应速率v(HI)=0.1mol·L-1·min-1,该温度下,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K=64。(2)若开始加入HI的物质的量是原来的2倍,相当于先将2molHI加入到2L的容器中(达到的平衡状态与原平衡一致,即HI的平衡浓度、H2的体积分数与原平衡相同),达到平衡后再将体积压缩至1L,因为该反应为气体体积不变的反应,加压时平衡不移动,所以HI的平衡浓度为原来的2倍,H2的体积分数不变;温度不变,平衡常数不变;加入HI的物质的量增大,反应物浓度增大,反应速率增大,达到平衡的时间小于原来的2倍。答案(1)0.1mol·L-1·min-164(2)B10.在830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0。试回答下列问题:(1)若起始时c(CO)=2mol·L-1,c(H2O)=3mol·L-1,4s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)=1mol·L-1,c(H2O)=2mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态(填“是”或“否”),此时v(正)v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。?(3)若降低温度,该反应的K值将。?解析(1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 2 3 0 0 1.2 1.2 1.2 1.2 0.8 1.8 1.2 1.2该反应的平衡常数K==1,v(H2O)==0.3mol·L-1·s-1。(2)反应进行到某时刻时,c(H2)=c(CO2)=0.5mol·L-1,c(CO)=0.5mol·L-1,c(H2O)=1.5mol·L-1,Q=<K,因此反应未达到平衡状态,向正反应方向进行。(3)降低温度,平衡向正反应方向移动,K值增大。答案(1)10.3mol·L-1·s-1(2)否大于(3)增大能力提升11.某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。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) 0.010 0.020 0.020c(CO2)/(mol·L-1) 0.010 0.010 0.020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0.012mol·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设甲容器中平衡时转化的H2的浓度为xmol·L-1。H2+CO2H2O+CO甲始态/(mol·L-1): 0.010 0.010 0 0甲反应/(mol·L-1): x x x x甲终态/(mol·L-1): 0.010-x 0.010-x x x,所以x=0.006,甲中CO2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项正确;丙相当于在甲的基础上加压,平衡不移动,B项正确;丙中CO2的浓度是甲中CO2浓度的2倍,甲平衡时CO2浓度为0.004mol·L-1,则丙平衡时CO2的浓度为0.008mol·L-1,C项错误;由浓度可知D项正确。答案C12.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)。反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应前后的压强之比为5∶4(相同的温度下测量),则下列说法正确的是()A.该反应的化学平衡常数表达式是K=B.此时,B的平衡转化率是35%C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大D.增加C,B的平衡转化率不变解析平衡时容器内混合气体总的物质的量为(4mol+2mol)×=4.8mol,生成C的物质的量为1.6mol,则: 3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)初始量/mol 4 2 0 0转化量/mol 1.2 0.8 1.6 0.8平衡量/mol 2.8 1.2 1.6 0.8分析可知D为气体,C为固体或液体,该反应的化学平衡常数表达式是K=,A项错误;平衡时B的转化率是×100%=40%,B项错误;增大该体系的压强,平衡向右移动,由于温度不变,故化学平衡常数不变,C项错误;由于C为固体或液体,增加C对平衡没有影响,B的平衡转化率不变,D项正确。答案D13.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:温度/℃ 1000 1150 1300平衡常数 4.0 3.7 3.5请回答下列问题:(1)该反应的平衡常数表达式K=,ΔH0(填“>”“<”或“=”);?(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=、CO的平衡转化率=;?(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是。?A.减少Fe的量B.增加Fe2O3的量C.移出部分CO2D.提高反应温度E.减小容器的容积F.加入合适的催化剂解析(1)注意物质的状态,随着温度升高K逐渐减小,所以此反应是放热反应。(2)设转化的CO的浓度为xmol·L-1。Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)始态/(mol·L-1): 0.1 0.1反应/(mol·L-1): x x终态/(mol·L-1): 0.1-x 0.1+x温度为1000℃,所以K==4.0,所以x=0.06,v(CO2)==0.006mol·L-1·min-1。CO的平衡转化率=×100%=60%。(3)Fe2O3、Fe均是固体,改变Fe、Fe2O3的量不影响反应速率和化学平衡,故A、B项反应速率、化学平衡均不改变;C项移出部分CO2,平衡右移,正确;D项此反应为放热反应,升高温度,平衡左移,错误;E项减小容器容积,相当于增大压强,平衡不移动,错误;F项催化剂只影响化学反应速率,对平衡移动无影响,错误。答案(1)<(2)0.006mol·L-1·min-160%(3)C14.(1)已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)ΔH1,平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)ΔH2,平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表: 700℃ 900℃K1 1.47 2.15K2 2.38 1.67反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH,平衡常数为K,则ΔH=(用ΔH1和ΔH2表示),K=