1、知识分析(二十二)化学平衡 化学平衡常数一、选择题：本大题共 10 小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1为了探究 FeCl3 溶液和 KI 溶液的反应是否存在一定的限度，取 5 mL 0.5 molL1 KI 溶液，滴加 0.1 molL1 FeCl3 溶液 56 滴，充分反应。下列实验操作能验证该反应是否存在限度的是()A再滴加 AgNO3 溶液，观察是否有黄色沉淀产生B再加入 CCl4 振荡后，观察下层液体颜色是否变为紫红色C再加入 CCl4 振荡后，取上层清液，滴加 AgNO3 溶液，观察是否有白色沉淀产生D再加入 CCl4 振荡后，取上层清液，滴加 KSCN 溶
2、液，观察溶液是否变成血红色解析：发生反应：2FeCl32KI=2FeCl22KClI2，由于 KI过量，主要检验是否存在 Fe3。答案：D2汽车尾气净化中的一个反应为 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H746.8 kJmol1。在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，当改变其中一个条件 x，y 随 x 的变化符合图中曲线的是()A当 x 表示温度时，y 表示平衡常数 KB当 x 表示温度时，y 表示 CO 的转化率C当 x 表示 N2 的物质的量时，y 表示 NO 的转化率D当 x 表示 NO 的物质的量时，y 表示平衡常数 K解析：温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，C
3、O 的转化率降低，A、B 错误。增大 N2 的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO 的转化率降低，C 错误。平衡常数仅与温度有关，D 正确。答案：D3将 2 mol X 和 2 mol Y 充入 2 L 密闭容器中发生反应：X(g)3Y(g)2Z(g)aQ(g)。2 min 时达到平衡，生成 0.8 mol Z，测得 Q的浓度为 0.4 molL1，下列叙述错误的是()Aa 的值为 2B平衡时 X 的浓度为 0.8 molL1CY 的转化率为 60%D反应速率 v(Y)0.2 molL1min1解析：生成 Q 的物质的量为 0.8 mol，a2，A 正确。X(g)3Y(g)2Z(g)2Q(g)。n
4、(始)2 2 0 0n(变)0.4 1.2 0.8 0.8n(2 min)1.6 0.8 0.8 0.8X 的平衡浓度为 0.8 molL1，Y 的转化率为 60%，B、C 正确。v(Y)0.3 molL1min1，D 项错误。答案：D4恒温、恒压下，将 1 mol O2 和 2 mol SO2 气体充入一体积可变的容器中(状态)，发生反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，状态时达平衡，则 O2 的转化率为()A60%B40%C80%D90%解析：恒温、恒压下，气体的体积比等于物质的量之比。设 O2的转化率为 x。2SO2(g)O2(g)2SO3(g)n(始)/mol 21 0n(变)
5、/mol 2xx2xn(平)/mol 22x1x2x有(22x)(1x)2x31.62，解得 x0.6。答案：A5在 300 mL 的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的 CO 气体，一定条件下发生反应：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表：温度/2580230平衡常数510421.9105下列说法不正确的是()A上述生成 Ni(CO)4 的反应为放热反应B25 时反应 Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常数为 2105C在 80 时，测得某时刻 Ni(CO)4、CO 的浓度均为 0.5 molL1，则此时 v(正)v(逆)D80 达到
6、平衡时，测得 n(CO)0.3 mol，则 Ni(CO)4 的平衡浓度为 2 molL1解析：温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，A 正确。Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)为题给反应的逆反应，两个反应的平衡常数互为倒数关系，B 正确。C 项中该时刻 QcNiCO4c4CO8K，反应逆向进行，v(逆)v(正)，C 错误。D项中 CO 的平衡浓度为 1 molL1，由 K2 可计算出 Ni(CO)4 的平衡浓度为 2 molL1。答案：C6 用 CO 合 成 甲 醇(CH3OH)的 化 学 方 程 式 为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)HT2T3B
7、.正反应速率v(a)v(c)v(b)v(d)C.平衡常数K(a)K(c)K(b)K(d)D.平均摩尔质量M(a)M(d)解析：温度升高时平衡逆向移动，CO 的平衡转化率降低，所以温度：T1T21C升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D从 Y0 到 Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2 的 n0 n20 1解析：本题考查化学平衡，意在考查考生对平衡移动的理解和对图象的识别能力。温度升高，达到平衡所用的时间缩短，因此 b 曲线对应的温度为 20，A 选项错误；温度升高，速率加快，B 选项速率之比应小于 1；由图象可知，达到平衡时 b 曲线丙酮的转化率较低，C选项错误；在两曲
8、线交点处，两种温度下转化的丙酮量相等，D 选项正确。答案：D10一定条件下可逆反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)，在体积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是()单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO用 NO2、NO、O2 表示的反应速率之比为 221 的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态ABCD全部解析：化学平衡状态的根本标志是：v(正)v(逆)，各组分含量不变。本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也要求
9、对化学平衡的间接标志进行分析，判断。解答本题时，要牢牢抓住两个根本标志，并明确气体的颜色、密度、压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系，才能全面分析，顺利解答。单位时间内生成 n mol O2 必消耗 2n mol NO2，而生成 2n mol NO2 时，必消耗 n mol O2，易知能说明反应达到平衡，而不能说明。中无论达到平衡与否，化学反应速率都等于各物质化学计量数之比。有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。对于体积固定、气体质量反应前后守恒的反应，混合气体密度始终不变。压强不变，意味着各物质的含量不再变化。由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不
10、变时，说明气体中各物质的物质的量不变，该反应前后体积变化，能说明反应达到平衡。答案：A二、非选择题：本大题共 4 小题，将答案填在题中横线上。11氢气是一种清洁能源。用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示：(1)甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是_。(2)第步反应为可逆反应。在 800 时，若 CO 的起始浓度为 2.0 mol/L，水蒸气的起始浓度为 3.0 mol/L，达到化学平衡状态后，测得CO2 的浓度为 1.2 mol/L，则此反应的平衡常数为_，CO 的平衡转化率为_。解 析：(1)由 两 图 象 可 分 别 写 出 热 化 学 方 程 式：CH4(g)H2O
11、(g)=3H2(g)CO(g)H 103.3 kJ/mol(1)、CO(g)H2O(g)=H2(g)CO2(g)H33.2 kJ/mol(2)，(1)(2)即得所求热化学方程式：CH4(g)2H2O(g)=4H2(g)CO2(g)H136.5 kJ/mol。(2)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始浓度mol/L2.0 3.0 0 0转化浓度mol/Lxxxx平衡浓度mol/L(2.0 x)(3.0 x)xx由题意 x1.2，则 CO 平衡浓度为 0.8 mol/L，H2O 的平衡浓度为1.8 mol/L，反应的平衡常数1.21.20.81.81，CO 的平衡转化率1.22.010
12、0%60%。答案：(1)CH4(g)2H2O(g)=4H2(g)CO2(g)H136.5 kJ/mol(2)1 60%12恒温恒容下 2 mol A 气体和 2 mol B 气体通入体积为 2 L 的密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)=xC(g)2D(s)。2 min 时反应达到平衡状态，此时剩余 1.2 mol B，并测得 C 的浓度为 1.2 mol/L。(1)从开始反应至达到平衡状态，生成 C 的平均反应速率为_。(2)x_。(3)A 的转化率与 B 的转化率之比为_。(4)下 列 各 项 可 作 为 该 反 应 达 到 平 衡 状 态 的 标 志 的 是_(填各项代号)。A压强
13、不再变化B气体密度不再变化C气体平均相对分子质量不再变化DA 的消耗速率与 B 的消耗速率之比为 21(5)若向原平衡混合物的容器中再充入 2 mol A 气体和 2 mol B 气体，在原温度下达到新的平衡，此时 B 的物质的量 n(B)_。(6)欲使反应达到平衡时 C 的物质的量分数与上述平衡相等，起始加 入 的 A、B 物 质 的 量 n(A)、n(B)之 间 应 满 足 的 关 系 为_。解析：(1)v(C)1.2 mol/L2 min0.60 mol/(Lmin)。(2)n(C)1.2 mol/L2 L2.4 mol，n(B)2 mol1.2 mol0.8 mol，nCnBx12.4
14、0.831，故 x3。(3)n(A)2n(B)20.8 mol1.6 mol。A 的转化率1.6 mol2 mol 80%，B 的转化率0.8 mol2 mol 40%，故 A、B 的转化率之比为 21。(4)平衡的实质是 v(正)v(逆)，凡能推出此结论的是达到平衡，否则不是达到平衡，由于产物 D 为固体，故 B、C 可说明反应达到了平衡。(5)此反应前后气体的体积没发生变化，压强对平衡无影响，再充入 2 mol A 和 2 mol B 相当于加压，且与原平衡等效，A、B 的转化率不变，n(B)21.2 mol2.4 mol。(6)同(5)的分析，n(A)n(B)。答案：(1)0.6 mol
15、/(Lmin)(2)3(3)21(4)BC(5)2.4 mol(6)n(A)n(B)(或 n(A)n(B)11)132012上海化学，改编用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g)高温Si3N4(s)12HCl(g)H”“”或“”)。解析：(1)反应达到平衡后，n(Si3N4)2.80 g140 g/mol0.02 mol，故v(H2)nH2Vt0.026 mol2 L3 min0.02 mol/(Lmin)。(2)平衡常数是温度的函数，与压强无关，故 a 错误；温
16、度升高，平衡逆向移动，K 减小，故 b 正确；增大固体物质的物质的量，平衡不移动，故 c 错误；增大 n(HCl)，平衡逆向移动，K 减小，故 d 正确。(3)a 项，表示 v 正v 逆，故正确；b 项，均为 v 正，故错误；c 项，由于容器密闭恒容，反应体系中 Si3N4 为固体，当混合气体的密度不变时，则气体物质总质不再变化，说明反应已经达到平衡状态，故正确；d 项，当各物质的浓度比等于化学计量数之比时，不能表示反应已达到平衡状态，故错误。(4)温度降低，平衡正向移动，n(H2)减小，n(HCl)增大，故达到新平衡时 nH2nHClmn。答案：(1)0.02 c12HClc6H2c2N2c
17、3SiCl4(2)bd(3)ac(4)0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。(1)该温度下，该反应的平衡常数为_，若温度升高，K 值将_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)a、b、c、d 四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是_点。从起点开始首次达到平衡时，以 NO2 表示的平均反应速率为_。(3)25 min 时，加入了_(填加入物质的化学式及加入的物质的量)，使平衡发生了移动。(4)d 点对应 NO2的物质的量浓度_(填“大于”“小于”或“等于”)0.8 molL1，理由是_。解析：(1)由题图可知，平衡时 c(NO2)0.6 mol/L，c(N2O4
18、)0.4 mol/L，故该温度下该反应的平衡常数 K0.62/0.40.9；升温，反应正向进行(正反应为吸热反应)，平衡常数增大。(2)由题图知，a、b、c、d 四点中只有 b、d 处于平衡状态；v(NO2)(0.6 moL/L0.2 mol/L)/10 min0.04 molL1min1。(3)利用 25 min 后的物质的浓度变化可知在25 min 时加入了 NO2，其加入的物质的量(1.0 mol/L0.6 mol/L)2 L0.8 mol。(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为 0.8 mol/L，则此时 Q1.28K0.9，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于
19、 0.8 mol/L。答案：(1)0.9 增大(2)bd 0.04 molL1min1(3)0.8 mol NO2(4)小于 假设平衡时二氧化氮的浓度为 0.8 mol/L，则此时 Q1.28K0.9，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于 0.8 mol/L创新试题 教师备选教学积累 资源共享备 选 理 由化学平衡常数是近几年高考必考的内容，本题是对例题的补充。12013贵阳模拟在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如表：t 7008008301 0001 200K0.60.9
20、1.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为 K_。(2)该反应为_反应(选填“吸热”“放热”)。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)c(H2)5c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。(4)若 830 时，向容器中充入 1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数 K_1.0(选填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830 时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡_移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(6)若 1 200 时，在某时刻平衡体系中 CO2、H2、CO、H2O
21、的浓度分别为 2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，则此时上述反应的平衡移动方向为_(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。解题指南：解答本题时要注意以下 3 点：(1)根据 K 随温度的变化可判断正反应为吸热反应还是放热反应。来源:学科网(2)计算平衡常数，然后与表中所给数据对比可判断反应的温度。(3)根据 Qc 与 K 的关系可以确定平衡移动的方向。解析：(1)根据反应方程式 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)可知，该反应的平衡常数表达式为 KcCOcH2OcCO2cH2。(2)根据已知题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反
22、应为吸热反应。(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系 3c(CO2)c(H2)5c(CO)c(H2O)，根据平衡常数表达式 KcCOcH2OcCO2cH2 可知，K3/50.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为 700。(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在 830 条件下，平衡常数的数值都为 1.0。(5)830 达到平衡，扩大容器的体积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式 KcCOcH2OcCO2cH2 可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，QcK，平衡不发生移动。(6)1 200 时 Q
23、ccCOcH2OcCO2cH2，将各物质的浓度代入各得 Qc4，而此温度下的平衡常数为 2.6，因为 QcK，所以平衡向逆反应方向移动。来源:Zxxk.Com答案：(1)cCOcH2OcCO2cH2 (2)吸热(3)700(4)等于(5)不(6)逆反应方向讲评建议：讲评本题时强调使用化学平衡常数应注意的问题：(1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任一时刻的浓度值。(2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K 值不一定大。(3)使用催化剂能改变化学反应速率，但不会改变平衡常数。教 学 拾 贝1书写平衡常数表达时：一定要按照平衡常数的定义去书写，注意纯固体或液体不能出现在表达式中。2利用“三段式”进行平衡常数的计算时：通常的思路是写出平衡方程式，列出相关量(起始量、变化量、平衡量)，确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解。