1、第2课时化学平衡常数及有关计算课时集训测控导航表知识点题号化学平衡常数的概念与应用1,2化学平衡常数及转化率相关计算3,4,5,6一、选择题1.汽车尾气净化中的一个反应为NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)H=-373.4 kJmol-1。在一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.2 mol NO和0.5 mol CO,5 min后该反应达到平衡,此时N2的物质的量为0.06 mol。下列说法正确的是(D)A.达到平衡后,若只升高温度,化学平衡正向移动B.达到平衡后,再通入稀有气体,逆反应速率增大C.05 min内,NO的反应速率为2.410-3 molL-1 min-1D.使用催化剂
2、,平衡常数不变解析:A项,正反应为放热反应,只升高温度,平衡向吸热反应方向(即逆反应方向)移动,错误;B项,恒温恒容条件下,通入稀有气体,反应混合物各组分的浓度不变,正、逆反应速率都不变,错误;C项,05 min内,N2的平均反应速率为=2.410-3 molL-1 min-1,速率之比等于化学计量数之比,故v(NO)=2v(N2)=4.810-3 molL-1 min-1,错误;D项,平衡常数只受温度影响,使用催化剂,平衡常数不变,正确。2.反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1;反应HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系式为(平衡常数为同温度下
3、的测定值)(C)A.K1=2K2 B.K1=C.K1= D.K1=解析:反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1,则相同温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为,故反应HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2=,故K1=。3.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lg K)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法不正确的是(C)A.该反应的H0B.A点对应状态的平衡常数K(A)=10-2.294 mol3L-3C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状
4、态D.30 时,B点对应状态的v(正)0,故A项正确;A点对应的 -lg K=2.294,则平衡常数K(A)=10-2.294 mol3L-3,故B项正确;因反应物氨基甲酸铵为固体,则反应体系中气体只有NH3和CO2,反应得到NH3和CO2的物质的量之比为 21,反应开始后NH3的体积分数始终不变,所以NH3的体积分数不变时不能说明反应达到了平衡状态,故 C项不正确;30 时,B点的浓度商Q大于平衡常数K,反应向逆反应方向进行,则B点对应状态的v(正)v(逆),故D项正确。4.工业上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=a k
5、J mol-1,在温度T1和T2时,分别将0.50 mol CH4和1.2 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中,测得 n(CH4)随时间变化数据如下表:时间/minn(CH4)/mol温度010204050T10.500.350.250.100.10T20.500.300.180.15下列说法不正确的是(D)A.10 min内,T1时v(CH4)比T2时小B.温度:T1T2C.H:a0D.平衡常数:K(T1)T1,B项正确;温度升高,平衡时CH4剩余量增多,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应放热,所以aK(T2),D项不正确。二、非选择题5.采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝
6、化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t=时,N2O5(g)完全分解:t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=210-3(kPamin-1)。t=62 min时,测得体系中=2.9 kPa,则此时的= kPa,v= kPamin-1。若提高反应温度至35 ,则N2O5(g)
7、完全分解后体系压强p(35 )63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是 。25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(2)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填字母)。A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三
8、步反应活化能较高解析:(1)由方程式2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)可知,62 min时,=2.9 kPa,则减小的N2O5为5.8 kPa,此时=35.8 kPa-5.8 kPa=30.0 kPa,则v(N2O5)=210-330.0 kPamin-1=6.010-2 kPamin-1。温度提高,体积不变,总压强提高,NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高。时间无限长时N2O5完全分解,故由2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)知,此时生成的=2=235.8 kPa=71.6 kPa,=0.535.8 kPa=17.9 kPa。由题意知,平衡时体
9、系的总压强为63.1 kPa,则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa-17.9 kPa=45.2 kPa,设N2O4的压强为x kPa,则N2O4(g) 2NO2(g)初始压强/kPa071.6转化压强/kPax2x平衡压强/kPax71.6-2x则x+(71.6-2x)=45.2,解得x=26.4,71.6 kPa-26.4 kPa2=18.8 kPa,Kp=13.4 kPa。(2)第一步反应快速平衡,说明正、逆反应速率很大,极短时间内即可达到平衡,A正确;第二步反应慢,说明有效碰撞次数少,C正确;由题给三步反应可知,反应的中间产物有NO3和NO,B错误;反应快,说明反应的活
10、化能较低,D错误。答案:(1)30.06.010-2大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高13.4(2)AC6.随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。完成下列填空:(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从 300 升至400 ,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化。(填“增大”“减小”或“不变”)v正v逆平衡常数K转化率(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:c(CO2)/(molL-1)c(H2)/(molL-1)c(CH4)/(molL-1)c(H2O)/(molL-1)平衡abcd平衡mnxya、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。解析:(1)H2的体积分数随温度的升高而增加,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,即正反应是放热反应。升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小,反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变,则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为=。答案:(1)增大增大减小减小(2)=
