1、第1课时化学平衡常数平衡转化率课后篇素养形成必备知识基础练1.关于化学平衡常数的叙述正确的是()A.温度一定,一个化学反应的平衡常数不是一个常数B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数D.反应产物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时,v(正)v(逆),D错误。2.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是()A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C.温度越高,K一定越大D.如果m+n=p,则
2、K=1答案A解析K值越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K值只是温度的函数,温度一定,K值一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,C错误;K=c平p(C)c平m(A)c平n(B),由m+n=p,无法判断K的大小,D错误。3.对于化学反应N2O4(g)2NO2(g)H0,要使该反应的平衡常数增大,可以采取的措施有()A.增大N2O4的浓度B.增大NO2的浓度C.升高体系的温度D.减小压强答案C解析浓度、压强不影响平衡常数,题给反应正反应为吸热反应,升高温度时平衡正向移动,平衡常数增大。故选C。4.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下
3、发生下列反应:NH4I(s)NH3(g)+HI(g);2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡时,c平(H2)=0.5 molL-1,c平(HI)=4 molL-1,则此温度下反应的平衡常数为()A.9 mol2L-2B.16 mol2L-2C.20 mol2L-2D.25 mol2L-2答案C解析根据反应2HI(g)H2(g)+I2(g)可知,消耗的c(HI)=2c平(H2)=1molL-1,再结合反应NH4I(s)NH3(g)+HI(g)可知,c平(NH3)=c始(HI)=1molL-1+4molL-1=5molL-1。因此该温度下,反应的平衡常数K=c平(NH3)c平(HI)=5mo
4、lL-14molL-1=20mol2L-2。5.在一定温度下,将100 mol N2、H2的混合气体充入密闭的恒压容器中反应,达到平衡时,测得反应后混合气体的密度是反应前混合气体密度的1.25倍,且反应后混合气体的平均式量为15.5,则平衡时N2转化率为()A.20%B.25%C.30%D.40%答案B解析设起始时N2物质的量为a,H2物质的量为b,反应掉N2物质的量为x,依题意可得:N2+3H22NH3起始:ab0转化:x3x2x平衡:a-xb-3x2xa+b=100mola+b=1.25(a+b-2x)28gmol-1a+2gmol-1b=15.5gmol-1(a+b-2x)解得:a=40
5、molb=60molx=10mol(N2)=10mol40mol100%=25%。6.H2和CO2在高温下发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。下表是986 时,在容积不变的密闭容器中进行反应的四组数据:编号起始浓度/(molL-1)平衡浓度/(molL-1)c始(H2)c始(CO2)c始(H2O)c始(CO)c平(H2)c平(CO2)c平(H2O)c平(CO)11.01.0000.440.440.560.5621.02.0000.271.270.730.733002.02.00.880.881.121.1240.20.40.60.80.3440.5440.4560.65
6、6下列叙述中正确的是()在986 时该反应的平衡常数约为1.62该反应的平衡常数与反应的起始浓度无关增大CO2的起始浓度,可使CO2的转化率增大从反应开始至达到平衡状态,混合气体的密度没有发生改变A.B.C.D.答案C解析由题中数据可得,在298K时该反应的平衡常数K=1.62,平衡常数K只是温度的函数,与起始浓度无关,故正确;增大CO2起始浓度,CO2转化率降低,错误;反应体系中均为气态物质,且容积不变,故从始至终密度不变,正确。7.在298 K时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:物质XYZ初始浓度/(molL-1)0.10.20平衡浓度/(molL-1)0.050.
7、050.1下列说法错误的是()A.反应达到平衡时,X的转化率为50%B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1 600 mol-2L2C.增大压强,平衡常数增大D.改变温度可以改变此反应的平衡常数答案C解析首先根据表中数据(0.1-0.05)(0.2-0.05)(0.1-0)=132推导出可逆反应:X+3Y2Z。设平衡时转化的X的物质的量浓度为xmolL-1,依题意可得:X(g)+3Y(g)2Z(g)起始浓度/(molL-1)0.10.20转化浓度/(molL-1)x3x2x平衡浓度/(molL-1)0.050.050.1则x=0.05,显然X的转化率为50%,A正确。反应X(g)+3Y(g
8、)2Z(g)的平衡常数K=c平2(Z)c平(X)c平3(Y),代入数据K=1600mol-2L2,B正确;增大压强不可能使平衡常数增大,C错误;K只与温度有关,因此改变温度可以改变此反应的平衡常数,D正确。8.某温度下,向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为()A.3.2103 molL-1B.1.6103 molL-1C.8.0102 molL-1D.4.0102 molL-1答案A解析2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始浓度/(molL-1
9、)000.05转化浓度/(molL-1)0.010.0050.01平衡浓度/(molL-1)0.010.0050.04则平衡常数K=c平2(SO3)c平2(SO2)c平(O2),代入数据可得K=3.2103mol-1L,A正确。9.可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时,K=94,则:(1)当CO和H2O的起始浓度均为2 molL-1时,达到平衡后CO的转化率为。(2)当CO的起始浓度仍为2 molL-1,H2O的起始浓度为6 molL-1时,达到平衡后CO的转化率为。答案(1)60%(2)85%解析(1)设平衡时CO转化了xmol
10、L-1,根据“三段式”分析:CO+H2OCO2+H2初始浓度/(molL-1)2200转化浓度/(molL-1)xxxx平衡浓度/(molL-1)2-x2-xxxK=(xmolL-1)2(2-x)molL-12=94,解得x=1.2;则平衡时CO的转化率为1.2molL-12molL-1100%=60%。(2)设平衡时CO转化了ymolL-1,根据“三段式”分析:CO+H2OCO2+H2初始浓度/(molL-1)2600转化浓度/(molL-1)yyyy平衡浓度/(molL-1)2-y6-yyy平衡常数K=(ymolL-1)2(2-y)molL-1(6-y)molL-1=94,解得:y1.7,
11、则平衡时CO的转化率为1.7molL-12molL-1100%=85%。关键能力提升练10.298 K时,各反应的平衡常数如下:N2(g)+O2(g)2NO(g)K=110-302H2(g)+O2(g)2H2O(g)K=21081 mol-1L2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K=410-92molL-1则常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放氧的倾向最大的是()A.B.C.D.无法判断答案A解析要判断NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小。由计算可知:2NO(g)N2(g)+O2(g)K=11030,2H2O(g)2H2(
12、g)+O2(g)K=510-82,2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K=410-92。平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,因此反应即NO分解放氧的倾向最大。11.一定条件下,将一定量的A、B的混合气体充入密闭容器中发生下列反应:2A(g)+2B(g)C(g)+D(g)H0。当由M点平衡到N点平衡过程中,温度与对应变化及M、N平衡混合气中某些气体的物质的量如图所示。则平衡M点到平衡N点过程中B的转化率是()A.24%B.30%C.60%D.48%答案A解析由图像知n(A)=n(B)=1.5mol-0.3mol=1.2mol,所以n(B)=1.2mol,(B)=n(B)n(B)100%=1.2
13、mol5mol100%=24%,故A正确。12.已知反应CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在某相同的温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A.反应的平衡常数K1=c平(CO2)c平(CO)B.反应的平衡常数K=K2K1C.对于反应,恒容时温度升高,若H2的浓度减小,则该反应的焓变为正值D.对于反应,恒温恒容下增大压强,H2浓度一定减小答案A解析在书写平衡常数表达式时,纯固体物质不能出现在平衡常数表达式中,A正确;由于反应=反应-反应,
14、因此反应的平衡常数K=K1K2,B错误;对于反应,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此H0,C错误;对于反应,在恒温恒容下增大压强,如充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。13.一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%,该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g)12H2(g)+12I2(g),则下列判断正确的是()A.后一反应的平衡常数为1B
15、.后一反应的平衡常数为0.5C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为0.25 molL-1D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度0.5 molL-1答案B解析前一反应达平衡时c平(H2)=c平(I2)=0.5molL-1,c平(HI)=1molL-1,则平衡常数K1=c平2(HI)c平(H2)c平(I2)=(1molL-1)20.5molL-10.5molL-1=4,而后一反应的平衡常数K2=1K1=0.5,A项错误,B项正确;设后一反应达平衡时c平(H2)=xmolL-1,则平衡时c平(I2)=xmolL-1,c平(HI)=(0.5-2x)molL-1,K2=c平12(H2)c平12(
16、I2)c平(HI)=0.5,代入相关数据解得x=0.125,故平衡时c平(HI)=0.25molL-1,C、D项错误。14.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)H0D.工业冶炼金属Cu时,高温有利于提高CO的转化率答案B解析根据图示信息可知,升高反应炉的高度,不是都能减少尾气中CO的含量,增大CO与矿石的接触时间,不能影响平衡移动,不能减少尾气中CO的含量,A项错误;由图像可知用CO冶炼金属铬时,lgc平(CO)c平(CO2)值较大,说明CO转化率很低,因此不适宜用CO还原Cr2O3冶炼金属Cr,B项正确;
17、由图像可知用CO还原PbO2的温度越高,lgc平(CO)c平(CO2)越大,说明CO转化率越低,则平衡逆向移动,故H0,达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是()A.压强:p1p2B.b、c两点对应的平衡常数:KcKbC.a点:2v正(NH3)=3v逆(H2)D.a点:NH3的转化率为14答案D解析该反应正向为气体分子数增大的反应,恒温时,压强越大,N2的体积分数越小,则p1p2,故A错误;b、c两点对应温度bKb,故B错误;反应速率之比等于化学式前的系数之比,平衡时应是3v正(NH3)=2v逆(H2),故C错误;对于反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g),假
18、设反应前氨的物质的量为1mol,a点时反应的氨的物质的量为xmol,则x21+x=0.1,解得x=14,因此氨的转化率为14,故D正确。17.已知:MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)H0,在密闭容器中投入过量碳酸镁在温度T时反应达到平衡,p(CO2)=4 MPa。(1)该平衡常数表达式K=。(2)若反应体系的体积不变,升高温度,则p(CO2)将(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度T不变,将反应体系的体积缩小至原来的一半,则此过程中p(CO2)的变化范围为。答案(1)c平(CO2)(2)增大(3)4 MPap(CO2)8 MPa解析(1)题给反应中只有CO2是气体,其他物质
19、为固体,固体不列入平衡常数表达式。(2)碳酸镁分解反应是吸热反应,升高温度,平衡向右移动,p(CO2)增大。(3)反应体系体积缩小至原来的12,若平衡不移动,则气体压强为原来的2倍,p(CO2)=8MPa。压强增大,平衡向左移动,气体压强又逐渐减小,由于温度不变,平衡常数K=c平(CO2)不变,则达到新平衡时p(CO2)=4MPa。学科素养拔高练18.为了缓解温室效应,科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。其中一种方案是利用CO2制备CH4。300 时,向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和8 mol H2,发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H,混合气体中
20、CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。(1)从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=。300 时,反应的平衡常数K=。保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2,重新达到平衡时CH4的浓度(填字母)。A.等于0.8 molL-1B.等于1.6 molL-1C.0.8 molL-1c平(CH4)”“”“(3)解析(1)从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=4v(CH4)=0.8molL-110min4=0.32molL-1min-1。CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)起始浓度(molL-1)1400转化浓度(molL-1)0.83.20.81.6平衡浓度(molL-1)0.20.80.81.6300时,反应的平衡常数K=1.620.80.20.84mol-2L2=25mol-2L2。保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,则重新达到平衡时CH4的浓度大于1.6molL-1。(2)Q=2.022.80.81.04mol-2L2=14mol-2L2v(逆)。(3)200时,该反应的平衡常数K=61.8mol-2L2,说明降低温度,平衡常数增大,降温时平衡正向移动,则正反应为放热反应,H0。
