1、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.2 500B.100C.410-4D.210-2解析 K=,K1=,K1=410-4。答案 C3.将一定体
2、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
3、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)H=-373.4 kJmol-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
4、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 11 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 32,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/molnn0转化物质的量/molx2x2x平衡物质的量/moln-xn-2x2x -,x=n。所以 Y 的转化率为 100%=66.7
5、%。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 D n(CO2)3 1 0 1 n(H2)2 1 0 1 n(CO)1 2 3 0.5 n(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.
6、如图所示表示两个常见的固氮反应:N2+3H22NH3 和N2+O22NO 的平衡常数的对数(lg K)与温度的关系,根据图中的数据判断下列说法正确的是()A.反应为放热反应B.常温下,反应的反应速率很大,而反应的反应速率很小C.升高温度,反应的反应速率增大,反应的反应速率减小D.在常温下,利用反应固氮和利用反应固氮反应程度相差很大解析温度升高,反应的 lgK 减小,说明反应是放热反应;温度升高,反应的 lgK 增大,说明反应是吸热反应,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.
7、在一定条件下,向密闭容器中充入 30 mL CO 和 20 mL 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:30mL20mL00变化:xxxx平衡:30mL-x20mL-xxx由题意知:20mL-x=x,故 x=10mL故平衡后 CO 的体积分数为
8、 -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1 L密闭容器中加入1 mol HI(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)02 min 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)+
9、I2(g)2HI(g)起始/mol001转化/mol0.10.10.2平衡/mol0.10.10.802min 内的平均反应速率 v(HI)=0.1molL-1min-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
10、 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)0.1 molL-1min-1 64(2)B10.在 830 K 时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0。试回答下列问题:(1)若起始时 c(CO)=2 molL-1,c(H2O)=3 molL-1,4 s 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)=1 molL-1,c(H2O)=2 molL-1,反应进行一段时间后,测得 H2 的浓
11、度为 0.5 molL-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)起始浓度 -2300变化浓度 -1.21.21.21.2平衡浓度 -0.81.81.21.2该反应的平衡常数 K=1,v(H2O)=-=0.3molL-1s-1。(2)反应进行到某时刻时,c(H2)=c(CO2)=0.5molL-1,c(CO)=0.5molL-1,c(H2O)=1.5molL-1,Q=”“”或“=”);(2)在一个容积为 10 L 的密闭容器中,
12、1 000 时加入 Fe、Fe2O3、CO、CO2 各 1.0 mol,反应经过 10 min 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 xmolL-1。Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)始态/(molL-1):0.10.1反应/(molL-1):xx
13、终态/(molL-1):0.1-x0.1+x温度为 1000,所以 K=-=4.0,所以x=0.06,v(CO2)=-=0.006molL-1min-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)0,CO2 的浓度与时间的关系如图所示:该条件下反应的平衡常数为
14、;若铁粉足量,CO2 的起始浓度为 2.0 molL-1,则平衡时CO 的浓度为 molL-1。下列措施中能使平衡时 增大的是 (填字母)。A.升高温度B.增大压强C.再充入一定量的 CO2D.再加入一定量铁粉解析(1)根据盖斯定律,目标热化学方程式可由已知的两个反应相减得到,即 H=H1-H2,K=,随温度升高,K1 增大,K2 减小,所以 增大,平衡正向移动,则反应 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)为吸热反应。(2)平衡时 c(CO2)=0.5molL-1,c(CO)=1molL-1,则平衡常数 K=2.0。设平衡时c(CO)=amolL-1,则平衡时 c(CO2)=(2.0-a)molL-1,则 K=2.0=-,解得 a=。升高温度,平衡正向移动,A 正确;增大压强,平衡不移动,B 错误;充入一定量的 CO2,其 K 值不变,值不变,C 错误;加入铁粉不影响平衡的移动,D 错误。答案(1)H1-H2 吸热(2)2.0 A