1、第4课时化学平衡常数课后训练案巩固提升A组定向巩固定向巩固一、平衡常数的概念、特点及意义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)+12O2(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=c(SO3)c(SO2)c
2、12(O2),K1=c2(SO2)c(O2)c2(SO3),K1=1K2=410-4。答案:C3.导学号90514071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.c(SO3)c(SO2)D.c2(SO3)c2(SO2)c(O2)解析: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
3、变,然后抽掉隔板,将容器压缩至原容器大小,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c(SO3)c(SO2)增大;c2(SO3)c2(SO2)c(O2)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.导学号90514072汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)12N2(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
4、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.在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.15%D.20%解析:N2+3H22NH3起始物质的量/mol280转化物质的量/mol23243平衡物质的量/mol43643平衡时氮
5、气的体积分数为4343+6+43100%15%。答案:C6.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-2x2x2n-3x2x=32,x=13n。所以Y的转化率为2xn100%=66.7%。答案:D定向巩固二、理解化
6、学平衡常数的三种关系及化学平衡常数的应用7.下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是()A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关D.化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度解析:化学平衡常数只与温度有关,所以选项A、B、C三项均错误。答案:D8.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ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H
7、2O)5232解析: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:A9.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lg
8、 K减小,说明反应是放热反应;温度升高,反应的lg K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:D10.一定温度下,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
9、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/mol001转化/mol0.10.10.2平衡/mol0.10.10.802 min内的平均反应速率v(HI)=0.1 molL-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2 mol HI加入到2 L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1 L,因为该反应为气体体积不变的反应,加压平衡不移动,所以HI的平衡浓度为原来的2倍,H2的体积分数不变;温
10、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)0.1 molL-1min-164(2)B11.导学号90514073温度为T 时,向某恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O(g),发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41.2 kJmol-1,反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1”“”或“=”);(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,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
11、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x molL-1。 13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2(g)始态/(molL-1):0.10.1反应/(molL-1):xx终态/(molL-1):0.1-x0.1+x温度为1 000 ,所以K=c(CO2)c(CO)=0.1+x0.1-x=4.0,所以x=0.06,v(CO2)=0.06molL-110mi
12、n=0.006 molL-1min-1。(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)c(CO2)c(CO)(2)0.006 molL-1min-160%(3)C5.在一定温度下,向一个5 L的密闭容器中通入2 mol N2和8 mol H2及固体催化剂,使之反应。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.2
13、 kJmol-1,平衡时容器内气体压强为起始时的80%。(1)计算平衡时容器内NH3的体积分数为,该温度下反应的平衡常数为。(2)加入2 mol N2和8 mol H2,达到平衡时,放出热量为(填序号)。A.大于92.2 kJB.等于92.2 kJC.小于92.2 kJD.可能大于或小于或等于92.2 kJ解析:(1)平衡时容器内混合气体总的物质的量为(2 mol+8 mol)80%=8 mol。设转化的N2的物质的量为x mol。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)初始量/mol280转化量/molx3x2x平衡量/mol2-x8-3x2x解得x=1。平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分
14、别为1 mol、5 mol、2 mol,浓度分别为0.2 molL-1、1 molL-1、0.4 molL-1。氨气的体积分数即物质的量分数为2mol8mol100%=25%;K=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=0.8。(2)因反应生成的NH3为2 mol,根据热化学方程式的意义可知,放出的热量为92.2 kJ。答案:(1)25%0.8(2)B6.在容积为1 L的密闭容器中,进行如下反应:A(g)+2B(g)C(g)+D(g),在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。请回答下列问题:(1)能判断反应达到化学平衡状态的依据是。A.容器中压强不变B.混合气体中c(A)不变C.v
15、正(B)=2v逆(D)D.c(A)=c(C)(2)若最初加入1.0 mol A和2.2 mol B,利用图中数据计算800 时的平衡常数K=,该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。解析:(1)该反应是一个反应前后气体体积减小的反应,容器中压强不变,可以作为反应达到平衡状态的标志,A项正确;反应达到平衡时,混合气体中c(A)不变,B项正确;当v正(B)=2v逆(D)时,该反应达到平衡状态,C项正确;当c(A)=c(C)时,该反应不一定达到平衡状态,D项错误。(2)A(g)+2B(g)C(g)+D(g)开始/(molL-1)1.02.200转化/(molL-1)0.61.20.60.6平衡/(molL-1)0.41.00.60.6K=c(C)c(D)c(A)c2(B)=0.9。从图像可知,温度升高,平衡向正向移动,故该反应为吸热反应。答案:(1)ABC(2)0.9吸热