高中化学第2章第3节第3课时化学平衡常数练习(含解析)新人教版选修4

高中化学第2章第3节第3课时化学平衡常数练习（含解析）新人教

版选修4

课时过关·能力提升

一、基础巩固

1.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是( )

①平衡常数K只与反应本身及温度有关

②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K

③加入催化剂不改变平衡常数K

④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关

A.①②

B.②③

C.③④

D.①③

答案:D

2.关于反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数的书写形式,正确的是( )

A.K

B.K

C.K

D.K

答案:C

3.在一定温度下的密闭容器中,加入1 mol CO和1 mol H2O发生反

应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时测得n(H2)为0.5 mol,下列说法不正确的是( )

A.在该温度下平衡常数K=1

B.平衡常数与反应温度无关

C.CO的转化率为50%

,改变压强平衡不移动

答案:B

,固定容积的密闭容器中,CO和H2反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。下列判断正确的是( )

A.T1>T2

B.该反应的ΔH>0

C.T1时的平衡常数K1>T2时的平衡常数K2

K1

答案:C

( )

A.在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度

B.在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值

C.对于放热反应,升高温度,K值增大,反应物的转化率增大

解析:A项,在平衡常数表达式中,反应物、生成物的浓度均为平衡浓度;B项,平衡常数与温度有关, ,平衡常数随之改变;C项,对于放热反应,升高温度平衡逆向移动,K值减小,反应物转化率减小。

6.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) ΔH<0

在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是( )

A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大

B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小

C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时,反应达到平衡

D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大

解析:A项,因该反应为放热反应,故升高温度,平衡常数减小,A错;B项,增大一种反应物浓度,另外一种反应物的转化率必增大,B错;使用催化剂,化学平衡不移动,转化率不变,D错。

答案:C

7.某温度下,反应SO2(g g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应

2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为( )

A.2 500

B.100

C.4×10-4

D.2×10-2

解析:K2

答案:C

8.在容积为1 L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/℃700 800 830 1000

K0.6 0.9 1.0 1.7

下列说法正确的是( )

A.上述生成CO和H2O的反应为放热反应

B.加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO2的转化率

C.830 ℃达平衡后,再充入1.0 mol H2,K值增大,平衡正向移动

D.830 ℃时反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为1.0

解析:A项,由表格数据可知,温度越高,K越大,则生成CO和H2O的反应为吸热反应;B项,该反应为气体体积不变的反应,加压、使用催化剂,平衡均不移动,则不能提高转化率,而增大H2浓度能提高CO2的转化率;C项,充入1.0 mol H2,反应物浓度增大,则平衡正向移动,但K只与温度有关,K不变,错误;D项,正、逆反应的平衡常数互为倒数关系,由830 ℃时CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

K=1.0,则830 ℃时反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数

答案:D

9.已知下列反应的平衡常数:

H2(g)+S(s)H2S(g) K1

S(s)+O2(g)SO2(g) K2

则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是( )

B.K1-K2

C.K1·K2D

解析:H2(g)+S(s)H2S(g)的平衡常数K1

而S(s)+O2(g)SO2(g)的平衡常数K2

则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数K

10.在25 ℃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X Y Z

初始浓度/(mol·L-

0.1 0.2 0

1)

平衡浓度/(mol·L-

0.05 0.05 0.1

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

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大

D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

解析:题中有一明显的错误,就是C选项,增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关键是根据表中数据(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2可推导

出:X+3Y2Z。

答案:C

11.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别

充入气体:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是( )

A.容器内压强p:p甲=p丙>2p乙

B.SO3的质量m:m甲=m丙>2m乙

C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙

D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙>2Q乙

解析:甲和丙达到的平衡是等效平衡,所以压强p甲=p丙,SO3的质量m甲=m丙,乙可看作是甲达到平衡后,取出一半物质,浓度变为原来,平衡向气体增多的方向移动,压强

在减小后的基础上增大,SO3的量减小,所以2p乙>p甲,SO3质量2m乙

时SO2和O2的浓度比均为2∶1,C错误;甲和丙达平衡时生成的SO3和分解的SO3物质的量不一定相等,所以吸、放热数值不一定相等,D错误。

答案:B

12.830 K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0

试回答下列问题:

(1)若起始时c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-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 mol·L-1,c(H2O)=2 mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的

浓度为0.5 mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态? (填“是”或“否”),此时v(正) (填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。

(3)若降低温度,该反应的K值可能为。

b.2

c.0.5

答案:(1)1 0.3 mol·L-1·s-1(2)否大于(3)b

,它们的单质及化合物有着各自的性质。

(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)

①反应的平衡常数表达式为K= 。

②该温度下,在2 L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体,则10 min内CO2的平均反应速率为

0.015 mol·L-1·min-1,10 min后生成了单质铁 g。

(2)可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是。

A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等

B.CO生成速率与CO2消耗速率相等

C.CO的质量不变

D.体系的压强不再发生变化

E.气体密度不再变化

解析:(1)①固体、纯液体的浓度可看作常数,所以K中不出现Fe2O3(s)和Fe(s),K

②10 min内生成CO2的物质的量为

0.015 mol·L-1·min-1×10 min×2 L=0.3 mol,由以下关系式:

2Fe ~ 3CO2

2 mol

3 mol

0.2 mol 0.3 mol

m(Fe)=0.2 mol×56 g·mol-1=11.2 g。

(2)CO生成速率为逆反应速率,CO2生成速率为正反应速率,且CO、CO2前计量数相等,则v正(CO2)=v逆(CO),达到化学平衡;v生成(CO)=v逆(CO),v消耗(CO2)=v逆(CO2),无法说明是否达到化学平衡;m(CO)不变,则n(CO)不变,n(CO)不变,反应达到平衡;该反应是气体体积不变的反应,反应任意时刻,体系的压强均相同;ρm(气体)不变时,反应即达到平衡,达到平衡时,ρ不再变化。

答案:(1)11.2 (2)ACE

二、能力提升

1.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO与H2S混合加热并达到下列平衡:

CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1

反应前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是( )

A.升高温度,H2S浓度增大,表明该反应是吸热反应

B.通入CO后,正反应速率逐渐增大

C.反应前H2S物质的量为7 mol

D.CO的平衡转化率为80%

解析:升高温度,H2S浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则该反应正反应为

放热反应,故A错误。通入CO后,正反应速率瞬间增大,之后化学平衡发生移动,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,当正反应速率和逆反应速率相等时,反应达到新的化学平衡状态,故B错误。设反应前H2S的物质的量为a mol,容器的容积为1 L,列“三段式”进行解题:

CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)

10 a

2 2 2 2

8 a-2 2 2

化学平衡常数K a=7,故C正确。CO的平衡转化率

D错误。

答案:C

(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。CO吸入肺中发生反

应:CO+HbO2O2+HbCO,37 ℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.20倍,会使人智力受损。据此,下列结论错误的是( )

A.CO与HbO2反应的平衡常数K

B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少

C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损

D.把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒,其原理是使上述平衡逆向移动

答案:C

3.在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:

实验编号温度/℃起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M)

①700 0.40 0.10 0.090

②800 0.10 0.40 0.080

③800 0.20 0.30 a

④900 0.10 0.15 b

下列说法正确的是( )

A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min 时间内,用N表示的平均反应速率

v(N)=1.0×10-2 mol·L-1·min-1

B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0

C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%

D.实验④中,达到平衡时,b>0.060

解析:①中5 min时生成M 0.05 mol,则生成N也是0.05

mol,v(N mol·L-1·min-1,A错误;②中平衡时n(M)=0.080 mol,则生成N 0.080 mol,消耗X、Y的物质的量分别为0.080 mol、0.080 mol,因此平衡时容器中有X 0.02 mol、有Y 0.32 mol,其平衡常数K B错误;③中反应温度与②相同,则平衡常数也相同,K=1。则a=0.12,即参加反应的X的物质的量为0.12 mol,其转化率

C正确;①的平衡常数

,若④的反应在800 ℃时进行,则

b=0.060,升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此在900 ℃进行至平衡时错误。

答案:C

4.I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq aq)。某I2、KI混合溶液中

c T)的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是( )

A.反应I2(aq)+I-(aq aq)的ΔH>0

B.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2

C.若反应进行到状态D时,一定有v(正)

D.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大

解析:由图可知,随温度升高,c,平衡逆向移动,说明正反应放热,即ΔH<0,A项错误;同理可推出,升温,K值减小,即K1>K2,D点没有平衡,c(要向A点移动),即反应要向右进行,所以此时v(正)>v(逆),C项错误;由图知,c A>状态B。则c(I2)为:状态A<状态B,所以D

项错误。

答案:B

5.(2018全国Ⅲ节选)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH>0,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K时反应的平衡转化率α= %。平衡常数K343 K= (保留2位小数)。

(2)在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是;要缩短反应达到平衡

的时间,可采取的措施有、。

解析:(1)由图根据“先拐先平速率大”可知a曲线温度较高(343 K),平衡转化率为22%;

设SiHCl3起始物质的量为1 mol,则有

2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

起始物质的量/mol 1 0 0

转化物质的量/mol 0.22 0.11 0.11

平衡物质的量/mol 0.78 0.11 0.11

K343 K≈0.02

答案:(1)22 0.02 (2)及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)

:2HI(g)H2(g)+I2(g)在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t

t/min 0 20 40 60 80 120

x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784

x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784

(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为。

(2)上述反应中,正反应速率为v(正)=k正x2(HI),逆反应速率为v(逆)=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v(正)= min-1。

(3)由上述实验数据计算得到v(正)~x(HI)和v(逆)~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为(填字母)。

解析:(1)由表中数据可知120 min时反应达到平衡,根据反应可

知:x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=0.108,将数据代入平衡常数表达式:K

(2)因为v(逆)=k逆x(H2)x(I2),则

k v(逆)=v(正)],k

在t=40 min时,由表中数据可知x(HI)=0.85,若k正=0.002 7 min-1,代入公式:v(正)=k正x2(HI)= 0.002 7 min-1×0.852=1.95×10-3 min-1。

(3)升高温度,平衡2HI(g)H2(g) + I2(g) ΔH=+11 kJ·mol-1向正向移动,且正、逆速率均增

减小,x(H2)增大;故x(HI)对应的平衡点为A点;x(H2)对应的平衡点为E点。

答案:(1)K2 1.95×10-3