课堂新坐标2016_2017学年高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数平

化学平衡常数 平衡转化率

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．一定条件下，向 2 L 密闭容器中充入 4 mol X ，2 mol Y ，发生反应：2X(g)＋Y(g)

2Z(g)，该反应的平衡常数的单位是 ( )

A ．(mol·L －1)2

B ．mol·L －1

C ．(mol·L －1)－1

D ．(mol·L －1)－2

【解析】 K ＝[Z]2

[X]2[Y]，故其单位为(mol·L －1)－1

。

【答案】 C

2．对于反应3Fe(s)＋4H 2O(g)Fe 3O 4(s)＋4H 2(g)的平衡常数，下列说法正确的

是 ( )

A ．K ＝[H 2]4

[Fe 3O 4][Fe]3[H 2O]4

B ．K ＝[H 2]

4[H 2O]

4

C ．增大H 2O(g)的浓度或减小H 2的浓度，会使平衡常数减小

D ．改变反应的温度，平衡常数不一定变化

【解析】 纯固体、纯液体的浓度视为常数，不写入平衡常数的表达式中，故该反应的平衡常数K ＝[H 2]

4[H 2O]

4，K 只与温度有关，与浓度、压强无关。

【答案】 B

3．对于可逆反应：C(s)＋CO 2(g)

2CO(g)，在一定温度下其平衡常数为K ，下列条

件的变化中，能使K 发生变化的是 ( ) 【导学号：05310060】

A ．将C(s)的表面积增大

B ．增大体系压强

C ．升高体系温度

D ．使用合适的催化剂

【解析】 化学平衡常数K 只受温度的影响。 【答案】 C

4．在2 000 K 时，反应CO(g)＋1/2O 2(g)CO 2(g)的平衡常数为K ，则相同温度下

反应2CO 2(g)

2CO(g)＋O 2(g)的平衡常数为( )

A ．1/K

B ．K 2

C ．(1/K )2

D ．(K )

－1/2

【解析】 2CO(g)＋O 2(g)2CO 2(g)的平衡常数为K 2

，由于正、逆反应的平衡常数互

为倒数，故2CO 2(g)

2CO(g)＋O 2(g)的平衡常数为(1/K )2

。

【答案】 C

5．在一定条件下，可逆反应2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)达到平衡后，充入O 2，则SO 2

和O 2的转化率( )

A ．都增大

B ．都减小

C ．增大，减小

D ．减小，增大

【解析】 增大O 2的浓度，可提高SO 2的转化率，自身的转化率减小。 【答案】 C

6．已知下列反应的平衡常数：①H 2(g)＋S(s)H 2S(g) K 1；②S(s)＋

O 2(g)

SO 2(g) K 2；则反应③H 2(g)＋SO 2(g)

O 2(g)＋H 2S(g)的平衡常数是( )

【导学号：05310061】

A ．K 1＋K 2

B ．K 1－K 2

C ．K 1×K 2

D.K 1K 2

【解析】 反应③的平衡常数表达式为K ＝[O 2][H 2S][H 2][SO 2]＝[O 2][SO 2]·[H 2S][H 2]＝1

K 2×K 1。

【答案】 D

7．(2016·济南高二质检)在容积可变的密闭容器中，2 mol N 2和8 mol H 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2的转化率为25%，则平衡时的氮气的体积分数接近于( )

A ．5%

B ．10%

C ．15%

D ．20% 【解析】 N 2＋3H 2

2NH 3

起始量(mol) 2 8 0 转化量(mol) 2/3 2 4/3 平衡量(mol) 4/3 6 4/3

氨气的体积分数为4/3 mol÷(4/3＋6＋4/3) mol ＝2/13×100%≈15%。 【答案】 C

8．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 －1

) 0.1 0.2 0 平衡浓度(mol·L －1)

0.05

0.05

0.1

A ．反应达平衡时，X 的转化率为50%

B ．反应可表示为：X ＋3Y 2Z ，其平衡常数为1 600

C ．改变压强可以改变此反应的平衡常数

D ．改变温度可以改变此反应的平衡常数

【解析】 X 、Y 、Z 三种物质的变化的浓度之比为：(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2，故化学反应方程式为X ＋3Y 2Z ，K ＝[Z]2

[X][Y]3＝

0.1

2

0.05×0.05

3

＝1

600。

平衡常数K 与温度有关，与压强无关。 【答案】 C

9．(2016·聊城高二质检)高炉炼铁中发生的基本反应之一如下： FeO(s)＋CO(g)

Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＜0。

(1)该反应平衡常数可表示为K ＝________。

(2)当压强增大后，该反应的平衡常数将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)1 100 ℃时测得高炉中c (CO 2)＝0.025 mol·L －1

，c (CO)＝0.1 mol·L －1

，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态________(填“是”或“否”)，此时，化学反应速率是

v 正________v 逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。

【解析】 (1)固体不出现在平衡常数表达式中。 (2)K 只与温度有关，压强增大后，K 不变。 (3)此时反应的Q ＝

c CO 2

c CO

＝0.25＜K ＝0.263，所以未达平衡状态，反应向右进行，v

正

＞v 逆。

【答案】 (1)[CO 2]

[CO]

(2)不变 (3)否 大于

10．二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气

的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，SO 2

催化氧化生成SO 3：2SO 2(g)＋O 2(g)

2SO 3(g)。某温度下，将2.0 mol SO 2和1.0 mol

O 2置于10 L 密闭容器中。SO 2的平衡转化率(α)与体系总压强(p )的关系如图所示。根据图示回答下列问题： 【导学号：05310062】

(1)反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa 。该反应的平衡常数等于________。 (2)平衡状态由A 变到B 时，平衡常数K (A)________K (B)(填“>”、“<”或“＝”)。

【解析】 (1)2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO 3(g)

起始浓度/mol·L

－1

2.010 1.010

0 转化浓度/mol·L

－1

2.010×0.80 1.0

10

×0.80 0.16 平衡浓度/mol·L

－1

0.04 0.02 0.16

K ＝0.16 mol·L －1

2

0.04 mol·L －12×0.02 mol·L

－1＝800 mol －1

·L。

(2)平衡状态由A 变到B 时，条件的改变是增大压强，温度没有变化，所以平衡常数不变，K (A)＝K (B)。

【答案】 (1)800 mol －1

·L (2)＝

11．某水煤气工厂在1 200 ℃时测得反应H 2(g)＋CO 2(g)

H 2O(g)＋CO(g)的平衡常

数K 为2.25。若反应从H 2(g)和CO 2(g)开始，且H 2(g)和CO 2(g)的初始浓度均为0.010 mol/L 时，计算

(1)各物质的平衡浓度。

(2)H 2(g)和CO 2(g)的平衡转化率。 【解析】 设平衡时H 2O(g)的浓度为x

H 2(g)＋CO 2(g)

H 2O(g) ＋ CO(g)

初始浓度 0.010 mol·L －1

0.010 mol·L －1

0 0 浓度变化 x x x x 平衡浓度 0.010 mo l·L －1

－x 0.010 mol·L －1

－x x x K ＝[H 2O][CO][CO 2][H 2]

＝

x 2

0.010 mol·L －1

－x

2

＝2.25

解方程式得：x 1＝0.006 0 mol·L －1 x 2＝0.030 mol·L －1

x 2＞c 0(H 2)不合理，应舍去，则：

[H 2O]＝[CO]＝x ＝0.006 0 mol·L －1

[CO 2]＝[H 2]＝0.010 mol·L

－1

－x ＝0.004 0

mol·L －1

α[H 2]＝c 0H 2－[H 2]c 0H 2×100%＝0.010 mol·L －1－0.004 0 mol·L

－1

0.010 mol·L －1

×100%＝60% α(CO 2)＝c 0CO 2－[CO 2]c 0CO 2×100%＝0.010 mol·L －1－0.004 0 mol·L

－10.010 mol·L －1

×100%＝60% 【答案】 (1)[H 2O]和[CO]都是0.006 0 mol·L －1，[CO 2]和[H 2]都是0.004 0 mol·L

－

1

。(2)H 2和CO 2的平衡转化率均为60%。

[能力提升]

12．在一定温度下，将2 mol A 和2 mol B 两种气体混合放入体积为2 L 的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)

x C(g)＋2D(g)，2 min 末反应达到平衡，生成0.8 mol D ，

并测得C 的浓度为0.4 mol·L －1

，下列说法正确的是( )

A ．x 的值为1

B ．A 的转化率为40%

C ．此温度下该反应的平衡常数K 等于0.5

D ．A 和B 的平衡转化率相等

【解析】 平衡时C 的物质的量为0.8 mol ，与D 相等，x 的值为2；平衡时A 消耗了1.2 mol ，转化率60%；此温度下该反应的平衡常数K ＝0.42

×0.42

/(0.43

×0.8)＝0.5。

【答案】 C

13．X 、Y 、Z 三种气体，取X 和Y 按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X ＋2Y

2Z ，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3∶2，则Y 的转化率最接近于( ) 【导学号：05310063】

A ．33%

B ．40%

C ．50%

D ．66%

【解析】 根据题给信息，可设开始加入X 和Y 的物质的量为a ，达到平衡时消耗X 为

b ，则消耗Y 为2b ，生成Z 为2b ，则：

X ＋ 2Y

2Z

起始量/mol a a 0 变化量/mol b 2b 2b 平衡时的量/mol a －b a －2b 2b 由题意可知a －b ＋a －2b 2b ＝3

2

解得：b ＝a

3

Y 的转化率为2×a

3

a

×100%≈66.7%，D 正确。

【答案】 D

14．已知可逆反应：M(g)＋N(g)

P(g)＋Q(g) ΔH ＞0，请回答下列问题：

(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：

c (M)＝1 mol·L －1，c (N)＝2.4 mol·L －1，达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的

转化率为________。

(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c (M)＝4 mol·L －1

，c (N)＝a mol·L

－1

，达到平衡后，c (P)＝2 mol·L －1

，a ＝________。

(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c (M)＝c (N)＝b mol·L －1

，达到平衡后，M

的转化率为________。

【解析】 (1)M 的转化率为60%，则参加反应的M 为0.6 mol·L －1

，同时消耗N 0.6 mol·L

－1

，因此N 的转化率为0.6 mol·L －1

2.4 mol·L －1×100%＝25%。

(2)根据化学方程式： M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)

起始浓度/mol·L －1

1 2.4 0 0 转化浓度/mol·L －1 0.6 0.6 0.6 0.6 平衡浓度/mol·L －1 0.4 1.8 0.6 0.6 则K ＝[P][Q][M][N]＝0.6 mol·L －1

×0.6 mol·L －1

0.4 mol·L －1×1.8 mol·L －1＝12。

由于温度不变，K 不变，根据化学方程式 M(g)＋N(g)

P(g)＋Q(g)

起始浓度/mol·L －1

4 a 0 0 平衡浓度/mol·L －1

4－2 a －2 2 2 则有

K ＝[P][Q][M][N]＝ 2 mol·L －1

×2 mol·L －1

2 mol·L －1×a －2 mol·L －1＝12 解之得：a ＝6。

(3)设反应达到平衡后M 的转化率为x ，因此有：

K ＝

bx ·bx b －bx b －bx ＝1

2

，解之得x ＝41%。

【答案】 (1)25% (2)6 (3)41%