高中化学作业9化学平衡常数含解析 人教版选修4
课时作业（九）
A组—基础巩固
一、化学平衡常数
1．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关
B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变
C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值
D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数
答案 D
解析 化学平衡常数表示反应进行的程度，对于一个指定的化学反应，其平衡常数只受温度的影响，A项错误；两种物质反应，当化学方程式的化学计量数扩大为原来的两倍时，平衡常数变为原来的平方倍，B项错误；化学平衡常数等于平衡状态时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，C项错误；根据平衡常数的表达式可以看出，温度一定，对于给定的化学反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，D项正确，故选D项。
考查内容 化学平衡常数
2．低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应式为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 化学平衡常数只与温度有关，对于吸热反应而言，升高温度，反应的化学平衡常数增大，反之减小。增大某种反应物的浓度，其他反应物的转化率增大，而自身的转化率反而减小。因该反应为放热反应，故升高温度，平衡常数减小，A项错误；增大一种反应物浓度，其余反应物的转化率必增大，B项错误；使用催化剂，化学平衡不移动，D项错误。
答案 C
考查内容 化学平衡常数，条件对化学平衡的影响
3．1 000 K时反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的K＝8.28×107，当各气体物质的量浓度分别为H2 0.7 mol·L－1、CH4 0.2 mol·L－1时，上述反应( )
A．正向移动 B．逆向移动
7
C．达到平衡 D．不一定
解析 Qc＝＝＝0.408，Qc
v(逆)，A项正确。
答案 A
二、化学平衡常数的计算
4．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
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 温度为25 ℃，增大压强，平衡常数不变，C项错误。
答案 C
考查内容 化学平衡常数，转化率
5．一定条件下，合成氨反应达到平衡状态：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1；N2(g)＋H2(g) NH3(g) K2。则K1与K2的关系为( )
A．K1＝K2 B．K1＝K22
C．K12＝K2 D．无法确定
解析 平衡常数的表达式与化学方程式书写有关，K1＝，K2＝，故K1＝K22。
答案 B
6．在1 100 ℃时，一定容积的密闭容器中发生反应：
FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ/mol(a>0)，该温度下K＝0.263，下列有关该反应的说法正确的是( )
A．达到化学平衡状态时，若c(CO)＝0.100 mol/L，则c(CO2)＝0.026 3 mol/L
7
B．若要提高CO的转化率，则可以加入过量FeO
C．若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态
D．若生成56 g Fe，则吸收的热量小于a kJ
解析 1 100 ℃时反应的平衡常数K＝＝0.263，故达到平衡时，若c(CO)＝0.100 mol/L，则c(CO2)＝0.026 3 mol/L，A项正确；加入FeO对平衡移动无影响，B项错误；因反应前后气体的物质的量不变，故反应过程中，容器内压强始终保持不变，C项错误；根据热化学方程式意义可知：若生成56 g Fe，则吸收的热量为a kJ，D项错误。
答案 A
考查内容 化学平衡常数，转化率，化学平衡状态标志
三、化学平衡转化率的相关计算
7．已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃
700
800
830
1 000
1 200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
830 ℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol的A和0.8 mol的B，反应初始4 s内A的平均反应速率v(A)＝0.005 mol/(L·s)。下列说法正确的是( )
A．4 s时c(B)为0.38 mol/L
B．830 ℃达到平衡时，A的转化率为20%
C．反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动
D．1 200 ℃时反应C(g)＋D(g) A(g)＋B(g)的平衡常数为0.4
解析 反应初始4 s内的A的平均反应速率v(A)＝
0.005 mol/(L·s)，则参加反应的A为Δc(A)＝0.005 mol/(L·s)×4 s＝0.02 mol/L，结合反应可以知道参加反应的B为0.02 mol/L，则4 s时c(B)＝0.8 mol/2 L－0.02 mol/L＝0.38 mol/L，故A项正确；830 ℃达平衡时K＝1.0，设转化的A为x，则
A(g) ＋ B(B) C(g) ＋ D(g)
开始(mol/L) 0.1 0.4 0 0
转化(mol/L) x x x x
平衡(mol/L) 0.1－x 0.4－x x x
则＝1，计算得出x＝0.08 mol/L，则A的转化率为×100%＝80%，故B项错误；由表格数据可以知道，温度越高，K越小，正反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，故C项错误；相同温度下，相反过程的K互为倒数，由1 200 ℃时A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的K＝0.4，则1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数为1/0.4＝2.5，故D项错误。故选A项。
7
答案 A
8．在一定条件下，可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)达到平衡时，X的转化率与Y的转化率之比为1∶2，则起始充入容器中的X与Y的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶3
C．2∶3 D．3∶2
解析 由题意可得∶＝1∶2，＝。
答案 C
考查内容 转化率定义
9．将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，在一定条件下发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，反应至4 min时，得知CO的转化率为31.23%，则这时混合气体对氢气的相对密度为( )
A．11.5 B．23
C．25 D．28
解析 由于反应前后气体的质量和物质的量不变，所以，气体的平均相对分子质量也不变。
Mr＝＝23，混合气体对H2的相对密度为11.5。
答案 A
考查内容 相对密度，平均相对分子质量
10．在一定温度下，反应X(g)＋Y(g) 2Z(g)的平衡常数为0.25，若将10 mol的Z(g)通入体积为10 L的密闭容器中，在该温度时Z(g)的最大分解率接近于( )
A．50% B．80%
C．88% D．95%
解析 在一定温度下，反应X(g)＋Y(g) 2Z(g)的平衡常数为0.25，逆反应2Z(g) X(g)＋Y(g)平衡常数K＝＝4，根据化学平衡三段式计算，起始浓度为＝1 mol·L－1，设Z分解浓度为x，则
2Z(g) X(g) ＋ Y(g)
起始量(mol·L－1) 1 0 0
变化量(mol·L－1) x 0.5x 0.5x
平衡量(mol·L－1) 1－x 0.5x 0.5x
平衡常数K＝＝4，x＝0.8 mol·L－1，
7
该温度时达到平衡状态达到Z(g)的最大分解率＝×100%＝80%，故选B项。
答案 B
B组—能力提升
11．已知可逆反应CO＋H2O(g)CO2＋H2，达到平衡时，K＝，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。
(1)830 K时，若起始时：c(CO)＝2 mol/L，c(H2O)＝3 mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。
(2)830 K时，若只将起始时，c(H2O)改为6 mol/L，则水蒸气的转化率为________。
(3)若830 K时，起始浓度c(CO)＝a mol/L，c(H2O)＝b mol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol/L
①a、b、c之间的关系式是________。
②当a＝b时，a＝________。
解析 (1) CO＋H2O(g)CO2＋H2
起始浓度(mol/L) 2 3 0 0
转化浓度(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2
K＝＝1，α(H2O)＝ mol·L－1×100%＝40%。
(2)设水蒸气的转化浓度为x
CO＋H2O(g)CO2＋H2
起始浓度(mol/L) 2 6 0 0
转化浓度(mol/L) x x x x
平衡浓度(mol/L) 2－x 6－x x x
K＝＝1，x＝1.5 mol/L，
α(H2O)＝×100%＝25%。
(3) CO＋H2O(g)CO2＋H2
起始浓度(mol/L) a b 0 0
转化浓度(mol/L) c c c c
平衡浓度(mol/L) a－c b－c c c
7
则＝1。
当b＝a时，代入上式，可得a＝2c。
答案 (1)40% 1 (2)25%
(3)①＝1 ②2c
考查内容 化学平衡常数，三段式解题法
12．在某温度下，将H2和I2各0.1 mol的气态混合物，充入10 L密闭容器中，充分反应，达平衡后，测得c(HI)＝0.004 mol/L。求：
(1)该温度下，该反应的平衡常数。
(2)在上述温度下该容器中若通入H2和I2各0.3 mol，求平衡时HI的体积分数。
解析 (1) H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.01 0.01 0
浓度变化量(mol·L－1) 0.002 0.002 0.004
平衡浓度(mol·L－1) 0.008 0.008 0.004
该温度下，该反应的平衡常数K＝
＝＝0.25。
(2) H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.03 0.03 0
浓度变化量(mol·L－1) x x 2x
平衡浓度(mol·L－1) 0.03－x 0.03－x 2x
该温度下，平衡常数K＝＝0.25，解得x＝0.006 mol·L－1，平衡时HI的体积分数为：
×100%＝20%。
答案 (1)0.25 (2)20%
13．将一定量的SO2和含0.7 mol O2的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中，550 ℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2＋O22SO3(正反应放热)，反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量的NaOH溶液，气体体积减小了21.28 L。再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。
请回答下列问题：(计算结果保留一位小数)
7
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。
a．SO2和SO3浓度相等
b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是________(填字母)。
a．向装置中充入N2 b．向装置中再充入O2
c．改变反应的催化剂 d．升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率________(用百分数表示)。
(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少g?
解析 (1)2SO2＋O22SO3是反应前后气体体积不相等的反应，因此压强不变是判断该反应达到平衡的标志，SO2的百分含量不变也可判断出该反应已达平衡。
(2)向该定容容器中充入N2，平衡不受影响；充入O2，平衡向正反应方向移动，SO2的转化率增大；加入催化剂，不影响平衡；升高温度，平衡逆向移动，SO2的转化率减小。
(3)消耗氧气的物质的量＝0.7 mol－＝0.45 mol，生成SO3的物质的量＝0.45 mol×2＝0.9 mol，平衡时SO2和SO3的物质的量之和＝＝0.95 mol，故反应前SO2的物质的量为0.95 mol，所以SO2的转化率为×100%≈94.7%。
(4)在给定条件下，溶液呈强酸性，不会生成BaSO3沉淀，因此生成BaSO4的质量＝0.9 mol×5%×233 g/mol≈10.5 g。
答案 (1)bc (2)b (3)94.7% (4)10.5 g
考查内容 判断化学平衡状态标志，影响化学平衡的因素
7
