2016-2017学年高二化学人教版选修4 （第2

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绝密★启用前 人教版《选修四》第二章第三节 化学平衡常数 一、选择题 ‎1．下列对化学平衡常数K的描述中，正确的是(　　)‎ A．K越大，正反应进行的程度越大 B．温度升高，K值增大 C．反应物的转化率增大时，K值一定增大 D．平衡向逆反应方向移动时，K值减小 ‎2．在密闭容器中发生如下反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍，下列说法正确的是(　　)‎ A．m＋n>p B．平衡向逆反应方向移动 C．A的转化率提高 D．C的体积分数增加 ‎3．一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2>t1)。‎ 反应时间/min ‎0‎ t1‎ t2‎ n(CO)/mol ‎1.20‎ ‎0.80‎ n(H2O)/mol ‎0.60‎ ‎0.20‎ n(CO2)/mol ‎0‎ n(H2)mol ‎0‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝ mol·L－1·min－1‎ B．平衡时CO的转化率为66.67%‎ C．该温度下反应的平衡常数为1‎ D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60 mol，n(H2O)＝1.20 mol，则平衡时n(CO2)＝0.20 mol ‎4．等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行反应：X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋Q(s)　△H>0，下列叙述正确的是(　　)‎ A．当容器中X与Y的物质的量之比满足1∶2时反应达到平衡 B．达到平衡时X的转化率为25%，则平衡常数K为9/4‎ C．达到平衡后，反应速率2v正(Y)＝3v逆(Z)‎ D．达到平衡后，加入Q，平衡逆向移动 ‎5．一定温度下，在容积为1 L的密闭容器中，存在如下关系：xH2O(g)(H2O)x(g)，反应物和生成物的物质的量随时间的变化关系如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．x＝3‎ B．该温度下，反应的平衡常数为0.125 L2/mol2‎ C．平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3 g/mol D．t1时刻，保持温度不变，再充入1 mol H2O(g)，重新达到平衡时，将增大 ‎6．已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：‎ ‎①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081‎ ‎③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．NO分解反应NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30‎ B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2‎ D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 ‎ 7．汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是 (　　)‎ A．温度T下，该反应的平衡常数K＝‎ B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小 C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂 D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0‎ ‎8．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 ‎9．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．2 500 B．100 C．4×10-4 D．2×10-2‎ ‎10．在淀粉-KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I-(aq)I3－(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：‎ t/℃‎ ‎5‎ ‎15‎ ‎25‎ ‎35‎ ‎50‎ K ‎1 100‎ ‎841‎ ‎689‎ ‎533‎ ‎409‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应I2(aq)+I-(aq)I3－(aq)的ΔH>0‎ B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I3－)减小 C．该反应的平衡常数表达式为K=‎ D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K大于689‎ ‎11．某温度下，向容积为1 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为(　　)‎ A．8.0×102 B．1.6×103C．3.2×103 D．4.0×102‎ ‎12．在一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不发生改变的是(　　)‎ A．保持温度和容器体积不变，充入1 mol SO3(g)‎ B．保持温度和容器压强不变，充入1 mol SO3(g)‎ C．保持温度和容器压强不变，充入1 mol O2(g)‎ D．保持温度和容器压强不变，充入1 mol Ar(g)‎ 二、非选择题 ‎13．氨是重要的氮肥，合成原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。回答下列问题：‎ ‎(1)写出平衡常数K的表达式_________________________________________，‎ 如果降低温度，该反应K值____________，化学反应速率______，N2的转化率______。(填“增大”、“减小”或“不变”)‎ ‎(2)在500℃、20 MPa时，将N2、H2置于一个容积为2 L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：‎ ‎①10 min内以NH3表示的平均反应速率为_________________________________。‎ ‎②在10～20 min内，NH3浓度变化的原因可能是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．使用了催化剂 B．缩小容器体积 C．降低温度 D．增加NH3物质的量 ‎③第1次平衡的时间为：____________，第2次平衡的时间为：____________，‎ 第1次平衡：平衡常数K1＝‎ ‎_____________________________________________________‎ ‎(带数据的表达式)，第2次平衡时NH3的体积分数__________；‎ ‎④在反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因：‎ ‎_______________________________，达第二次平衡时，新平衡的平衡常数 K2______K1(填“大于”、“小于”或“等于”)。‎ ‎14．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ 平衡常数K ‎9.94‎ ‎9‎ ‎1‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________________________。‎ ‎(2)在800 ℃发生上述反应，以下表中物质的物质的量投入恒容反应器中，其中向正反应方向移动的有________(填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”)。‎ n(CO)‎ n(H2O)‎ n(H2)‎ n(CO2)‎ A ‎1‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎3‎ B ‎2‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ C ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ ‎0‎ D ‎0.5‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ E ‎3‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎(3)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g)2CO(g)的平衡常数为K；C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数为K1；CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数为K2；则K、K1、K2之间的关系是____________。‎ ‎(4)向V L密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T℃时达到平衡，然后快速通过碱石灰，将所得的混合气体燃烧，测得放出的热量为2842 kJ(已知CO的燃烧热为283 kJ·mol－1，H2的燃烧热为286 kJ·mol－1)，则T℃时的化学平衡常数K＝________。‎ ‎15．在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：‎ ‎(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。‎ ‎(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。‎ ‎①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是_____________________。‎ ‎②列式计算温度T时反应的平衡常数K2________________________。‎ ‎(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是________________________。‎ ‎16．实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，回答下列问题：‎ ‎(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K＝，它所对应的化学反应为：________________________。‎ ‎(2)已知在一定温度下，‎ ‎①C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH1＝a kJ/mol　平衡常数K1；‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH2＝b kJ/mol　平衡常数K2；‎ ‎③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH3　平衡常数K3。‎ 则K1、K2、K3之间的关系是________，ΔH3＝____________________(用含a、b的代数式表示)。‎ ‎(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如表所示：‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ 平衡常数K ‎9.94‎ ‎9‎ ‎1‎ 该反应的正反应方向是________反应(填“吸热”或“放热”)，若在500 ℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为________。‎ 人教版《选修四》第二章第三节 化学平衡常数 参考答案与解析 一、选择题 ‎【答案】‎ ‎1.A ‎【解析】温度升高时，对于放热反应，K将减小，对于吸热反应，K才增大，B项错误；因为K只与温度有关，而平衡移动的方向还与其他多种因素有关，也就是说当平衡右移时，K值不一定增大，C、D项错误。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】容易 ‎【答案】‎ ‎2.B ‎【解析】气体体积缩小到原来的，相当于加压，若平衡不移动，各物质的浓度应为原来的2倍。现在C的浓度为原来的1.9倍，说明平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，C的体积分数减小。根据勒夏特列原理，m＋n0，D项不正确。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎【答案】‎ ‎8.D ‎【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。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】容易 ‎【答案】‎ ‎9.C ‎【解析】SO2（g）+O2（g）SO3（g） 的平衡常数K=50，所以相同温度 下2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） 的平衡常数K＇=(K)2=502=2500，在同 一温度下，反应2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）的平衡常数K1===4×10-4，故选C。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】容易 ‎【答案】‎ ‎10.B ‎【解析】根据题中提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应，ΔH<0，A选项错；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c(I3－)减小，B选项正确；该反应的平衡常数表达式为K=，C选项错；平衡常数只与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，虽然平衡向正方向移动，但平衡常数不变，D选项错。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎【答案】‎ ‎11.B ‎【解析】　　2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)‎ 起始(mol) 0.10 0 0‎ 平衡(mol) 0.10-2x 2x x ‎×100%=20%　x=0.01 mol K===0.000625，所以逆反应的平衡常数为1 600，B正确。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎【答案】‎ ‎12.B ‎【解析】A项，恒温恒容时充入1 mol SO3(g)，瞬间c(SO3)增大，此时平衡就向着减弱这个改变的方向移动，即逆向移动，但新平衡时c(SO3)仍比旧平衡时c(SO3)大，故A项错误。B项，恒温恒压时充入1 mol SO3(g)，达到平衡后刚好形成在恒温恒压下的等效平衡，所以c(SO3)不变，故B正确。C项，恒温恒压时充入1 mol O2(g)，则c(O2)一定增大，平衡右移，使c(SO3)增大，故C项错误。D项，恒温恒压充入1 mol Ar(g)，容器体积增大，平衡逆向移动，c(SO3)减小，故D项错误。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 二、非选择题 ‎【答案】‎ ‎13.‎ ‎(1)K＝　增大　减小　增大 ‎(2)①0.005 mol·L－1·min－1　②A ‎③20～25 min　35～40 min　　45.5%‎ ‎④移走0.1 mol NH3　等于 ‎【解析】(1)合成氨反应是正向气体体积减小的放热反应，降温时平衡正向移动，K值增大，化学反应速率减小，氮气的转化率增大；‎ ‎(2)①根据反应速率=计算；②根据图象知，平衡向正反应方向移动，10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为使用催化剂；③‎ 达到平衡状态时，物质的量不变，以此判断达到平衡的时间段，化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，第2次平衡时NH3的体积分数等于氨气的含量；④25分钟，NH3的物质的量突然减少，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出NH3。‎ ‎【题型】填空题 ‎【难度】一般 ‎【答案】‎ ‎14.‎ ‎(1)K＝‎ ‎(2)BCE ‎(3)K＝K1/K2‎ ‎(4)4/9‎ ‎【解析】(1)根据化学平衡常数表达式的书写规则，该反应的化学平衡常数表K＝。‎ ‎(2)A项，Qc＝＝1.2>1，平衡左移；B项，Qc＝＝<1，平衡右移；C项，从正反应开始，平衡右移；D项，Qc＝＝1，平衡不移动；E项，Qc＝<1，平衡右移。B、C、E项符合题意。‎ ‎(3)由题可知K＝，K1＝，K2＝，所以K＝。‎ ‎(4)设生成的H2为x mol，则剩余的CO为(10－x) mol，故有286x＋(10－x)×283＝2842，则x＝4，K＝＝。‎ ‎【题型】填空题 ‎【难度】一般 ‎【答案】‎ ‎15.‎ ‎(1)大于　0.0010　0.36 mol·L－1‎ ‎(2)①大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高　②平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.0020 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.16 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.0020 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝＝1.3 mol·L－1‎ ‎(3)逆反应　增大压强平衡向体积减小的方向移动 ‎【解析】(1)由于NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，温度升高，混合气体的颜色加深，说明NO2气体浓度增大，即升温平衡向生成二氧化氮气体的方向移动，升高温度平衡向吸热反应的方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，即ΔH大于0；根据反应速率的定义可求出N2O4的反应速率；由题中图像可知平衡时NO2和N2O4的浓度，将数据代入平衡常数表达式计算即可。(2)①由题意，改变温度，N2O4的浓度减小，则是升高温度，T大于100 ℃。②根据速率和时间，求出减少的N2O4的浓度为0.02 mol·L－1，则平衡时N2O4的浓度为0.020 mol·L－1，NO2为0.16 mol·L－1，由平衡常数表达式可得K2的值。(3)缩小体积，即增大压强，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，所以平衡逆向移动。‎ ‎【题型】填空题 ‎【难度】一般 ‎【答案】‎ ‎16.‎ ‎(1)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)‎ ‎(2)K3＝K1·K2　(a＋b)kJ/mol ‎(3)放热　75%‎ ‎【解析】(1)根据化学平衡常数的定义，结合元素守恒可知还有一种生成物，为C，反应的化学方程式为CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)。(2)将三个热化学方程式按顺序依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，将①、②相加可得③，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(a＋b) kJ·mol－1。化学平衡常数K3＝K1·K2。(3)由表中数据看出，随温度升高，化学平衡常数减小，可知该反应为放热反应。设CO的平衡转化率为α，由“三段式”：‎ ‎　　　　　　　H2O(g)　＋　 CO(g)　　CO2(g)＋H2(g)‎ 起始(mol·L－1) 0.020 　　　 0.020 　　　　　 0 　　0‎ 转化(mol·L－1) 0.020α　　　0.020α　　　　0.020α 0.020α 平衡(mol·L－1) 0.020－0.020α 0.020－0.020α　0.020α 0.020α 则＝9，解得α＝0.75。‎ ‎【题型】填空题 ‎【难度】一般