2019-2020学年高二化学人教版选修4练习：第2章 第3节 第4课时　化学平衡常数 Word版含解析

2019-2020学年高二化学人教版选修4练习：第2章 第3节 第4课时　化学平衡常数 Word版含解析

第4课时　化学平衡常数 课后篇巩固提升 基础巩固 ‎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 D ‎2.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.2 500 B.100‎ C.4×10-4 D.2×10-2‎ 解析 K=c(SO‎3‎)‎c(SO‎2‎)·c‎1‎‎2‎(O‎2‎)‎,K1=c‎2‎‎(SO‎2‎)·c(O‎2‎)‎c‎2‎‎(SO‎3‎)‎,K1=‎1‎K‎2‎=4×10-4。‎ 答案 C ‎3.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 将题中反应过程进行如下分析,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各项的值均不变,然后抽掉隔板,将两容器压缩为一个容器大小,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 B ‎4.汽车尾气净化中的一个反应如下:‎ NO(g)+CO(g)‎1‎‎2‎N2(g)+CO2(g)‎ ΔH=-373.4 kJ·mol-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 C ‎5.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(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3∶2,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/mol n n 0‎ 转化物质的量/mol x 2x 2x 平衡物质的量/mol n-x n-2x 2x ‎2n-3x‎2x‎=‎‎3‎‎2‎‎,x=‎1‎‎3‎n。‎ 所以Y的转化率为‎2xn×100%=66.7%。‎ 答案 D ‎6.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 A B C D n(CO2)‎ ‎3‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ n(H2)‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ n(CO)‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎0.5‎ n(H2O)‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎2‎ 解析 分别计算各项中反应开始时的浓度Qc,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 A ‎7.如图所示表示两个常见的固氮反应:①N2+3H22NH3和②N2+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②为放热反应 B.常温下,反应①的反应速率很大,而反应②的反应速率很小 C.升高温度,反应①的反应速率增大,反应②的反应速率减小 D.在常温下,利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大 解析 温度升高,反应①的lg K减小,说明反应①是放热反应;温度升高,反应②的lg K增大,说明反应②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 D ‎8.在一定条件下,向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸气,使其发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)并达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是(　　)‎ A.平衡后CO的体积分数为40%‎ B.平衡后CO的转化率为25%‎ C.平衡后水的转化率为50%‎ D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24‎ 解析 设达到平衡时,反应掉CO的体积为x。‎ ‎　 CO(g)　+　H2O(g)CO2(g)+H2(g)‎ 起始: 30 mL 20 mL 0 0‎ 变化: x x x x 平衡: 30 mL-x 20 mL-x x x 由题意知:20 mL-x=x,故x=10 mL 故平衡后CO的体积分数为‎30 mL-10 mL‎50 mL×100%=40%,CO的转化率为‎10 mL‎30 mL×100%≈33.3%,H2O的转化率为‎10 mL‎20 mL×100%=50%,平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为‎30×28+20×18‎‎50‎=24。‎ 答案 B ‎9.一定温度下,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)0~2 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/mol 0 0 1‎ 转化/mol 0.1 0.1 0.2‎ 平衡/mol 0.1 0.1 0.8‎ ‎0~2 min内的平均反应速率v(HI)=0.1 mol·L-1·min-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,加压时平衡不移动,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 mol·L-1·min-1　64‎ ‎(2)B ‎10.在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)　　　　v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。 ‎ ‎(3)若降低温度,该反应的K值将　　　　。 ‎ 解析 (1)　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)‎ 起始浓度‎(mol·L‎-1‎)‎‎ 2 3 0 0‎ 变化浓度‎(mol·L‎-1‎)‎‎ 1.2 1.2 1.2 1.2‎ 平衡浓度‎(mol·L‎-1‎)‎‎ 0.8 1.8 1.2 1.2‎ 该反应的平衡常数K=c(CO‎2‎)·c(H‎2‎)‎c(CO)·c(H‎2‎O)‎‎=‎‎1.2×1.2‎‎0.8×1.8‎=1,‎ v(H2O)=‎1.2mol·‎L‎-1‎‎4 s=0.3 mol·L-1·s-1。‎ ‎(2)反应进行到某时刻时,c(H2)=c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=0.5 mol·L-1,c(H2O)=1.5 mol·L-1,Q=c(CO‎2‎)·c(H‎2‎)‎c(CO)·c(H‎2‎O)‎‎=‎0.5×0.5‎‎0.5×1.5‎=‎‎1‎‎3‎”“<”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CO2‎ D.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 mol·L-1。‎ ‎ 　‎1‎‎3‎Fe2O3(s)+CO(g)‎2‎‎3‎Fe(s)+CO2(g)‎ 始态/(mol·L-1): 0.1 0.1‎ 反应/(mol·L-1): x x 终态/(mol·L-1): 0.1-x 0.1+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)=‎0.06mol·‎L‎-1‎‎10min=0.006 mol·L-1·min-1。CO的平衡转化率=‎0.06mol·‎L‎-1‎‎0.1mol·‎L‎-1‎×100%=60%。‎ ‎(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 mol·L-1·min-1　60%‎ ‎(3)C ‎14.(1)已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH1,平衡常数为K1;‎ 反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)　ΔH2,平衡常数为K2。‎ 在不同温度时K1、K2的值如下表:‎ ‎700 ℃‎ ‎900 ℃‎ K1‎ ‎1.47‎ ‎2.15‎ K2‎ ‎2.38‎ ‎1.67‎ 反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH,平衡常数为K,则ΔH=　　　　(用ΔH1和ΔH2表示),K=　　　　　　(用K1和K2表示),且由上述计算可知,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 ‎ ‎(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:‎ ‎①该条件下反应的平衡常数为　　　　;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO的浓度为　　　　 mol·L-1。 ‎ ‎②下列措施中能使平衡时c(CO)‎c(CO‎2‎)‎增大的是　　　(填字母)。 ‎ A.升高温度 B.增大压强 C.再充入一定量的CO2‎ D.再加入一定量铁粉 解析 (1)根据盖斯定律,目标热化学方程式可由已知的两个反应相减得到,即ΔH=ΔH1-ΔH2,K=K‎1‎K‎2‎,随温度升高,K1增大,K2减小,所以K‎1‎K‎2‎增大,平衡正向移动,则反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)为吸热反应。‎ ‎(2)①平衡时c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=1 mol·L-1,则平衡常数K=2.0。设平衡时c(CO)=a mol·L-1,则平衡时c(CO2)=(2.0-a) mol·L-1,则K=2.0=a‎2.0-a,解得a=‎4‎‎3‎。②升高温度,平衡正向移动,A正确;增大压强,平衡不移动,B错误;充入一定量的CO2,其K值不变,c(CO)‎c(CO‎2‎)‎值不变,C错误;加入铁粉不影响平衡的移动,D错误。‎ 答案 (1)ΔH1-ΔH2　K‎1‎K‎2‎　吸热 ‎(2)①2.0　‎4‎‎3‎　②A