（课堂设计）高中化学 2.2.3 化学平衡常数同步精练 苏教版选修4

2.2.3化学平衡常数同步精练苏教版选修41．在某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是()A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大C．K随反应物浓度的改变而改变D．K随温度的改变而改变解析：化学平衡常数的大小定量反映了可逆反应进行程度的大小，它只是温度的函数，与浓度、压强无关。答案：AD2．对于可逆反应：C(s)＋CO2(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()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：只有温度改变K才会变化。正确选项为C。答案：C3．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。其他条件不变，升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则()A．若增大CO浓度，K2和K1都增大B．K2>KC．c2(CO)＝c2(H2O)D．c1(CO)>c2(CO)解析：因放热反应，升高温度，平衡常数变小，平衡左移，故B、D错误；改变体系中任一物质的浓度，平衡常数不变，A项错误；由于原平衡中c(CO)＝c(H2O)，两者在反应中计量数相等，故升高温度达到新的平衡，二者浓度依然相等，故C项正确。答案：C4．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是()A．只与化学反应方程式本身和温度有关B．只与反应的温度有关C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数解析：大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。答案：A5．在一定温度下，反应eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A．5%B．17%C．25%D．33%解析：eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数K1为10，那么HX(g)eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)X2(g)的平衡常数K2为1/10，2HX(g)H2(g)＋X2(g)的平衡常数K3为(1/10)2＝0.01。由题意知，HX(g)分解率最大时为达到平衡时的分解率，设平衡时HX(g)分解xmol/L，有2HX(g)H2(g)＋X2(g)起始100转化xeq\f(1,2)xeq\f(1,2)x平衡1－xeq\f(1,2)xeq\f(1,2)xK3＝(eq\f(1,2)x·eq\f(1,2)x)/(1－x)2＝0.01，得到x＝0.17，所以，该温度时HX(g)的最大分解率接近于17%。答案：B1．下列过程是非自发的是()A．加热铁棒一端，热量传向另一端B．使铁棒上的铁锈转化成单质铁C．气体从高密度处向低密度处扩散D．煤气的燃烧解析：根据自发过程的定义来进行判断。热量从高温处传向低温处、金属的腐蚀、气体从高密度处向低密度处扩散、煤气的燃烧都是自发的，其逆向过程都是非自发的。答案：B2．在一定温度下，可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)达到平衡的标志是()A．Z的生成速率与Z的分解速率相等B．单位时间生成amolX，同时生成3aC．X、Y、Z的浓度不再变化D．X、Y、Z的分子数之比为1∶3∶2解析：由化学平衡状态的定义可知，达到化学平衡状态的根本标志是v(正)＝v(逆)，它可以有各种表现形式。B只表示出了v(逆)；D选项中三种气体分子数之比与化学方程式中的化学计量数之比相等，与化学平衡状态无关。答案：AC3．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝eq\f(9,4)。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)/mol/L0.0100.0200.020c(CO2)/mol/L0.0100.0100.020下列判断不正确的是()A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/LD．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析：A选项假设转化率为60%，则不满足平衡常数为eq\f(9,4)，只有平衡正向移动才能满足，因此二氧化碳的转化率大于60%；B选项利用代入法，当转化率为60%时，满足平衡常数，因为该反应为气体体积不变的反应，故丙也满足；C选项经过计算，浓度应为0.008mol/L；D选项丙中反应物的浓度最大，甲中反应物的浓度最小，因此丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢。答案：C4．一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA．①②B．①④C．②③D．③④解析：在一定条件下，可逆反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，单位时间内X、Y、Z各自生成的物质的量等于其消耗的物质的量，X、Y、Z的浓度不再发生变化，容器中的压强不再发生变化。但X、Y、Z的物质的量之比不一定等于化学计量数之比。答案：C5．一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是()A．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolABB．容器内的总压强不随时间的变化而变化C．单位时间内生成2nmolAB的同时生成nmolB2D．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolB2解析：在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正、逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变。A项生成A2是逆反应，生成AB是正反应，但是v(正)<v(逆)，没有达到平衡。对于左、右两边气体的化学计量数相等的反应来说，B项压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定、v(正)是否等于v(逆)。该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至反应达到平衡就一直保持不变，故压强不变不能说明反应达到平衡状态。C项表明v(正)＝v(逆)，反应已达到平衡状态。D项只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。答案：C6．在相同的温度下，已知反应：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)的平衡常数K＝3.84×10－31；②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数K＝3.10×1025。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为()A．①>② B．①<②C．①＝② D．不能确定解析：平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度(即反应限度)，平衡常数越大，表示反应进行得越彻底。各个化学反应的平衡常数的大小相差很大，如本题中给出的两个化学反应：反应①进行的程度很小，而反应②进行的程度很大。因此，B选项是正确的。答案：B7．可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在t℃下达到平衡，其平衡常数可表示为()A．K＝eq\f(cC·cH2O,cCO·cH2)B．K＝eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)C．K＝eq\f(cH2O,cCO·cH2)D．K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)解析：固体的浓度视为“1”，在平衡常数表达式中不出现。答案：D8．在一真空容器中，充入10molN2和30molH2，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在一定条件下达到平衡时，N2的转化率为25%。若在同一容器中，在相同温度下，向容器中充入NH3，欲使达到平衡时，各成分的体积分数与上述平衡相同，则起始时NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率分别为()A．20mol,25%B．20mol,75%C．40mol,30%D．10mol,50%解析：由反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，起始时加入10molN2和30molH2与起始时加入20molNH3达到的平衡是等效平衡。若10molN2与30molH2达到平衡时N2的转化率为25%，则平衡时n(NH3)＝2×10mol×25%＝5mol，则反应从20molNH3开始时，平衡时n(NH3)也应为5mol，故NH3的转化率为eq\f(15mol,20mol)×100%＝75%。答案：B9．下列反应中，熵减小的是()A．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)C．MgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g)D．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)解析：化学反应中，气体物质的量增加的反应方向为熵增加的方向，反之为熵减小的方向，所以A、B、C三项均为熵增加的反应，D为熵减小的反应。答案：D10．在图甲中的A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图乙所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是()A．此过程为混乱程度小向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出C．此过程从有序到无序，混乱度增大D．此过程是自发可逆的解析：由题意知ΔH＝0，ΔS>0，由ΔH－T·ΔS<0知，该过程的逆过程不能自发进行，所以D错。答案：D11．将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(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NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；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5.6L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。(计算结果保留一位小数)请回答下列问题：(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．向装置中再充入N2b．向装置中再充入O2c．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，生成沉淀多少克？解析：(1)达到平衡状态时，各物质的百分含量保持不变，b项符合题意；对反应前后气体的物质的量有变化的反应来说，在体积一定的条件下，压强保持不变也可作为判断反应达平衡状态的标志，c项正确；而其他三项在反应未达到平衡时也可能成立。(2)a、c项不影响该平衡的移动，不能提高SO2的转化率，而d项升高温度使平衡逆向移动，SO2的转化率降低。(3)消耗的n(O2)＝0.7mol－eq\f(5.6L,22.4L·mol－1)＝0.45mol，生成的n(SO3)＝0.45mol×2＝0.9mol，SO2和SO3的物质的量之和为eq\f(21.28L,22.4L·mol－1)＝0.95mol，故反应前SO2的物质的量为0.95mol，SO2的转化率：eq\f(0.9mol,0.95mol)×100%＝94.7%。(4)SO2不与BaCl2溶液反应，因此沉淀为BaSO4，质量为：0．90mol×0.05×233g·mol－1＝10.5g。答案：(1)b、c(2)b(3)94.7%(4)10.5g12．高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)ΔH>0其平衡常数可表示为K＝c(CO2)/c(CO)，已知1100℃时K＝0.263，且化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值________，平衡常数K值________(均填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol/L，c(CO)＝0.1mol/L，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”)，其原因是_________________________________________________________________。解析：(1)反应的正方向是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，c(CO2)增大，c(CO)减小，所以平衡常数K＝c(CO2)/c(CO)要增大。(2)平衡时，二氧化碳、一氧化碳的浓度比值等于平衡常数，若比值不等于平衡常数，就处于非平衡状态。将c(CO2)＝0.025mol/L，c(CO)＝0.1mol/L代入，可得eq\f(cCO2,cCO)＝eq\f(0.025mol/L,0.1mol/L)＝0.25<0.263。所以此时不是平衡状态，要达到平衡状态，平衡需向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率。答案：(1)增大增大(2)否大于温度不变，K值不变，此时c(CO2)/c(CO)<0.263，不是平衡状态，要达到平衡状态，使c(CO2)/c(CO)＝0.263，需反应向右进行，故v(正)>v(逆)13．钾是一种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为：Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)ΔH>0，该反应的平衡常数可表示为：K＝c(K)，各物质的沸点与压强的关系见下表：压强(kPa)13.3353.32101.3K的沸点(℃)590710770Na的沸点(℃)700830890KCl的沸点(℃)1437NaCl的沸点(℃)1465(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为________，而反应的最高温度应低于________。(2)在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是________。(3)常压下，当反应温度升至900℃时，该反应的平衡常数可表示为：K＝________。解析：(1)由于钠的金属性比钾弱，所以要制取钾，应该利用影响化学平衡的条件，使平衡向正反应方向移动。在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度应高于钾的沸点，最高温度应低于钠的沸点；(2)在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率，应使平衡尽