（课堂设计）高中化学 2.3.2 化学平衡常数同步练习 新人教版选修4

基础演练1．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：A项，升高温度，平衡向逆反应方向移动，由平衡常数表达式K＝eq\f(c2N2·c3H2O,c2NH3·cNO·cNO2)可知，K值减小。B项，增大NH3浓度时，氮氧化物转化率增大。C项，当v正(NO)∶v逆(N2)＝1∶2时，反应达到平衡，正确。D项，使用催化剂不能改变化学平衡，故氮氧化物转化率不变。答案：C2．在一定温度下的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，生成物C的体积分数与压强p1和p2、时间t1和t2的关系如图所示，则在下列关系式中正确的是()A．p1>p2B．p1<p2C．m＋n>p＋qD．m＋n＝p＋q解析：图像显示，在压强为p1时，在t2达到平衡，生成物C的体积分数为c1；在压强为p2时，在t1达到平衡，生成物C的体积分数为c2。从横坐标看，t2>t1，说明p2时化学反应速率快，先达到平衡，所以压强p2>p1；从纵坐标看，c1>c2，说明加压使平衡向逆反应方向移动，即p＋q>m＋n。答案：B3．右图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符的是()A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等B．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡC．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大体系的压强，平衡发生移动，达到平衡态ⅡD．该化学反应的正反应是气体体积缩小的反应解析：反应达平衡的特征是正反应速率和逆反应速率相等。从图中可以看出，平衡态Ⅰ到平衡态Ⅱ不是增大反应物浓度，因为平衡态Ⅰ的逆反应速率不等于平衡态Ⅱ的逆反应速率。增大体系的压强，正反应速率和逆反应速率都增大。又因为到达平衡态Ⅱ前正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应。答案：B4．一定条件下，体积为10L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，经60s达到平衡，生成0.3molZ，下列说法正确的是()A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol/(L·s)B．将容器体积变为20L，Z的平衡浓度变为原来的eq\f(1,2)C．若增大压强，则物质Y的转化率减小D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH>0解析：本题考查化学反应速率和化学平衡知识。用Z浓度变化表示的反应速率为v(Z)＝eq\f(0.3mol,10L×60s)＝5×10－4mol/(L·s)。由速率之比等于化学计量数之比，得v(X)＝2v(Z)＝2×5×10－4mol/(L·s)＝0.001mol/(L·s)。B项若容积变为20L，压强减小，平衡向左移动，Z的浓度小于原来的eq\f(1,2)。C项，增大压强，平衡向右移动，Y的转化率增大。升高温度，X的体积分数增大，说明平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH<0，故B、C、D都错。答案：A5．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A．该反应的焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应的化学方程式为CO＋H2Oeq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温))CO2＋H2解析：本题考查化学反应速率和化学平衡的移动。由题中平衡常数的表达式可知该反应为CO2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温))CO(g)＋H2O(g)，D项错误；升高温度，H2浓度减小，说明平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，A项正确；恒温恒容下，增大压强，氢气浓度可能减小，也可能不变或增大，B项错误；对任何反应来说，升高温度，反应速率都增大，C项错误。答案：A综合应用6．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，CO与H2反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝________。升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)在500℃，从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v(H2)＝________。(3)在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系体积压缩到原来的eq\f(1,2)，下列有关该体系的说法正确的是________。a．H2的浓度减小b．正反应速率加快，逆反应速率也加快c．甲醇的物质的量增加d．重新平衡时，eq\f(nH2,nCH3OH)值增大解析：本题考查化学反应速率与化学平衡知识。由图像可知升高温度，甲醇的物质的量减少，平衡向左移动，故正反应为放热反应。K＝eq\f(cCH3OH,cCO·c2H2)，升高温度，平衡左移，K减小。生成nBmol甲醇，消耗H2的物质的量为2nB，v(H2)＝eq\f(2nBmol,3L×tBmin)＝eq\f(2nB,3tB)mol/(L·min)。压缩体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡右移，甲醇的物质的量增大，H2的物质的量减小，但是体积缩小，H2的浓度增大，b、c正确。答案：(1)eq\f(cCH2OH,cCO·c2H2)减小(2)eq\f(2nB,3tB)mol/(L·min)(3)bc基础应用1．在密闭容器中进行如下反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1，当平衡时，下列数据肯定不正确的是()A．X2为0.4mol·L－1，Y2为1.2mol·L－1B．Y2为1.0mol·L－1C．X2为0.3mol·L－1，Z为0.2mol·L－1D．Z为0.7mol·L－1解析：化学平衡研究的是可逆反应，故解这类题目时要善于利用极值法，另外，此题的易错点是在将选项中所有物质浓度列出来时，易忽略物质的量是否守恒。此题的解法为：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)eq\a\vs4\al(起始浓度/mol·L－1)0.20.60.4eq\a\vs4\al(平衡浓度/mol·L－1)000.8(设反应正向进行彻底)eq\a\vs4\al(平衡浓度/mol·L－1)0.41.20(设反应逆向进行彻底)据可逆反应的含义知：0<c(X2)<0.4mol·L－1；0<c(Y2)<1.2mol·L－1；0<c(Z)<0.8mol·L－1。答案：A2．已知反应mX(g)＋nY(g)qZ(g)的ΔH<0，m＋n>q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是()A．通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动B．X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍C．降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小D．增加X的物质的量，Y的转化率降低解析：达到化学平衡时，保持容器容积不变通入稀有气体，则反应混合物中各气体的浓度不变，正、逆反应速率不变，因此平衡状态不变，A说法错误；达化学平衡时，v(正)＝v(逆)，则v正(Y)＝v逆(Y)，故eq\f(v正X,v正Y)＝eq\f(v逆X,v逆Y)＝eq\f(m,n)，B说法正确；降低温度，平衡正向移动，因m＋n>q，气体的质量不变，故平均相对分子质量变大，C项错；增加X的物质的量，平衡向右移动，Y的转化率增大，D项错。答案：B3．已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()解析：从题给的可逆反应方程式看：温度升高平衡向逆反应方向移动，使NO含量降低而不是升高，C项错误，A项正确；压强增大平衡逆向移动，NO含量降低，达平衡所需时间缩短，B项正确；使用催化剂可加快反应速率，所以达到平衡所需时间缩短，D项正确。答案：C4．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：D项，温度相同，丙中反应物浓度最大，甲中最小，所以丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢；B项，设甲中转化的c(H2)为x，则有x2/(0.010－x)2＝9/4，解得x＝0.006mol/L，则甲中H2的转化率为60%。对甲加压，使容器体积减小为原来的一半与丙等效，而加压平衡不移动，所以二者H2的转化率相同；A项，增大c(H2)可提高CO2的转化率，故A项正确；C项，平衡时，甲、丙中c(CO2)分别为0.004mol/L、0.008mol/L。答案：C5．在5L的密闭容器中充入2molA气体和1molB气体，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。达到平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的eq\f(5,6)，则A的转化率为()A．67%B．50%C．25%D．5%解析：根据阿伏加德罗定律的推论，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，则平衡时气体的物质的量为eq\f(5,6)×(2＋1)mol＝2.5mol。设达平衡时，B反应了xmol，根据：2A(g)＋B(g)2C(g)反应前(mol)210变化量(mol)2xx2x平衡时(mol)2－2x1－x2x则(2－2x)＋(1－x)＋2x＝2.5，x＝0.5，故α(A)＝eq\f(2×0.5,2)×100%＝50%。答案：C6．已知在等温、等容条件下，有如下可逆反应：2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)。现分别从两条途径建立平衡，途径Ⅰ：A、B的起始浓度均为2mol·L－1；途径Ⅱ：C、D的起始浓度分别为6mol·L－1和2mol·L－1。下列叙述正确的是()A．Ⅰ、Ⅱ两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的浓度相同B．Ⅰ、Ⅱ两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同C．达到平衡时，Ⅰ途径的反应速率v1等于Ⅱ途径的反应速率v2D．达到平衡时，Ⅰ途径混合气体的密度与Ⅱ途径混合气体的密度相等解析：该反应的条件是在等温等容条件下且该反应前后气体体积不变。由于途径Ⅱ相当于A、B的起始浓度均为4mol·L－1建立平衡体系，故平衡时各组分的体积百分含量应与Ⅰ相同，但各组分的浓度以及混合气体的密度则为Ⅰ的两倍。答案：B7．已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)ΔH<0，下列说法正确的是()A．升高温度，正向反应速率增大，逆向反应速率减小B．升高温度有利于反应速率增大，从而缩短达到平衡的时间C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动解析：升高温度，正、逆反应速率都增大，A错。升高温度平衡逆向移动，C项错。减小压强有利于平衡逆向移动，D项错。答案：B8．3molA和2.5molB混合放入容积为2L的密闭容器内反应，使它们发生反应2A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经过5min后达到平衡，生成0.5molD，下列说法正确的是()A．B的平均反应速率为0.3mol·L－1·min－1B．C的平衡浓度为2mol·L－1C．平衡后，增大压强，平衡将向正反应方向移动D．若反应容器内气体的密度不再发生变化，说明反应已经达到平衡解析：由可逆反应2A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)可知，5min后生成0.5molD，则消耗1molA、1.5molB，故v(B)＝1.5mol÷2L÷5min＝0.15mol·L－1·min－1；C的平衡浓度为0.5mol·L－1；因该可逆反应是反应前后气体的物质的量不变的反应，增大压强，平衡不移动；若反应容器内气体的密度不再发生变化，即各气体的质量不再发生改变，反应已经达到平衡状态。答案：D9．下图表示反应X(g)4Y(g)＋Z(g)；ΔH<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：下列有关该反应的描述正确的是()A．第6min后，反应就终止了B．X的平衡转化率为85%C．若升高温度，X的平衡转化率将大于85%D．若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小解析：6min时反应达到平衡，但未停止，故A项错；从图象数据可知X的起始浓度为1.0mol/L，平衡浓度为0.15mol/L，因此X的平衡转化率为eq\f(0.85mol/L,1mol/L)×100%＝85%，B项正确；因为正反应为放热反应，升高温度平衡左移，X的平衡转化率应减小，C项错误；降温，正、逆反应速率同时减小，但降温平衡正向移动，故v正>v逆，即v逆减小的倍数大，D项错误。答案：B10．在容积可变的密闭容器中，反应mA(g)＋nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器的容积，发现A的转化率随之降低，下列说法中正确的是()A．m＋n必定小于p B．m＋n必定大于pC．m必定小于p D．n必定大于p解析：对于反应mA(g)＋nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器容积，A的转化率降低，说明减小体积即增大压强，平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动，因此方程式左边的气体体积比右边小，故m<p(B为固体，对平衡无影响，不用考虑)。答案：C能力提升11．在120℃时分别进行如下四个反应：A．2H2S＋O2=2H2O＋2SB．2H2S＋3O2=2H2O＋2SO2C．C2H4＋3O2→2H2O＋2CO2D．C4H8＋6O2→4H2O＋4CO2(1)若反应在容积固定的容器内进行，反应前后气体密度(d)和气体总压强(p)分别符合关系式d前＝d后和p前>p后的是________；符合关系式d前＝d后和p前＝p后的是________(请填写反应的代号)。(2)若反应在压强恒定容积可变的容器内进行，反应前后气体密度(d)和气体体积(V)分别符合关系式d前>d后和V前<V后的是________，符合d前>d后和V前>V后的是________(请填写反应的代号)。解析：解此题时首先要审清在题给条件下，只有S呈固态，其余的物质都呈气态。容积固定的条件下，只有反应A在反应前后气体密度发生了变化。B反应后气体分子数减少，p前>p后；C反应前后气体分子数不变，即p前＝p后。在压强不变，容积可变的条件下，反应A的容器体积减小，但产物中气体只有水蒸气，密度必然减小，反应B的分子数减少，反应后密度必然增大，反应C的密度不发生改变，反应D的分子数增多，反应后密度必然减小。答案：(1)BC(2)DA12．乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇：2CO2(g)＋6H2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)①，298K时，K1＝2.95×10112CO(g)＋4H2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))CH3CH2OH(g)＋H2O(g)②，298K时，K2＝1.71×1022(1)写出反应①的平衡常数表达式K＝________。(2)条件相同时，反应①与反应②相比，转化程度更大的是________。以CO2为原料合成乙醇的优点是________(写出一点即可)。(3)在一定压强下，测得反应①的实验数据如下表：温度(T)CO2转化率(%)eq\a\vs4\al(nnH2/nCO2)C5006007008001.545332012260432815383623722根据表中数据分析：a．温度升高，K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。b．提高氢碳比eq\f(nH2,nCO2)，对生成乙醇________(填“不利”或“有利”)解析：(1)根据平衡常数的定义知反应①的K＝eq\f(cC2H5OH·c3H2O,c2CO2·c6H2)；(2)因K2＝1.71×1022>K1＝2.95×1011，由平衡常数的意义知反应②进行的更彻底，转化率更高；反应①利用CO2为原料，可以使废弃物被利用，有利于环保；(3)a.分析表格中数据发现，在n(H2)/n(CO2)相同时，随着温度的升高，CO2的转化率降低，所以K值减小；b.分析表格中数据发现，在温度相同时，随n(H2)/n(CO2)值的增大，CO2的转化率升高，有利于生成乙醇。答案：(1)eq\f(cC2H5OH·c3H2O,c2CO2·c6H2)(2)反应②废弃物利用，有利于环保(合理即可)(3)a.减小b．有利13．硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：ⅠSO2＋2H2O＋I2=H2SO4＋2HIⅡ2HIH2＋I2Ⅲ2H2SO4=2SO2＋O2＋2H2O(1)分析上述反应，下列判断正确的是________。a．反应Ⅲ易在常温下进行b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强c．循环过程中需补充H2Od．循环过程产生1molO2的同时产生1molH2(2)一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI(g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示。0～2min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＝________。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)a项错误，反应Ⅲ在常温下向左进行；b项，SO2的还原性比HI强；c项，根据盖斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ×2＋Ⅲ得总反应：2H2O=2H2＋O2，循环过程中消耗了H2O；d项，根据总反应产生1molO2的同时产生2molH2。(2)由题干数据分析该反应：H2＋I22HI起始：001mol转化：0.1mol0.1mol0.2mol平衡：0.1mol0.1mol0.8mol0～2min内平均反应速率v(HI)＝eq\f(0.2mol,1L×2min)＝0.1mol·L－1·min－1平衡常数K＝eq\f(0.8mol·L－12,0.1mol·L－1×0.1mol·L－1)＝64第三问，若开始加入HI的物质的量是原来的2倍，相当于先将HI加入到2L的容器(达到的平衡状态与原平衡一致，即HI的浓度、H2的体积分数与原平衡相同)，再将体积压缩至1L，因为该反应为等体积反应，加压平衡不移动，所以HI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