第4課時化學平衡常數課后篇鞏固提升基礎鞏固1.化學平衡常數可以用K來表示,下列關于化學平衡常數的說法中正確的是()A.K越大,反應物的轉化率越小B.K與反應物的濃度有關C.K與生成物的濃度有關D.K與溫度有關解析 K越大,反應物的轉化率越大;一個確定的化學反應,其化學平衡常數只與反應體系的溫度有關。答案 D2.某溫度時,反應SO2(g)+12O2(g)SO3(g)的平衡常數K=50。在同一溫度下,反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常數K1應為()A.2 500B.100C.410-4D.210-2解析 K=c(SO3)c(SO2)c12(O2),K1=c2(SO2)c(O2)c2(SO3),K1=1K2=410-4。答案 C3.將一定體積的SO3(g)充入恒容的密閉容器中,發生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)并達到平衡;保持溫度不變,再充入相同體積的SO3(g),達到新平衡后,與原平衡相比,下列值減小的是()A.平均相對分子質量B.SO3(g)的轉化率C.c(SO3)c(SO2)D.c2(SO3)c2(SO2)c(O2)解析 將題中反應過程進行如下分析,假設在原容器上增加一個相同的容器(兩容器有隔板),保持溫度不變,向增加的容器中充入相同體積的SO3(g),則可建立與原平衡一樣的平衡,此時A、B、C、D各項的值均不變,然后抽掉隔板,將兩容器壓縮為一個容器大小,則壓強增大,平衡逆向移動,氣體的總物質的量減小,但總質量不變,因此平均相對分子質量增大;SO3(g)的轉化率減小;c(SO2)、c(SO3)均增大,但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大,則c(SO3)c(SO2)增大;c2(SO3)c2(SO2)c(O2)可看作該反應的平衡常數的倒數,而平衡常數只與溫度有關,則不發生變化。答案 B4.汽車尾氣凈化中的一個反應如下:NO(g)+CO(g)12N2(g)+CO2(g)H=-373.4 kJmol-1在恒容的密閉容器中,反應達到平衡后,改變某一條件,下列示意圖正確的是()解析 該反應為氣體分子數減小的放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,生成物濃度減小,反應物濃度增大,平衡常數減小,A項錯誤;同理升高溫度,平衡逆向移動,CO的轉化率減小,B項錯誤;平衡常數只受溫度影響,與物質的量無關,C項正確;增加氮氣的物質的量,平衡逆向移動,NO的轉化率減小,D項錯誤。答案 C5.X、Y、Z三種氣體,取X和Y按11的物質的量之比混合,放入密閉容器中發生如下反應:X(g)+2Y(g)2Z(g),達到平衡后,測得混合氣體中反應物的總物質的量與生成物的總物質的量之比為32,則Y的轉化率最接近于()A.33%B.40%C.50%D.66%解析 設X和Y起始物質的量均為n,轉化的X的物質的量為x。X(g)+2Y(g)2Z(g)起始物質的量/molnn0轉化物質的量/molx2x2x平衡物質的量/moln-xn-2x2x2n-3x2x=32,x=13n。所以Y的轉化率為2xn100%=66.7%。答案 D6.已知830 時,反應CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常數K=1,將各物質按表中的物質的量(單位:mol)投入恒容容器中,則開始時反應逆向進行的是()選項ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232解析 分別計算各項中反應開始時的濃度Qc,Qc(A)=1.2,Qc(B)=0.25,Qc(C)=0,Qc(D)=1。Qc(B)、Qc(C)均小于平衡常數K,所以B、C兩種情況下反應正向進行;Qc(D)=1,反應處于平衡狀態;Qc(A)大于1,反應逆向進行。答案 A7.如圖所示表示兩個常見的固氮反應:N2+3H22NH3和N2+O22NO的平衡常數的對數(lg K)與溫度的關系,根據圖中的數據判斷下列說法正確的是()A.反應為放熱反應B.常溫下,反應的反應速率很大,而反應的反應速率很小C.升高溫度,反應的反應速率增大,反應的反應速率減小D.在常溫下,利用反應固氮和利用反應固氮反應程度相差很大解析 溫度升高,反應的lg K減小,說明反應是放熱反應;溫度升高,反應的lg K增大,說明反應是吸熱反應,A項錯誤。K值的大小只表示反應進行的程度,與反應速率無關,B項錯誤。不論反應是放熱還是吸熱,升高溫度,反應速率均增大,C項錯誤。D項正確。答案 D8.在一定條件下,向密閉容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸氣,使其發生反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)并達到平衡時,水蒸氣的體積分數與H2的體積分數相等,則下列敘述錯誤的是()A.平衡后CO的體積分數為40%B.平衡后CO的轉化率為25%C.平衡后水的轉化率為50%D.平衡后混合氣體的平均相對分子質量為24解析 設達到平衡時,反應掉CO的體積為x。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始:30 mL20 mL00變化:xxxx平衡:30 mL-x20 mL-xxx由題意知:20 mL-x=x,故x=10 mL故平衡后CO的體積分數為30 mL-10 mL50 mL100%=40%,CO的轉化率為10 mL30 mL100%33.3%,H2O的轉化率為10 mL20 mL100%=50%,平衡后混合氣體的平均相對分子質量不變,仍為3028+201850=24。答案 B9.一定溫度下,向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g),發生反應2HI(g)H2(g)+I2(g),H2的物質的量隨時間的變化如圖所示。(1)02 min內的平均反應速率v(HI)=。該溫度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數K=。 (2)相同溫度下,若開始加入HI(g) 的物質的量是原來的2倍,則是原來的2倍。 A.平衡常數B.HI的平衡濃度C.達到平衡的時間D.平衡時H2的體積分數解析 (1)H2(g)+I2(g)2HI(g)起始/mol001轉化/mol0.10.10.2平衡/mol0.10.10.802 min內的平均反應速率v(HI)=0.1 molL-1min-1,該溫度下,反應H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數K=64。(2)若開始加入HI的物質的量是原來的2倍,相當于先將2 mol HI加入到2 L的容器中(達到的平衡狀態與原平衡一致,即HI的平衡濃度、H2的體積分數與原平衡相同),達到平衡后再將體積壓縮至1 L,因為該反應為氣體體積不變的反應,加壓時平衡不移動,所以HI的平衡濃度為原來的2倍,H2的體積分數不變;溫度不變,平衡常數不變;加入HI的物質的量增大,反應物濃度增大,反應速率增大,達到平衡的時間小于原來的2倍。答案 (1)0.1 molL-1min-164(2)B10.在830 K時,在密閉容器中發生下列可逆反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H0。試回答下列問題:(1)若起始時c(CO)=2 molL-1,c(H2O)=3 molL-1,4 s后達到平衡,此時CO的轉化率為60%,則在該溫度下,該反應的平衡常數K=。用H2O表示的化學反應速率為。(2)在相同溫度下,若起始時c(CO)=1 molL-1,c(H2O)=2 molL-1,反應進行一段時間后,測得H2的濃度為0.5 molL-1,則此時該反應是否達到平衡狀態(填“是”或“否”),此時v(正)v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)若降低溫度,該反應的K值將。解析 (1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度(molL-1)2300變化濃度(molL-1)1.21.21.21.2平衡濃度(molL-1)0.81.81.21.2該反應的平衡常數K=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=1.21.20.81.8=1,v(H2O)=1.2molL-14 s=0.3 molL-1s-1。(2)反應進行到某時刻時,c(H2)=c(CO2)=0.5 molL-1,c(CO)=0.5 molL-1,c(H2O)=1.5 molL-1,Q=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=0.50.50.51.5=13”“”或“=”);(2)在一個容積為10 L的密閉容器中,1 000 時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反應經過10 min 后達到平衡。求該時間范圍內反應的平均反應速率v(CO2)=、CO的平衡轉化率=;(3)欲提高(2)中CO的平衡轉化率,可采取的措施是。A.減少Fe的量B.增加Fe2O3的量C.移出部分CO2D.提高反應溫度E.減小容器的容積F.加入合適的催化劑解析 (1)注意物質的狀態,隨著溫度升高K逐漸減小,所以此反應是放熱反應。(2)設轉化的CO的濃度為x molL-1。 13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2(g)始態/(molL-1):0.10.1反應/(molL-1):xx終態/(molL-1):0.1-x0.1+x溫度為1 000 ,所以K=c(CO2)c(CO)=0.1+x0.1-x=4.0,所以x=0.06,v(CO2)=0.06molL-110min=0.006 molL-1min-1。CO的平衡轉化率=0.06molL-10.1molL-1100%=60%。(3)Fe2O3、Fe均是固體,改變Fe、Fe2O3的量不影響反應速率和化學平衡,故A、B項反應速率、化學平衡均不改變;C項移出部分CO2,平衡右移,正確;D項此反應為放熱反應,升高溫度,平衡左移,錯誤;E項減小容器容積,相當于增大壓強,平衡不移動,錯誤;F項催化劑只影響化學反應速率,對平衡移動無影響,錯誤。答案 (1)c(CO2)c(CO)0,CO2的濃度與時間的關系如圖所示:該條件下反應的平衡常數為;若鐵粉足量,CO2的起始濃度為2.0 molL-1,則平衡時CO的濃度為 molL-1。下列措施中能使平衡時c(CO)c(CO2)增大的是(填字母)。A.升高溫度B.增大壓強C.再充入一定量的CO2D.再加入一定量鐵粉解析 (1)根據蓋斯定律,目標熱化學方程式可由已知的兩個反應相減得到,即H=H1-H2,K=K1K2,隨溫度升高,K1增大,K2減小,所以K1K2增大,平衡正向移動,則反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)為吸熱反應。