1、1第二章 化学平衡常数 等效平衡 练习（一）一、选择题(每小题有 1 个或 2 个选项符合题意)1一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入 2mol SO2 和 1molO2，发生下列反应：2SO 2(g)O 2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下述条件，SO 3 气体平衡浓度不改变的是（ ）A . 保持温度和容器体积不变 ，充入 1mol SO2(g) B . 保持温度和容器内压强不变，充入 1mol SO3(g)C . 保持温度和容器内体积不变，充入 1mol O2(g) D . 保持温度和容器内压强不变，充入 1mol Ar(g)2在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物平衡浓度的系数次
2、方的乘积与反应物平衡浓度的系数次方的乘积之比是一个常数，该常数就叫做化学平衡常数，用符号 K 表。在一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO 2(g)O 2(g)2SO3(g)，已知 c(SO2)始 0.4molL 1 ，c(O2)始 1molL 1 经测定该反应在该温度下的平衡常数 K19，则此反 应中 SO2 的转化量为 ( )A0.24 molL 1 B0.28 molL1 C0.32 molL1 D0.26 molL131000K 时反应 C(s)2H 2(g) CH4(g)的 K8.2810 7(molL1 )1 ，当各气体物质的量浓度分别为 H20.7 mol11 、CH4 0.
3、2 molL1 、N2 0.1 molL1 时，上述反应 ( )A正向移动 B逆向移动 C达到平衡 D不一定4恒压下，在个可变容积的密闭容器中发生如下反应： 2NH3（g）CO 2（g） CO(NH2)2（s）H 2O（g）若开始时放入 2mol NH3 和 1mol CO2，达平衡后，生成 amol H2 O；若开始时放入 x mol NH3、2 mol CO2 和 1 mol H2O（g） ，达平衡后，H 2O 的物质的量是 3a mol，则 x 为（ ）A1mol B. 2mol C .3mol D. 4mol5相同容积的四个密闭容器中进行同样的可逆反应：2X （g） Y （g） 3W（
4、g） 2Z （g） 起始时四个容器所装X、Y 的量分别为：甲（X：2mol，Y ：1mol） 乙（X ：1mol，Y：1mol）丙（X：2mol，Y：2mol ） 丁（X：1mol，Y：2mol）在相同温度下，建立平衡时，X 或 Y 的转化率大小关系为（ ）A. X 的转化率为：甲丙乙丁 B. X 的转化率为：甲乙丙丁C. Y 的转化率为：甲丙乙丁 D. Y 的转化率为：丁乙丙甲6一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g) 3C(g)，若反应开始时充入 2mol A 和 2mol B，达平衡后 A 的体积分数为 a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后 A
5、的体积分数大于a%的是（ ）A. 2mol C B. 2mol A 1mol B 和 1mol He（不参加反应）C. 1mol B 和 1mol C D. 2mol A 3mol B 和 3mol C7(2008海南高考)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 2Y2Z，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 ( ) A33% B40% C50% D66%8在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：H 2(g)I 2(g) 2HI(g)。已知 H2 和 I2
6、 的起始浓度均为0.01mol/L，达平衡时 HI 的浓度为 0.16mol/L。若 H2 和 I2 的起始浓度均变为 0.20mol/L 时，则平衡时 H2 的浓度(mol/L)是 ( ) A0.16 B0.08 C0.04 D0.029高温下，某反应达平衡，平衡常数 K 。恒容时，温度升高，H 2浓度减小。下列 说法正确的是 ( ) c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)A该反应的焓变为正值 B恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小 D该反应化学方程式为 COH 2O CO2H 210某温度下，在一容积可变的容器中，反应 2A（g）B（g） 2C（g）达到
7、平衡时，A、B 和 C 的物质的量分别为 4mol、2mol 和 4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（ ） A. 均减半 B. 均加倍 C. 均增加 1mol D. 均减少 1mol11某温度下，在固定容积的容器中，可逆反应：A （g） 3B （g） 2C（g） 达到平衡时，测得平衡时的物质的量之比为 ABC221。保持温度不变，再以 221 的体积比充入 A、B 和 C，则（ ）A .平衡向正方向移动 B.平衡不移动 C.C 的百分含量增大 D.C 的百分含量可能减小12放热反应 CO(g)H 2O(g) CO2(g)H 2(g)在温度 t
8、1 时达到平衡 c1(CO)c 1(H2O)1.0 molL1 ，其平衡常数为 K1。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 ( )AK2 和 K1 的单位均为 molL1 BK2c2(CO)13一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入 2 mol SO2 和 1 mol O2，发生反应 2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g)，2达到平衡后改变下述条件，SO 3 气体平衡浓度不改变的是 ( )A保持温度和容器体积不变，充入 1 mol SO3 B保持温度和容器压强不变，充入 1 mol SO3C保持温度和容器压强不变，充入
9、 1 mol O2 D保持温度和容器压强不变，充入 1 mol Ar142000K 时，反应 CO(g) O2(g) CO2(g)的平衡常数为 K，则相同温度下反应 2CO2(g) 2CO(g)O 2(g)12的平衡常数 K为 。15已知 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)；H = -197 kJ/mol。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲) 2 mol SO 2 和 1 mol O2； (乙) 1 mol SO 2 和 0.5 mol O2 ； (丙) 2 mol SO 3 。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是 （ ）A容器内压强 P：P 甲 P
10、丙 2P 乙 BSO 3 的质量 m：m 甲 m 丙 2m 乙Cc(SO 2)与 c(O2)之比 k：k 甲 k 丙 k 乙 D反应放出或吸收热量的数值 Q：Q 甲 Q 丙 2Q 乙二、非选择题16对可逆反应 aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)达到平衡时，各物 质的物质的量浓度满足以下关系：K(为一常数)， K 称为化学平衡常数，其反应的 K 值只与温度有关。c(C)cc(D)dc(A)ac(B)b现有反应：CO(g)H 2O (g) CO2(g)H 2(g) H 、K，平衡向消耗生成物 SO3的方向移动，即平衡左移，但 SO3的浓度比原平衡大。B 选项中 1 mol SO3相当于 1
11、 mol SO2和 0.5 mol O2，再充入 1 mol SO3，可以认为初始时就充入了 3 mol SO2和 1.5 mol O2，由于是恒定温度和压强，3 mol SO2和 1.5 mol O2构成混合气体体积和物质的量都是 2 mol SO2和 1 mol O2构成混合气体的 1.5 倍，平衡时 SO3的浓度也相同，即为等效平衡。C 选项中恒定温度和压强，混合气体的总浓度不变，充入 O2，容器体积增大， SO2和 SO3的浓度均降低，只有 O2浓度增大，即在温度一定的条件下增加反应物的浓度，则 Qb6第二章 化学平衡常数 等效平衡 练习（二）考查点一 化学平衡常数的应用1将固体 NH
12、4I 置于密闭容器中，在一定温度下 发生下列反应：NH 4I(s) NH3(g)HI(g), 2HI(g) H2(g)I 2(g)达到平衡时，c (H2)0.5 molL 1 ，c(HI)4 molL 1 ，则此温度下反应的平衡常数为 ( )。A9 B16 C20 D25解析 本题综合考查平衡计算和化学平衡常数。2HI(g) H2(g) I 2(g)平衡浓度/(molL 1 ) 4 0.5 0.5转化浓度/(molL 1 ) 1 0.5 0.5NH 4I(s) NH3(g) HI(g)转化浓度/(molL 1 ) 5 5平衡浓度/(molL 1 ) 5 4Kc(NH 3)c(HI)5420。答
13、案 C2硫碘循环分解水制氢主要涉及下列反 应 SO22H 2OI 2=H2SO42HI 2HI H2I 2 2H2SO4=2SO2O 22H 2O(1)分析上述反应，下列判断正确的是_。a反应易在常温下 进行b反应中 SO2 氧化性比 HI 强c循环过程中需 补充 H2Od循环过程中产生 1 mol O2 的同时产生 1 mol H2(2)一定温度下，向 1 L 密闭容器中加入 1 mol HI(g)，发生反应，H 2 物质的量随时间的变化如右上图所示。02 min 内的平均反应速率 v(HI)_该温度下，H 2(g)I 2(g) 2HI(g)的平衡常数 K_。相同温度下，若开始加入 HI(g
14、)的物质的量是原来的 2 倍，则_是原来的 2 倍。7a平衡常数 bHI 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)H 2SO4在常温下很稳定，不易分解，这是常识，故 a 错；反应中 SO2是还原剂，HI 是还原产物，故还原性 SO2 HI，则 b 错；将 和分别乘以 2 和相加得：2H 2O=2H2O 2，故 c 正确，d 错误。(2)v(H2) 0.05 molL 1 min1 ，则 v(HI)2v(H 2)0.1 molL 1 min1 ；0.1 mol1 L2 min2HI(g) H2(g)I 2(g)2 1 1起始浓度/ molL 1 ： 1 0 0变化浓度
15、/ molL 1 ： 0.2 0.1 0.1平衡浓度/ molL 1 ： 0.8 0.1 0.1则 H2(g)I 2(g) 2HI(g)的平衡常数 K 64。0.8 molL 120.1 molL 10.1 molL 1若开始时加入 HI 的量是原来的 2 倍，则建立的平衡状态和原平衡是等效效衡， HI、H 2、I 2的物质的量、平衡浓度都是原来的两倍；各组分的百分含量、体积分数相等，平衡常数相等(因温度不变) ；因开始时的浓度增大了，反应速率加快，达到平衡的时间不可能是原来的 2 倍，故选 b。答案 (1) c (2)0.1 molL1 min1 64 b3一定条件下，在体积为 3 L 的密
16、闭容器中，CO 与 H2 反应生成甲醇( 催化剂为 Cu2O/ ZnO)：CO(g)2H 2(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，H 2 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 ，下列有关该体系的说法正确的是12_。aH2 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， 值 增大nH2nCH3OH8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
17、向左移动，故正反应为放热反应。K ，升高温度，平衡左移，K 减小。生成 nB mol 甲醇，消耗 H2的物质的量为cCH3OHcCOc2H22nB， v(H2) mol/(Lmin)。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2nB mol3 LtB min 2nB3tB物质的量增大，H 2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) 减小 (2) mol(Lmin)1cCH3OHcCOc2H2 2nB3tB(3)bc4接触法制硫酸工艺中，其主反应在 450 并有催化剂存在下 进行：2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g) H190 kJmol
18、1(1)该反应所用的催化剂是_( 填写化合物名称)，该 反应 450 时的平衡常数_500 时的平衡常数(填“ 大于” “小于”或“等于 ”)。(2)该热化学反应方程式的意义是_。(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_。av(O2)正 2v(SO 3)逆b容器中气体的平均相对分子量不随 时间而变化c容器中气体的密度不随 时间而变化d容器中气体的分子总数不随 时间而变化(4)在一个固定容积为 5 L 的密 闭容器中充入 0.20 mol SO2 和 0.10 mol O2，半分 钟后达到平衡，测得容器中含 SO3 0.18 mol，则 v(O2)_mol L1 min1 ；若继续通入 0.
19、20 mol SO2 和 0.10 mol O2，则平衡_移动(填“向正反应方向” “向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡后，_moln(SO 3)_mol。解析 (1)由于 2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g)正反应是放热反应，故升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故 450 时的平衡常数大于 500 时的平衡常数。(2)该热化学方程式表示在 450 时，每 2 mol SO2气体和 1 mol O2气体完全反应生成 2 mol SO3气体放出 190 kJ 的热量。(4) 2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g)起始量/mol 0.20 0.10 0变化量/mol 0.18
20、0.09 0.18平衡量/mol 0.02 0.01 0.18v(O2)0.09 mol/(5 L0.5 min)0.036 mol(Lmin) 1 。若继续通入 0.2 mol SO2和 0.1 mol O2，就相当于给平衡反应加压，平衡向正反应方向移动，再次达到平衡后，n(SO3)会比 0.18 2 mol 大，但必小于 0.40 mol。9答案 (1)五氧化二钒 大于 (2)在 450 时， 2mol SO2 气体和 1 mol O2 气体完全反应生成 2 mol SO3 气体时放出的热量为 190 kJ (3)b、d (4)0.036 向正反应方向 0.36 040考查点二 反应物的转
21、化率应用5某温度下在密闭容器中发生如下反 应：2M(g)N(g) 2E(g)，若开始 时只充入 2 mol E(g)，达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了 20%；若开始时只充入 2 mol M 和 1 mol N 的混合气体，达到平衡时 M 的转化率为 ( )。A20% B40% C60% D80%解析 该题为平衡计算和等效平衡的综合题，两次建立的平衡状态各组分的物质的量应相等。2M(g) N(g) 2E(g)初始/mol 0 0 2转化/mol 2x x 2x平衡/mol 2x x 22x ，x0.4。22 x 11.2第二次建立平衡时 M 的转化量为 1.2 mol，M 的转化率为
22、100%60%。1.2 mol2 mol答案 C6利用光能和光催化剂，可将 CO2 和 H2O(g)转化为 CH4 和 O2。紫外光照射 时，在不同催化剂(，)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。(1)在 030 小时内， CH4 的平均生成速率 v 、v 和 v 从大到小的顺序为_；反应开始后的 12 小时内，在第_种催化剂作用下，收集的 CH4 最多。(2)将所得 CH4 与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH 4(g)H 2O(g) CO(g)3H 2(g)。该反应H 206 kJmol1 。画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注) 。将等物质的量的 CH4 和
23、 H2O(g)充入 1L 恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数 K27，此时测得CO 的物 质的量为 0.10 mol，求得 CH4 的平衡转化率为_(计算结果保留两位有效数字) 。(3)已知：CH 4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(g) H802 kJmol1写出由 CO2 生成 CO 的热化学方程式_。解析 (2)设开始时 CH4和 H2O 的物质的量为 x mol，则10CH4(g)H 2O(g) CO(g)3H 2(g)开始/(molL 1 ) x x 0 0转化/(molL 1 ) 0.10 0.10 0.10 0.30平衡/(molL 1 ) x 0.10 x
24、0.10 0.10 0.30则 K 27，解得：x0.11，CH 4的平衡转化率为： 100%91%。0.100.303x 0.102 0.10 mol0.11 mol(3)CH4(g)H 2O(g) CO(g)3H 2(g)H206 kJmol 1 CH4(g) 2O2(g)=CO2(g)2H 2O(g)H802 kJmol 1 将得：CO 2(g)3H 2O(g)=CO(g)3H 2(g)2O 2(g)H1 008 kJmol 1 。答案 (1)v v v (2)91%(3)CO2(g)3H 2O(g)=CO(g)3H 2(g)2O 2(g)H1 008 kJmol 1 。考查点三 化学平
25、衡移动与转化率的关系7对于平衡 CO2(g) CO2(aq) H19.75 kJmol1 ，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是 ( )A升温增压 B降温减压 C升温减压 D降温增压解析 降温、加压均能使平衡正向移动，促使 CO2在水中溶解度增大。答案 D8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)NO 2(g) 2N2(g)3H 2O(g) Hp2 Bp1pq Dmnpq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，t
26、 2t1，说明 p2时化学反应速率快，先达到平衡，所以压强 p2p1；从纵坐标看，c 1c2，说明加压使平衡向逆反应方向移动，即 pqmn。答案 B10一定条件下，体积为 10 L 的密闭容器中， 1 mol X 和 1 mol Y 进行反应：2X(g)Y(g) Z(g)，经 60 s 达到平衡，生成 0.3 mol Z，下列说法正确的是 ( )。A以 X 浓度变化表示的反应速率为 0.001 mol/(Ls)B将容器体 积变为 20 L，Z 的平衡 浓度变为原来的12C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 H0解析 本题考查化学反应速率和化学平衡
27、知识。用 Z 浓度变化表示的反应速率为 v(Z) 510 4 0.3 mol10 L60 smol/(Ls)。由速率之比等于化学计量数之比，得 v(X)2 v(Z)2510 4 mol/(Ls)0.001 mol/(Ls)。B 项若容积变为 20 L，压强减小，平衡向左移动，Z 的浓度小于原来的 。C 项，增大压强，平衡向右移动，Y 的转化率增大。12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， H0其平衡常数可表示为 Kc (CO2)/c(CO)，已知，1100 时 K0.263，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
28、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)0.025 mol/L， c(CO)0.1 mol/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 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方向，升高温度平衡向正反应方向移动，c(CO 2)增大，c(CO) 减小，所以平衡常数 Kc (CO2)/c(CO)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
29、处于非平衡状态。将c(CO2) 0.025 mol/L，c (CO)0.1 mol/L 代入可得 0.25v( 逆)15X、Y、Z 三种气体，取 X 和 Y 按 11 的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X2Y 2Z，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 32， 则 Y 的转化率最接近于( ) A33% B40% C50% D66%解析：选 D。根据题给信息，可设开始加入 X 和 Y 的物质的量为 a，达到平衡时消耗 X 为 b，则消耗 Y 为2b，生成 Z 为 2b，则：X 2Y 2Z起始量 a a 0变化量 b 2b 2b平衡时的量 ab
30、a2b 2b由题意可得 ba b a 2b2b 32 a3Y 的转化率为 100%66.7%，D 正确。2a3a16在 25 时，密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质 X Y Z初始浓度(mol/L) 0.1 0.2 014平衡浓度(mol/L) 0.05 0.05 0.1下列说法错误的是( )A反应达平衡时，X 的转化率为 50% B反应可表示为：X3Y 2Z，其平衡常数为 1600C增大 压强使平衡向生成 Z 的方向移动，平衡常数增大 D改变温度可以改变此反应的平衡常数解析：选 C。X、Y、Z 三种物质变化的浓度之比为： (0.10.05)(0.20.05)(0
31、.1 0)132，故化学反应方程式为 X3Y 2Z，K 1600。平衡常数 K 与温度有关，与压强无关。c2ZcXc3Y 0.120.050.05317在一定条件下化学反应：2SO 2(g)O 2(g) 2SO3(g) H197 kJmol 1 ，现有容积相同的甲、乙、丙三个容器，在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量(Q )如下表所列：容器 SO2/mol O2/mol N2/mol Q/kJ甲 2 1 0 Q1乙 1 0.5 0 Q2丙 1 0.5 1 Q3根据以上数据，下列叙述不正确的是( )A在上述条件下反应生成 1 mol SO3 气体放热 98.5 kJB在上述条件下每摩该反应进行到底时放出的热量为 197 kJCQ12Q 22Q 3197 D2Q22Q 32Q2，在体积不变的条件下，在乙容器中通入氮气，不能改变平衡移动，则 Q2Q 3，C 选项错误；反应为可逆反应，不能进行到底，则 2Q22Q 3Q1197 kJ，D 选项正确。
