1、1化学平衡常数A 组 定向巩固定向巩固一、平衡常数的概念、特点及意义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: D2.某温度时,反应 SO2(g)+ O2(g) SO3(g)的平衡常数 K=50。在同一温度下,反应 2SO3(g)122SO2(g)+O2(g)的平衡常数 K1应为( )A.2 500 B.100 C.410-4 D.210-2解析: K= ,
2、K1= ,K1= =410-4。c(SO3)c(SO2)c12(O2) c2(SO2)c(O2)c2(SO3) 1K2答案: C3.导学号 90514071 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. D.c(SO3)c(SO2) c2(SO3)c2(SO2)c(O2)解析: 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),
3、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,将容器压缩至原容器大小,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;SO 3(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 增大; 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c(SO3)c(SO2) c2(SO3)c2(SO2)c(O2)不发生变化。答案: B4.导学号 90514072 汽车尾气净化中的一个反应如下:2NO(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g)12 H=-373.4
4、 kJmol-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: C5.在容积可变的密闭容器中,2 mol N 2和 8 mol H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H 2的转化率为 25%,则平衡时氮气的体积分数接近于( )A.5% B.10% C.15% D.20
5、%解析: N 2+3H2 2NH3起始物质的量/mol 2 8 0转化物质的量/mol 223 43平衡物质的量/mol 643 43平衡时氮气的体积分数为 100%15%。4343+6+43答案: C6.X、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: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32,则 Y 的转化率最接近于( )A.33% B.40%3C.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)
6、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,x= n。2n-3x2x =32 13所以 Y 的转化率为 100%=66.7%。2xn答案: D定向巩固二、理解化学平衡常数的三种关系及化学平衡常数的应用7.下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是( )A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变C.化学平衡常数 K 与温度、反应物浓度、体系的压强都有关D.化学平衡常数 K 可以推断一个可逆反应进行的程度解析: 化学平衡常数只与温度有关,所以选项 A、B、C 三项均错误。答案: D8.
7、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 Dn(CO2) 3 1 0 1n(H2) 2 1 0 1n(CO) 1 2 3 0.5n(H2O) 5 2 3 2解析: 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: A9.如图所示表示两个常见的固氮反应:N
8、2+3H2 2NH3和N 2+O2 2NO 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 ( )4A.反应为放热反应B.常温下,反应的反应速率很大,而反应的反应速率很小C.升高温度,反应的反应速率增大,反应的反应速率减小D.在常温下,利用反应固氮和利用反应固氮反应程度相差很大解析: 温度升高,反应的 lgK 减小,说明反应是放热反应;温度升高,反应的 lgK 增大,说明反应是吸热反应,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: D10.一定温度下,向
9、 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)02 min 内的平均反应速率 v(HI)= 。该温度下,H 2(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) H 2(g) + I 2(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 0.802min 内的平
10、均反应速率 v(HI)=0.1molL-1min-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 2molHI 加入到 2L 的容器中(达到的平衡状态与原平衡一致,即 HI 的平衡浓度、H 2的体积分数与原平衡相同),达到平衡后再将体积压5缩至 1L,因为该反应为气体体积不变的反应,加压平衡不移动,所以 HI 的平衡浓度为原来的 2 倍,H 2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
11、L-1min-1 64(2)B11.导学号 90514073 温度为 T时,向某恒容密闭容器中充入一定量的 CO 和 H2O(g),发生反应 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41.2 kJmol-1,反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t1”“”或“=”); (2)在一个容积为 10 L 的密闭容器中,1 000 时加入 Fe、Fe 2O3、CO、CO 2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
12、量B.增加 Fe2O3的量C.移出部分 CO2D.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 xmolL-1。Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)13 23始态/(molL -1):0.1 0.1反应/(molL -1):x x终态/(molL -1):0.1-x 0.1+x温度为 1000,所以 K= =4.0,所以 x=0.06,v(CO2)= =0.006molL-c(CO2)c(CO)=0.1+x0.1-x 0.06molL-110min1min-1。
13、(3)Fe2O3、Fe 均是固体,改变 Fe、Fe 2O3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 molL-1min-1 60%(3)C95.在一定温度下,向一个 5 L 的密闭容器中通入 2 mol N2和 8 mol H2及固体催化剂,使之反应。已知:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.
14、2 kJmol-1,平衡时容器内气体压强为起始时的80%。(1)计算平衡时容器内 NH3的体积分数为 ,该温度下反应的平衡常数为 。 (2)加入 2 mol N2和 8 mol H2,达到平衡时,放出热量为 (填序号)。 A.大于 92.2 kJB.等于 92.2 kJC.小于 92.2 kJD.可能大于或小于或等于 92.2 kJ解析: (1)平衡时容器内混合气体总的物质的量为(2mol+8mol)80%=8mol。设转化的 N2的物质的量为 xmol。N 2(g) + 3H 2(g) 2NH3(g)初始量/mol 2 8 0转化量/mol x 3x 2x平衡量/mol 2- x 8-3 x
15、 2 x解得 x=1。平衡时,N 2、H 2、NH 3的物质的量分别为 1mol、5mol、2mol,浓度分别为 0.2molL-1、1molL -1、0.4molL -1。氨气的体积分数即物质的量分数为 100%=25%;K= =0.8。2mol8mol c2(NH3)c(N2)c3(H2)(2)因反应生成的 NH3为 2mol,根据热化学方程式的意义可知,放出的热量为 92.2kJ。答案: (1)25% 0.8(2)B6.在容积为 1 L 的密闭容器中,进行如下反应:A(g)+2B(g) C(g)+D(g),在不同温度下,D 的物质的量 n(D)和时间 t 的关系如图。请回答下列问题:(1
16、)能判断反应达到化学平衡状态的依据是 。 A.容器中压强不变B.混合气体中 c(A)不变C.v 正 (B)=2v 逆 (D)D.c(A)=c(C)10(2)若最初加入 1.0 mol A 和 2.2 mol B,利用图中数据计算 800 时的平衡常数 K= ,该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 解析: (1)该反应是一个反应前后气体体积减小的反应,容器中压强不变,可以作为反应达到平衡状态的标志,A 项正确;反应达到平衡时,混合气体中 c(A)不变,B 项正确;当 v 正 (B)=2v 逆 (D)时,该反应达到平衡状态,C 项正确;当 c(A)=c(C)时,该反应不一定达到平衡状态,D 项错误。(2) A(g)+2B(g) C(g)+D(g)开始/(molL -1) 1.0 2.2 0 0转化/(molL -1) 0.6 1.2 0.6 0.6平衡/(molL -1) 0.4 1.0 0.6 0.6K= =0.9。c(C)c(D)c(A)c2(B)从图像可知,温度升高,平衡向正向移动,故该反应为吸热反应。答案: (1)ABC(2)0.9 吸热11
