2018-2019學年高中化學 主題08 化學平衡常數及相關計算補差試題 新人教版選修4.doc

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主題08 化學平衡常數及相關計算 1．下列關于平衡常數K的說法中，正確的是（ ） A．在任何條件下，化學平衡常數是一個定值 B．改變反應物濃度或生成物濃度都會改變平衡常數K C．平衡常數K只與溫度有關，與反應濃度、壓強無關 D．兩種物質反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數不變 【答案】C 2．在2L的密閉容器中，起始時均投入2mol CO，在不同條件下發(fā)生反應：CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g) △H ＜0。有關信息如圖所示，下列說法正確的是 A．T1＜T2 B．T1℃時該反應的平衡常數為4.0 L2mol－2 C．同一溫度下，n(H2)/n(CO)越大，平衡常數也越大 D．同條件下n(H2)/n(CO)越大，CO和H2的轉化率也越大 【答案】B 【解析】A、此反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，即T1>T2，故A錯誤； B、CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g) 起始： 2 3 0 變化： 1 2 1 平衡： 1 1 1 根據化學平衡常數的定義，K=，代入數值，得出K=4，故B正確；C、化學平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則化學平衡常數不變，同一溫度下，n(H2)/n(CO)增大，平衡常數不變，故C錯誤；D、同條件下，n(H2)/n(CO)越大，可以認為n(H2)增大，n(CO)不變，即氫氣的轉化率降低，CO的轉化率增大，故D錯誤。 3．碘水溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)=I3-(aq)。測得不同溫度下該反應的平衡常數K如表所示，下列說法正確的是 t/℃ 5 15 25 35 50 K 1100 841 689 533 409 A．反應I2(aq)＋I－(aq)I3-(aq)的ΔH>0 B．25℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數K小于689 C．其他條件不變，升高溫度，溶液中c( I3-)減小 D．該反應的平衡常數表達式為K＝c（I-）/c（I3-） 【答案】C 4．已知下列反應的平衡常數：①H2(g)+S(s)?H2S(g)平衡常數為K1 ②S(s)+O2(g)?SO2(g)平衡常數為 K2，則相同溫度下，反應H2(g)+SO2(g)?O2(g)+H2S(g)的平衡常數為 A．K1+K2 B．K1﹣K2 C．K1﹒K2 D．K1/K2 【答案】D 【解析】試題分析：①H2+SH2S，K1=c(H2S)/c(H2)；②S+O2SO2，K2=c(SO2)/c(O2)；則反應H2+SO2?O2+H2S的平衡常數K=c(O2)c(H2S)/c(H2)c(SO2)=K1/K2；故選D。 考點：考查了化學平衡常數的計算分析 5．羰基硫（COS)可用于合成除草劑、殺草丹等農藥。H2S與CO2在高溫下反應可制得COS: H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g) △H > 0。在 2 L 容器中充入一定量的H2S和CO2發(fā)生上述反應，數據如下： 下列判斷不正確的是 A．K1=l/81 B．K2=K3 且n3=2n2 C．初始反應速率：實驗3 >實驗2 >實驗1 D．實驗2中平衡時的c(COS)約為0.0286 molL-1 【答案】D 6．某溫度下的4 L密閉容器中，X、Y、W 3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時的物質的量如下表所示。下列說法正確的是 氣體 X Y W n(起始狀態(tài))/mol 2 1 0 n(平衡狀態(tài))/mol 1 0.5 1.5 A．此反應的平衡常數表達式為K= B．達到平衡后，升高溫度，W的體積分數減小，則此反應的△H>0 C．達到平衡后，將容器體積壓縮為2 L，W的物質的量濃度變?yōu)?.75molL-1 D．達到平衡后，增大壓強，正、逆反應速率均增大，平衡向正反應方向移動 【答案】C 7．下列對化學反應平衡常數(K)的敘述正確的是 A．僅升髙溫度，K可能增大，也可能減小 B．僅加入催化劑，K可能增大 C．僅增大壓強，K可能減小 D．僅減小濃度，K值可能減小 【答案】A 【解析】A、升高溫度，平衡向吸熱反應的方向移動，則對于吸熱反應，升高溫度K增大，對于放熱反應，升高溫度K減小，選項A正確；B、催化劑只能改變化學反應速率，不能使平衡，則加入催化劑，K不變，選項B錯誤；C、K只與溫度有關，而與濃度、壓強無關，改變壓強K不變，選項C錯誤；D、K只與溫度有關，而與濃度、壓強無關，減小濃度K不變，選項D錯誤。答案選A。 8．往2L密閉容器中充入NO2，在三種不同條件下發(fā)生反應2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)，實驗測得NO2的濃度隨時間的變化如下表（不考慮生成N2O4） 濃度/mol/L 0 10 20 30 40 50 實驗1/800℃ 1.00 0.80 0.65 0.55 0.50 0.50 實驗2/800℃ 1.00 0.70 0.50 0.50 0.50 0.50 實驗3/850℃ 1.00 0.50 0.40 0.15 0.15 0.15 下列說法正確的是 A．實驗2使用了比實驗1效率更高的催化劑 B．實驗2的反應容器體積比實驗1的小 C．通過實驗2和實驗3可判斷該反應是放熱反應 D．實驗2的平衡常數比實驗3的大 【答案】A 點睛：注意對比實驗數據，把握影響化學平衡移動的因素是解題的關鍵。實驗1和實驗2在相同的溫度下反應，平衡時NO2的濃度相同，說明達到相同平衡狀態(tài)；實驗3在850℃反應，達到平衡時NO2的濃度較800℃小，說明溫度升高，平衡向正反應方向移動，則正反應應為吸熱反應。 9．在25 ℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表： 物質 X Y Z 初始濃度(molL－1) 0.1 0.2 0 平衡濃度(molL－1) 0.05 0.05 0.1 下列說法錯誤的是(　　) A．反應達平衡時，X的轉化率為50% B．反應可表示為：X＋3Y2Z，其平衡常數為1 600 C．改變壓強可以改變此反應的平衡常數 D．改變溫度可以改變此反應的平衡常數 【答案】C 點睛：本題考查基于圖表數據的化學平衡計算問題，主要涉及轉化率、平衡常數、可逆反應方程式的書寫、影響化學平衡常數的因素等，重在考查學生運用基礎知識解決問題的能力和分析利用圖表數據的能力。 10．為倡導“低碳”，減小CO2對環(huán)境的影響，需對CO2進行創(chuàng)新利用研究。T1℃使，將將9 mol CO2和12 mol H2充入3 L密閉容器中,發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＜0，容器中CH3OH的物質的量隨時間變化如曲線Ⅰ所示,平衡時容器內壓強為p0。改變某一條件重新進行上述反應，CH3OH的物質的量隨時間變化如曲線Ⅱ所示。下列說法錯誤的是 A．曲線Ⅱ對應的條件改變是增大壓強 B．T2℃時,上述反應平衡常數為0.52，則T2>T1 C．在T1℃，若起始時向容器充入4.5 mol CO2、6 mol H2，平衡時容器內壓強P1>P0/2 D．在T1℃,若起始時向容器中充入4.5 mol CO2、5 mol H2、5 mol CH3OH(g)和5 mol H2O(g)，則達平衡前v(正)>v(逆) 【答案】B 【解析】A、增大壓強，化學反應速率增大，達到平衡所用時間較短，增大壓強，平衡向正反應方向進行，甲醇的物質的量增大，故A說法正確；B、 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 起始： 9 12 0 0 變化： 3 9 3 3 平衡： 6 3 3 3 根據化學平衡常數的表達式，K=c(CH3OH)c(H2O)/[c3(H2)c(CO2)]=(11)/(132)=0.5， 0.5<0.52，說明反應是向正反應方向進行，此反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向進行，有T2P0/2，故C說法正確；D、此時的濃度商Qc= =0.4<0.5，說明反應向正反應方向移動，即v(正)>v(逆) ，故D說法正確。 11．2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。 汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線,如圖所示。 據此判斷: （1）該反應的ΔH____(填“>”或“<”)0。 （2）在T2溫度下,0~2 s內的平均反應速率v(N2)=____。 （3）當固體催化劑的質量一定時,增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S1>S2,在上圖中畫出c(CO2)在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。___________________ （4）若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是____(填代號)。 【答案】 < 0.025 molL-1s-1 bd 12．（1）在一定條件下，x A＋y Bz C的反應達到平衡。 ①已知A、B、C都是氣體，在減壓后平衡向逆反應方向移動，則x、y、z之間的關系是__________________； ②已知C是氣體，且x＋y＝z，在增大壓強時，如果平衡發(fā)生移動，則平衡一定向_____________（填“正反應方向”或“逆反應方向”）移動； ③已知B、C是氣體，當其他條件不變，增大A的物質的量時，平衡不發(fā)生移動，則A是_________（填“固”或“液”或“氣”）態(tài)物質； ④若加熱后C的質量分數減少，則正反應是_________（填“放熱”或“吸熱”）反應。 （2）二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環(huán)境化學當前的重要研究內容之一。硫酸生產中，SO2催化氧化生成SO3的原理為：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 某溫度下，SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如下圖所示。根據圖示回答下列問題： ①將2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa。該反應的平衡常數等于______________。 ②平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】 x＋y>z 逆反應方向 固或液 放熱 800Lmol－1 ＝ （2）① 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始量（mol） 2 1 0 轉化量（mol） 1.6 0.8 1.6 平衡量（mol） 0.4 0.2 1.6 所以平衡常數K＝ ②平衡常數只與溫度有關系，平衡狀態(tài)由A變到B時壓強增大，但溫度不變，所以平衡常數K(A)＝K(B)。 13．研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構建生態(tài)文明社會具有重要的意義?；卮鹣铝袉栴}： I.CO可用于高爐煉鐵，已知 Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2(g) △H1 =a kJ/ mol 3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4 (s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol 則反應Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=_________kJ/mol(用含a、b的代數式表示) Ⅱ.一定條件下，CO2和CO可以互相轉化。 （1）某溫度下，在容積為2L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應物發(fā)生反應：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。 甲容器15min后達到平衡，此時CO2的轉化率為75%。則0~15min內平均反應速率v(H2)= _________，此條件下該反應的平衡常數K=_________。 欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，則ω、x、y、z需滿足的關系是_________，且_________ (用含y的等式表示)。 （2）研究表明，溫度、壓強對反應“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g) C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g) △H”中乙苯的平衡轉化率影響如下圖所示： 則△H_________ 0(填“>”“<”或“=”)，壓強p1、p 2、p3從大到小的順序是_________。 （3）CO可被NO2氧化：CO+NO2CO2+NO。當溫度高于225℃時，反應速率v正=k正c(CO)c(NO2)、v逆=k逆c(CO2)c(NO)，k正、k逆分別為正、逆反應速率常數。在上述溫度范圍內，k正、k逆與該反應的平衡常數K之間的關系為_________。 【答案】（b+2a）/3 0.2molL－1min－1 1.8 x=2w+y z=y > p1>p2>p3 k=k正/k逆 【解析】 【分析】 Ⅰ.根據蓋斯定律△H3=（△H1+2△H2）/3； Ⅱ（1）v(H2)=△c/△t；由K=c(CO)c(H2O)/c(CO2)n(H2)計算平衡常數； 欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，則ω、x、y、z需滿足的關系(w-y):(x-y)=8:16即x=2w+y且z=y； （2）壓強越大,乙苯的平衡轉化率越??； （3）達平衡時v正=v逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)，由此計算。 （3）達平衡時v正=v逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)， 故k正/k逆=c(CO2)c(NO)/c(CO)c(NO2)=k 【點睛】 本題考查化學基本概念和基本理論，解題關鍵：蓋斯定律、平衡原理應用。難點（3）：達平衡時v正=v逆。 14．（1）反應Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1，平衡常數為K1 反應Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH2，平衡常數為K2 在不同溫度時K1、K2的值如下表： 700℃ 900℃ K1 1.47 2.15 K2 2.38 1.67 反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH，平衡常數為K，則ΔH＝_______(用ΔH1和ΔH2表示)，K＝________(用K1和K2表示)，且由上述計算可知，反應CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)是 _________反應(填“吸熱”或“放熱”)。 （2）一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體，發(fā)生反應Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH＞0，CO2的濃度與時間的關系如圖1所示： ①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 mol/L，則平衡時CO2的濃度為________mol/L。 ②下列措施中能使平衡時CO物質的量百分數增大的是________(填序號)。 A．升高溫度 B．增大壓強 C．再充入一定量的CO2 D．再加入一定量鐵粉 （3）對于可逆反應Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)，該反應的逆反應速率隨時間變化的關系如圖2。 ①從圖中看到，反應在t2時達平衡，在t1時改變了某種條件，改變的條件可能是______。 A．升溫 B．增大CO2濃度 C．使用催化劑 ②如果在t3時從混合物中分離出部分CO，t4～t5時間段反應處于新平衡狀態(tài)，請在圖上畫出t3～t5的v逆變化曲線_________________________。 【答案】 ΔH1－ΔH2 K1/K2 吸熱 2 0.67 A B 【解析】（1）由蓋斯定律，已知中第一個反應減第二個反應可得反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，所以△H=△H1－△H2，K=；由不同溫度時K1、K2的值可計算出，700℃時K=，900℃時K=，所以隨著溫度的升高，K值增大，正反應是吸熱反應。 （2）①根據圖1的數據列三段式得： 所以K===2；若鐵粉足量，CO2的起始濃度為2.0 mol/L，平衡時CO2的濃度為x，列三段式得： 因為溫度沒變，所以K沒變，列式得： =2，解得x=≈0.67，所以平衡時CO2的濃度為0.67mol/L。 （3）①從圖中看出，在t1時改變了條件，沒有使逆反應速率瞬間增大，是在原來基礎上逐漸增大，在t2時達平衡，因為升溫和使用催化劑都會使逆反應速率瞬間增大而發(fā)生突變，增大CO2濃度，正反應速率瞬間變大，逆反應速率逐漸增大，所以A和C錯誤，B正確。②如果在t3時從混合物中分離出部分CO，物質的量濃度減小，反應速率減小，平衡向正反應方向移動，逆反應速率瞬間減小，然后逐漸增大，t4時不再變化，t4～t5時間段反應處于新平衡狀態(tài)，所以t3～t5的v逆變化曲線為： 。