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双基限时练(七) 化学平衡常数及等效平衡
1．下列关于平衡常数的说法正确的是( )
A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度
B．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值
C．平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关
D．从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度
答案 CD
解析 平衡常数大小只受温度影响而与浓度、压强、催化剂等无关。K值越大反应进行的越完全，可以依据平衡常数的大小推断一个反应进行的程度。
2．在肯定温度下，肯定体积的密闭容器中有如下平衡：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol/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( )
A．0.16 B．0.08
C．0.04 D．0.02
答案 C
解析 依据H2 ＋ I22HI
起始 0.1 0.1 0
转化 0.08 0.08 0.16
平衡 0.02 0.02 0.16
K＝＝＝64，
设平衡时H2的浓度为x，由于K值不变，因此K＝＝，解得x＝0.04。
3．1000 K时反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的K＝8.28×107(mol·L－1)－1，当各气体物质的量浓度分别为H2 0.7mol·L－1、CH4 0.2mol·L－1、N2 0.1mol·L－1时，上述反应( )
A．逆向移动 B．正向移动
C．达到平衡 D．不肯定
答案 B
解析 Qc＝＝<8.28×107，反应正向移动。
4．在一真空密闭容器中盛有1mol PCl5，加热到200 ℃，发生反应：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%。若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2mol PCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是( )
A．m>n B．m＝n
C．m<n D．无法比较
答案 C
解析 本题可运用等效平衡方法建立等效平衡模型，简洁而快速的解决不等效平衡问题。
5．已知下列反应的平衡常数：
H2(g)＋S(s)H2S(g)；K1
S(s)＋O2(g)SO2(g)；K2
则反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是( )
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1×K2 D．K1÷K2
答案 D
解析 由H2(g)＋S(s)H2S(g)得K1＝，由S(s)＋O2(g)SO2(g)得K2＝，则＝，即为反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数。
6．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－1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L－1
0.05
0.05
0.1
下列说法中错误的是( )
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．此反应可表示为X＋3Y2Z，该温度下平衡常数为1600mol－2·L2
C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
D．转变温度可以转变此反应的平衡常数
答案 C
解析 平衡时X的转化率为
×100%＝50%，
A项正确；依据表格中X、Y、Z浓度变化的比值(0.1mol·L－1－0.05mol·L－1):(0.2mol·L－1－0.05mol·L－1):(0.1mol·L－1－0)＝1:3:2，由于消耗的为反应物，增加的为生成物，则可推导出此反应为X＋3Y2Z，该温度时K＝＝＝1600mol－2·L2，B项正确；平衡常数只与温度有关，C项错，D项正确。
7．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )
A．增加压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
答案 B
解析 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)是一个气体总体积不发生转变的反应，增大压强平衡不移动，CO的转化率不变，A项错；反应是放热反应，降低温度，平衡向放热方向移动，B项正确；增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率降低，C项错；催化剂对化学平衡没有影响，D项错。
8．如图表示反应M(g)＋N(g)nQ(g)的平衡体系中，Q的物质的量浓度c(Q)与温度T的关系(曲线上的任何一点都表示平衡状态)。下列有关该反应的描述错误的是( )
A．通过分析题图，该反应正反应为放热反应
B．A状态与C状态的化学反应速率比较为v(A)<v(C)
C．在T1、D状态时，v(正)<v(逆)
D．在T2、B状态时，转变体积始终有v(正)＝v(逆)，则n＝2
答案 C
解析 温度上升，Q的物质的量浓度减小，说明正反应为放热反应；A状态与C状态相比，C状态所处温度高，则化学反应速率大小为v(A)<v(C)；在T1、D状态时，要达到平衡时的A状态，反应需正向进行，v(E)>v(逆)；在T2、B状态时，转变体积始终有v(正)＝v(逆)，说明平衡不移动，反应前后气体体积不变，则n＝2。
9．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。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/L)
0.010
0.020
0.020
c(CO2)(mol/L)
0.010
0.010
0.020
下列推断不正确的是( )
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/L
D．反应开头时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢
答案 C
解析 本题考查了化学平衡常数及转化率的计算。设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.01－x)mol·L－1、(0.01－x)mol·L－1、x mol·L－1、xmol·L－1，依据平衡常数K＝＝，解得x＝0.006，则甲中CO2 的转化率为×100%＝60%，由于乙相对于甲增大了H2浓度，CO2的转化率增大，大于60%，A项正确；设平衡时CO2的转化浓度为ymol·L－1，则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.02－y)mol·L－1、 (0.02－y)mol·L－1、ymol·L－1、ymol·L－1，依据平衡常数K＝＝，解得y＝0.012，丙中CO2的转化率为×100%＝60%，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.01mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中c(CO2)＝0.02mol·L－1－0.012mol·L－1＝0.008mol·L－1，C项错；反应开头时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。
10．T ℃，在一个体积为2 L的容器中，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、B、C浓度变化如图所示。
(1)写出该反应的化学方程式：__________________________。
(2)T ℃时，该反应的平衡常数为________。
(3)0～4分钟时，A的平均反应速率为________。
(4)达到平衡时B的转化率为________。
(5)恒容条件下，下列措施中能使降低的有____________。
A．充入氦气 B．使用催化剂
C．增大压强
答案 (1)2A(g)＋B(g)C(g)
(2)0.52
(3)0.05mol·L－1·min－1
(4)25%
(5)C
解析 (1)依据图示可知t1时刻反应达到平衡，这段时间A、B、C的物质的量的变化值分别为0.8mol、0.4mol、0.4mol，由此可写出反应方程式为2A(g)＋B(g)C(g)。
(2)由图知平衡时A、B、C的物质的量浓度分别为0.8mol/L、0.6mol/L、0.2mol/L，可求得T ℃时平衡常数K＝＝
0．52mol－2·L2。
(3)0～4分钟时，A的平均反应速率为＝0.05mol·L－1·min－1。
(4)达到平衡时B的转化率为×100%＝25%。
(5)恒容条件下充入氦气和使用催化剂，平衡均不发生移动，不变；增大压强平衡正向移动，反应物转化率增大，降低。
11．高炉炼铁中发生的基本反应之一：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)(正反应吸热)，其平衡常数可表示为K＝，已知1100 ℃，K＝0.263。
(1)温度上升，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值__________，平衡常数K值__________(“增大”、“减小”或“不变”)
(2)1100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，在这种状况下，该反应是否处于平衡状态，_________
(填“是”或“否”)，此时，化学反应速率v正________v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其缘由是_________________。
答案 (1)增大 增大
(2)否 大于 因温度不变，K值不变，此时c(CO2)/c(CO)<0.263，为增大c(CO2)/c(CO)比值，需v(正)>v(逆)
解析 (1)反应的正方向是吸热反应，上升温度平衡向正反应方向移动，c(CO2)增大，c(CO)减小，所以平衡常数K＝c(CO2)/c(CO)要增大。
(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，就处于非平衡状态。将c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1代入可得＝＝0.25<0.263。所以此时不是平衡状态，为了使浓度值等于平衡常数，二氧化碳浓度要增大，一氧化碳浓度要减小。所以，平衡将向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率。
12．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH>0，请回答下列问题：
(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；
(2)若反应温度上升，M的转化率________(填“增大”或“减小”或“不变”)；
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，则a＝________；
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________________。
答案 (1)25%
(2)增大
(3)6
(4)41%
解析 (1) M(g) ＋ N(g)P(g) ＋ Q(g)
起始态 mol·L－1 1 2.4 0 0
变化量 mol·L－1 1×60% 1×60% 1×60% 1×60%
因此N的转化率为×100%＝25%。
(2)由于该反应的ΔH>0，即为吸热反应，因此上升温度，平衡右移，M的转化率增大。
(3)依据(1)可求出各平衡浓度：c(M)＝0.4mol·L－1、c(N)＝1.8mol·L－1、c(P)＝0.6mol·L－1、c(Q)＝0.6mol·L－1。因此该温度下，化学平衡常数K＝＝＝。由于温度不变，因此K不变，转变起始量重新达到平衡后得c(P)＝2mol·L－1、c(Q)＝2mol·L－1、c(M)＝2mol·L－1、c(N)＝(a－2)mol·L－1。
K＝＝＝，解得a＝6。
(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)＝b(1－x)mol·L－1、
c(N)＝b(1－x)mol·L－1、c(P)＝bxmol·L－1、
c(Q)＝bxmol·L－1。
温度不变，则K不变。K＝
＝＝，
解得x＝41%。
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