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专题1-化学平衡常数--等效平衡

专题1 化学平衡常数 等效平衡

一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是 (　　)
A．只与化学反应方程式本身和温度有关
B．只与反应的温度有关
C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数
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表示。在一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知c(SO2)始＝0.4 mol·L－1，c(O2)始＝1 mol·L－1经测定该反应在该温度下的平衡常数K＝19，则此反应中SO2的转化量为 (　　)
A．0.24 mol·L－1　　　　　 B．0.28 mol·L－1
C．0.32 mol·L－1 D．0.26 mol·L－1
3．1000K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H20.7 mol·1－1、CH4 0.2 mol·L－1、N2 0.1 mol·L－1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．对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为
(　　)
A．K＝ B．K＝
C．K＝ D．K＝
5．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是
(　　)
A．K＝ B．K＝
C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小 D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化
6．在一定条件下，有下列分子数相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是
①H2＋F22HF　K＝1047 ②H2＋Cl22HCl　K＝1017
③H2＋Br22HBr　K＝109 ④H2＋I2HI　K＝l
比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是 (　　)
A．①②③④ B．④②③①
C．①④③② D．无法确定
7．(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 (　　)
A．33%　　 B．40%　　 C．50%　　 D．66%
8．在一定温度下，一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0.01 mol/L，达平衡时HI的浓度为0.16 mol/L。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 mol/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
9．(2008·山东高考)高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是 (　　)
A．该反应的焓变为正值 B．恒温恒容下，增大压强，H2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CO＋H2OCO2＋H2
10．298K时，各反应的平衡常数如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K＝1×10－30；
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K＝2×1081 ③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92
则常温下，NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是 (　　)
A．① B．② C．③ D．无法判断
11．在一恒定的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(气)＋B(气)xC(气)，达到平衡后，C的体积分数为W%：若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6 mol、B：0.3 mol，C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值 (　　)
A．只能为2 B．只能为3
C．可能是2，也可能是3 D．无法确定
12．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0 mol·L－1，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 (　　)
A．K2和K1的单位均为mol·L－1 B．K2<K1 C．c2(CO)＝c2(H2O) D．c1(CO)>c2(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)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下述条件，SO3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 SO3
C．保持温度和容器压强不变，充入1 mol O2 D．保持温度和容器压强不变，充入1 mol Ar
14．2000K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)＋O2(g)的平衡常数K′为 (　　)
A.　　 B．K2　　 C.　　 D.
15．在恒温、恒容下，有反应2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)，现从两条途径分别建立平衡。途径Ⅰ：A、B的起始浓度均为2 mol·L－1；途径Ⅱ：C、D的起始浓度分别为2 mol·L－1和6 mol·L－1。以下叙述正确的是 (　　)
A．达到平衡时，途径Ⅰ的反应速率等于途径Ⅱ的反应速率
B．达到平衡时，途径Ⅰ所得混合气体的压强等于途径Ⅱ所得混合气体的压强
C．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量相同
D．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量不相同
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。现有反应：CO(g)＋H2O (g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。在850℃时，K＝1。
(1)若升高温度到950℃时，达到平衡时K__________1(填“大于”“小于”或“等于”)
(2)850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2，则：
①当x＝5.0时，上述平衡向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是__________。
17．(2009·青岛模拟)向甲乙两个容积均为1L的恒容容器中，分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1mol B。相同条件下(温度T℃)，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g)ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示：

回答下列问题：
(1)乙容器中，平衡后物质B的转化率__________； (2)x＝__________；
(3)T℃时该反应的平衡常数为__________；
(4)下列说法正确的是 (　　)
A．向平衡后的乙容器中充入氦气可使c(A)增大
B．将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同
C．若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B，则平衡时甲容器中0.78 mol·L－1<c(A)<1.56 mol·L－1
18．(2002·上海)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝__________。
(2)该反应为__________反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是__________(多选扣分)。
(a)容器中压强不变　 (b)混合气体中c(CO)不变 (c)v正(H2)＝v逆(H2O)　 (d)c(CO2)＝c(CO)
(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为__________℃。
19．在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应，各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0 mol、D为6.5 mol、F为2.0 mol，设E为x mol，当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置，请填写以下空白。

(1)若x＝4.5，则右侧反应在起始时间向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行，要使起始反应维持向该方向进行，则x的最大值应小于__________。
(2)若x＝4.5和5.0，则在这种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？__________(填“相等”、“不相等”或“不能确定”)，其理由是__________________。
20．密闭容器中，保持一定温度，进行如下反应：N2(气)＋3H2(气)2NH3(气)，已知加入1 mol N2和3 mol H2，在恒压条件下，达到平衡时生成a mol NH3[见下表中编号(1)的一行]；在恒容条件下，达到平衡时生成b mol NH3[见下表中编号(4)的一行]。若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变。请填空：

状态

条件　
起始时各物质的物质的量(mol)
平衡时NH3的物质的量(mol)
编号
x(N2)
y(H2)
z(NH3)
恒压
(1)
1
3
0
a
(2)
3

0

(3)

0.2
0.5a

x、y、z取值必须满足的一般条件：__________。
恒容
(4)
1
3
0
b
(5)
0
0

b
(6)

2.25

b
x、y、z取值必须满足的一般条件(一个只含x、z，另一个只含y、z)：__________；__________。

a与b的关系是：a__________b(填>、<、＝)
1【解析】　大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。
【答案】　A
2【解析】　　　 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
起始量(mol·L－1) 0.4 1 0
变化量(mol·L－1) x 0.5x x
平衡量(mol·L－1) 0.4－x 1－0.5x x
由平衡常数的定义：K＝＝＝19
解得x＝0.32 mol·L－1。
【答案】　C
3【解析】　根据Q和K的相对大小判断。
【答案】　A
4【解析】　注意Fe和Fe3O4为固态，其浓度视为“1”，根据平衡常数表达式知D对。
【答案】　D
5【答案】　B
6【答案】　A
7【答案】　D
8【答案】　C
9【答案】　A
10【解析】　要判断NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。由计算可知：
①2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K＝1×1030
②2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　K＝5×10－82
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92
平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。
【答案】　A
11【解析】　本题考查等效平衡的有关知识，若x＝3时，则不论C为多少，A、B投料比与原投料比相同，可形成等效平衡；将1.4 mol C向左完全转化，要为等效平衡，则有：0.3＋＝1，x＝2。
【答案】　C
12【解析】　平衡常数数学表达式的分子和分母分别为两个浓度的乘积，因此K的单位不可能为mol·L－1；该反应是放热反应，升高温度平衡左移，所以K2<K1，B是正确的；本反应是等物质的量的CO和H2O(g)起反应，因此无论温度升降、压强变化，c(CO)＝c(H2O)，选项C也正确；升高温度平衡左移，因此c2(CO)比c1(CO)增大，D项是错项。
【答案】　BC
13【解析】　A选项中保持温度和容器体积不变，充入1 mol SO3，SO3的浓度增大，即在温度一定的条件下增加生成物的浓度，使Q的值增大，在温度一定的条件下反应的平衡常数K是一个定值，则Q>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 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Q<K，平衡向消耗反应物O2的方向移动，即平衡右移，SO3的浓度是在减小了的基础上再增大，但比原来还是小了。D选项中恒定温度和压强，充入Ar的瞬间，容器的体积增大，SO2、O2、SO3的浓度都相同程度地减小，对于反应混合体系来
讲，相当于减小反应体系的压强，因此平衡左移，SO3的浓度继续减小。
【答案】　B
14【解析】　化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，如果一个化学方程式各物质化学式前的系数加倍，则其平衡常数按指数关系增加。对于给定的化学反应，正向与逆向反应的平衡常数互为倒数。
因为本题给定的化学方程式中各物质化学式前系数是原来化学方程式中物质化学式前系数的－2倍，因此其平衡常数是原来平衡常数的－2次方，因此C选项应该是正确的。
【答案】　C
15【答案】　A
16【解析】　(1)从题给信息知：正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，CO2和H2的浓度将减小，而CO和H2O(g)的浓度将增大，故K值减小；
(2)将1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2代入平衡常数表达式中，得x＝3.0 mol<5.0 mol，平衡向逆反应方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是：x<3.0 mol。
【答案】　(1)小于　(2)①逆反应　②x<3.0
17【解析】　(1)乙容器反应达到平衡时c(A)＝0.5 mol·L－1，转化率为50%。
(2)甲容器反应达到平衡后，c(A)＝0.78 mol·L－1，转化率为61%，即压强越大，A的转化率越高，所以正反应为气体体积减小的反应，x＝1。
(3)反应达到平衡时，乙容器中c(A)＝c(B)＝c(C)＝0.5 mol·L－1，T℃时，该反应的平衡常数为2。
(4)A项，向平衡后的乙容器中充入惰性气体氦气，气体的浓度不变，平衡不发生移动，c(A)不变；B项，将乙容器单独升温，平衡逆向移动，A的体积分数增大，更大于甲容器中A的体积分数；C项，若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B，达到平衡时A的转化率比不加前增大，所以平衡时甲容器中0.78 mol·L－1<c(A)<1.56 mol·L－1。
【答案】　(1)50%　(2)1　(3)2　(4)C
18【答案】　(1)　(2)吸热
(3)b、c　(4)830
19【解析】　(1)依题设，A、B、C起始的物质的量都是4 mol，即左侧气体的总物质的量为12 mol，为使隔板居中，右侧气体的总物质的量也应为12 mol。
当E＝4.5时，右侧气体起始的总物质的量为
6．5 mol＋4.5 mol＋2.0 mol＝13 mol
可见右侧的总物质的量大于左侧，为使隔板居中，右侧的总物质的量必须减少到12 mol，只有反应向正方向进行才能达到此目的。
现在来讨论x的最大取值。
设平衡时E消耗的物质的量为2a mol，则起始与平衡时右侧各气体的物质的量关系是：
　　　 D(g)＋2E(g)2F(g)
起始时： 6.5 x 2.0
平衡时： 6.5－ a x－2a 2.0＋2a
为维持隔板居中，右侧应满足：

即解之，x<7.0
(2)当x的值分别为4.5和5.0 时，欲使之都达到平衡状态，都满足反应混合物的总物质的量为12 mol，它们向正方向进行的程度肯定不同，其中x＝5.0时进行的程度必然大于x＝4.5时进行的程度，按题目的叙述，这可以通过调节反应器的温度来实现。换句话说，在x＝4.5和x＝5.0这两种情况是处于不同温度条件下达到平衡的。
与之相应，反应器左侧平衡的反应混合物总物质的量尽管仍为12 mol，但也分别处于不同的温度状态，因此A的物质的量在这种平衡状态下也不相等。
【答案】　(1)正反应　7.0
(2)不相等　因为这两种情况是在两种不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以物质的量也不同。
20【答案】
恒压
(2)

9

3a
(3)
0.4
1.2

x、y、z取值必须满足的一般条件：y＝3x(x≥0)；z≥0(x、y、z不同时为0。)。
恒容
(5)

2

(6)
0.75

0.5

x、y、z取值必须满足的一般条件(一个只含x、z，另一个只含y、z)：2x＋z＝2；2y＋3z＝6。
a与b的关系是：a>b

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