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化学平衡常数
一、选择题
1．(2022·试题调研)以下关于平衡常数K的说法中，正确的选项是( )
①平衡常数K只与反响本身及温度有关 ②改变反响物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K③参加催化剂不改变平衡常数K④平衡常数K只与温度有关，与反响的本身及浓度、压强无关
A．①②B．②③
C．③④D．①③
答案：D
点拨：平衡常数K是一个温度常数，只与反响本身及温度有关，催化剂不能改变化学平衡，故参加催化剂不改变平衡常数K。
2．(2022·经典习题选萃)25℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，参加过量金属锡(Sn)，发生反响：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如下列图。以下判断正确的选项是( )
A．往平衡关系中参加少量金属铅后，c(Pb2＋)增大
B．往平衡关系中参加少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小
C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反响ΔH>0
D．25℃时，该反响的平衡常数K＝2.2
答案：D
点拨：A项金属铅是固体，其量的多少对平衡没有影响；B项往平衡体系中参加少量Sn(NO3)2固体，体系中c(Sn2＋)增大，是使平衡逆向移动，c(Pb2＋)增大；C项中升高温度c(Pb2＋)增大，说明平衡逆向移动，那么ΔH小于零；D项该反响的平衡常数表达式为：
K＝＝＝2.2
故D项正确。
3．在容积可变的密闭容器中，2mol N2和8mol H2在一定条件下反响，到达平衡时，H2的转化率为25%，那么平衡时氢气的体积分数接近于( )
A．5% B．10%
C．15% D．20%
答案：C
点拨：由题给数据知：增加反响的H2的物质的量为：
8mol×25%＝2mol
N2 ＋ 3H2 2NH3
始态 2mol 8mol 0
变化量 mol 2mol mol
平衡量mol 6mol mol
平衡时N2的体积分数为：
×100%＝15%
故C项正确。
4．对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反响的化学平衡常数的表达式为( )
A．K＝
B．K＝
C．K＝
D．K＝
答案：D
点拨：固体不写入表达式中。
5．关于化学平衡常数的表达正确的选项是( )
A．温度一定，一个化学反响的平衡常数不是一个常数
B．两种物质反响，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变
C．温度一定时，对于给定的化学反响，正、逆反响的平衡常数互为倒数
D．浓度商Q<K时，v(正)<v(逆)
答案：C
点拨：K是温度的函数，平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反响的平衡常数互为倒数，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，K正＝，K逆＝，所以K正＝。浓度商Q<K，未到达化学平衡状态，此时v(正)>v(逆)。
6．X、Y、Z为三种气体，把amol X和bmol Y充入一密闭容器中， 发生反响X＋2Y2Z。到达平衡时，假设它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，那么Y的转化率为( )
A.×100%B.×100%
C.×100% D.×100%
答案：B
点拨： X ＋ 2Y2Z
起始物质的量/mol ab 0
转化物质的量/mol x 2x 2x
平衡物质的量/mol a－xb－2x 2x
据题意：(a－x)＋(b－2x)＝2x
解得x＝，故Y的转化率为×100%＝×100%。
7．将4molsO2与2mol O2放入4L的密闭容器中，在一定条件下反响到达平衡：2SO2＋O22SO3，测得平衡时SO3的浓度为0.5mol/L。那么此条件下的平衡常数K为( )
A．4 B．0.25
C．0.4 D．0.2
答案：A
点拨： 2SO2＋O22SO3
初(mol)： 4 2 0
转(mol)： 2 1 2
平(mol)： 2 1 2
平衡时各自的浓度c(SO2)＝0.5mol/L，
c(O2)＝0.25mol/L，c(SO3)＝0.5mol/L
K＝＝4。
8．以下反响的平衡常数：①H2(g)＋S(s)H2S(g)，K1；②S(s)＋O2(g)SO2(g)，K2；那么反响H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是()
A．K1＋K2B．K1－K2
C．K1×K2D.
答案：D
点拨：K1＝，K2＝，第三个方程式的平衡常数K3＝＝K1×＝。
9．在一定温度下的密闭容器中存在：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，c(SO2)始＝0.4mol·L－1，c(O2)始＝1mol·L－1，经测定该反响在该温度下的平衡常数K＝19，此反响中SO2的转化量为( )
A．0.24mol·L－1B．0.28mol·L－1
C．0.32mol·L－1D．0.26mol·L－1
答案：C
点拨： 2SO2(g)＋O 2(g)2SO3(g)
起始量/(mol·L－1)： 0.4 1 0
变化量/(mol·L－1)： x 0.5xx
平衡量/(mol·L－1)： 0.4－x 1－0.5xx
由平衡常数的定义：K＝＝＝19，解得x＝0.32mol·L－1。
10．汽车尾气净化中的一个反响如下：NO(g)＋CO(g)N2＋CO2(g) ΔH＝－373.4kJ·mol－1
在恒容的密闭容器中，反响到达平衡后，改变某一条件，以下示意图正确的选项是( )
答案：C
点拨：该反响为气体化学计量数减小的放热反响。升温，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反响物浓度增大，平衡常数减小，同时，CO的转化率减小，故A项、B项都错；平衡常数只与温度有关，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。
三、非选择题
11．(2022·福建高二检测)T℃时，在一个体积为2L的容器中，A气体与B气体反响生成C气体，反响过程中A、B、C浓度变化如下列图。
(1)写出该反响的化学方程式：_______________________________________________________________________；
(2)该温度下该反响的平衡常数为________________________________________________________________________；
(3)：K(300℃)>K(350℃)，该反响是________热反响；
(4)0～4分钟时，A的平均反响速率为____________；
(5)到达平衡时B的转化率为____________；
(6)恒容条件下，以下措施中能使降低的有__________。
A．充入氦气
B．使用催化剂
C．再充入2.4mol A和1.6mol B
D．降低温度
答案：(1)2A(g)＋B(g)C(g)
(2)0.52 (3)放
(4)0.05mol·L－1·min－1
(5)25% (6)C、D
点拨：(1)据图可知t1时刻反响到达平衡，这段时间内A、B、C的物质的量变化值为0.8mol、0.4mol、0.4mol，故反响为2A(g)＋B(g)C(g)。
(2)因平衡时A、B、C的物质的量浓度分别为0.8mol/L、0.6mol/L、0.2mol/L，所以平衡常数
K＝
＝0.52mol－2·L2 。
(3)因为K(300℃)>K(350℃)，该反响为放热反响。
(4)0～4分钟时，A的平均反响速率为(2.4mol－2.0mol)÷2L÷4min＝0.05mol·L－1·min－1。
(5)到达平衡时B的转化率为0.4mol÷1.6mol×100%＝25%。
(6)恒容条件下充入氦气和使用催化剂，平衡不发生移动，不变；再充入2.4mol A和1.6mol B时，平衡正向进行的程度增大，反响物的转化率增大，故降低；降低温度，平衡向正反响方向移动，降低。
12．可逆反响CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，
(1)写出该反响的化学平衡常数表达式：K＝______ 。
(2)830k时，假设起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为______。
(3)830k时，假设只将起始时c(H2O)改为6mol/L，那么水蒸气的转化率为__________。
答案：(1)
(2)40% 1
(3)25%
点拨：(1)根据平衡常数的定义可写出K＝
(2) CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
c(初)mol/L 2 3 0 0
Δcmol/L 1.2 1.2 1.2 1.2
c(平)mol/L 0.8 1.8 1.2 1.2
K＝＝1，
H2O的转化率为×100%＝40%。
(3)设H2O(g)的转化率为x，那么
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
c(初)mol/L26 0 0
Δcmol/L 6x6x6x6x
c(平)mol/L 2－6x 6－6x6x6x
那么K＝＝1，
解得x＝25%。
13．(2022·经典习题选萃)高炉炼铁过程中发生的主要反响为Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)。
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请答复以下问题：
(1)该反响的平衡常数表达式K＝______________，ΔH＝______0(填“>〞、“<〞或“＝〞)；
(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1 000℃时参加Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反响经过10min后到达平衡。求该时间范围内反响的平均反响速率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的量
B．增加Fe2O3的量
C．移出局部CO2
D．提高反响温度
E．减小容器的容积
F．参加适宜的催化剂
答案：(1) < (2)0.006mol·(L·min)－1 60% (3)C
点拨：(1)注意物质的状态，随着温度升高K逐渐减小，所以此反响是放热反响。
(2)三段式：
Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)
始态/(mol·L－1)：0.10.1
终态/(mol·L－1): 0.1－x 0.1＋x
反响/(mol·L－1): xx
温度为1 000℃，所以K＝＝＝4.0，所以x＝0.06，
v(CO2)＝＝0.006min·L－1·min－1。
(3)Fe2O3、Fe均是固体，改变Fe、Fe2O3的量不影响反响速率和化反平衡，故A、B反响速率、化学平衡均不改变；C移出局部CO2，平衡右移，正确；D此反响为放热反响，升高温度，平衡左移，错误；E减小容器容积，相当于加压，平衡不移动，错误；F催化剂只影响化学反响速率，对平衡移动无影响，错误。
14．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。
(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生以下反响：
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
①反响的平衡常数表达式为K＝________。
②该温度下，在2L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，那么10min内CO2的平均反响速率为0.015mol·L－1·min－1,10min后生成了单质铁______g。
(2)可用上述的以应中某种物理量来说该反响已到达平衡状态的是________。
A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等
B．CO的生成速率与CO2的消耗速率相等
C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
E．气体密度不再变化
答案：(1)①②11.2 (2)ACE
点拨：(1)①固体没有浓度，只有气体、水溶液用浓度表示，所以K中不出现Fe2O3(s)和Fe(s)，K＝；
②10min 内生成CO2的物质的量为0.015mol·L－1·min－1·10min×2L＝0.3mol，以下关系式：
2Fe ～ 3CO2
2mol 3mol
0 .2mol 0.3mol
m(Fe)＝0.2mol×56 g·mol－1＝11.2 g
(2)CO生成速率为逆反响速率，CO2生成速率为正反响速率且CO、CO2前系数相等，那么v正(CO2)＝v逆(CO)，到达化学平衡；v生成(CO)＝v逆(CO)，v消耗(CO2)＝v逆(CO2)，无法说明是否到达化学平衡；m(CO)不变，那么n(CO)不变，n(CO)不变，反响到达平衡；该反响是气体体积不变的反响，反响任意时刻，体系的压强均相同；ρ＝，当m(气体)不变时，反响即到达平衡，到达平衡时ρ也不变。
易错案例警示
【案例】 体积为2L的密闭容器中，A与B在一定条件下反响生成C：A(g)＋2B(s)2C(g)。
(1)反响到达平衡时，平衡常数表达式K＝________；
(2)在不同温度下到达平衡时生成物C的物质的量如以下列图所示，那么该反响是______反响(填“放热〞或“吸热〞)，降低温度，K______(填“增大〞、“减小〞或“不变〞)。
(3)假设将容器的体积压缩为1L，平衡向______方向移动，K________(填“增大〞、“减小〞或“不变〞)。
(4)在500℃，从反响开始到平衡，C的平均反响速率v(C)＝______________。
【解析】
题号
内 容
(1)
易错答案
K＝
错因剖析
没有认真看题，误把B当做气体，或者根本就不知固体物质不能写入平衡常数表达式中。
(2)
易错答案
K减小
错因剖析
错误认为不管反响特点如何，升高温度K增大，降低温度K减小；实际上，据图像可知，升高温度，C的物质的量降低，说明平衡向逆反响方向移动，说明该反响为放热反响，故降低温度，平衡正向移动，K增大。
(3)
易错答案
K减小
错因剖析
误认为增大压强，平衡向逆反响方向移动，K就减小，忽略了K仅是温度的函数。
(4)
易错答案
0.05
错因剖析
忘记了化学反响速率的单位。
【答案】(1) (2)放热 增大
(3)逆反响 不变 (4)0.05mol/(L·min)
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