课时精练07-化学平衡常数-高二化学精讲精练(解析版).docx

课时精练07 化学平衡常数

1．对于反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，其化学平衡常数的表达式为(　　 )　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．K=c(Fe3O4)•c(H2)c(Fe)•c(H2O) B．K=c(Fe3O4)•c4(H2)c(Fe)•c4(H2O) C． K=c4(H2O)c4(H2) D．K=c4(H2)c4(H2O)
【答案】D
【解析】化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，但固体浓度视为定值，不写入平衡常数计算式中，D项正确。
2．在可逆反应中，平衡常数与反应进行的限度关系正确的是(　　)
A．K越大，反应程度越大 B．K越大，反应程度越小
C．K的大小与反应程度无关 D．升高温度，K增大
【答案】A
【解析】对于给定的可逆反应体系，化学平衡常数越大，反应进行的程度越大，A项正确；化学平衡常数与温度升降的关系视具体反应而定，对于放热反应，温度越高，K越小；对于吸热反应，温度越高，K越大。
3．已知下列反应在某温度下的平衡常数：　　　　　　　　　　　　　　　　　　
H2(g)+S(s) H2S(g)　K1
S(s)+O2(g) SO2(g)　K2
则在该温度下反应H2(g)+SO2(g) O2(g)+H2S(g)的平衡常数为(　　)
A．K1+K2 B．K1-K2 C．K1·K2 D．K1K2
【答案】D
【解析】由平衡常数的定义可知，K1=c(H2S)c(H2)，K2=c(SO2)c(O2)，反应H2(g)+SO2(g) O2(g)+H2S(g)的平衡常数K=c(O2)·c(H2S)c(H2)·c(SO2)，即K=K1K2。
4．对于可逆反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，在一定温度下其平衡常数为K，下列条件的变化中，能使K发生变化的是( )
A．缩小容器体积 B．降低体系温度
C．保持体积不变，充入O2 D．使用合适的催化剂
【答案】B
【解析】化学平衡常数只与温度有关，与其它外界条件无关，故在上述变化中能使K发生变化的是降低体系温度，故选B。
5．已知反应 2NH3N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2 + 3H2⇌2NH3的平衡常数为( )
A．4 B．2 C．1 D．0.5
【答案】A
【解析】反应2NH3⇌N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，则，在相同温度下，该条件下反应N2 + 3H22NH3的平衡常数，故A正确；故选A。
6．常温常压下，O3溶于水产生的游离氧原子[O]有很强的杀菌消毒能力，发生的反应如下：
反应①：O3O2+[O] ΔH>0 平衡常数为K1
反应②：[O]+O32O2 ΔH<0 平衡常数为K2
总反应：2O33O2 ΔH<0 平衡常数为K
下列叙述正确的是( )
A．降低温度，K减小 B．K=K1+K2
C．增大压强，K2减小 D．适当升温，可提高消毒效率
【答案】D
【解析】A项，降低温度向放热反应移动即正向移动，K增大，故A错误；B项，方程式相加，平衡常数应该相乘，因此K=K1∙K2，故B错误；C项，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即逆向移动，平衡常数不变，故C错误；D项，适当升温，反应速率加快，消毒效率提高，故D正确。故选D。
7．某可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则ΔH和K的数值相应变化正确的是(　　)
A．写成2aA(g)+2bB(g) 2cC(g)，ΔH值、K值均增加了一倍
B．写成2aA(g)+2bB(g) 2cC(g)，ΔH值增加了一倍，K值保持不变
C．写成cC(g) aA(g)+bB(g)，ΔH值、K值变为原来的相反数
D．写成cC(g) aA(g)+bB(g)，ΔH值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数
【答案】D
【解析】写成2aA(g)+2bB(g) 2cC(g)，ΔH值增加一倍，K值变为原来的平方。
8．在相同的温度下，已知反应：①N2(g)+O2(g) 2NO(g)的平衡常数K=3．84×10-11；②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=3．10×1026。在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为(　　)
A．①>② B．①<② C．①=② D．不能确定
【答案】B
【解析】平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度，平衡常数越大，表示正反应进行得越彻底。反应①进行的程度很小，而反应②进行的程度很大，B项符合题意。
9．可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态时，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的O2，下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商)(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．Q不变，K变大，O2的转化率增大
B．Q不变，K变大，SO2的转化率减小
C．Q减小，K不变，O2的转化率减小
D．Q增大，K不变，SO2的转化率增大
【答案】C
【解析】当可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态时，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的O2，浓度商Q减小，平衡向右移动，但O2的转化率减小，K不变。
10．某温度下，在2 L的密闭容器中充入1 mol X(g)和2 mol Y(g)，发生反应：X(g)+mY(g) 3Z(g)，达平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中充入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　)
A．m=2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．第一次平衡时，X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L-1
【答案】D
【解析】A项，根据再次充入1 mol Z(g)，平衡后X、Y、Z的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此m=2；B项，由于温度没有变化，故两次平衡的平衡常数相同；C项，因为是按照化学计量数之比充入的反应物，因此二者的平衡转化率相等；D项，该反应前后气体体积不变，因此反应后气体的物质的量与反应前一样，都为4 mol，而平衡后Z的体积分数为10%，平衡时Z的物质的量为4 mol×10%=0.4 mol，容器容积为2 L，Z的浓度为0.2 mol·L-1。
11．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数数值如下：
2NO(g) N2(g)+O2(g)　K1=1×1030
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　K2=2×1081
2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　 K3=4×10-92
以下说法正确的是(　　 )
A．常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=c(N2)•c(O2)c(NO)
B．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的进行程度由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
C．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10-80
D．以上说法都不正确
【答案】B
【解析】NO分解反应的K1=c(N2)•c(O2)c2(NO)，A项错误；H2O分解产生O2的平衡常数K=1K2=5×10-82，C项错误；根据NO、H2O、CO2分解的平衡常数，可判断三种化合物分解放出O2的进行程度大小顺序为NO>H2O>CO2，B项正确，D项错误。
12．向300 mL的密闭容器中放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表：
温度/ ℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1．9×10-5

下列说法不正确的是(　　 )
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B．在25 ℃时，反应Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C．在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v正>v逆
D．在80 ℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1
【答案】C
【解析】由表格数据可知，随着温度的升高，化学平衡常数减小，说明正反应是放热反应，A项正确；Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为已知反应平衡常数的倒数，即为15×104=2×10-5，B项正确；80 ℃时K=2，此时浓度商Q=0.50.54=8>2，故反应逆向进行，此时v正<v逆，C项不正确；n(CO)=0.3 mol，则c(CO)=1 mol·L-1，结合平衡常数表达式得c[Ni(CO)4]14=2，即c[Ni(CO)4]=2 mol·L-1，D项正确。
13．已知可逆反应：M(g)+N(g) P(g)+Q(g)　ΔH>0。在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)=1．0 mol·L-1，c(N)=3．0 mol·L-1，达到平衡时N的转化率为25%。下列说法正确的是(　　)
A．达到平衡后，增大压强，则正、逆反应速率不变，M的转化率不变
B．升高温度，达到新平衡时，M的体积分数增大
C．相同条件下，增大N的浓度，反应正向进行，平衡常数增大
D．相同条件下，若起始时c(M)=c(N)，达到平衡后，M的转化率为50%
【答案】D
【解析】增大压强，正、逆反应速率都增大，M的转化率不变，A项错误；升高温度，平衡正向移动，M的体积分数减小，B项错误；温度不变时，K不变，C项错误；设起始时c(M)=c(N)=1 .0 mol·L-1，平衡时M的变化浓度为x，根据前后两平衡态时的K相等，得K=x2(1-x)2=0.75×0.750.25×2．25=1，x=0.5 mol·L-1，所以M的转化率为50%，D项正确。
14．在3种不同条件下，分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)+B(g) 2D(g)　ΔH=Q kJ·mol-1。相关条件和数据如表所示：
实验编号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
700
700
750
达平衡时间/min
40
50
30
n(D)平衡/mol
1．5
1．5
1
化学平衡常数
K1
K2
K3
下列说法正确的是(　　)
A．升高温度能加快反应速率的原因是降低了活化能，使活化分子百分数增加
B．实验Ⅲ达平衡后，恒温下再向容器中充入1 mol A和1 mol D，平衡不移动
C．实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的910
D．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的化学平衡常数的大小关系为K3>K2>K1
【答案】B
【解析】升高温度能加快反应速率，是因为提高了单位体积内活化分子的百分数，但不改变活化能，故A项错误；
　　　　　　2A(g)+B(g) 2D(g)
起始(mol)： 2 1 0
变化(mol)： 1 0.5 1
平衡(mol)： 1 0.5 1
K3=0.520.52×0.25=4，实验Ⅲ达到平衡后再充入1 mol A和1 mol D，此时c(A)=1 mol·L-1，c(B)=0.25 mol·L-1，c(D)=1 mol·L-1，浓度商Q=1212×0.25=4=K3，说明平衡不移动。
　　　　　　　　　2A(g)+B(g) 2D(g)
起始(mol)： 2 1 0
变化(mol)： 1．5 0.75 1．5
平衡(mol)： 0.5 0.25 1．5
达到平衡时，实验Ⅲ中混合气体的物质的量为2．5 mol，实验Ⅰ中混合气体的物质的量为2．25 mol，两者压强之比为2．52．25=109，故B项正确、C项错误；根据C项，实验Ⅰ的化学平衡常数K1=72，实验Ⅲ的化学平衡常数K3=4，即随着温度的升高，化学平衡常数减小，即K1=K2>K3，故D项错误。
15．密闭容器中CH4 和 CO2的物质的量浓度均为 0.1 mol·L-1，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．平衡时CO与H2的物质的量之比为1∶1
B．p1、p2、p3、p4由小到大的顺序为p1<p2<p3<p4
C．1100 ℃、p4条件下，该反应10 min时达到平衡点X，则10 min内v(CO2)=0.008 mol·L-1·min-1
D．随着温度升高，该反应的平衡常数减小
【答案】D
【解析】A项，从正反应开始，整个过程中CO与H2的物质的量之比均符合1∶1；B项，当温度不变时，增大压强，平衡左移，CH4的转化率减小，所以p4>p3>p2>p1；C项，v(CO2)=0.1mol·L-1×80%10min=0.008 mol·L-1·min-1；D项，升高温度，CH4的转化率增大，说明正反应为吸热反应，K应增大。
16．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1。T1℃时，在恒容密闭容器中发生上述反应，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

(1)该条件下反应平衡常数表达式K=　　　　　　　；在T1℃时，反应的平衡常数为　　　　　　　　　。 
(2)相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)=0.4 mol·L-1、c(H2O)=0.6 mol·L-1、c(CH3OCH3)=1．2 mol·L-1，此时正、逆反应速率的大小：v(正)　　　　　　　(填“>”、“<”或“=”)v(逆) 
【答案】(1) c(CH3OCH3)•c(H2O)c2(CH3OH)　5　 (2)>
【解析】(1)根据题中化学方程式可写出K=c(CH3OCH3)•c(H2O)c2(CH3OH)，结合平衡时CH3OH(g)、CH3OCH3(g)、H2O(g)的浓度分别为0.4 mol·L-1、1 mol·L-1和0.8 mol·L-1，则K=c(CH3OCH3)•c(H2O)c2(CH3OH)=1×0.80.42=5。(2)根据题中数据可知浓度商Q=1．2×0.60.42=4.5<K，故平衡正向移动，即v(正)>v(逆)。

1．一定温度下，将2 mol A和2 mol B两种气体混合放入体积为2 L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)，2 min末反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L－1，下列说法正确的是(　　)
A．x的值为1
B．A的平衡转化率为40%
C．此温度下该反应的平衡常数K的数值等于0.5
D．A和B的平衡转化率相等
【答案】C
【解析】平衡时C的物质的量为0.8 mol，与D相等，则x的值为2；平衡时A消耗了1.2 mol，则其平衡转化率为60%；此温度下该反应的平衡常数K＝＝0.5；由于未按照对应的化学反应系数之比投料，所以A、B的平衡转化率不相等。故选C项。
2．1 mol X气体跟a mol Y气体在容积可变的密闭容器中发生如下反应：X(g)＋aY(g) bZ(g)反应达到平衡后，测得X的转化率为50%，而且在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a和b的数值可能是(　　)
A．a＝1，b＝2 B．a＝2，b＝1 C．a＝2，b＝2 D．a＝3，b＝2
【答案】D
【解析】根据“三段式”来解。
　　　　 X(g)　＋　aY(g)　　bZ(g)
初始物质的量1 mol　　　a mol　　　　0
转化物质的量0.5 mol　0.5a mol　　0.5b mol
平衡物质的量0.5 mol　0.5a mol　　0.5b mol
由于反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，故前后总的物质的量之比为4∶3，即(1＋a)：(0.5＋0.5a＋0.5b)＝4∶3，则有2b－a＝1，代入检验得D项正确。
3．已知某化学反应的平衡常数表达式为，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示：
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
下列有关叙述不正确的是(　　)
A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
B．上述反应的正反应是放热反应
C．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol时，该反应达到平衡状态
D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：，判断此时的温度是1 000 ℃
【答案】C
【解析】平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，故该反应是放热反应，B项正确；利用化学反应方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡，C项不正确；将所给关系式进行变化，可知该条件下平衡常数为0.6，所以D项正确。
4．在800℃时，体积为1升的密闭容器中，下列可逆反应达到化学平衡状态：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，已知CO和H2O(g)的初始浓度为0.01mol·L-1时，H2平衡浓度为0.005mol·L-1.若此时再加入0.02mol·L-1的H2O(g)，重新达到平衡时，H2平衡浓度为( )
A．0.025 mol·L-1 B．0.0075 mol·L-1 C．0.005 mol·L-1 D．0.015 mol·L-1
【答案】B
【解析】两次反应的温度相同，所以平衡常数不变，据此可以求出结果：

此时，又加入0.02mol/LH2O后：

此时，解得x=0.0025mol/L，此时氢气的浓度为0.005+x=0.0075mol/L，正确选项为B。
5．面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
写出由CO2、H2制备CH3OH的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)p2。 
②在其他条件不变的情况下，再充入a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数　　　　。 
(3)已知在T ℃时，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=0.32，在该温度下，c始(CO)=1 mol·L-1，c始(H2O)=1 mol·L-1，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应　　　　(填“已经”或“没有”)达到平衡，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　；此时v正　　　　(填“>”或“<”)v逆。 
【答案】(1)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1
(2)①小于　②增大　不变
(3)没有　Q=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=0.1×0.10.9×0.9≈0.0123<0.32　>
【解析】(1)由盖斯定律，方程式①-②得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2=-90 kJ·mol-1-(-41 kJ·mol-1)=-49 kJ·mol-1。(2)由图像可知，相同温度下，平衡时p2下CO的转化率大于p1下CO的转化率，由方程式①可知，增大压强平衡右移，故p1<p2；在其他条件不变的情况下，再充入a mol CO与2a mol H2，相当于增大压强，平衡右移，故CO的转化率增大；由于温度不变，故其平衡常数不变。(3)Q=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=0.1×0.10.9×0.9≈0.0123<K=0.32，故反应未达到平衡；此时反应向正反应方向进行，故v正>v逆。
6．已知尿酸是一种有机酸(以HUr表示)，能溶于水。关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)发生的反应如下：
HUrUr－＋H＋① Ur－(aq)＋Na＋(aq) NaUr(s)②
(1)关节炎大都是阴冷天气时发作，这说明反应②是__________反应(填“放热”或“吸热”)简述你得出该结论的理由：___________________________。
(2)当温度升高时，反应②的化学平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)写出反应②的平衡常数表达式K＝________________________。
【答案】(1)放热　阴冷天气易发病，说明温度降低，反应②平衡右移，有利于NaUr结晶，说明该反应为放热反应
(2)减小 (3
【解析】(1)阴冷天气易发病，说明温度降低，利于生成NaUr晶体，说明该反应为放热反应(2)升温，有利于平衡向着吸热方向移动，K值应减小(3)NaUr是固体，不写入表达式中。
7．汽车尾气是城市主要空气污染物，利用反应2NO(g) +2CO(g) N2+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2mol CO和2 mol NO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表：
时间/s
0
2
4
6
8
10
甲容器(T1)n(CO2)/mol
0
0.72
1.20
1.60
1.60
1.60
乙容器(T2)n(CO2)/mol
0
0.60
1.00
1.40
1.70
1.70
(1)T1___________T2(填“＞”、“＜”或“=”下同)，该反应ΔH___________0。
(2)乙容器中，2~4s内N2的平均反应速率υ(N2)=___________。
(3)甲容器中NO平衡转化率为___________，T1温度下该反应的平衡常数为___________。
(4)该反应达到平衡后，为提高反应速率同时提高NO的转化率，可采取的措施有_______(填字母序号)
a．增大NO浓度 b．压缩容器体积 c．移去部分N2 d．改用高效催化剂
【答案】(1)＞ ＜ (2)0.05mol/(L·s) 80％ (4)160 b
【解析】(1) 2NO(g) +2CO(g) ⇌N2+2CO2(g)，向甲、乙两个体积都为2.0L的恒容密闭容器中分别充入2mol CO和2 mol NO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡，甲容器达到平衡需要的时间短，则反应速率快，说明反应温度T1＞T2；达到平衡状态时，乙中CO2的物质的量大于甲中CO2的物质的量，说明降低温度，平衡正向进行，则正反应为放热反应，△H＜0；(2)乙容器中，2~4s内N2的平均反应速率v(N2)=v(CO2)= ×=0.05mol•L-1•s-1；(3) 甲容器中，由：

NO平衡转化率=×100%=80%；容器的体积为2L，则平衡常数K==160；(4)a项，增大NO浓度，NO的转化率降低，故a不选；b项，压缩容器体积，压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，NO的转化率增大，故b选；c项，移去部分N2，反应速率减慢，故c不选；d项，改用高效催化剂，平衡不移动，NO的转化率不变，故d不选；故选b。