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- 2021-08-24 发布
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课时分层作业(九)
(建议用时:40分钟)
[基础达标练]
1.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=
D [固体的浓度为常数,不写入表达式中。]
2.对于可逆反应:C(s)+CO2(g)2CO(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值发生变化的是( )
A.将C(s)的表面积增大 B.增大体系的压强
C.升高体系的温度 D.使用合适的催化剂
C [化学平衡常数只受温度的影响,温度变化,K值才发生变化;平衡常数的大小与浓度、压强以及是否使用催化剂无关。]
3.2 000 K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.
C [平衡常数与化学方程式的写法有关,对于题干中的两个反应:K=,K′=,所以K′=。]
4.在一定条件下,有下列分子数之比相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是①H2+F22HF K=1047;②H2+Cl22HCl K=1017;③H2+Br22HBr K=109;④H2+I22HI K=1。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
A [K越大,反应程度越大。]
5.已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830 ℃时,向一个2 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.20 mol B,10 s时达到平衡。下列说法不
7
正确的是( )
温度/℃
700
830
1 200
K值
1.7
1.0
0.4
A.达到平衡后,B的转化率为50%
B.增大压强,正、逆反应速率均加快
C.该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动
D.反应初始至平衡,A的平均反应速率v(A)=0.005 mol·L-1·s-1
C [平衡时B的转化率=×100%=50%,A项正确;增大压强,正、逆反应速率都增大,B项正确;由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升温平衡向逆反应方向移动,故正反应是放热反应,C项错误;反应初始至平衡,v(A)==0.005 mol·L-1·s-1,D项正确。]
6.汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )
A.温度T下,该反应的平衡常数K=
B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<0
A [A.由曲线a可知,达到平衡时c(N2)=c1 mol/L,则生成的c(NO)=2(c0-c1) mol/L,故K==。B.反应物和产物都是气体,当容器保持恒容时,混合气体的密度始终保持不变。C.催化剂的加入只能改变反应速率而不可能使平衡发生移动,故加入催化剂后达到平衡时,c(N2)仍为c1 mol/L。D.若曲线b改变的是温度,根据达到平衡时曲线b对应的时间短,则对应温度高,升高温度时c(N2)减小,平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0。]
7.在密闭容器中,给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。在500 ℃时,平衡常数K
7
=9。若反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol·L-1,则在此条件下CO的转化率为( )
A.25% B.50%
C.75% D.80%
C [依据化学平衡,设CO的转化浓度为x mol·L-1,列三段式:
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
起始量(mol·L-1) 0.02 0.02 0 0
转化量(mol·L-1) x x x x
平衡量(mol·L-1) 0.02-x 0.02-x x x
平衡常数K===9,解得:x=0.015;CO的转化率=×100%=75%。]
8.将4 mol SO2(g)与2 mol O2(g)放入4 L的密闭容器中,在一定条件下反应达到平衡:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L-1。则此条件下的平衡常数K为( )
A.4 B.0.25
C.0.4 D.0.2
A [ 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
初始(mol): 4 2 0
转化(mol): 2 1 2
平衡(mol): 2 1 2
平衡时各物质的浓度:c(SO2)=0.5 mol·L-1,c(O2)=0.25 mol·L-1,c(SO3)=0.5 mol·L-1,K===4。]
9.在80 ℃时,将0.4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
t/s
c/(mol/L)
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
0.20
a
0.10
c
d
e
c(NO2)
0.00
0.12
b
0.22
0.22
0.22
反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅。
(1)该反应的化学方程式为_______________________________________,
表中b________c(填“>”“<”或“=”)。
(2)20 s时,N2O4的浓度为________mol/L,0~20 s内N2O4的平均反应速率为____________。
7
(3)该反应的平衡常数表达式为K=________,在80 ℃时该反应的平衡常数K值为________(保留2位小数)。
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡________(填字母序号)。
A.N2O4的转化率越大
B.NO2的产量越大
C.N2O4与NO2的浓度之比越大
D.正反应进行的程度越大
[解析] (1)根据题中信息,知
N2O4(g)2NO2(g)
开始浓度/(mol/L): 0.20 0
20 s时/(mol/L): 0.14 0.12
40 s时/(mol/L): 0.10 0.20
60 s时/(mol/L): 0.09 0.22(此时达到平衡)
80 s时/(mol/L): 0.09 0.22
所以b>c。
(2)20 s时c(N2O4)=0.14 mol/L,
v(N2O4)==
=0.003 mol/(L·s)。
(3)平衡时K==≈0.54。
(4)K值越大,说明正向反应进行的程度越大,反应进行越完全,反应物转化率越大,故A、B、D正确。
[答案] (1)N2O4(g)2NO2(g) >
(2)0.14 0.003 mol/(L·s)
(3) 0.54
(4)ABD
10.(1)K值大小与温度的关系是温度升高,K值________(填“一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。
(2)在一体积为10 L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在850 ℃时发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。CO和H2O浓度变化如图所示,则前4 min的平均反应速率v(CO)=________mol·L-1·min-1。
7
(3)该反应的化学平衡常数表达式为K=________,850 ℃时当反应进行到4 min时即达到平衡状态,这时化学平衡常数的值为________。
[解析] (2)v(CO)= mol·L-1·min-1。
(3) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
c始/(mol·L-1) 0.2 0.3 0 0
Δc/(mol·L-1) 0.2-0.08 0.3-0.18 0.12 0.12
c平/(mol·L-1) 0.08 0.18 0.12 0.12
K==1。
[答案] (1)可能增大也可能减小
(2)0.030 (3) 1
[能力提升练]
11.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可以发生以下反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:
时间/s
0
500
1 000
1 500
c(N2O5)/mol·L-1
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法中不正确的是( )
A.500 s内,N2O5的分解速率为2.96×10-3 mol·L-1·s-1
B.T1温度下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K15.00 mol·L-1
C [该反应为吸热反应,温度越高,K值越大。]
12.已知A(g)+B(g)C(g)+D(g),反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/ ℃
700
800
830
1 000
1 200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
830 ℃时,向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol的A和0.8 mol的B,反应初始4 s内A的平均反应速率v(A)=0.005 mol·L-1·s-1。下列说法正确的是( )
A.4 s时c(B)为0.76 mol·L-1
7
B.830 ℃达平衡时,A的转化率为80%
C.反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动
D.1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为0.4
B [A项,4 s时Δc(A)=v(A)·Δt=0.005 mol·L-1·s-1×4 s=0.02 mol·L-1,则Δc(B)=0.02 mol·L-1,则4 s时c(B)=-0.02 mol·L-1=0.38 mol·L-1,错误;C项,由表中数据可知,升高温度,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,错误;D项中的反应是题干中已知反应的逆反应,故1 200 ℃时,K(逆)===2.5,错误。]
13.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是
( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)= mol/(L·min)
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
C [T1比T2先达到平衡,说明T1>T2(温度高反应速率快,达到平衡需要的时间短)。温度高,达到平衡比温度低达到平衡时X的浓度大,说明升温平衡逆向移动,即逆反应方向是吸热反应(正反应是放热反应)。M点的反应程度比W点的反应程度小,故反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量,A错误。选项B是X的反应速率的计算式,Y的反应速率是X的反应速率的一半,B错误。M点消耗的X比N点消耗的X多,消耗的X生成的Y也多,故M点逆反应速率大于N点逆反应速率,由于M点是平衡点,所以M点的正、逆反应速率相等,因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C正确。M点时再加入一定量X,相当于加压,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,反应物X的转化率增大,D错误。]
14.对于可逆反应CO+H2O(g)CO2+H2,回答下列问题:
(1)830 K时,若起始时c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为________;平衡常数K的值为________。
(2)830 K,若只将起始时c(H2O)改为6 mol·L-1,则水蒸气的转化率为________。
(3)若830 K时,起始浓度c(CO)=a mol·L-1,c(H2O)=b mol·L-1,H2的平衡浓度c(H2
7
)=c mol·L-1,则:
①a、b、c之间的关系式是________;
②当a=b时,a=________c。
[解析] 在以下计算中,各浓度单位均为mol·L-1。
(1) CO+H2O(g) CO2+H2
起始浓度 2 3 0 0
转化浓度 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度 0.8 1.8 1.2 1.2
K==1,α(H2O)=×100%=40%。
(2)设CO的转化浓度为x
CO+H2O(g)CO2+H2
起始浓度 2 6 0 0
转化浓度 x x x x
平衡浓度 2-x 6-x x x
K==1,解得x=1.5 mol·L-1,
则α(H2O)=×100%=25%。
(3) CO+H2O(g)CO2+H2
起始浓度 a b 0 0
转化浓度 c c c c
平衡浓度 a-c b-c c c
=1,化简得c=,因为a=b,所以a=2c。
[答案] (1)40% 1 (2)25% (3)①c= ②2
7
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