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- 2021-08-24 发布
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第四课时 化学平衡常数
课后提能 层级练
1.在某温度下,可逆反应的平衡常数为K,下列说法不正确的是( )
A.K越大,达到平衡时反应进行的程度越大
B.K越大,达到平衡时反应物的转化率越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随温度的改变而改变
解析:选C 平衡常数K只随温度变化而变化,与反应物浓度的大小无关。K值越大,反应进行的程度越大,反应物的转化率越大。
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发生变化的是( )
A.将C(s)的表面积增大 B.增大体系压强
C.升高体系温度 D.使用合适的催化剂
解析:选C 平衡常数K只与温度有关,与浓度、压强、是否使用催化剂无关。
3.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.④③②①
C.①④③② D.无法确定
解析:选A 化学平衡常数越大,表示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。
4.汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.4 kJ·mol-1,在恒容的密闭容器中,反应达平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )
8
解析:选C 该反应的正方向为气体分子数减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,A选项错误;同理升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B选项错误;平衡常数只与温度有关,C选项正确;增加氮气的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D选项错误。
5.在淀粉KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示:
T/℃
5
15
25
35
50
K
1 100
841
689
533
409
下列说法正确的是( )
A.反应I2(aq)+I-(aq)I(aq)的ΔH>0
B.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I)减小
C.该反应的平衡常数表达式为K=
D.25 ℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K大于689
解析:选B 根据题中提供的数据知温度升高,平衡常数减小,则平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,故正反应为放热反应,ΔH<0,A错;其他条件不变,升高温度,平衡向逆反应方向移动,溶液中c(I)减小,B对;该反应的平衡常数表达式为K=,C错;平衡常数只与温度有关,25 ℃时,向溶液中加入少量KI固体,虽然平衡向正方向移动,但平衡常数不变,D错。
6.在一定温度下,反应H2(g)+X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( )
A.5% B.17%
C.25% D.33%
解析:选B 设达平衡时反应掉H2 物质的量浓度为x mol/L,
H2(g)+X2(g)HX(g)
8
c(始)/mol/L 0 0 1
c(变)/mol/L x x 2x
v(平)/mol/L x x 1-2x
=10,解之得x= mol/L,得出HX的分解率为:=≈17%。
7.已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1,平衡常数为K1;
反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH2,平衡常数为K2。
在不同温度时K1、K2的值如表:
700 ℃
900 ℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67
反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH,平衡常数为K,则ΔH=__________(用ΔH1和ΔH2表示),K=________(用K1和K2表示),且由上述计算可知,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是________(填“吸热”或“放热”)反应。
解析:目标反应可由上述两个反应相减得到,即ΔH=ΔH1-ΔH2,K=,随温度升高,K1增大,K2减小,所以增大,平衡正向移动,正反应为吸热反应。
答案:ΔH1-ΔH2 吸热
8.一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:
(1)该条件下反应的平衡常数为________;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO的浓度为________ mol·L-1。
(2)下列措施中能使平衡时增大的是________(填字母)。
A.升高温度 B.增大压强
C.再充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
解析:(1)平衡时c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=1 mol·L-1,K=2.0。设平衡时c(CO)=a mol·L-1,则平衡时c(CO2)=(2.0-a)mol·L-1,则K=2.0=,解得a=。
8
(2)升高温度,平衡正向移动,A正确;增大压强,平衡不移动,B错误;充入一定量的CO2,其K值不变,值不变,C错误;加入铁粉不影响平衡的移动,D错误。
答案:(1)2.0 (2)A
1.已知反应①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
解析:选B 在书写平衡常数表达式时,纯固体不写入其中,A错误;由于反应③=反应①-反应②,因此平衡常数K=,B正确;反应③中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此ΔH<0,C错误;对于反应③,在恒温恒容下,增大压强,如充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。
2.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)
解析:选C 平衡常数数学表达式中的分子、分母的浓度单位可以消去,故本反应中K的单位为1,A错误;该反应为放热反应,升高温度平衡左移,K值减小,即K2c1(CO),D错误。
3.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
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
8
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1 600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
解析:选C 平衡常数只与温度有关,增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关键是根据表中数据(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2推导出:X+3Y2Z。
4.设反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)平衡常数为K1;
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)平衡常数为K2。
测得在不同温度下,K1、K2值如表所示:
温度/℃
K1
K2
500
1.00
3.15
700
1.47
2.26
900
2.40
1.60
根据以上信息判断下列说法不正确的是( )
A.若500 ℃时进行反应①,则CO2转化率为50%
B.900 ℃进行反应③H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g),其平衡常数K3=1.50
C.反应①的焓变ΔH>0,反应②的焓变ΔH<0
D.反应①平衡体系中通入CO2,在温度不变的条件下,平衡正向移动,达到新平衡时CO2的转化率比原平衡小
解析:选D 根据数据K1随着温度升高而增大可知,反应①为吸热反应,K2随着温度升高而降低,反应②为放热反应,C项正确;反应①平衡体系中通入CO2,等效于增大压强,而反应①中改变压强不影响平衡移动,则转化率不变,D项不正确;若500 ℃时进行反应①,平衡时=1,α(CO2)==×100%=50%,A项正确;K3====1.50,B项正确。
5.某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g)。平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入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.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
解析:选D 在2 L的密闭容器中,反应达平衡时,各物质的体积分数之比等于各物质的物质的量之比,即平衡时,n(X)∶n(Y)∶n
8
(Z)=30%∶60%∶10%=3∶6∶1。设第一次平衡时X消耗的物质的量为x,则
X(g) + mY(g)3Z(g)
初始 1 mol 2 mol 0
转化 x mx 3x
平衡 1 mol-x 2 mol-mx 3x
则(1 mol-x)∶(2 mol-mx)∶3x=3∶6∶1,
解得x=0.1 mol、m=2,由此可得,A项、C项正确;同理可得第二次平衡时,Z的浓度为0.2 mol·L-1,D项不正确;平衡常数只与温度有关,两次平衡反应温度相同,故平衡常数相同,B项正确。
6.在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1,反应前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是( )
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应为吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7 mol
D.CO的平衡转化率为80%
解析:选C CO(g) + H2S(g)COS(g)+H2(g)
起始 10 mol x mol 0 0
转化 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol
平衡 8 mol(x-2) mol 2 mol 2 mol
设容器体积为V L,由K=0.1可得K===0.1,解得x=7,C项正确;CO的转化率为×100%=20%,D项不正确;通入CO后c(CO)增大,v(CO)增大之后逐渐减小,B项不正确;升高温度,c(H2S)增大,说明平衡向左移动,正反应为放热反应,A项不正确。
7.(2019·常州高二检测)乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇:
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)① 298 K时,K1=2.95×1011
2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) ② 298 K时,K2=1.71×1022
(1)写出反应①的平衡常数表达式K=________。
(2)条件相同时,反应①与反应②相比,转化程度更大的是________。以CO2
8
为原料合成乙醇的优点是________(写出一点即可)。
(3)在一定压强下,测得反应①的实验数据如表:
温度(K)
CO2转化率(%)
n(H2)/n(CO2)
500
600
700
800
1.5
45
33
20
12
2
60
43
28
15
3
83
62
37
22
根据表中数据分析:
①温度升高,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],对生成乙醇________(填“有利”或“不利”)。
解析:(1)根据平衡常数的定义知反应①的
K=。
(2)因K2=1.71×1022>K1=2.95×1011,由平衡常数的意义知反应②进行的更彻底,转化率更高;反应①利用CO2为原料,可以使废弃物被利用,有利于环保。
(3)①分析表格中数据发现,在n(H2)/n(CO2)相同时,随着温度的升高,CO2的转化率降低,所以K值减小。②分析表格中数据发现,在温度相同时,随n(H2)/n(CO2)值的增大,CO2的转化率升高,有利于生成乙醇。
答案:(1)
(2)反应② 废弃物利用,有利于环保(合理即可)
(3)①减小 ②有利
8.在某温度下,将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),连续测定c(I2)的变化,5 s 时测定c(I2)=0.008 0 mol·L-1并保持不变。填写下列空白:
(1)反应的平衡常数的表达式是K=________。
(2)此温度下,平衡常数值为________。
(3)若在此温度下,在10 L的密闭容器充入0.2 mol HI气体,达到平衡时,HI的转化率为________。
解析:(2)c(I2)=0.008 0 mol·L-1,c(H2)=0.008 0 mol·L-1,
c(HI)=0.004 0 mol·L-1
K==0.25。
(3)设生成的H2的浓度为x mol·L-1,
8
2HI(g)H2(g)+I2(g)
起始(mol·L-1) 0.02 0 0
转化(mol·L-1) 2x x x
平衡(mol·L-1) 0.02-2x x x
K′==,x=0.008,
α(HI)=×100%=80%。
答案:(1)(2)0.25(3)80%
8
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