第二章化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡第2课时 化学平衡常数课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.关于平衡常数K,下列说法中正确的是( )A.K值越大,反应速率越大B.对任一给定的可逆反应,温度升高,K值增大C.对任一给定的可逆反应,K值越大,反应物的平衡转化率越高D.加入催化剂或增大反应物浓度,K值将增大解析K值与催化剂、反应物的浓度、化学反应速率的大小无关,所以A、D错误;与反应温度有关,但是温度升高,K值可能增大也可能减小,B也错误。答案C2.汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)12N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.4kJ·mol-1在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )解析该反应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项错误;同理升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B项错误;平衡常数只受温度影响,与NO的物质的量无关,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项错误。答案C3.某温度时,反应SO2(g)+12O2(g)SO3(g)的平衡常数K=50。在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1应为( )A.2500 B.100C.4×10-4D.2×10-2解析K=c(SO3)c(SO2)·c12(O2),K1=c2(SO2)·c(O2)c2(SO3),K1=1K2=4×10-4。答案C4.已知反应A(g)+2B(g)C(g),在密闭容器中充入A、B、C三种气体,至建立化学平衡后,在温度不改变的前提下将体积缩小23,则该反应此时的平衡常数( )A.增大为原来的3倍B.增大为原来的2倍C.增大为原来的9倍D.不变解析化学平衡常数仅与温度有关,温度不变,则平衡常数不变。答案D5.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=1047②H2+Cl22HCl K=1017③H2+Br22HBr K=109④H2+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.①②③④B.④②③①C.①④③②D.无法确定解析化学平衡常数越大,
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示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。答案A6.已知298.15K时,可逆反应Pb2+(aq)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常数K=2.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10mol·L-1,则反应进行的方向是( )A.向右进行B.向左进行C.处于平衡状态D.无法判断解析Q=c(Sn2+)c(Pb2+)=0.10mol·L-10.10mol·L-1=1
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,假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板),保持温度不变,向增加的容器中充入相同体积的SO3(g),则可建立与原平衡一样的平衡,此时A、B、C、D各项的值均不变;然后抽掉隔板,将两容器压缩为一个容器大小,则压强增大,平衡逆向移动,气体的总物质的量减小,但总质量不变,因此平均相对分子质量增大;SO3(g)的转化率减小;c(SO2)、c(SO3)均增大,但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大,则c(SO3)c(SO2)增大;c2(SO3)c2(SO2)·c(O2)可看作该反应的平衡常数的倒数,而平衡常数只与温度有关,故不发生变化。答案B提升能力跨越等级1.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的数值如下:2NO(g)N2(g)+O2(g) K1=1×10302H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×10812CO2(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)B.常温下,反应2H2O(g)2H2(g)+O2(g)的平衡常数K=5×10-82C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2D.以上说法都不正确解析A项,K1=c(N2)·c(O2)c2(NO)。B项,K=1K2=12×1081=5×10-82,正确。C项,平衡常数越大,放出O2的倾向越大,故三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。答案B2.某温度下,向容积为2L的密闭反应器中充入0.10molSO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为( )A.3.2×103B.1.6×103C.8.0×102D.4.0×102解析SO3的起始浓度为0.05mol·L-1,则分解的SO3的浓度为0.05mol·L-1×20%=0.01mol·L-1,所以平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.01mol·L-1、0.005mol·L-1、0.04mol·L-1。化学平衡常数K=c2(SO3)c2(SO2)·c(O2)=3.2×103。答案A3.在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时的氮气的体积分数接近于( )A.5%B.10%C.15%D.20%解析 N2+3H22NH3起始量(mol)280转化量(mol)23243平衡量(mol)43643氮气的体积分数为43mol÷(43+6+43)mol=213≈15%。答案C4.在一定温度下的密闭容器中,加入1molCO和1molH2O发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时测得n(H2)=0.5mol,下列说法不正确的是( )A.在该温度下,反应的平衡常数K=1B.平衡常数与反应温度无关C.CO的平衡转化率为50%D.平衡时n(H2O)=0.5mol解析 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始/mol1100转化/mol0.50.50.50.5平衡/mol0.50.50.50.5由以上方程式及数据判断可得,A、C、D项正确。平衡常数与反应温度有关,B项错误。答案B5.在一定条件下,向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),当反应达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是( )A.平衡后CO的体积分数为40%B.平衡后CO的转化率为25%C.平衡后水的转化率为50%D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24解析设达到平衡时,反应消耗的CO的体积为x。 CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始:30mL20mL00变化:xxxx平衡:30mL-x20mL-xxx由题意知:20mL-x=x,故x=10mL。故平衡后CO的体积分数为30mL-10mL50mL×100%=40%,CO的转化率为10mL30mL×100%≈33.3%,H2O的转化率为10mL20mL×100%=50%,平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为30×28+20×1850=24。答案B6.在25℃时,恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:物质XYZ初始浓度/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1下列说法错误的是( )A.反应达平衡时,X的转化率为50%B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600C.改变压强可以改变此反应的平衡常数D.改变温度可以改变此反应的平衡常数解析X、Y、Z三种物质的浓度变化之比为:(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2,故化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g),K=c2(Z)c(X)·c3(Y)=0.120.05×(0.05)3=1600。平衡常数K与温度有关,与压强无关。答案C7.830K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。试回答下列问题:(1)若起始时c(CO)=2mol·L-1,c(H2O)=3mol·L-1,4s后达到平衡,此时CO的转化率为60%,则在该温度下,该反应的平衡常数K= 。用H2O表示的化学反应速率为 。 (2)在相同温度下,若起始时c(CO)=1mol·L-1,c(H2O)=2mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态 (填“是”或“否”),此时v(正) (填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。 (3)若降低温度,该反应的K值将 。 解析(1) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度(mol·L-1)2300变化浓度(mol·L-1)1.21.21.21.2平衡浓度(mol·L-1)0.81.81.21.2该反应的平衡常数K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=1.2×1.20.8×1.8=1,v(H2O)=1.2mol·L-14s=0.3mol·L-1·s-1。(2)反应进行到某时刻时,c(H2)=c(CO2)=0.5mol·L-1,c(CO)=0.5mol·L-1,c(H2O)=1.5mol·L-1,Q=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=0.5×0.50.5×1.5=13”)c。 (2)20s时,N2O4的浓度为 mol·L-1,0~20s内N2O4的平均反应速率为 。 (3)该反应的平衡常数表达式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,表明平衡时 。 A.N2O4的转化率越高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-1):0.20020s时浓度/(mol·L-1):0.140.1240s时浓度/(mol·L-1):0.100.2060s时浓度/(mol·L-1):0.090.22(此时达到平衡)所以b>c。(2)20s时c(N2O4)=0.14mol·L-1,v(N2O4)=-Δc(N2O4)Δt=(0.20-0.14)mol·L-1(20-0)s=0.003mol·L-1·s-1。(3)平衡常数K=c2(NO2)c(N2O4)=(0.22)20.09≈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 0.003mol·L-1·s-1(3)c2(NO2)c(N2O4) 0.54(4)ABD
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