2020高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度 第3课时 化学平衡

[A篇知识对点训练]知识点一化学平衡常数1．下列关于平衡常数的说法中正确的是()A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度B．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值C．平衡常数的大小与温度、浓度、压强等有关D．从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度答案D答案解析在平衡常数表达式中，反应物浓度、生成物浓度都用平衡浓度，平衡常数的大小与温度有关，温度变化，反应的平衡常数也发生改变，因此A、B、C错误；平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度，平衡常数越大，反应进行的程度越大，所以D正确。解析2．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH0，下列有关说法正确的是()A．平衡常数表达式为K＝cCO·cH2cC·cH2OB．增大体系压强，平衡常数K不发生变化C．升高体系温度，平衡常数K减小D．增加C(s)的量，能加快正反应速率答案B答案解析固态物质浓度为常数，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确；升温该反应正向进行，K增大，C项错误；增加C(s)的量，对反应速率无影响，D项错误。解析3．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡常数表达式为()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解析依据化学平衡常数的定义可写出化学平衡常数的表达式，固体或纯液体的浓度视为常数，它们不列入平衡常数的表达式中，故选D。解析答案D答案4．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．2500B．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。解析答案C答案5．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请填写下列空白：(1)常温下，NO分解产生O2的平衡常数表达式为________________。(2)常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为________。(3)常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为____________。答案(1)K＝cN2·cO2c2NO(2)5×10－82(3)NOH2OCO2答案解析(1)由化学平衡常数的定义可知K1＝cN2·cO2c2NO。(2)水分解产生O2的平衡常数为1K2＝12×1081＝5×10－82。(3)NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的化学平衡常数数值分别为1×1030、5×10－82、4×10－92，所以产生O2的倾向：NOH2OCO2。解析知识点二平衡常数和平衡转化率的相关计算6．下列说法中正确的是()A．从平衡常数的大小可以推断任意反应进行的程度B．对同一反应，K值越大，反应物的转化率越大C．K值越大，反应物的转化率越小D．温度越高，K值越大答案B答案解析平衡常数可以推断可逆反应进行的程度，而非任意反应，A错误；平衡常数越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大，故B正确，C错误；温度升高，K值可能变大，也可能变小，D错误。解析7．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答案B答案解析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由化学方程式及以上数据判断可得A、C、D三项正确；平衡常数与反应温度有关，B项错误。解析8．实验室用4molSO2与2molO2进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.64kJ·mol－1，当放出314.624kJ热量时，SO2的转化率为()A．40%B．50%C．80%D．90%解析根据放出314.624kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为314.624kJ196.64kJ·mol－1×2＝3.2mol，故SO2的转化率为3.2mol4mol×100%＝80%。解析答案C答案9．X、Y、Z为三种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)。达到平衡时，若三者的物质的量满足n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为()A．[(a＋b)/5]×100%B．[2(a＋b)/(5b)]×100%C．[2(a＋b)/5]×100%D．[(a＋b)/(5b)]×100%答案B答案解析设参加反应的Y的物质的量为nmol，则X(g)＋2Y(g)2Z(g)起始/molab0平衡/mola－n/2b－nn由于平衡时n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则有(a－n/2)＋(b－n)＝n，解得n＝2(a＋b)/5，所以Y的转化率为[2(a＋b)/5]/b×100%＝[2(a＋b)/(5b)]×100%。解析10．可逆反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749K时，K＝94，则：(1)当CO和H2O的起始浓度均为2mol·L－1时，CO的转化率为________。(2)当CO的起始浓度仍为2mol·L－1，H2O的起始浓度为6mol·L－1时，CO的转化率约为________。答案(1)60%(2)85%答案解析(1)设CO转化的物质的量浓度为xmol·L－1，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始(mol·L－1)2200转化(mol·L－1)xxxx平衡(mol·L－1)2－x2－xxxK＝x22－x2＝94，解得：x＝1.2CO的转化率＝1.2mol·L－12mol·L－1×100%＝60%。解析(2)设CO转化的物质的量浓度为ymol·L－1，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始(mol·L－1)2600转化(mol·L－1)yyyy平衡(mol·L－1)2－y6－yyyK＝y22－y6－y＝94，解得：y≈1.7CO的转化率＝1.7mol·L－12mol·L－1×100%＝85%。解析[B篇综合提升训练]11．某温度下，在一个2L的密闭容器中加入4molA和2molB进行反应3A(g)＋2B(g)4C(s)＋D(g)，反应2min后达到平衡，测得生成1.6molC，下列说法正确的是()A．前2min，D的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1B．达到平衡状态时，B的转化率是40%C．增大该体系的压强，化学平衡常数增大D．达到平衡时，A、B的转化率之比为1∶1答案B答案解析生成1.6molC的同时消耗0.8molB，生成0.4molD，则前2min，v(D)＝0.4mol2L2min＝0.1mol·L－1·min－1，A项错误；B的平衡转化率为0.8mol2mol×100%＝40%，B项正确；平衡常数仅与温度有关，C项错误；开始时，A、B的投入量与化学计量数并不对应，所以两者的转化率并不相等，D项错误。解析12．人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应：CO＋HbO2O2＋HbCO,37℃时，该反应的平衡常数K＝220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是()A．CO与HbO2反应的平衡常数K＝cO2·cHbCOcCO·cHbO2B．人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少C．当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损D．把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒，其原理是使上述平衡向左移动答案C答案解析由反应方程式知，K的表达式正确，A正确；CO与HbO2反应的平衡常数达220，可见其正向进行的程度很大，B正确；K＝cO2·cHbCOcCO·cHbO2，由题意知，K＝220，cHbCOcHbO2＝0.02时，人的智力受损，则cCOcO2≈9×10－5，C错误；当O2浓度很大时，题中平衡将逆向移动，从而解救病人，D正确。解析13．H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。(2)在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0(填“”“”或“＝”)。答案(1)2.50.00285(2)答案解析对于反应H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)初始(mol)0.400.1000转化(mol)xxxx平衡(mol)0.40－x0.10－xxx反应平衡后水的物质的量分数为0.02，则x0.50＝0.02，x＝0.01。解析(1)H2S的平衡转化率α1＝0.01mol0.40mol×100%＝2.5%钢瓶的体积为2.5L，则平衡时各物质的浓度分别为c(H2S)＝0.156mol·L－1，c(CO2)＝0.036mol·L－1，c(COS)＝c(H2O)＝0.004mol·L－1，则K＝0.004×0.0040.156×0.036＝1351≈0.00285。(2)根据题目提供的数据可知温度由610K升高到620K时，化学反应达到平衡后水的物质的量分数由0.02变为0.03，所以H2S的转化率增大，α2α1；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故ΔH0。解析14．工业合成氨N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示，据图回答下列问题：(1)该反应通常用活性铁作催化剂，加活性铁会使图中B点升高还是降低________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________。(2)该反应平衡常数表达式为K＝____________，当某时刻c2NH3cN2·c3H2________K(填“”“”或“＝”)时，反应向右进行。(3)450℃时该反应的平衡常数________500℃时的平衡常数(填“”“”或“＝”)。(4)一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高H2的转化率，可以采取的合理措施有________(填字母代号)。a．高温高压b．加入催化剂c．增加N2的浓度d．增加H2的浓度e．分离出NH3解析(2)反应向右进行，说明c2NH3cN2·c3H2K。(3)由题图知该反应正向反应为放热反应，低温利于平衡正向移动，450℃时反应正向进行的程度大，即450℃对应的平衡常数K比500℃时的大。解析答案(1)降低催化剂能降低反应的活化能(2)c2NH3cN2·c3H2(3)(4)ce