2021-2022版高中化学-课时分层作业9-化学平衡常数新人教版选修4.doc

2021-2022版高中化学 课时分层作业9 化学平衡常数新人教版选修4

2021-2022版高中化学 课时分层作业9 化学平衡常数新人教版选修4

年级：
姓名：

- 11 -

化学平衡常数

(30分钟　50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题6分,共36分)
1.(2019·南昌高二检测)化学平衡常数在工业上有着重要的应用。下列关于化学平衡常数的叙述中不正确的是 (　　)
A.某特定反应的平衡常数仅是温度的函数
B.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化
C.平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动达到新的平衡
D.催化剂不能改变平衡常数的大小
【解析】选B。化学平衡常数仅是温度的函数,温度改变平衡常数改变,温度不变平衡常数不变,因此平衡常数变化时,化学平衡发生移动,但化学平衡发生移动时,平衡常数未必变化,催化剂不能使平衡移动,也不能使平衡常数改变。
2.1 000 K时反应C(s)+2H2(g)CH4(g)的K=8.28×107,当各气体物质的量浓度分别为H2 0.7 mol·L-1、CH4 0.2 mol·L-1时,上述反应 (　　)
A.正向移动　　　　　　　　　 B.逆向移动
C.达到平衡 D.不一定
【解析】选A。Qc==0.408,Qc<K,说明该反应没达到平衡,v(正)>v(逆)。
【易错提醒】解答本题注意以下两点:
(1)比较浓度商Qc与平衡常数K的关系,可以判断反应进行的方向;
(2)注意该反应平衡常数K的表达式的书写,固体不写入其中。
3.(2019·福州高二检测)将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g)。达到平衡时,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(HI)= 4 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为 (　　)
A.9　　　　B.16　　　　C.20　　　　D.25
【解析】选C。由H2和HI的平衡浓度可推算出①反应生成的HI和NH3的浓度都为0.5 mol·L-1×2+4 mol·L-1=5 mol·L-1,由于NH3没有转化,其平衡浓度仍为5 mol·L-1,而HI的平衡浓度由题意可知为4 mol·L-1,则①的平衡常数K1=c(NH3)·c(HI)=5×4=20。
4.(2019·蚌埠高二检测)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下表:
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%
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.升高温度平衡常数增大,则此反应为吸热反应
【解析】选C。平衡建立的过程,X的转化浓度为0.05 mol·L-1,其转化率为×100%=50%,A对;平衡建立过程中,X、Y、Z转化的浓度分别为0.05 mol·L-1、0.15 mol·L-1、0.1 mol·L-1,三者的化学计量数之比为1∶3∶2,反应可表示为X+3Y2Z,平衡常数K==1 600,B对;平衡常数只与温度有关,C错;对于吸热反应,升温K值增大,D正确。
5.(2019·宜昌高二检测)已知830 ℃时,反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数K=1,将各物质按表中的物质的量(单位:mol)投入恒容容器中,则开始时反应逆向进行的是 (　　)
选项
A
B
C
D
n(CO2)
3
1
0
1
n(H2)
2
1
0
1
n(CO)
1
2
3
0.5
n(H2O)
5
2
3
2
【解析】选A。Qc(A)==1.2,Qc(B)==0.25,Qc(C)=0,Qc(D)==1。Qc(B)、Qc(C)均小于平衡常数1,所以B、C两种情况下反应正向进行;Qc(D)=1,反应处于平衡状态;Qc(A)大于1,反应逆向进行。
6.(2019·张家口高二检测)对于mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g),反应过程中,当其他条件不变时,C的百分含量(C%)和压强(p)的关系如图,下列叙述正确的是(　　)

A.达到平衡后,加入催化剂,则C%增大
B.达到平衡后,若升温,平衡常数变小
C.化学方程式中m+n>e+f
D.达到平衡后,增加A的量,平衡正向移动
【解析】选B。加入催化剂平衡不移动,A项错误;由图知,相同压强下升高温度,C的百分含量(C%)减小,平衡向左移动,平衡常数变小,B项正确;由图知,温度相同增大压强,C的百分含量(C%)增大,平衡向正向移动,n>e+f,A为固体,A的分子数及量并不影响平衡,C项错误; A为固体,增加固体的量平衡不发生移动,D项错误。
【补偿训练】
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,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是(　　)

【解析】选C。对于放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,K值减小,CO的转化率降低,A、B错误;温度不变,K值不变,C正确;增加N2的量,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率降低,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
7.(2019·南平高二检测)下列反应在210 ℃达到平衡:
①PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH>0,K=1;
②CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)　ΔH<0,K=5×104;
③COCl2(g)CO(g)+Cl2(g);
(1)根据反应①的平衡常数K表达式,下列等式必定成立的是________。 
A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
B.c(PCl5)=c(PCl3)c(Cl2)=1
C.c(PCl5)=c(PCl3)c(Cl2)
反应②和反应③的平衡常数K表达式________(填“相同”或“不同”)。 
(2)降低Cl2的浓度,反应③的K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(3)要使反应①和反应②的K值相等,应采取的措施是________。 
A.反应①②同时升温
B.反应①②同时降温
C.反应①降温,反应②维持在210 ℃
【解析】可逆反应达到化学平衡,生成物浓度的计量数次幂的乘积与反应物浓度的计量数次幂的乘积之比为一常数。对于反应①来说,K==1;故应选C。反应②和③的反应物、生成物恰好颠倒,K的表达式是不同的,平衡常数与物质浓度无关,只随温度而变,温度升高,正反应为吸热反应的K值增大,正反应为放热反应的K值减小,所以(2)应填“不变”,(3)应选A。
答案:(1)C　不同　(2)不变　(3)A

(30分钟　50分)
一、选择题(本题包括5小题,每小题7分,共35分)
1.(2019·银川高二检测)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。由题中的反应和数据可知:HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数K=0.1。设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为x mol·L-1,则平衡时HX、H2、X2的浓度分别为(1.0-x) mol·L-1、0.5x mol·L-1、0.5x mol·L-1,代入K的表达式有=0.1,解得x≈0.17,故可知HX的转化率为×100%=17%。
【补偿训练】
1 000 ℃时,FeO(s)+H2Fe(s)+H2O,K=0.52。欲使容器中有1.0 mol FeO被还原,反应前容器中应充入a mol H2。则a的值最接近 (　　)
A.1.0　　B.2.0　　C.3.0　　D.4.0
【解析】选C。1 000 ℃时,水是气态。当容器中有1.0 mol FeO被还原时,有1.0 mol H2参与反应,生成1.0 mol H2O。设容器容积为V L,则平衡时c(H2O)
= mol·L-1,c(H2)= mol·L-1。K===0.52,解得a≈2.9,C选项正确。
2.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行反应:X(g)+2Y(g)3Z(g)+Q(s)　ΔH>0,下列叙述正确的是 (　　)
A.当容器中X与Y的物质的量之比满足1∶2时反应达到平衡
B.达到平衡时X的转化率为25%,则平衡常数K为
C.达到平衡后,反应速率2v正(Y)=3v逆(Z)
D.达到平衡后,加入Q,平衡逆向移动
【解析】选B。反应中X、Y按照物质的量之比1∶2进行反应,而容器中两者物质的量之比为1∶2时不一定达到平衡,A项错误;设X、Y起始的物质的量都为1 mol,容器的体积为V L,达到平衡时X的物质的量是1 mol×(1-25%)=0.75 mol,消耗X的物质的量是0.25 mol,则Y的物质的量为1 mol-0.25 mol×2=0.5 mol,生成Z的物质的量为0.25 mol×3=0.75 mol,则平衡常数K==,B项正确;达到平衡后3v正(Y)=2v逆(Z),C项错误;由于Q为固体,加入Q后平衡不移动,D项错误。
【方法规律】对于一个确定的可逆反应,温度一定,平衡常数只有一个,平衡常数与平衡转化率之间存在一定关系,用平衡常数可以计算转化率,也可以用平衡转化率计算平衡常数。
3.(2019·荆门高二检测)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ΔH>0
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。固体物质不列入平衡常数表达式,反应①的平衡常数K1=,A错误;反应①的平衡常数K1=,反应②的平衡常数K2=,反应③的平衡常数K3==,B正确;对于反应③温度升高,H2浓度减小,说明平衡逆向移动,该反应的ΔH<0,C错误;反应③恒温恒容下,增大压强,H2浓度可能增大、不变或减小,D错误。
4.(2019·大庆高二检测)将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中,发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法错误的是 (　　)

A.c点对应状态的平衡常数K(c)=10-3.638
B.该反应的ΔH>0
C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态
D.30 ℃时,b点对应状态的v正<v逆
【解析】选C。c点对应平衡常数的负对数(-lgK)=3.638,所以c点对应状态的平衡常数K(c)=10-3.638,A项正确;温度升高,平衡常数的负对数(-lgK)减小,即温度越高,K值越大,所以正反应是吸热反应,则ΔH>0,B项正确;体系中两种气体的物质的量之比始终不变,所以NH3的体积分数不变时,该反应不一定达到平衡状态,C项错误; 30 ℃时,b点未平衡,最终要达到平衡状态,平衡常数的负对数要变大,因为此时的(-lgQc)<(-lgK),所以Qc>K,反应逆向进行,因此b点对应状态的v正<v逆,D项正确。
5.(2019·太原高二检测)在体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:xA(g)+yB(g)
zC(g),图甲表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是 (　　)

A.200 ℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.2 mol·L-1·min-1
B.由图乙可知,反应xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔH<0,且a=2
C.若在图甲所示的平衡状态下,再向体系中充入He,重新达到平衡前v正>v逆
D.200 ℃时,向容器中充入2 mol A和1 mol B,达到平衡时,A的体积分数小于0.5
【解析】选D。[v(B)==0.02 mol·L-1·min-1,A错误;温度越高,平衡时C的体积分数越高,反应为吸热反应,由图甲知,A、B的消耗速率与C的生成速率之比为2∶1∶1,故x=2,y=z=1,图乙最高点是n(A)∶n(B)=x∶y=2∶1=a的时刻,B错误;体积固定的密闭容器中充入He,平衡不移动,即v正=v逆,C错误;图甲条件下A的体积分数为0.5,D项条件相当于对图甲条件下的容器加压,平衡右移,A的体积分数减小,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
6.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
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=______,ΔH______(填“<”“>”或“=”)0。 
(2)830 ℃时,向一个5 L密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol 的B,如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1,则6 s时c(A)=________mol·L-1,C的物质的量为________mol。 
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为______(填正确选项前的字母)。 
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为________。 
【解析】(1)因反应中的物质都是气体,据平衡常数的定义可知其K=;由表中数据可知,温度升高,K值减小,故正反应为放热反应,ΔH<0。(2)v(A)=
0.003 mol·L-1·s-1,则6 s后A减少的浓度c(A)=v(A)t=0.018 mol·L-1,故剩余的A的浓度为-0.018 mol·L-1=0.022 mol·L-1;A减少的物质的量为
0.018 mol·L-1×5 L=0.09 mol,根据方程式的化学计量数关系,生成的C的物质的量也为0.09 mol。(3)由于该反应是气体分子数不变的反应,容器中压强、气体的密度都永远不变,故a、b错;c(A)随反应的进行要减小,当c(A)不变时反应达平衡,故c正确;不论是否达到平衡,单位时间里生成C和D的物质的量永远相等,故d错。(4)反应“C(g)+D(g)A(g)+B(g)”与“A(g)+B(g)C(g)+D(g)”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1 200 ℃时,C(g)+D(g)A(g)+B(g)的K==2.5。
答案:(1)　<
(2)0.022　0.09
(3)c
(4)2.5
　【补偿训练】
在80 ℃时,将0.40 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:
时间/s
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
/mol·L-1
0.20
a
0.10
c
d
e
c(NO2)
/mol·L-1
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_______________________。 
(2)20 s时,N2O4的浓度为________mol·L-1,0～20 s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________。 
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时正反应进行的程度越________(填“大”或“小”)。 
【解析】(1)该反应的化学方程式为N2O42NO2。
(2)20 s内NO2浓度的变化为0.12 mol·L-1,则20 s内N2O4浓度的变化为
0.06 mol·L-1,20 s时,N2O4的浓度为0.20 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.14 mol·L-1,0～20 s内N2O4的平均反应速率为0.06 mol·L-1÷20 s=0.003 mol·L-1·s-1。
(3)该反应的平衡常数表达式K=,由数据可知60 s后达到平衡,同(2)可求得60 s时c(N2O4)=0.09 mol·L-1,则K==≈0.54。
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,反应进行的程度越大。
答案:(1)N2O42NO2
(2)0.14　0.003 mol·L-1·s-1
(3)　0.54　(4)大