高中化学第2章化学反应的方向、限度与速度第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数、平衡转化率作业2鲁

1 第1课时

化学平衡常数、平衡转化率

知能演练 轻松闯关[学生用书单独成册]

[基础温故]

1．下列关于平衡常数的说法正确的是( )

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．任何条件下，化学平衡常数都是一个恒定值

C．平衡常数的大小不仅与温度有关，还与浓度、压强、催化剂等有关

D．从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度

解析：选D。在平衡常数表达式中，反应物及生成物浓度均为达到化学平衡时的浓度，在温度一定时，对一个确定化学计量数的可逆反应，化学平衡常数是一个恒定值，其大小只与温度有关，与其他外界条件无关，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度。

2．1 000 K时反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的K＝8.28×107 L·mol－1，当各气体物质的量浓度为H2：0.7 mol·L－1，CH4：0.2 mol·L－1时，上述反应( )

A．正向进行 B．逆向进行

C．达到平衡 D．不一定

解析：选A。浓度商Q＝0.2 mol·L－10.7 mol·L－12≈0.41 L·mol－1

3．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在温度t1时达到平衡，[CO]1＝[H2O]1＝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[CO]2和[H2O]2，平衡常数为K2，则( )

A．[CO]2<[H2O]2

B．在温度为t1时，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数也为K1

C．此反应为吸热反应

D．K2

解析：选D。因为ΔH<0，所以该反应为放热反应，升高反应体系的温度，K变小，D选项正确；CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)与已知反应互为逆反应，温度为t1时，平衡常数应为1K1，B选项错误；平衡无论如何移动，都有[CO]2＝[H2O]2，A选项错误；此反应为放热反应，C选项错误。

4．已知下列反应的平衡常数：①H2(g)＋S(s)H2S(g) K1；②S(s)＋O2(g)SO2(g) K2，则反应③H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是( )

A．K1＋K2 B．K1－K2

C．K1×K2 D．K1K2

解析：选D。反应①的平衡常数K1＝[H2S][H2]，反应②的平衡常数K2＝[SO2][O2]，反应③的平衡常数K＝[O2][H2S][H2][SO2]＝K1K2。

5．下列有关平衡常数的说法中，正确的是( )

A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大

B．反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0，升高温度，该反应平衡常数增大

C．对于给定可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等

D．平衡常数为K＝[CO][H2O][CO2][H2]的反应，化学方程式为CO2＋H2催化剂高温CO＋H2O

解析：选D。改变除温度以外的条件使反应物的转化率增大时，平衡常数K不变，A错误；对2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0，升高温度，平衡常数减小，B错误；对于给定可逆反应，温度一定，其正、逆反应的平衡常数互为倒数，C错误。

6．一定温度下，反应A(g)＋3B(g)2C(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH

1 和K，则相同温度时反应4C(g)2A(g)＋6B(g)反应热和化学平衡常数为( )

A．2ΔH和2K B．－2ΔH和K2

C．－2ΔH和K－2 D．2ΔH和－2K

解析：选C。ΔH与热化学方程式书写有关，反应逆向进行，ΔH符号改变，数值与系数成正比，则反应热为－2ΔH；已知反应的平衡常数K＝[C]2[A][B]3，则所要求出反应的平衡常数为[A]2[B]6[C]4＝(1K)2＝K－2。

7．在某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)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的表达式是[C]p[D]q[A]m[B]n

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。化学平衡常数K只是温度的函数，它的大小反映了化学反应可能进行的程度。平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全，故A项正确；反应的化学平衡常数K是产物平衡浓度化学计量数次方的乘积与反应物平衡浓度化学计量数次方的乘积的比值，故B项正确；化学平衡常数K只是温度的函数，故C项不正确，D项正确。

8．对于反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。

(1)若增大压强、增大N2浓度、升高温度、加入催化剂，则K值将分别________、________、________、________。(填“不变”、“增大”或“减小”)

(2)如果K＝a，温度相同时，那么对于2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)这个反应而言，K＝________。

(3)对于可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式K＝________。

答案：(1)不变 不变 减小 不变 (2)1a

(3)[CO][H2][H2O]

9．在密闭容器中，将0.020 mol·L－1 CO和0.020 mol·L－1 H2O(g)混合加热到773 K时，达到下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，K＝9，则CO的转化率为________。

解析：设转化的CO的浓度为x。由题意知：

CO(g)＋ H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

初始浓度mol·L－1 0.020 0.020 0 0

转化浓度mol·L－1 x x x x

平衡浓度mol·L－1 0.020－x 0.020－x x x

则K＝[CO2][H2][CO][H2O]＝x20.020 mol·L－1－x2＝9

解得x＝0.015 mol·L－1，

故转化率α(CO)＝0.015 mol·L－10.020 mol·L－1×100%＝75%。

答案：75%

[能力提升]

10．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

1 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(g)＋3Y(g)2Z(g)，25 ℃时其平衡常数为1 600 mol－2·L2

C．增大压强平衡常数增大

D．改变温度可以改变此反应的平衡常数

解析：选C。转化的X：(0.1－0.05)mol·L－1＝0.05 mol·L－1，转化率0.050.1×100%＝50%，A项正确；X、Y浓度减小，为反应物，Z浓度增大，为生成物，X、Y、Z浓度变化比值为1∶3∶2，即方程式为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，则K＝0.1 mol·L－120.05 mol·L－1×0.05 mol·L－13＝1 600 mol－2·L2，B项正确；平衡常数只与温度有关，与压强无关，C项错，D项正确。

11．X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入容积为1 L的密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的平衡转化率为( )

A.a＋b5×100% B.2a＋b5b×100%

C.2a＋b5×100% D.a＋b5a×100%

解析：选B。设Y转化了x mol，

X ＋ 2Y 2Z

初始物质的量 a mol b mol 0

转化物质的量 x2 mol x mol x mol

平衡物质的量 (a－x2)mol (b－x)mol x mol

据题意：(a－x2)mol＋(b－x)mol＝x mol，

x＝2a＋b5，

则Y的平衡转化率α(Y)＝x mol·L－1b mol·L－1×100%＝2a＋b5b×100%。

12．H2和CO2在高温下发生反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。下表是986 ℃时，在容积不变的密闭容器中进行反应的四组数据。

编号 起始浓度/mol·L－1 平衡浓度/mol·L－1

c0(H2) c0(CO2) c0(H2O) c0(CO) [H2] [CO2] [H2O] [CO]

1 1.0 1.0 0 0 0.44 0.44 0.56 0.56

2 1.0 2.0 0 0 0.27 1.27 0.73 0.73

3 0 0 2.0 2.0 0.88 0.88 1.12 1.12

4 0.2 0.4 0.6 0.8 0.344 0.544 0.456 0.656

下列叙述中正确的是( )

①该温度下反应的平衡常数约为1.62

②该反应的平衡常数与反应的起始浓度无关

③增大CO2的起始浓度，可使CO2的平衡转化率增大

④从反应开始至达到平衡状态，混合气体的密度没有发生改变

A．②③ B．①②③

C．①②④ D．①③

解析：选C。此温度下K＝[CO][H2O][CO2][H2]＝0.56 mol·L－120.44 mol·L－12≈1.62，平衡常数K只是温

1 度的函数，与起始浓度无关，故①②正确；增大CO2起始浓度，CO2平衡转化率降低，③错误；反应体系均为气相体系，且容积不变，故从始至终密度不变，④正确。 13．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝[CO2][H2][CO][H2O]，在不同的温度下该反应的平衡常数K的数值分别为

温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200

K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38

下列有关叙述错误的是( )

A．该反应的化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

B．上述反应的正反应是放热反应

C．如果在一定容积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后，温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol，则该反应达到平衡状态

D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：[CO2]3[CO]＝[H2O]5[H2]，判断此时的温度是1 000 ℃

解析：选C。平衡常数表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；该反应的平衡常数随着温度的升高而减小，故正反应是放热反应，B项正确；由n(CO2)＝0.4 mol可推知，该状态下，n(H2)＝0.4 mol、n(H2O)＝0.6 mol、n(CO)＝0.6 mol，K＝49≠1.00，由此可知，该反应没有达到化学平衡状态，C项错误；将所给关系式进行变化，可知该条件下平衡常数为0.60，D项正确。

14．二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)，某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：