-新教材高中化學課時檢測6化學平衡狀態(tài)與化學平衡常數(shù)含解析新人教版選擇性必修

PAGEPAGE9化學平衡狀態(tài)與化學平衡常數(shù)1．在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中，建立下列化學平衡：A(g)＋3B(g)2C(g)，能確定上述可逆反應在一定條件下已達到化學平衡狀態(tài)的是()A．體系的壓強不再發(fā)生變化B．3v正(B)＝2v逆(C)C．混合氣體密度不再變化D．消耗1molA的同時生成2molC解析：選C該反應是反應容器容積可變的密閉容器，壓強始終不變，因此當體系的壓強不再發(fā)生變化，不能作為判斷的平衡標志，故A不符合題意；當2v正(B)＝3v逆(C)時說明正、逆反應速率相等，反應達到平衡，所以3v正(B)＝2v逆(C)時正、逆反應速率不相等，反應未達到平衡，故B不符合題意；密度等于質(zhì)量除以容器體積，氣體質(zhì)量不變，由于該反應是體積減小的反應，因此容器容積變小，密度變大，當混合氣體密度不再變化時，可作為判斷平衡的標志，故C符合題意；消耗1molA，表示正向反應，同時生成2molC，表示正向反應，同一個方向表示的反應，不能作為判斷平衡的標志，故D不符合題意。2．下列關于化學平衡常數(shù)的說法中正確的是()A．在任何條件下，化學平衡常數(shù)都是一個定值B．根據(jù)化學平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應進行的限度C．化學平衡常數(shù)K與溫度、反應物濃度、體系的壓強都有關D．當改變反應物的濃度時，化學平衡常數(shù)一定會發(fā)生改變解析：選BK與溫度有關，溫度不同時化學平衡常數(shù)不同，故A錯誤；根據(jù)化學平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應進行的程度，K越大，正向進行的趨勢越大，故B正確；化學平衡常數(shù)K只與溫度有關，與反應物濃度、體系的壓強無關，故C錯誤；當改變反應物的濃度時，如溫度不變，則化學平衡常數(shù)不變，故D錯誤。3．1000K時，已知反應Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常數(shù)K＝0.0059。當水蒸氣和氫氣的物質(zhì)的量濃度相等時，下列說法正確的是()A．該反應已達到平衡狀態(tài)B．該反應未達到平衡狀態(tài)，反應正向進行C．該反應未達到平衡狀態(tài)，反應逆向進行D．無法確定該反應是否達到平衡狀態(tài)解析：選C當水蒸氣和氫氣的物質(zhì)的量濃度相等時，Q＝eq\f(cH2,cH2O)＝1＞K，則該反應未達到平衡狀態(tài)，反應逆向進行，C正確。4．已知下列反應的平衡常數(shù)：①S(s)＋O2(g)SO2(g)，K1；②H2(g)＋S(s)H2S(g)，K2；則反應H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)是()A．K1－K2 B．K2－K1C.eq\f(K2,K1) D.eq\f(K1,K2)解析：選C由題干方程式可知，K1＝eq\f(cSO2,cO2)，K2＝eq\f(cH2S,cH2)，反應H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cH2S·cO2,cSO2·cH2)＝eq\f(\f(cH2S,cH2),\f(cSO2,cO2))＝eq\f(K2,K1)。5.一定條件下，向密閉容器中充入1molNO和1molCO進行反應：NO(g)＋CO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋CO2(g)，測得化學反應速率隨時間的變化關系如圖所示，其中處于化學平衡狀態(tài)的點是()A．d點 B．b點C．c點 D．a(chǎn)點解析：選A由圖可知，a、b、c點的正反應速率均大于逆反應速率，都未達到平衡狀態(tài)；只有d點正、逆反應速率相等，由正、逆反應速率相等的狀態(tài)為平衡狀態(tài)可知，圖中處于化學平衡狀態(tài)的點是d點，選項A正確。6．兩個容積均為2L的密閉容器Ⅰ和Ⅱ中充入NO及CO氣體，發(fā)生反應：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH；起始物質(zhì)的量見表。實驗測得兩容器不同溫度下達到平衡時CO2的物質(zhì)的量如圖所示，下列說法錯誤的是()容器起始物質(zhì)的量NOCOⅠ1mol3molⅡ6mol2molA．ΔH＜0B．N點的平衡常數(shù)為0.04C．若將容器Ⅰ的容積改為1L，T1溫度下達到平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為25%D．圖中M點所示條件下，再通入CO、N2各2mol，此時v正(CO)>v逆(CO)解析：選C根據(jù)圖知，恒容條件下升高溫度，n(CO2)減小，則平衡逆向移動，則逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，所以ΔH＜0，A正確；M、N點溫度相同，則這兩點平衡常數(shù)相等，平衡時n(CO2)＝1mol，可逆反應2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)起始/(mol·L－1)3100變化/(mol·L－1)0.50.50.250.5平衡/(mol·L－1)2.50.50.250.5化學平衡常數(shù)K＝eq\f(cN2·c2CO2,c2NO·c2CO)＝eq\f(0.25×0.52,2.52×0.52)＝0.04，B正確；若將容器Ⅰ的容積改為1L，假設T1溫度下達到平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為25%，溫度不變平衡常數(shù)不變，可逆反應2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)起始/(mol·L－1)1300變化/(mol·L－1)0.250.250.1250.25平衡/(mol·L－1)0.752.750.1250.25平衡常數(shù)K＝eq\f(cN2·c2CO2,c2NO·c2CO)＝eq\f(0.125×0.252,0.752×2.752)≈0.0018＜0.04，要達到平衡點，反應還需要正向進行，NO轉(zhuǎn)化率大于25%，C錯誤；M點再通入CO、N2各2mol，濃度商Q＝eq\f(cN2·c2CO2,c2NO·c2CO)＝eq\f(1.25×0.52,2.52×1.52)≈0.022＜0.04，平衡正向移動，則v正(CO)＞v逆(CO)，D正確。7．溫度為T0時，在容積固定的密閉容器中發(fā)生反應X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，4min時達到平衡，各物質(zhì)濃度隨時間變化的關系如圖(a)所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時發(fā)生反應，Z的濃度隨時間變化的關系如圖(b)所示。下列敘述正確的是()A．T0時，該反應的平衡常數(shù)為33.3(單位略)B．圖(a)中反應達到平衡時，Y的轉(zhuǎn)化率為37.5%C．發(fā)生反應時，各物質(zhì)的反應速率大小關系為v(X)＝v(Y)＝2v(Z)D．該反應正反應的反應熱ΔH＜0解析：選AT0時，根據(jù)圖像得到各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度改變量為Δc(Z)＝0.5mol·L－1，Δc(X)＝0.25mol·L－1，Δc(Y)＝0.25mol·L－1，則反應方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，反應的平衡常數(shù)為K＝eq\f(0.52,0.15×0.05)≈33.3，故A正確；圖(a)中反應達到平衡時，Y的轉(zhuǎn)化率為α＝eq\f(0.25mol·L－1,0.4mol·L－1)×100%＝62.5%，故B錯誤；發(fā)生反應時，速率之比等于化學計量數(shù)之比，因此各物質(zhì)的反應速率大小關系為2v(X)＝2v(Y)＝v(Z)，故C錯誤；根據(jù)圖(b)，先拐先平衡，數(shù)字大，T1＞T2，從T1到T2，溫度降低，Z的濃度降低，平衡逆向移動，逆向是放熱反應，則反應正反應的反應熱ΔH＞0，故D錯誤。8．O3是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟等優(yōu)點，O3可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的[O]為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生的反應如下：反應①O3O2＋[O]ΔH>0平衡常數(shù)為K1；反應②[O]＋O32O2ΔH<0平衡常數(shù)為K2；總反應：2O33O2ΔH<0平衡常數(shù)為K；下列敘述不正確的是()A．降低壓強，總反應K不變B．K＝K1·K2C．適當升溫，可提高消毒效率D．當2v正(O3)＝3v逆(O3)時，反應達到平衡解析：選D平衡常數(shù)只受溫度影響，降低壓強，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故A正確；由蓋斯定律可知反應①＋②可得總反應，則K＝K1×K2，故B正確；適當升溫，反應速率增大，則可提高消毒效率，故C正確；當v正(O3)＝v逆(O3)時，反應達到平衡，故D錯誤。9．向體積為1L的恒容密閉容器中充入0.5molSO2和0.6molNO，發(fā)生反應：SO2(g)＋2NO(g)2NO2(g)＋S(s)ΔH；平衡時c(NO)與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應的ΔH＞0B．壓強p(a)∶p(b)＝20∶21C．維持容器溫度T1K不變，起始時向容器中投入0.2molSO2、0.2molNO和0.1molNO2，此時v(正)＞v(逆)D．維持容器溫度T2K不變，起始時向容器中投入1molSO2和1.2molNO，達到平衡時，c(NO)＜1.0mol·L－1解析：選D升高溫度，NO濃度增大，說明平衡逆向移動，逆向是吸熱反應，正向是放熱反應，故A錯誤；在溫度T1K下，SO2(g)＋2NO(g)2NO2(g)＋S(s)開始0.5mol0.6mol00T1轉(zhuǎn)0.1mol0.2mol0.2mol0.1molT1平0.4mol0.4mol0.2mol0.1mol在溫度T2K下，SO2(g)＋2NO(g)2NO2(g)＋S(s)開始0.5mol0.6mol00T2轉(zhuǎn)0.05mol0.1mol0.1mol0.05molT2平0.45mol0.5mol0.1mol0.05mol因此容器中物質(zhì)的量之比n(a)∶n(b)＝1mol∶1.05mol＝20∶21，由于T1＜T2，因此壓強p(a)∶p(b)≠20∶21，故B錯誤；根據(jù)B選項建立的三段式，維持容器溫度T1K不變，K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.2,1)))2,\f(0.4,1)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.4,1)))2)＝0.625，起始時向容器中投入0.2molSO2、0.2molNO和0.1molNO2，Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1,1)))2,\f(0.2,1)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.2,1)))2)＝1.25＞K，因此反應逆向進行，v(正)＜v(逆)，故C錯誤；向體積為1L的恒容密閉容器中充入0.5molSO2和0.6molNO，維持容器溫度T2K不變，根據(jù)B選項分析得到平衡時c(NO)＝0.5mol·L－1，起始時向容器中投入1molSO2和1.2molNO，可以理解為將起始物質(zhì)的量加入2個1L容器中，每個容器中充入0.5molSO2和0.6molNO，達到平衡時，每個容器中c(NO)＝0.5mol·L－1，再將兩個容器壓縮到一起，加壓，平衡向體積減小的方向移動即正向移動，NO的濃度減小，因此c(NO)＜1.0mol·L－1，故D正確。10．H2和CO2在高溫下發(fā)生反應CO2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫))CO(g)＋H2O(g)。下表是986℃時，在容積不變的密閉容器中進行反應的四組數(shù)據(jù)：編號起始濃度/(mol·L－1)平衡濃度/(mol·L－1)c0(H2)c0(CO2)c0(H2O)c0(CO)c(H2)c(CO2)c(H2O)c(CO)11.01.0000.440.440.560.5621.02.0000.271.270.730.733002.02.00.880.881.121.1240.20.40.60.80.3440.5440.4560.656下列敘述正確的是()A．此溫度下反應的平衡常數(shù)約為1.62B．該反應的平衡常數(shù)與反應的起始濃度有關C．增大CO2的起始濃度，可使CO2的轉(zhuǎn)化率增大D．從反應開始至達到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度增大解析：選A此溫度下K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝eq\f(0.562,0.442)≈1.62，平衡常數(shù)K只受溫度的影響，與起始濃度無關，A項正確，B項錯誤；增大CO2的起始濃度，CO2轉(zhuǎn)化率降低，C項錯誤；反應體系中各物質(zhì)均為氣體，且容積不變，故從始至終混合氣體的密度不變，D項錯誤。11．目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。(1)恒容容器中，對于以上反應，能加快反應速率的是________(填字母)。a．升高溫度 B．充入Hec．加入催化劑 D．降低壓強(2)在容積為2L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，測得CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如表所示。t/min0251015n(CO2)/mol10.750.50.250.25①從反應開始到5min末，用H2濃度變化表示的平均反應速率v(H2)＝________；②反應達到平衡狀態(tài)時，此時H2的轉(zhuǎn)化率為________。(3)在相同溫度、容積不變的條件下，能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a．CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度均不再變化b．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO2)c．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶1∶1∶1d．容器中混合氣體的密度保持不變e．H2的消耗速率與CH3OH的消耗速率之比為3∶1解析：(1)升高溫度，能增加活化分子百分數(shù)，可以加快反應速率，故a選；恒容容器，充入He，沒有增大反應物濃度，不能加快反應速率，故b不選；催化劑能降低反應的活化能，可以加快反應速率，故c選；降低壓強，會降低濃度，降低反應速率，故d不選；(2)①從反應開始到5min末，消耗的CO2為0.5mol，則消耗的H2為1.5mol，用H2濃度變化表示的平均反應速率v(H2)＝eq\f(\f(1.5mol,2L),5min)＝0.15mol·L－1·min－1；②反應達到平衡狀態(tài)時，消耗的CO2為1mol－0.25mol＝0.75mol，消耗的H2為0.75mol×3＝2.25mol，則此時H2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(2.25mol,3mol)×100%＝75%；(3)化學平衡狀態(tài)的特征是各物質(zhì)的濃度保持不變和正反應速率等于逆反應速率。a．各物質(zhì)的濃度均不再變化可以說明反應達到平衡狀態(tài)，故a符合題意；b．生成CH3OH的同時一定消耗CO2，v消耗(CH3OH)＝v消耗(CO2)可以說明反應達到平衡狀態(tài)，v生成(CH3OH)＝v消耗(CO2)不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故b不符合題意；c．平衡時各組分物質(zhì)的量之比，與反應物轉(zhuǎn)化率和起始量有關，而且該比值不能說明各組分的濃度保持不變，故c不符合題意；d．混合氣體的密度等于混合氣體的總質(zhì)量除以混合氣體的總物質(zhì)的量，該反應的反應物和生成物均為氣體，混合氣的總質(zhì)量是不變的，容器的容積恒定，所以混合氣體的密度是一定值，故容器中混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故d不符合題意；e．H2的消耗速率與CH3OH的消耗速率之比為3∶1，說明正、逆反應速率相等，故e符合題意。答案：(1)ac(2)①0.15mol·L－1·min－1②75%(3)ae12．一定溫度下，在10L密閉容器中加入5molSO2和3molO2，發(fā)生反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，10min時，反應達到平衡狀態(tài)，此時有3molSO2發(fā)生了反應。(1)反應生成了________molSO3，v(SO2)＝________。(2)平衡時SO3的濃度是________，SO2的轉(zhuǎn)化率是________。(3)平衡時容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量為________mol。(4)物質(zhì)的濃度不再改變標志著該反應已達平衡，下列還可以說明該反應已達平衡的是________(填序號)。①體系內(nèi)壓強不再改變②容器內(nèi)氣體的密度不再改變③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變④v正(SO3)＝2v逆(O2)⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)＝2∶1∶2解析：v(SO2)＝eq\f(ΔcSO2,Δt)＝eq\f(\f(3mol,10L),10min)＝0.03mol·L－1·min－12SO2＋O22SO3開始/mol530變化/mol31.53平衡/mol21.53則平衡時SO3的濃度為eq\f(3mol,10L)＝0.3mol·L－1，SO2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(3mol,5mol)×100%＝60%，平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量為2mol＋1.5mol＋3mol＝6.5mol。(4)根據(jù)反應方程式知：①中體系壓強不變，說明反應已達平衡狀態(tài)；②中容器的容積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，則反應過程中密度始終不變，密度不變不能說明反應已達平衡狀態(tài)；③中混合氣體的總質(zhì)量不變，但反應過程中混合氣體的總物質(zhì)的量改變，若平均相對分子質(zhì)量不變，則說明反應已達平衡狀態(tài)；④表示v正＝v逆，說明反應已達平衡狀態(tài)；⑤中三者的物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比，不能說明反應已達平衡狀態(tài)。答案：(1)30.03mol·L－1·min－1(2)0.3mol·L－160%(3)6.5(4)①③④13．把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)2C(s)＋xD(g)，經(jīng)5min達到平衡，此時生成2molC，測得D的平均反應速率為0.2mol·(L·min)－1，求：(1)B的轉(zhuǎn)化率________。(2)x的值________。(3)平衡時壓強與初始時壓強之比________。(4)該溫度下此反應的平衡常數(shù)________。解析：把7molA氣體和5molB氣體混合放入2L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)2C(s)＋xD(g)，經(jīng)5min達到平衡，此時生成2molC，測得D的平均反應速率為0.2mol·L－1·min－1，則生成的D的物質(zhì)的量為0.2mol·L－1·min－1×2L×5min＝2mol，則可列出三段式(單位為mol)：3A(g)＋B(g)2C(s)＋xD(g)開始/mol7500變化/mol3122平衡/mol4422(1)B的轉(zhuǎn)化率eq\f(1mol,5mol)×100%＝20%；(2)根據(jù)化學計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比可知，x的值為2；(3)恒溫恒容時，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，則平衡時壓強與初始時壓強之比為eq\f(4＋4＋2,7＋5)＝eq\f(5,6)；(4)物質(zhì)C為固體，平衡時，其余氣體物質(zhì)的濃度為3A(g)＋B(g)2C(s)＋2D(g)，平衡/mol221則該溫度下此反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(12,23×2)＝eq\f(1,16)。答案：(1)20%(2)2