化學平衡化學平衡常數（限時精煉）教師講解版

文檔來源網絡整理侵權必刪限時精練22化學平衡化學平衡常數時間：40分鐘選擇題（每小題只有一個選項符合題意）1．在一定條件下化學反應：；現有容積相同的甲、乙、丙三個恒容容器，在上述條件下分別充入的氣體和反應放出的熱量(Q)如下表所示：容器甲210乙10.50丙10.51根據以上數據，下列敘述不正確的是A．上述熱化學方程式表示反應中每生成氣體會放出的熱量B．在上述條件下達到平衡時，甲中的轉化率比乙中大C．在上述條件下達到平衡時，甲中壓強為乙中壓強的2倍D．【答案】C【詳解】A．由熱化學方程式可知，在上述條件下反應生成2molSO3氣體放熱197kJ，故A正確；B．甲中起始反應物的量是乙的2倍，在恒溫恒壓條件下形成平衡狀態(tài)，反應物的轉化率相同，則在恒溫恒容條件下，可將甲的恒壓平衡狀態(tài)增大壓強，平衡會向正方向移動，反應物的轉化率增大，即甲中SO2的轉化率比乙中大，故B正確；C．甲中起始反應物的量是乙的2倍，在恒溫恒壓條件下形成平衡狀態(tài)，反應物的轉化率相同，甲的平衡狀態(tài)體積為乙的平衡狀態(tài)體積的2倍，再將甲的體積縮小一半與乙體積相同，此時甲中壓強瞬間為乙中壓強的2倍，但此時平衡會正向移動，甲中壓強會減小，即甲中壓強應小于乙中壓強的2倍，故C錯誤；D．丙中增加的N2不影響平衡的移動，則乙和丙為等效平衡，反應中放出的能量相等，即Q2=Q3，有選項B中分析可知甲SO2的轉化率比乙中大，則2Q2<Q1，又反應為可逆反應，則Q1<197kJ，故D正確；故選C。2．在100℃條件下，發(fā)生CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是A．壓強不再變化 B．生成H2O的速率和消耗H2速率相等時C．混合氣體的密度不變 D．H2的質量不再變化【答案】D【詳解】A．反應前后的物質的量不變，故反應前后的壓強也一直不變，故壓強不再變化不一定達到了平衡，不符合題意；B．生成H2O的速率為逆反應方向和消耗H2速率也為逆反應方向，故速率相等不一定達到了平衡，不符合題意；C．混合氣體的質量、體積都恒定不變，故密度一直不變，故密度不變不一定達到了平衡，不符合題意；D．H2的質量不再變化即生成的氫氣與反應的氫氣量相等，即正逆反應速率相等，故達到了平衡，符合題意；故選D。3．一定溫度下，在恒容的密閉容器中，能表示反應：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)達到平衡狀態(tài)的標志有①容器中的壓強不再發(fā)生變化②H2的生成速率與NH3的消耗速率之比為3∶2③混合氣體的平均相對分子質量不變④容器內混合氣體的密度不變⑤NH3的物質的量濃度不再變化⑥密閉容器中n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=1∶3∶2A．①④⑥ B．②③⑤ C．①③⑤ D．②④⑥【答案】C【詳解】①該反應前后氣體的物質的量不相等，若容器中的壓強不再發(fā)生變化，則氣體的物質的量不再發(fā)生變化，反應達到了平衡狀態(tài)，①符合題意；②H2的生成速率與NH3的消耗速率之比為3∶2表示的都是反應逆向進行，不能據此判斷反應是否達到了平衡狀態(tài)，②不符合題意；③反應混合物都是氣體，氣體質量不變；該反應前后氣體的物質的量不相等。若混合氣體的平均相對分子質量不變，說明氣體的物質的量不再發(fā)生變化，反應達到了平衡狀態(tài)，③符合題意；④反應在恒容密閉容器中進行，氣體的容積不變，反應混合物都是氣體，氣體的質量不變，則容器內混合氣體的密度始終不變，因此不能據此判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，④不符合題意；⑤反應在恒容密閉容器中進行，氣體的容積不變，若NH3的物質的量濃度不再變化，說明NH3的物質的量不變，反應達到了平衡狀態(tài)，⑤符合題意；⑥密閉容器中n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=1∶3∶2為物質反應改變的比例，此時反應不一定達到平衡狀態(tài)，這與反應開始時加入物質多少及反應條件有關，因此不能據此判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，⑥不符合題意；綜上所述可知：達到平衡狀態(tài)的敘述序號是①③⑤，故合理選項是C。4．在密閉容器中投入一定量反應物發(fā)生儲氫反應：LaNi5(s)+3H2(g)?LaNi5H6(s)ΔH=-301kJ·mol-1。在某溫度下，達到平衡狀態(tài)，測得氫氣壓強為2MPa。下列說法不正確的是A．當LaNi5的濃度不再變化時，該反應達到平衡狀態(tài)B．若溫度不變，縮小容器的容積至原來的一半，重新達到平衡時H2的壓強仍為2MPaC．擴大容器的容積，重新達到平衡時n(H2)增多D．增大壓強，降低溫度，有利于儲氫【答案】A【詳解】A．LaNi5是固體，在反應過程中，其濃度始終不變，不能根據固體的濃度不變判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，A錯誤；B．溫度不變，縮小容器的容積至原來的一半，平衡常數Kp=不變，則重新達到平衡時H2的壓強仍為2MPa，B正確；C．擴大容器的容積，相當于減小壓強，平衡向逆反應方向移動，則n(H2)增多，C正確；D．該反應的正反應是氣體分子總數減小的放熱反應，因此增大壓強、降低溫度，平衡正向移動，有利于儲氫，D正確。故選A。5．工業(yè)合成三氧化硫的反應為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-198kJ/mol，反應過程可用如圖模擬(表示O2，表示SO2，表示催化劑)。下列說法不正確的是A．過程Ⅱ和過程Ⅲ決定了全部反應進行的程度B．催化劑可降低反應的活化能，從而使單位體積中活化分子百分數增大，化學反應速率加快C．過程Ⅱ為吸熱過程，過程Ⅲ為放熱過程；所以升高溫度，過程Ⅱ速率加快，過程Ⅲ速率減D．1molSO2和0.5molO2反應，放出的熱量小于99kJ【答案】C【分析】由反應過程圖示可知，過程I是反應物被催化劑吸附，過程Ⅱ發(fā)生SO2、O2中共價鍵的斷裂，過程Ⅲ中形成SO3中的共價鍵，過程IV是生成物離開催化劑表面，據此分析解答。【詳解】A．過程Ⅱ發(fā)生SO2、O2中共價鍵的斷裂，過程Ⅲ中形成SO3中的共價鍵，決定了全部反應進行的程度，故A正確；B．使用催化劑可降低反應的活化能，從而使單位體積中活化分子百分數增大，化學反應速率加快，故B正確；C．斷鍵為吸熱過程，成鍵為放熱過程，但不管是吸熱過程，還是放熱過程，升高溫度速率均加快，故C錯誤；D．該反應是可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物，所以1molSO2和0.5molO2反應，放出的熱量小于99kJ，故D正確；答案選C。6．在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY發(fā)生反應：2X(g)+Y(g)?3Z(g)?H<0，反應過程持續(xù)升高溫度，測得混合體系中X的體積分數與溫度的關系如圖所示。下列推斷正確的是A．升高溫度，平衡常數增大B．W點X的正反應速率等于M點X的正反應速率C．Q點時，Y的轉化率最大D．恒溫下，平衡時再充入適量Z，則達到新平衡時Z的體積分數比原平衡時大【答案】C【分析】反應開始時沒有達到平衡，反應向正向進行，X的量減少，到Q點時達到最小，則這一點是反應的最大限度，Q點后平衡向逆向移動X的量逐漸增加?！驹斀狻緼．溫度升高平衡向逆向移動，平衡常數減小，A錯誤；B．W、M兩點X的濃度相同但是溫度不相同，故反應速率不相等，B錯誤；C．Q點X的量最少，轉化率最大，C正確；D．平衡時充入Z，相當于增大壓強，反應兩邊氣體的化學計量數相等，改變壓強對平衡沒有影響，達到新平衡時Z的體積分數與原平衡一樣，D錯誤；故選C。7．在某密閉容器中發(fā)生：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)，反應混合體系在平衡狀態(tài)時SO3的百分含量與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是A．在D點時v正<v逆B．反應2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的?H>0C．若B、C點的平衡常數分別為KB、KC，則KB=KCD．恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，平衡向左移動【答案】D【詳解】A．在D點時欲使反應達到平衡狀態(tài)，同一溫度下，需增大SO3的百分含量，即反應朝正向進行，故v正>v逆，A錯誤；B．溫度越高，SO3的百分含量越小，平衡左移，正反應是放熱的，△H<0，B錯誤；C．B、C點的溫度不同，升溫平衡左移，K減小，C錯誤；D．恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，使容積變大，相當于擴大容積平衡向左移動，D正確；故選D。8．已知在25℃時，反應①②③的化學方程式及化學平衡常數為①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，K1=1×10-30；②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)，K2=2×1081；③2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)，K3=2.5×1091.下列說法正確的是A．NO分解反應NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常數為1×1030B．根據K3的值可知常溫下CO和O2很容易發(fā)生反應生成CO2C．溫度升高，上述三個反應的平衡常數均減小D．常溫下，NO、H2O、CO2分別發(fā)生分解反應生成O2的傾向順序為NO>H2O>CO2【答案】D【詳解】A．NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常數為，A項錯誤；B．CO和O2之間的反應需要點燃才能進行，B項錯誤；C．反應①為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，平衡常數增大，C項錯誤；D．常溫下，NO、H2O、CO2三種物質分解放出O2的平衡常數依次為1×1030、5×10-82、4×10-92，平衡常數越大，則反應進行的程度越大，D項正確；答案選D。9．在剛性密閉容器中充入CO2和H2發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H，測得反應過程如圖所示。下列說法正確的是A．平衡常數：K1＞K2 B．反應溫度：T2＞T1C．加催化劑，△H不變 D．平衡后再通入CO2，其轉化率增大【答案】C【詳解】A．由圖像知，根據先拐先平衡，數字大，T1先達到平衡，溫度較高，從T1到T2，降低溫度，CO2物質的量減小，平衡正向移動，說明正反應是放熱反應，即大于，故A錯誤；B．根據先拐先平衡，數字大，反應溫度：T1＞T2，故B錯誤；C．催化劑改變速率，不改變平衡，反應熱不變，故C正確；D．平衡后，增大濃度，的平衡轉化率減小，的平衡轉化率增大，故D錯誤。綜上所述，答案為C。多選題（每小題有一個或兩個選項符合題意）10．某1L恒容密閉容器中，CH4、H2O(g)的起始濃度分別為1.8mol·L-1和3.6mol·L-1，二者反應生成CO2和H2，該反應的部分物質的濃度隨時間變化的關系如圖所示(部分時間段的濃度變化未標出)，其中第6min開始升高溫度。下列有關判斷正確的是A．X是H2B．增大壓強，平衡逆向移動，平衡常數減小C．第一次平衡時的平衡常數約為0.91D．若5min時向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，則平衡正向移動【答案】C【詳解】A．根據圖像0～4minCH4減少0.5mol·L-1，X增加0.5mol·L-1，則X為CO2，A項錯誤；Ｂ．溫度不變時，增大壓強，平衡常數不變，B項錯誤；Ｃ．4min時，反應第一次達到平衡狀態(tài)：平衡常數K=mol2·L-2≈0.91mol2·L-2，C項正確；D．若5min時向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，則濃度商Q=mol2·L-2≈1.42mol2·L-2＞0.91mol2·L-2，反應逆向移動，D項錯誤。故選C。11．已知：(HF)2(g)2HF(g)＞0，平衡體系的總質量m(總)與總物質的量n(總)之比在不同溫度下隨壓強的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是A．溫度：T1＜T2B．平衡常數：K(a)=K(b)＜K(c)C．反應速率：υ(b)＞υ(a)D．當時，【答案】CD【詳解】A．由圖像可知，b、c兩個點的壓強相同，T2溫度下c點對應的平均摩爾質量大于T1溫度下b點對應的平均摩爾質量，即T1到T2，平衡向逆反應方向移動，該反應的正反應為吸熱反應，降低溫度，平衡向逆反應方向移動，T2＜T1，故A錯誤；B．由于溫度T2＜T1，該反應的正反應為吸熱反應，溫度越高，平衡常數K越大，所以平衡常數，故B錯誤；C．b點對應的溫度T2和壓強大于a點對應的溫度T2和壓強，溫度越高、壓強越大，反應速率越快，所以反應速率υ(b)＞υ(a)，故C正確；D．當，即平均相對分子質量為30時，設HF物質的量為xmol，的物質的量為ymol，，，即，故D正確。綜上所述，答案為CD。12．以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應為2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。某壓強下的密閉容器中，按CO2和H2的物質的量之比為1∶3投料，不同溫度下平衡體系中各物質的物質的量百分數(y%)隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是A．a點的平衡常數小于b點B．b點，v正(CO2)=v逆(H2O)C．a點，H2和H2O的物質的量相等D．其他條件恒定，充入更多H2，v(CO2)增大【答案】CD【詳解】A．從圖像可知，溫度越高氫氣的含量越高，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，故平衡常數：a>b，A項錯誤；B．b點只能說明該溫度下，CO2和H2O的濃度相等，不能說明v正(CO2)=v逆(H2O)，B項錯誤；C．從圖像可知，a點H2和H2O的物質的量百分數相等，故物質的量相等，C項正確；D．其他條件恒定，充入更多H2，使反應物濃度增大，正反應速率增大，即v(CO2)增大，D項正確；答案選CD。13．T0時，在2L的密閉容器中發(fā)生反應：X(g)+Y(g)?Z(g)(未配平)，各物質的物質的量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，X的物質的量隨時間變化的關系如圖b所示。下列敘述中正確的是A．該反應的正反應是放熱反應B．T0時，從反應開始到平衡時：v(X)=0.083mol·L-1·min-1C．圖a中反應達到平衡時，Y的轉化率為37.5%D．T1時，若該反應的平衡常數K為50，則T1<T0【答案】AD【詳解】A．根據“先拐先平，數值大”的原則可推知，T1>T2，溫度越高，X的物質的量越大，則平衡向左移動，正反應是放熱反應，A項正確；B．v(X)=≈0.042mol·L-1·min-1，B項錯誤；C．Y的轉化率為×100%=62.5%，C項錯誤；D．由圖a可知，X、Y、Z的物質的量變化之比為1∶1∶2，則反應為X(g)＋Y(g)2Z(g)，則T0時平衡常數為≈33.3<50，由A項分析可知，該反應為放熱反應，故平衡常數越小，溫度越高，D項正確；答案選AD。三、填空題14．按要求完成下列問題。在兩個恒溫、恒容的密閉容器中進行下列兩個可逆反應：(甲)(乙)當下列物理量不再發(fā)生變化時，其中能表明(甲)達到化學平衡狀態(tài)是_______；能表明(乙)達到化學平衡狀態(tài)是_______。①混合氣體的密度②反應容器中生成物的百分含量③反應物的消耗速率與生成物的消耗速率之比等于系數之比④混合氣體的壓強⑤混合氣體的平均相對分子質量⑥混合氣體的總物質的量【答案】①②③④⑤⑥①②③⑤【詳解】①混合氣體密度不變，甲反應是氣體體積減小的反應，甲容器中氣體體積不變，質量會變，密度也變，能判斷達到平衡，由于乙反應的兩邊氣體的體積相同且都是氣體，容器的容積不變，所以密度始終不變，無法判斷乙是否達到平衡狀態(tài)；②反應容器中生成物的百分含量不變是平衡標志；③反應物的消耗速率與生成物的消耗速率之比等于系數之比，說明正逆反應速率相同，反應甲、乙達到平衡狀態(tài)；④恒溫時，氣體壓強不再改變，乙反應的兩邊氣體的體積相同且都是氣體，壓強始終不變,所以壓強不變無法判斷乙是否達到平衡狀態(tài)，可以判斷甲達到平衡狀態(tài)；⑤混合氣體的平均相對分子質量不變，甲反應前后氣體物質的量變化,質量變化，混合氣體的平均相對分子質量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，乙反應是反應前后氣體物質的量不變，質量增大，當混合氣體的平均相對分子質量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)；⑥甲反應是氣體體積減小的反應，乙是氣體體積不變的反應，混合氣體的總物質的量不變說明甲達到平衡狀態(tài)，乙不能判斷是否達到平衡狀態(tài);能表明(甲)達到化學平衡狀態(tài)是①②③④⑤⑥，能表明(乙)達到化學平衡狀態(tài)是①②③⑤，故答案為：①②③④⑤⑥；①②③⑤。15．回答下列問題：（1）在80℃時，將0.40mol的N2O4氣體充入2L已經抽空的固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應：N2O42NO2ΔH>0，隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如下數據：時間/s物質n/mol020406080100n(N2O4)0.40a0.20cden(NO2)0.000.24b0.520.600.60①計算20~40s內用N2O4表示的平均反應速率為___mol·L-1·s-1。②反應進行至100s后將反應混合物的溫度降低，混合氣體的顏色___(填“變淺”“變深”或“不變”)。③要增大該反應的K值，可采取的措施有___(填序號)。A．增大N2O4起始濃度B．向混合氣體中通入NO2C．使用高效催化劑D．升高溫度（2）已知2A2(g)+B2(g)2C(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0)，在一個有催化劑的固定容積的容器中加入2molA2和1molB2，在500℃時充分反應達到平衡后C的濃度為wmol·L-1，放出熱量bkJ。①a___(填“>”“=”或“<”)b。②若將反應溫度升高到700℃，該反應的平衡常數將___(填“增大”“減小”或“不變”)。③若在原來的容器中，只加入2molC，500℃時充分反應達到平衡后，C的濃度___(填“>”“=”或“<”)wmol·L-1.④能說明該反應已經達到平衡狀態(tài)的是___。a.v(C)=2v(B2)b.容器內壓強保持不變c.v逆(A2)=2v正(B2)d.容器內氣體的密度保持不變⑤使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的操作是___。a.及時分離出C氣體b.適當升高溫度c.增大B2的濃度d.選擇高效的催化劑【答案】（1）0.002mol·L-1·s-1變淺D（2）>減小=bcc【詳解】（1）①根據表中數據可知0~20s內生成二氧化氮是0.24mol，則消耗四氧化二氮是0.12mol，所以a=0.28mol，則20~40s內用N2O4表示的平均反應速率為。②N2O4?2NO2ΔH>0，故降低溫度，平衡逆向移動，二氧化氮濃度減小，故顏色變淺。③反應的平衡常數K只與溫度有關，且溫度升高，平衡正移，K增大，故選D。（2）①2A2(g)+B2(g)2C(g)ΔH=-akJ·mol-1反應為可逆反應，故2molA2和1molB2不能完全轉化生成C，故a＞b。②反應為放熱反應，故升高溫度，平衡逆向移動，K減小。③若在原來的容器中，只加入2molC，達到的平衡與原題達到的平衡相同，故C的濃度不變，等于wmol/L。④a.反應的任意時刻都有v(C)=2v(B2)，不一定平衡，不選；b.反應前后氣體體積變化，故壓強也變化，故壓強不變時則達到了平衡，選；c.正逆反應速率相等，說明達到了平衡狀態(tài)，選；d.恒容容器。質量不變，則密度為一不變的量，故密度不變不一定達到了平衡，不選。故選bc。⑤a.及時分離出C氣體，速率減慢，不符合題意；b.適當升高溫度，平衡逆向移動，不符合題意；c.增大B2的濃度，速率增大且平衡正向移動，符合題意；d.選擇高效的催化劑，平衡不移動，不符合題意；故選c。16．環(huán)境治理是當今的熱點問題，以為碳源制取甲醇等低碳有機物可以達到變廢為寶、保護環(huán)境、節(jié)約資源的目的。試運用所學知識，回答下列問題：工業(yè)上利用合成氣(和)來生產甲醇，有關反應的化學方程式及其在不同溫度下的化學平衡常數如下表所示。化學反應平衡常數溫度/℃500700800I.K11.01.702.50II.K22.50.340.15III.K3（1）_______0(填“>”“<”或“=”)，理由是_______。（2）800℃時，_______。（3）500℃時，按一定的投料比[]將和充入一個的恒容密閉容器中，若只發(fā)生反應II，時反應達平衡，測得反應體系中的濃度分別為、，則內用表示反應的平均反應速率_______，投料比x=_______，其他條件不變，增大投料比x，則氫氣的轉化率_______(填“增大”“不變”或“減小”)。（4）如圖曲線是時，密閉容器中發(fā)生反應Ⅲ：的平衡轉化率與溫度的關系。圖中A、B、C、D四點表示不同溫度和壓強時的轉化率，則A、B、C、D四點對應的壓強由大到小的順序為____?！敬鸢浮浚?）<反應Ⅱ的平衡常數隨溫度升高而減小'說明正反應為放熱反應，故（2）0.375（3）20∶13減?。?）C>D>B>A【詳解】（1）由表中溫度與K2的關系：溫度升高，K2減小，故該反應為放熱反應，故答案為：<，反應Ⅱ的平衡常數隨溫度升高而減小'說明正反應為放熱反應，故；（2）結合反應I+Ⅱ得到反應Ⅲ，可得時，平衡常數；（3）則有a-2x=0.8，x=1.6得a=4，得b=2.6，，；在反應物兩種或以上的反應中，增加一種反應物的濃度，可以提高其他反應物的轉化率，自身的轉化率減小，增大投料比x，相當于增大氫氣的濃度，故氫氣的轉化率減小；（4）由于反應Ⅲ正反應是一個氣體分子數減小的放熱反應，A、B兩點的轉化率都低于時的平衡轉化率，故兩點的壓強都低于，兩點的轉化率高于時的平衡轉化率，故兩點的壓強大于，B點溫度高轉化率反而高于A點，說明B點壓強大，同理C點壓強高于D點。17．I.研究氮氧化物的反應機理，對于消除對環(huán)境的污染有重要意義。某化學小組查閱資料知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步：①2NO(g)N2O2(g)(快)V1正=K1正c2(NO)V1逆=K1逆c(N2O2)②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)V2正=K2正c(N2O2)V2逆=K2逆c2(NO2)請回答下列問題：(1)寫出反應2NO+O2=2NO2的熱化學方程式_______________（焓變用含和的式子表示。(2)一定溫度下，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，請寫出用K1正、K1逆、K2正、K2逆表示的平衡常數表達式K=___________________。(3)工業(yè)上可用氨水作為NO2的吸收劑，NO2通入氨水發(fā)生的反應：2NO2+2NH3H2O=NH4NO3+NH4NO2+H2O若反應后的溶液滴入甲基橙呈紅色，則反應后溶液中c(NO)+c(NO)____c(NH)(填“>”、“<”