2024-2025學年高中化學第二章化學反應速率和化學平衡3-3化學平衡常數(shù)和化學平衡計算課時作業(yè)含解析新人教版選修4

PAGEPAGE9課時作業(yè)9化學平衡常數(shù)和化學平衡計算時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1．在肯定條件下，有下列分子數(shù)相同的可逆反應，其平衡常數(shù)K值分別是①H2＋F22HFK＝1047②H2＋Cl22HClK＝1017③H2＋Br22HBrK＝109④H2＋I22HIK＝1比較K值大小，可知各反應的正反應進行的程度由大到小的依次是(A)A．①②③④ B．④②③①C．①④③② D．無法確定2．高溫下，某反應達平衡，平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容時，溫度上升，H2濃度減小。下列說法正確的是(A)A．該反應的焓變?yōu)檎礏．恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度肯定減小C．上升溫度，逆反應速率減小D．該反應化學方程式為CO＋H2Oeq\o(,\s\up15(催化劑),\s\do15(高溫))CO2＋H23．下列有關平衡常數(shù)的說法中，正確的是(D)A．變更條件，反應物的轉化率增大，平衡常數(shù)也肯定增大B．反應2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，上升溫度，該反應平衡常數(shù)增大C．對于給定可逆反應，溫度肯定時，其正、逆反應的平衡常數(shù)相等D．平衡常數(shù)為K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)的反應，化學方程式為CO2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up15(催化劑),\s\do15(高溫))CO(g)＋H2O(g)解析：若是壓強的變更，使反應物的轉化率增大，則平衡常數(shù)K不變，A錯誤；對2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，上升溫度，平衡常數(shù)K減小，B錯誤；對于給定可逆反應，溫度肯定，其正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，C錯誤。4．已知298.15K時，可逆反應：Pb2＋(aq)＋Sn(s)Pb(s)＋Sn2＋(aq)的平衡常數(shù)K＝2.2，若溶液中Pb2＋和Sn2＋的濃度均為0.10mol·L－1，則反應進行的方向是(A)A．向右進行 B．向左進行C．處于平衡狀態(tài) D．無法推斷解析：Q＝eq\f(cSn2＋,cPb2＋)＝eq\f(0.10mol·L－1,0.10mol·L－1)＝1<K＝2.2，故反應未達到平衡，反應向右進行。5．肯定溫度下，某氣態(tài)平衡體系的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(cA·c2B,c2C·c2D)，有關該平衡體系的說法正確的是(D)A．上升溫度，平衡常數(shù)K肯定增大B．增大A濃度，平衡向正反應方向移動C．增大壓強，C體積分數(shù)增加D．上升溫度，若B的百分含量削減，則正反應是放熱反應解析：K＝eq\f(cA·c2B,c2C·c2D)表示的可逆反應為2C(g)＋2D(g)A(g)＋2B(g)，該反應的ΔH不知，溫度與K之間關系不能確定，A錯誤；增大A的濃度，平衡向逆反應方向移動，B錯誤；增大壓強，平衡向右移動，C體積分數(shù)減小，C錯誤；上升溫度，B的百分含量削減，說明平衡向左移動，逆反應為吸熱反應，所以正反應為放熱反應，D正確。6．反應Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃時平衡常數(shù)為1.47,900℃時平衡常數(shù)為2.15。下列說法正確的是(C)A．上升溫度該反應的正反應速率增大，逆反應速率減小B．該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(cFeO·cCO,cFe·cCO2)C．絕熱容器中進行該反應，溫度不再變更，則達到化學平衡狀態(tài)D．該反應的正反應是放熱反應解析：上升溫度，v正、v逆均增大，A錯誤；FeO、Fe為固體，不能寫入K的表達式中，B錯誤；溫度上升，K增大，說明該反應的ΔH>0，D錯誤；該反應為吸熱反應，隨著反應的進行，絕熱容器中的溫度會降低，因此溫度不再變更時，說明達到化學平衡狀態(tài)，C正確。7．把amolX和bmolY充入一密閉容器中，發(fā)生反應X＋2Y2Z。達到平衡時，若它們的物質的量滿意：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，則Y的轉化率為(B)A.eq\f(a＋b,5)×100% B.eq\f(2a＋b,5b)×100%C.eq\f(2a＋b,5)×100% D.eq\f(a＋b,5a)×100%解析：X＋2Y2Z起始物質的量/molab0轉化物質的量/molx2x2x平衡物質的量/mola－xb－2x2x據(jù)題意：(a－x)＋(b－2x)＝2x，解得x＝eq\f(a＋b,5)，故Y的轉化率為eq\f(\f(a＋b,5)×2,b)×100%＝eq\f(2a＋b,5b)×100%。8．肯定條件下，體積為2L的密閉容器中，1molX和3molY進行反應：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，經(jīng)12s達到平衡，生成0.6molZ。下列說法正確的是(D)A．以X濃度變更表示的反應速率為eq\f(1,8)mol/(L·s)B．12s后將容器體積擴大為10L，Z的平衡濃度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,5)C．若增大X的濃度，則物質Y的轉化率減小D．若該反應的ΔH<0，上升溫度，平衡常數(shù)K減小解析：X(g)＋3Y(g)2Z(g)起始量(mol)130轉化量(mol)0.30.90.6平衡量(mol)0.72.10.6v(X)＝eq\f(\f(0.3mol,2L),12s)＝eq\f(1,80)mol/(L·s)，所以A錯誤；12s后將容器體積擴大為10L，平衡逆向移動，Z的濃度小于原來的eq\f(1,5)，所以B錯誤；若增大X的濃度，Y的轉化率增大，X的轉化率減小；若ΔH<0，正反應為放熱反應，上升溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小。9．肯定條件下，在容積為2L的密閉容器里加入肯定物質的量的A，發(fā)生如下反應并建立平衡：A(g)2B(g)，2B(g)C(g)＋2D(g)，測得平衡時各物質的濃度是c(A)＝0.3mol·L－1，c(B)＝0.2mol·L－1，c(C)＝0.05mol·L－1，最初向容器里加入A的物質的量是(C)A．0.5molB．0.8molC．0.9molD．1.2mol解析：因為平衡時，n(A)平＝0.3mol·L－1×2L＝0.6mol，n(B)平＝0.2mol·L－1×2L＝0.4mol，n(C)平＝0.05mol·L－1×2L＝0.1mol，所以n(B)轉＝2n(C)平＝0.2mol，n(B)＝n(B)平＋n(B)轉＝0.6mol，n(A)轉＝eq\f(1,2)n(B)＝0.3mol，n(A)＝n(A)平＋n(A)轉＝0.9mol。10．將肯定量的Ag2SO4固體置于容積不變的密閉容器中(加入少量V2O5)，在某溫度下發(fā)生反應：Ag2SO4(s)Ag2O(s)＋SO3(g)，2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)，經(jīng)10min后反應達到平衡，此時c(SO3)＝0.4mol·L－1，c(SO2)＝0.1mol·L－1，下列推斷正確的是(A)①用SO2表示的反應速率v(SO2)＝0.01mol·(L·min)－1②用O2表示的反應速率v(O2)＝0.01mol·L－1·min－1③SO3的分解率等于10%④SO3的分解率等于20%⑤Ag2SO4分解最初生成的c(SO3)＝0.5mol·L－1A．①④⑤ B．①③⑤C．只有②③ D．只有③⑤解析：c(SO2)＝0.1mol·L－1為SO2的平衡量也是轉化量，v(SO2)＝0.01mol·L－1·min－1，v(O2)＝eq\f(1,2)v(SO2)＝0.005mol·L－1·min－1，c(SO3)轉＝c(SO2)＝0.1mol·L－1，c(SO3)平＝0.4mol·L－1，c(SO3)始＝0.4mol·L－1＋0.1mol·L－1＝0.5mol·L－1，α(SO3)＝eq\f(0.1mol·L－1,0.5mol·L－1)×100%＝20%，c(SO3)始即為Ag2SO4分解最初生成的SO3量。11．在肯定條件下，有可逆反應X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為0)，經(jīng)過2min后達到平衡，平衡時X、Y、Z的濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.04mol·L－1，則下列推斷不合理的是(A)A．v(Z)＝0.02mol·(L·min)－1B．平衡時，X與Z的生成速率之比為12C．c1c2＝13D．X、Y的轉化率相等解析：A中若v(Z)＝0.02mol·(L·min)－1，則2min內Z的濃度增加0.04mol·L－1，由起始時Z的濃度不為0，因此A錯；B項符合平衡時正、逆反應速率相等及反應速率之比與計量數(shù)之間的關系；由于X、Y的變更量之比為13，平衡時X、Y的濃度之比為13，因此C、D正確。12．在肯定溫度下，將1molA和2molB放入容積為5L的某密閉容器中發(fā)生如下反應：A(s)＋2B(g)C(g)＋2D(g)，經(jīng)5min后，測得容器內B的濃度削減了0.2mol·L－1。則下列敘述不正確的是(D)A．在5min內，該反應用C的濃度變更表示的反應速率為0.02mol·(L·min)－1B．在5min時，容器內D的濃度為0.2mol·L－1C．當容器內壓強保持恒定時，該可逆反應達到平衡狀態(tài)D．5min時容器內氣體總的物質的量為3mol解析：5min時，c(C)＝0.1mol·L－1，c(D)＝0.2mol·L－1，v(C)＝eq\f(0.1mol·L－1,5min)＝0.02mol·(L·min)－1。此反應是恒溫時體積可變的反應，所以壓強恒定，即達到了平衡狀態(tài)。5min時氣體的總物質的量為2.5mol。二、非選擇題(52分)13．(12分)肯定條件下，在體積為3L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇(催化劑為Cu2O/ZnO)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，甲醇的物質的量隨外界條件的變更而變更的曲線如圖所示：依據(jù)題意完成下列各題：(1)反應達到平衡時，平衡常數(shù)表達式K＝eq\a\vs4\al(\f(cCH3OH,cCO·c2H2))，上升溫度，K值減小(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)在500℃，從反應起先到平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)＝eq\a\vs4\al(\f(2nB,3tB)mol·L－1·min－1)。(3)在其他條件不變的狀況下，將處于E點的體系體積壓縮到原來的eq\f(1,2)，下列有關該體系的說法正確的是bc。a．氫氣的濃度減小b．正反應速率增大，逆反應速率也增大c．甲醇的物質的量增加d．重新平衡時n(H2)/n(CH3OH)增大解析：本題考查了平衡常數(shù)、化學反應速率的計算和化學平衡移動的問題，只要把握住它們的定義，問題便可以迎刃而解。14．(12分)高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為eq\f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq\f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)。已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如下。溫度/℃100011501300平衡常數(shù)4.03.73.5請回答下列問題：(1)該反應的平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(cCO2,cCO)，ΔH<(填“>”“<”或“＝”)0。(2)在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1mol，反應經(jīng)過10min后達到平衡狀態(tài)。則該時間段內的平均反應速率v(CO2)為0.006_mol/(L·min)，CO的轉化率為60%。(3)欲提高(2)中CO的轉化率，可實行的措施是C。A．削減Fe的量 B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2 D．上升溫度E．減小容器的容積 F．加入合適的催化劑解析：(1)因Fe和Fe2O3都為固體，不能寫入平衡常數(shù)表達式中，所以平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO2,cCO)。由表中數(shù)據(jù)知，上升溫度，平衡常數(shù)減小，說明上升溫度，平衡向逆反應方向移動，故ΔH<0。(2)eq\f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq\f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)起始物質的量(mol)1111轉化物質的量(mol)eq\f(1,3)xxeq\f(2,3)xx平衡物質的量(mol)1－eq\f(1,3)x1－x1＋eq\f(2,3)x1＋x由題意得K＝eq\f(\f(1＋xmol,10L),\f(1－xmol,10L))＝4.0，解得x＝0.6。所以CO的轉化率為eq\f(0.6mol,1mol)×100%＝60%，v(CO2)＝eq\f(ΔcCO2,Δt)＝eq\f(0.6mol,10L×10min)＝0.006mol/(L·min)。(3)依據(jù)勒夏特列原理，A、B、E、F四項中條件的變更對平衡移動均無影響；移出部分CO2，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大；上升溫度，平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率減小。15．(12分)由于溫室效應和資源短缺，如何降低大氣中CO2的含量并加以開發(fā)利用等問題，引起了全世界的普遍重視。目前工業(yè)上用CO為原料生產(chǎn)燃料甲醇，肯定條件下發(fā)生反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。(1)圖甲是反應時CO和CH3OH的濃度隨時間的變更狀況。從反應起先到達到平衡狀態(tài)，用CO濃度的變更表示反應的平均反應速率v(CO)＝0.075_mol/(L·min)。(2)如圖乙是該反應進行過程中能量的變更。曲線a(填“a”或“b”)表示不運用催化劑時反應的能量變更，不運用催化劑時該反應的逆反應的活化能為510_kJ/mol。(3)該反應的平衡常數(shù)K的表達式為eq\a\vs4\al(K＝\f(cCH3OH,cCO·c2H2))，上升溫度，平衡常數(shù)K減小(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)恒容條件下，下列措施能使eq\f(nCH3OH,nCO)增大的有C。A．上升溫度B．充入HeC．再充入1molCO和2molH2D．運用催化劑解析：(4)催化劑能加快化學反應速率是因為催化劑降低了反應物的活化能，但它不能變更反應的熱效應，也不能變更可逆反應的平衡狀態(tài)；由題圖乙可以看出該反應為放熱反應，故上升溫度，該反應的平衡常數(shù)減?。缓闳輻l件下，上升溫度，反應向逆反應方向進行，eq\f(nCH3OH,nCO)減小，充入He不能變更反應的平衡狀態(tài)，再充入1molCO和2molH2，則相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，eq\f(nCH3OH,nCO)增大，運用催化劑，eq\f(nCH3OH,nCO)不變。16．(16分)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反應的平衡常數(shù)和溫度的關系如下：溫度/℃70080083010001200平衡常數(shù)1.71.11.00.60.4回答下列問題：(1)該反應的平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(cCcD,cAcB)，ΔH＝<(填“<”“>”或“＝”)0。(2)830℃時，向一個5L的密閉容器中充入0.20molA和0.80molB，如反應初始6s內A的平均反應速率v(A)＝0.003mol·L－1·s－1。則6s時c(A)＝0.022mol·L－1，C的物質的量為0.09mol；若反應經(jīng)一段時間后，達到平衡時A的轉化率為80%，假如這時向該密閉容器中再充入1mol氬氣，平衡時A的轉化率為80%。(3)推斷該反應是否達到平衡的依據(jù)為c。a．壓強不隨時間變更b．氣體的密度不隨時間變更c．c(A)不隨時間變更d．單位時間里生成C和D的物質的量相等(4)1200℃時，反應C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)的值為2.5。解析：(1)因反應中的物質都是氣體，依據(jù)平衡常數(shù)的定義可知，K＝eq\f(cCcD,cAcB)；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度上升，K值減小，故正反應為放熱反應，ΔH<0。(2)v(A)＝0.003mol·L