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选修4测试化学平衡常数
课时跟踪检测(九)化学平衡常数
1.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是( )
①平衡常数K只与反应本身及温度有关 ②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K ③加入催化剂不改变平衡常数K ④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关
A.①② B.②③
C.③④D.①③
解析:
选D 平衡常数K是一个温度常数,只与反应本身及温度有关,催化剂不能改变化学平衡,故加入催化剂不改变平衡常数K。
2.可逆反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在t℃下达到平衡,其平衡常数可表示为( )
A.K=
B.K=
C.K=
D.K=
解析:
选D C是固体,它的浓度视为“1”,在平衡常数表达式中不出现。
3.在一定条件下,有下列分子数之比相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是
①H2+F22HF K=1047
②H2+Cl22HCl K=1017
③H2+Br22HBr K=109
④H2+I22HI K=1
比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A.①②③④B.④②③①
C.①④③②D.无法确定
解析:
选A 化学平衡常数越大,表示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。
4.对于可逆反应:
C(s)+CO2(g)2CO(g),在一定温度下其平衡常数为K。
下列条件的变化中,能使K值发生变化的是( )
A.将C(s)的表面积增大B.增大体系的压强
C.升高体系的温度D.使用合适的催化剂
解析:
选C 化学平衡常数只受温度的影响,温度变化,K值才发生变化;平衡常数的大小与浓度、压强以及是否使用催化剂无关。
5.某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=
,恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加。
下列说法中正确的是( )
A.增大c(A)、c(B),K增大
B.降低温度,正反应速率增大
C.该反应的焓变为负值
D.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)
解析:
选D A项,平衡常数K只随温度变化,不随浓度变化,故不正确;B项,降低温度,正、逆反应速率均减小,不正确;C项,降温,F浓度增大,表明平衡逆向移动,正反应是吸热反应,则焓变为正值,不正确;D项,根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物,E、F为反应物,且对应指数为其化学方程式前的计量数,正确。
6.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)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.9B.16
C.20D.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
0.5mol·L-1×2+4mol·L-1=5mol·L-1,由于NH3没有转化,其平衡浓度仍为5mol·L-1,而HI的平衡浓度由题意可知为4mol·L-1,则①的平衡常数K1=c(NH3)·c(HI)=5×4=20。
7.高温、催化剂条件下,某反应达到平衡,平衡常数K=
。
恒容时,温度升高,H2浓度减小。
下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO+H2O
CO2+H2
解析:
选A 因为该可逆反应的化学平衡常数K=
,可得出该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),D项错误;由于恒容时,温度升高,氢气浓度减小,说明平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,即焓变为正值,A项正确;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,恒温恒容下,如充入稀有气体使压强增大,H2浓度不变,B项错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,C项错误。
8.已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。
830℃时,向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.20molB,10s时达到平衡。
下列说法不正确的是( )
温度/℃
700
830
1200
K值
1.7
1.0
0.4
A.达到平衡后,B的转化率为50%
B.增大压强,正、逆反应速率均加快
C.该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动
D.反应初始至平衡,A的平均反应速率v(A)=0.005mol·L-1·s-1
解析:
选C 设平衡时B减少的物质的量浓度为xmol·L-1,则:
A(g) + B(g)C(g)+D(g)
开始/(mol·L-1) 0.1 0.1 0 0
变化/(mol·L-1) x x x x
平衡/(mol·L-1) 0.1-x 0.1-x x x
故K=
=1.0,解得x=0.05,则平衡时B的转化率=
×100%=50%,A项正确;增大压强,正、逆反应速率都增大,B项正确;由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升温平衡向逆反应方向移动,故正反应是放热反应,C项错误;反应初始至平衡,v(A)=
=0.005mol·L-1·s-1,D项正确。
9.某校课外活动小组利用NO2与N2O4的反应来探究温度对化学平衡的影响。
已知:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH(298K)=-52.7kJ·mol-1
(1)该化学反应的平衡常数表达式为_______________________________________。
(2)该小组的同学取了两个水槽A和B,分别加入相同浓度的NO2与N2O4的混合气体,中间用夹子夹紧,并将A和B浸入到已盛有水的两个水槽中(如下图所示),然后分别向两个水槽中加入浓硫酸和NH4NO3固体。
请回答:
①A中的现象为________________。
②由上述实验现象可知,降低温度,该反应化学平衡向____________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
③升高温度,该反应的化学平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:
(1)平衡常数表达式K=c(N2O4)/c2(NO2)。
(2)①浓硫酸稀释时放出热量,导致溶液的温度升高,硝酸铵溶解时吸收热量,导致溶液的温度降低,反应2NO2(g)N2O4(g)是放热反应,A所在的水槽中,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO2气体浓度增大,气体颜色加深,降低温度,平衡向正反应方向移动,NO2浓度降低,气体颜色变浅。
②由①知,降低温度,平衡向正反应方向移动。
③升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小。
答案:
(1)K=c(N2O4)/c2(NO2)
(2)①A中气体的颜色加深 ②正 ③减小
10.在一定温度下,发生反应:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)。
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:
温度/℃
1000
1150
1300
平衡常数
64.0
50.7
42.9
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=______,ΔH______0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。
求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=________,CO的平衡转化率为________。
(3)1000℃时,在
(2)的平衡体系中,各加0.5molCO和0.5molCO2,v正________v逆(填“<”“>”或“=”),平衡向________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
解析:
(1)反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K=
,由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,故升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应,
ΔH<0。
(2)设平衡时CO的物质的量变化为nmol,则
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)
开始(mol):
1 1
变化(mol):
n 1+n
平衡(mol):
1-n 1+n
所以
=64,解得n=0.6,所以v(CO2)=
=0.006mol·L-1·min-1,CO的平衡转化率为
×100%=60%。
(3)1000℃时,在
(2)的平衡体系中,各加0.5molCO和0.5molCO2,CO的浓度为0.09mol·L-1,CO2的浓度为0.21mol·L-1,此时Qc=
<64,平衡向正反应方向移动,v正>v逆。
答案:
(1)c3(CO2)/c3(CO) <
(2)0.006mol·L-1·min-1 60%
(3)> 正向
1.当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化,并建立了N2O42NO2平衡后,保持温度不变,再通入若干N2O4气体,待反应达到新的平衡时,则新平衡与旧平衡相比,其
值( )
A.变大B.不变
C.变小D.无法确定
解析:
选B
=K,温度不变,K不变。
2.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H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是( )
A.K1+K2B.K1-K2
C.K1×K2D.
解析:
选D K1=
,K2=
第三个反应的平衡常数K3=
=
×
=K1×
=
。
3.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 A项,固体物质不列入平衡常数表达式,反应①的平衡常数K1=c(CO2)/c(CO),错误;B项,反应①的平衡常数K1=c(CO2)/c(CO),反应②的平衡常数K2=c(H2O)/c(H2),反应③的平衡常数K3=c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)=K1/K2,正确;C项,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,错误;D项,反应③恒温恒容下,增大压强,H2浓度可能增大、不变或减小,错误。
4.汽车尾气净化中的一个反应如下:
NO(g)+CO(g)
N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.4kJ·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 该反应为气体体积减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,A项错误;同理,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B项错误;平衡常数只与温度有关,与物质的量无关,C项正确;增加N2的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D项错误。
5.工业上常利用CO与SO2反应生成固态S单质和CO2,从而消除这两种气体对大气的污染:
2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) ΔH=-akJ·mol-1(a>0),下列叙述正确的是( )
A.该反应的平衡常数表达式为K=
B.若反应开始时投入2molCO,则达平衡时,放出热量为akJ
C.增大压强或升高温度都可以加快化学反应速率并提高SO2的转化率
D.若单位时间内生成2molCO2的同时,消耗1molSO2,则说明反应达到平衡状态
解析:
选A A项,由化学方程式知K=c2(CO2)/c2(CO)·c(SO2),正确;B项,由于该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,因此若反应开始时投入2molCO,则达平衡时,放出热量小于akJ,错误;C项,增大压强或升高温度都可以加快化学反应速率,由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,增大压强,平衡正向移动,可提高SO2的转化率,升高温度,平衡逆向移动,SO2的转化率降低,错误;D项,根据化学方程式,在反应过程中都存在若单位时间内生成2molCO2的同时,消耗1molSO2,因此不能说明反应达到平衡状态,错误。
6.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:
3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,B的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,化学平衡常数增大
D.增加B,B的平衡转化率增大
解析:
选B A项,C是固体,浓度视为常数,不能写入平衡常数表达式,错误;B项,B的转化率为1.6×2/(4×2)×100%=40%,正确;C项,化学平衡常数只受温度的影响,温度不变,平衡常数不变,错误;D项,增加B,虽然平衡右移,但B的总量也增加,B的转化率降低,错误。
7.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
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
830℃时,向一个2L的密闭容器中充入0.2mol的A和0.8mol的B,反应初始4s内A的平均反应速率v(A)=0.005mol·L-1·s-1。
下列说法正确的是( )
A.4s时c(B)为0.76mol·L-1
B.830℃达平衡时,A的转化率为80%
C.反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动
D.1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为0.4
解析:
选B A项,4s时Δc(A)=v(A)·Δt=0.005mol·L-1·s-1×4s=0.02mol·L-1,则Δc(B)=0.02mol·L-1,则4s时c(B)=
-0.02mol·L-1=0.38mol·L-1,错误;B项,设
830℃时,A的平衡转化率为x,则
A(g) + B(g)C(g)+D(g)
起始/(mol·L-1) 0.1 0.4 0 0
转化/(mol·L-1) 0.1x 0.1x 0.1x 0.1x
平衡/(mol·L-1) 0.1(1-x) 0.4-0.1x 0.1x 0.1x
K=
=1,x=80%,正确;C项,由表中数据可知,升高温度,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,错误;D项中的反应是题干中已知反应的逆反应,故1200℃时,K逆=
=
=2.5,错误。
8.如图所示为气相直接水合法制乙醇C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。
计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp为(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)( )
A.0.082B.0.072
C.0.072MPa-1D.0.082MPa-1
解析:
选C 设C2H4、H2O的起始物质的量分别为1mol,A点乙烯转化率为20%,故参加反应的乙烯为0.2mol,则:
C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)
起始(mol) 1 1 0
转化(mol) 0.2 0.2 0.2
平衡(mol) 0.8 0.8 0.2
乙醇占
=
,乙烯和水各占
=
,则乙醇的分压为7.8MPa×1/9=0.87MPa,乙烯和水的分压分别为7.8MPa×4/9=3.47MPa,所以Kp=
=
=0.072MPa-1
9.在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______。
A.容器中压强不变B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)
(2)某温度下,平衡浓度符合下式:
c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________℃。
(3)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为
2mol·L-1,c(H2)为1.5mol·L-1,c(CO)为1mol·L-1,c(H2O)为3mol·L-1,则下一时刻,反应向________(填“正向”或“逆向”)进行。
解析:
当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1,此时温度由表中数据可知为830℃。
判断反应进行的方向时,可根据Q与K的大小关系判断,此时刻下,Q=
=
=1>0.9,所以反应向逆反应方向进行。
答案:
(1)BC
(2)830 (3)逆向
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