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1、第23讲化学平衡状态化学平衡常数课时训练选题表知识点题号化学平衡状态1,5,6化学平衡常数的含义及影响因素2,3,7,9化学(压强)平衡常数的计算4,11,13综合8,10,12,141.(2021宁波慈溪适应性测试)已知:X(g)+2Y(g)3Z(g) H=-a kJmol-1(a0),下列说法不正确的是(D)A.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 molB.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达a kJD.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小解析:A.题给反应为可逆反应,0.1 mol
2、X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol,正确;B.达到化学平衡状态时,正、逆反应速率相等,X、Y、Z的浓度不再发生变化,正确;C.达到化学平衡状态时,如果消耗1 mol X,则反应放出的总热量等于a kJ,正确;D.升高反应温度,正、逆反应速率均增大,错误。2.常温常压下,O3溶于水产生的游离氧原子O有很强的杀菌消毒能力,发生的反应如下:反应:O3O2+OH0平衡常数为K1反应:O+O32O2H0平衡常数为K2总反应:2O33O2H0平衡常数为K下列叙述正确的是(D)A.降低温度,K减小B.K=K1+K2C.增大压强,K2减小D.适当升温,可提高消毒效率解析:总反
3、应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,K增大,故A错误;由盖斯定律可知,反应+反应=总反应,则K=K1K2,故B错误;K只与温度有关,则增大压强,K2不变,故C错误;O3溶于水产生的游离氧原子O有很强的杀菌消毒能力,对反应来说,升高温度,平衡正向移动,则适当升温,可提高消毒效率,故D正确。3.某温度下,某气体反应达到化学平衡状态,平衡常数K=c(A)c2(B)c2(E)c(F),恒容时,若温度适当降低,F的浓度增大。下列说法正确的是(D)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:平衡
4、常数K只随温度变化,不随浓度变化,A不正确;降低温度,正、逆反应速率均减小,B不正确;降温,F的浓度增大,表明平衡逆向移动,正反应是吸热反应,则焓变为正值,C不正确;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,D正确。4.加热N2O5依次发生的分解反应为N2O5(g)N2O3(g)+O2(g),N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol。则t 时反应的平衡常数为(B)A.10.7B.8.5C.9.6D.10.2解析:设N2O5
5、的转化浓度为x molL-1,N2O3的转化浓度为y molL-1。N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)开始/(molL-1) 4 0 0转化/(molL-1) x x x平衡/(molL-1) 4-x x xN2O3(g)N2O(g)+O2(g)开始/(molL-1) x 0 x转化/(molL-1) y y y平衡/(molL-1) x-y y x+y根据题意得x+y=4.5x-y=1.7,解得x=3.1,y=1.4,所以反应的平衡常数为K=c(O2)c(N2O3)c(N2O5)=4.51.74-3.1=8.5。5.在容积不变的容器中加入一定量的A和B,发生反应:2A(g)+B(g)2
6、C(g),在相同时间内,测得不同温度下A的转化率如下表所示,下列说法正确的是(D)温度/100200300400500转化率30%75%75%50%18%A.该反应随着温度升高,反应速率先变大后变小B.200 、A的转化率为75%时,反应达到平衡状态C.当单位时间内生成n mol B的同时消耗2n mol C时,反应达到平衡状态D.400 时,B的平衡浓度为0.5 mol/L,则该反应的平衡常数K=2解析:A.升高温度,化学反应速率增大,错误;B.根据表中数据可知,400 时反应物A的转化率降低,证明反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,无法说明200 、A的转化率为75%时,反应就一定达到
7、平衡状态,错误;C.当单位时间内生成n mol B的同时消耗2n mol C时,不能说明正、逆反应速率相等,反应不一定达到平衡状态,错误;D.400 时,A的转化率为50%,根据反应2A(g)+B(g)2C(g)可知,平衡时c(A)=c(C),B的平衡浓度为0.5 mol/L,则该反应的平衡常数K=c2(C)c2(A)c(B)=1c(B)=10.5=2,正确。6.下列说法正确的是(A)A.恒温恒容下,反应X(g)+Y(g)2Z(g)+N(s),当混合气体的密度不再发生变化时,能表明该反应达到平衡状态B.反应I2(g)+H2(g)2HI(g)H0,若在恒容绝热容器中发生,当体系的压强保持不变时,
8、不能表明该反应达到平衡状态C.对于反应A(s)B(g)+C(g),达到平衡后,缩小反应容器容积,再次达到平衡时,c(B)增大D.SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)H0,达到平衡后,升温,则反应速率v(CO)和CO的平衡转化率均增大解析:A.反应中生成物N为固体,所以未平衡时气体的总质量会发生改变,但容器恒容,气体体积不变,所以密度会变,当密度不变时说明反应达到平衡状态,正确;B.反应I2(g)+H2(g)2HI(g)H0,若在恒容绝热容器中发生,平衡建立过程中体系温度升高,压强增大,故当体系的压强保持不变时,能表明该反应达到平衡状态,错误;C.该反应的平衡常数表达式为c(B)c
9、(C),缩小容器容积,但温度不变,则平衡常数不变,即c(B)c(C)不变,而缩小反应容器容积时,c(B)、c(C)变化趋势一致,所以再次达到平衡时 c(B)与原平衡相等,错误;D.该反应焓变小于0,为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小,错误。7.在平衡体系:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)中仅含有CaCO3、CaO及CO2气体。原压强为p,体积为V,在t0时刻,将容器容积缩小为原来的一半并保持不变。若固体所占体积可忽略,且温度维持不变,测得此体系中压强(p,纵坐标)跟时间(t,横坐标)的关系如图所示。下列说法不正确的是(D)A.该反应的平衡常数Kp=p(CO2)B
10、.容器容积缩小,CO2浓度增大,平衡向左移动C.t1时,CaO几乎反应完全D.t1时,若再加入足量的CaO,达到新平衡时体系的压强大于p解析:A.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)反应中碳酸钙和氧化钙均为固体,因此反应的平衡常数Kp=p(CO2),正确;B.容器容积缩小,相当于增大压强,CO2浓度增大,平衡向左移动,正确;C.t0时刻,将容器容积缩小为原来的一半并保持不变,CO2浓度增大,平衡向左移动,若氧化钙足量,建立新的平衡,温度不变,化学平衡常数不变,则二氧化碳浓度不变,n(CO2)变成原来的一半,气体的压强不变,根据图像知,t1时,新平衡时压强大于p,说明CaO不足,因此氧化钙
11、几乎反应完全,正确;D.t1时,若再加入足量的CaO,氧化钙为固体,固体所占体积可忽略,二氧化碳的浓度基本不变,气体的压强不变,达到新平衡时体系的压强等于p,错误。8.某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示,下列说法正确的是(B)XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=c2(X)c(Y)c3(W)B.其他条件不变,升高温度,若W的体积分数减小,则此反应的H0C.其他条件不变,使用催化剂,正、逆反应速率和平衡常数均增大,平衡不移动D.其他条件不变,当密闭容器中混合气体密度不变时,表明反应
12、已达到平衡解析:A.由题表可知,X、Y是反应物,W是生成物,且n(X)n(Y)n(W)=213,化学方程式为2X+Y3W,则反应的平衡常数表达式是K=c3(W)c2(X)c(Y),错误;B.升高温度,若W的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则此反应的H0,正确;C.使用催化剂,平衡不移动,平衡常数不变,错误;D.混合气体的质量守恒、容器容积不变,所以混合气体密度是恒量,混合气体密度不变,不能说明反应已达到平衡,错误。9.大气固氮(闪电时N2转化为NO)和工业固氮(合成氨)是固氮的重要形式,下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值:N2+O22NON2+3H22NH3温度25 2
13、000 20 400 K3.8410-310.151081.88104下列说法正确的是(D)A.在常温下,工业固氮非常容易进行B.人类可以通过大规模模拟大气固氮利用氮资源C.大气固氮与工业固氮的K受温度和压强等的影响较大D.大气固氮是吸热反应,工业固氮是放热反应解析:仅从平衡角度分析,常温下工业固氮能够获得更高的平衡转化率,但是常温下工业固氮的反应速率太低,所以工业固氮往往在高温、高压、催化剂的条件下进行,A项错误;分析表格中不同温度下的平衡常数可知,大气固氮反应的平衡常数很小,难以获得较高的转化率,因此不适合实现大规模固氮,B项错误;平衡常数是只和温度有关的常数,C项错误;对于大气固氮反应,
14、温度越高,K越大,所以为吸热反应,对于工业固氮反应,温度越高,K越小,所以为放热反应,D项正确。10.(2021金丽衢十二校联考)利用催化剂将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,是尾气处理的一种方法,方程式为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。为测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:时间/s012345c(NO)/(mol/ L)1.0010-34.5010-42.5010-41.5010-41.0010-41.0010-4c(CO)/(mol/ L)3.6010-33.0510-32.8510-32.7510-32.70
15、10-32.7010-3下列说法不正确的是(C)A.该反应能自发进行,则反应的H0B.前2 s内的平均反应速率v(N2)=1.87510-4 mol/ (Ls)C.在该温度下,反应的平衡常数K=500D.在密闭容器中发生上述反应,缩小容积能提高NO转化率解析:A.当G=H-TS0时反应可以自发进行,该反应为气体分子数之和减小的反应,S0,则只有H也小于0时才可能满足G0.10解析:A.实验中,若5 min时测得n(B)=0.050 mol,则0至5 min时间段内消耗0.150 mol B,平均反应速率v(A)=v(B)=0.015 mol/(Lmin),正确;B.题给反应为反应前后气体分子数
16、不变的反应,实验中达到平衡后,增大压强,平衡不移动,A的转化率不变,平衡常数不变,正确;C.700 时,各物质平衡浓度为c(A)=0.04 mol/L,c(B)=0.09 mol/L,c(C)=0.12 mol/L,该反应的平衡常数K=c2(C)c(A)c(B)=4.0,正确;D.实验平衡时n(C)实验平衡时n(C),表明升温平衡左移,平衡常数随温度升高而减小,实验中,达到平衡时,若a0.10,则c(A)0.025 mol/L,c(B)0.05 mol/L,该反应的平衡常数K4.0,不正确。12.气体之间的反应有其独特的优点,对其研究具有重要意义。(1)在一容积可变的密闭容器中,1 mol C
17、O与2 mol H2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO在不同温度下的平衡转化率()与压强的关系如图所示。在B点条件下,下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是(填字母)。A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍B.CH3OH的体积分数不再改变C.混合气体的密度不再改变D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变(2)化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系。(3)计算图中A点的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数;用p1、p2、p3表示)。解析:(1)A.H2的消耗速率与CH3OH生成速率为同一个反应方向,因此不能说明反应达到平
18、衡状态,不符合题意;B.CH3OH 的体积分数不再改变,说明达到平衡状态,符合题意;C.反应到达平衡前,气体质量不变,容器容积减小,密度不断减小,当混合气体的密度不再改变,则达到平衡状态,符合题意;D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变,则说明达到平衡状态,符合题意。(2)C、D点温度相同,K(C)=K(D),B点温度比C点温度低,由题图可知,降低温度,CO的平衡转化率升高,该反应是放热反应,因此降温平衡正向移动,平衡常数增大,即K(B)K(C),所以化学平衡常数的大小关系是K(B)K(C)=K(D)。(3)温度相同,平衡常数相同,则A点平衡常数与E点平衡常数相同,E点CO转化率为80%,
19、列三段式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)开始/mol 1 2 0转化/mol 0.81.6 0.8平衡/mol 0.20.4 0.8因此E点的平衡常数Kp=p10.81.4p10.21.4(p10.41.4)2=49p12,即A点的平衡常数Kp=49p12。答案:(1)BCD(2)K(B)K(C)=K(D)(3)49p1213.工业上可利用CO2来制备清洁液体燃料甲醇,有关化学反应如下。反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.6 kJmol-1反应 :CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)H2=+41 kJmol-1在CuZnO/ZrO2催
20、化下,CO2和H2混合气体,按体积比13、总物质的量a mol进行反应,测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。250 时,反应和达到平衡,平衡时容器容积为V L,CO2转化率为25%,CH3OH和CO选择性均为50%,则该温度下反应的平衡常数为。解析:在CuZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混合气体,按体积比13、总物质的量a mol进行反应,250 时,反应和达到平衡,平衡时容器容积为V L,CO2转化率为25%,CH3OH和CO选择性均为50%,由方程式可知,消耗 n(CO2)=(a425%
21、) mol=a16 mol,生成CH3OH和CO共a16 mol,各a32 mol,生成n(H2O)=a16 mol,两个反应消耗氢气的物质的量为a32 mol3+a32 mol=a8 mol,则剩余氢气的物质的量为3a4 mol-a8 mol=5a8 mol,则反应的平衡常数为c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)=a32Va16V3a16V5a8V=160。答案:16014.(2021全国乙卷节选)(1)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8 时平衡常数Kp=1.0104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支
22、管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa,则pICl= kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=(列出计算式即可)。(2)McMorris测定和计算了在136180 范围内下列反应的平衡常数Kp:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2得到lg Kp11T和lg Kp21T均为线性关系,如图所示:由图可知,NOCl分解为NO和Cl2反应的H(填“大于”或“小于”)0。反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)
23、的K=(用Kp1、Kp2表示);该反应的H(填“大于”或“小于”)0,写出推理过程: 。解析:(1)由题给信息可知,氯铂酸钡固体加热时分解的化学方程式为BaPtCl6BaCl2+2Cl2+Pt,该反应的Kp=p2(Cl2)=1.0104 Pa2,所以平衡时p(Cl2)=0.1 kPa。根据化学方程式2ICl(g)I2(g)+Cl2(g),设达到平衡时,碘蒸气减小的压强为p kPa,根据平衡时的总压强为32.5 kPa,有32.5 kPa=(2p+20.0-p+0.1) kPa,解得 p=12.4,则平衡时p(I2)=20.0 kPa-12.4 kPa=7.6 kPa,p(ICl)=212.4
24、kPa=24.8 kPa,故反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=p(I2)p(Cl2)p2(ICl)=7.60.124.82。(2)纵坐标为lg Kp1、lg Kp2,横坐标为1T103。由题图可知,lg Kp2 随着1T的增大逐渐减小,即Kp2随着温度的降低逐渐减小,说明对于反应2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g),降低温度,平衡逆向移动,则H大于0。2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp1(),2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2(),根据盖斯定律,由()+()可得2ICl(g)I2(g)+Cl2(g)K=Kp1Kp2。设T1T2
25、,即1T11T2,由题图可知,lg Kp2随着1T的增大而减小,即lg Kp2(T2)lg Kp1(T1)。由题给图像斜率可知,由T2到T1,lg Kp1与lg Kp2的变化量的关系为lg Kp2(T1)-lg Kp2(T2)lg Kp1(T2)-lg Kp1(T1),lg Kp1(T1)+lg Kp2(T1)lg Kp1(T2)+lg Kp2(T2),lgKp1(T1)Kp2(T1)lg Kp1(T2)Kp2(T2),则Kp1(T1)Kp2(T1)Kp1(T2)Kp2(T2),则K(T1)K(T2),即温度升高,K增大,则H0。答案:(1)24.87.60.124.82(2)大于Kp1Kp2大于设T1T2,即1T11T2,由题图可知,lg Kp2随着1T的增大而减小,即lg Kp2(T2)lg Kp1(T1)。由题给图像斜率可知,由T2到T1,lg Kp1与lg Kp2的变化量的关系为lg Kp2(T1)-lg Kp2(T2)lg Kp1(T2)-lg Kp1(T1),lg Kp1(T1)+lg Kp2(T1)lg Kp1(T2)+lg Kp2(T2),lg Kp1(T1)Kp2(T1)lg Kp1(T2)Kp2(T2),则Kp1(T1)Kp2(T1)Kp1(T2)Kp2(T2),则K(T1)K(T2),即温度升高,K增大,则H0