2019教案 化学选修4化学反应原理（鲁科版）试题：第2章第2节第1课时化学平衡常数、平衡转化率 Word版含解析.pdf

第第 2 章章 化学反应的方向、限度与速率化学反应的方向、限度与速率 第第 2 节节 化学反应的限度化学反应的限度 第第 1 课时课时 化学平衡常数、平衡转化率化学平衡常数、平衡转化率 1一定条件下，将一定条件下，将 NO2与与 SO2以体积比以体积比 12 置于密闭容器中发 生反应： 置于密闭容器中发 生反应：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g) H41.8 kJ·mol 1，下列能说明反应达到平衡状态的是 ，下列能说明反应达到平衡状态的是( ) A体系压强保持不变体系压强保持不变 B混合气体颜色保持不变混合气体颜色保持不变 CSO3和和 NO 的体积比保持不变的体积比保持不变 D每消耗每消耗 1 mol SO3的同时生成的同时生成 1 mol NO2 解析：解析：由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，体系的压强 始终保持不变，故压强不变反应不一定达到平衡， 由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，体系的压强 始终保持不变，故压强不变反应不一定达到平衡，A 错误；错误；SO3与与 NO 的体积比始终保持的体积比始终保持 11，C 错误；消耗错误；消耗 SO3和生成和生成 NO2为反应的同一 方向， 为反应的同一 方向，D 错误。错误。 答案：答案：B 2可逆反应可逆反应 N23H22NH3，在容积为，在容积为 10 L 的密闭容器中 进行，开始时加入 的密闭容器中 进行，开始时加入 2 mol N2和和 3 mol H2，达平衡时，达平衡时，NH3的浓度不可 能达到 的浓度不可 能达到( ) A0.1 mol··L 1 B0.2 mol··L 1 C0.05 mol··L 1 D0.15 mol··L 1 解析：解析：2 mol N2和和 3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则反应，假设反应能够进行到底，则 3 mol H2完全反应，生成完全反应，生成 2 mol NH3，此时，此时 NH3浓度为浓度为 0.2 mol·L 1，但 ，但 由于反应是可逆反应，不能完全反应，所以由于反应是可逆反应，不能完全反应，所以 NH3浓度达不到浓度达不到 0.2 mol··L 1。 。 答案：答案：B 3在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催 化剂存在下发生反应： 在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催 化剂存在下发生反应： CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)。 在。 在 500 时， 平衡常数时， 平衡常数 K 9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是 0.02 mol·L 1，则在 此条件下 ，则在 此条件下 CO 的转化率的转化率( ) A25% B50% C75% D80% 解析：解析：设消耗设消耗 c(CO)x mol··L 1，可列三段式计算： ，可列三段式计算： CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) 始始/(mol·L 1) 0.02 0.02 0 0 转转/(mol·L 1) x x x x 平平/(mol·L 1) 0.02 x 0.02x x x 平衡常数平衡常数 K9，解得，解得 x0.015，则，则 c c（ （H2 2 ） ）· c c（ （CO2 2） ） c c（ （CO） ）·c c（ （H2 2O O） ） x x2 2 （ （0.02x x） ）2 2 CO 的转化率为×的转化率为×100%75%，故选，故选 C 项。项。 0 0. .0 01 15 5 m mo ol l··L L 1 0 0. .0 02 2 m mo ol l··L L 1 答案：答案：C 4已知下列反应的平衡常数：已知下列反应的平衡常数：H2(g)S(s)H2S(g)，K1； ； S(s)O2(g)SO2(g)，K2； 则反应； 则反应 H2(g)SO2(g)O2(g) H2S(g)的平衡常数是的平衡常数是( ) AK1K2 BK1K2 CK1××K2 D.K K 1 1 K K2 2 解析：解析：K1，K2，第三个反应的平衡常数，第三个反应的平衡常数 K3 H2 2S S H2 2 SO2 2 O2 2 ××K1×。×。 H2 2S S·O2 2 H2 2·SO2 2 H2 2S S H2 2 1 1 SO2 2 O2 2 1 1 K K2 2 K K1 1 K K2 2 答案：答案：D 5羰基硫羰基硫(COS)可作粮食熏蒸剂，防止某些昆虫、线虫和真菌的 危害。在恒容密闭容器中，将 可作粮食熏蒸剂，防止某些昆虫、线虫和真菌的 危害。在恒容密闭容器中，将 CO 和和 H2S 混合加热并达到下列平衡：混合加热并达到下列平衡： CO(g)H2S(g) COS(g)H2(g) K0.1。反应前。反应前 CO 的物质的量 为 的物质的量 为 10 mol，平衡后，平衡后 CO 物质的量为物质的量为 8 mol，下列说法正确的是，下列说法正确的是( ) A平衡时，气体的总物质的量为平衡时，气体的总物质的量为 17 mol B通入通入 CO 后，正反应速率逐渐增大后，正反应速率逐渐增大 C反应前反应前 H2S 物质的量为物质的量为 6 mol DCO 的平衡转化率为的平衡转化率为 80% 解析：解析：利用三段式计算：利用三段式计算： CO(g)H2S(g) COS(g)H2(g) 起始起始(mol)： ： 10 n 0 0 变化变化(mol): 2 2 2 2 平衡平衡(mol): 8 n2 2 2 K0.1，解得，解得 n7 mol，C 错错 c c（ （COS） ） ××c c（ （H2 2） ） c（ （CO） ） ××c c（ （H2 2S S） ） 2 2 ×× 2 2 8 8 ××(n n2) 误；该反应前后体积不变，一直为误；该反应前后体积不变，一直为 17 mol，A 正确；通入正确；通入 CO 后瞬间 正反应速率增大、 平衡正向移动， 正反应速率再逐渐减小， 后瞬间 正反应速率增大、 平衡正向移动， 正反应速率再逐渐减小， B 错误 ；错误 ； CO 的转化率×的转化率×100%20%，D 错误。错误。 2 2 1 10 0 答案：答案：A 6在某温度下，将在某温度下，将 H2和和 I2各各 0.1 mol 的气态混合物充入的气态混合物充入 10 L 的 密闭容器中，发生反应 的 密闭容器中，发生反应 H2(g)I2(g)2HI(g)(g)，连续测定，连续测定 c(I2)的的 变化，变化，5 s 时测定时测定 c(I2)0.008 0 mol·L 1并保持不变。则： 并保持不变。则： (1)反应的平衡常数的表达式是反应的平衡常数的表达式是 K_。 (2)此温度下，平衡常数的值为此温度下，平衡常数的值为_。 (3)若在此温度下，在若在此温度下，在 10 L 的密闭容器中充入的密闭容器中充入 0.2 mol HI 气体，达 到平衡时， 气体，达 到平衡时，HI 的转化率为的转化率为_。 解析：解析：(2)平衡时平衡时I20.008 0 mol·L 1， ， H20.008 0 mol·L 1， ， HI0.004 0 mol·L 1， ， K0.25。 （0.004 0 mol·L 1） ）2 0.008 0 mol·L 1 ×× 0.008 0 mol·L 1 (3)设生成的设生成的 H2的浓度为的浓度为 x mol·L 1， ， 2HI(g)H2(g)I2(g) 起始起始(mol·L 1) 0.02 0 0 平衡平衡(mol·L 1) 0.022x x x K （x mol·L 1） ）2 （0.02 mol·L 1 2x mol·L 1） ）2 1 0.25 x0.008 (HI)××100%80%。 0.008 mol·L 1 ×× 2 0.02 mol·L 1 答案：答案：(1) (2)0.25 (3)80% HI2 H2I2 时间：时间：40 分钟分钟 A 级 基础巩固级 基础巩固 基础题基础题 1对于反应对于反应 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) H0，下列有，下列有 关说法正确的是关说法正确的是( ) A平衡常数表达式为平衡常数表达式为 KCOH 2 CH2O B增大体系压强，平衡常数增大体系压强，平衡常数 K 不发生变化不发生变化 C升高体系温度，平衡常数升高体系温度，平衡常数 K 减小减小 D增加增加 C(s)的量，平衡正向移动的量，平衡正向移动 答案：答案：B 2下列关于平衡常数下列关于平衡常数 K 的说法中，正确的是的说法中，正确的是( ) A. 在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值 B改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数 K C平衡常数平衡常数 K 只与温度有关，与反应浓度、压强无关只与温度有关，与反应浓度、压强无关 D从平衡常数从平衡常数 K 的大小不能推断一个反应进行的程度的大小不能推断一个反应进行的程度 解析：解析：A.化学平衡常数受温度影响，温度变化，化学平衡常数发 生变化，故 化学平衡常数受温度影响，温度变化，化学平衡常数发 生变化，故 A 错误；错误；B.浓度不影响化学平衡常数，故浓度不影响化学平衡常数，故 B 错误；错误；C.平衡 常数 平衡 常数 K 只与温度有关，反应浓度、压强不影响化学平衡常数，所以只与温度有关，反应浓度、压强不影响化学平衡常数，所以 C 选项是正确的 ；选项是正确的 ； D.平衡常数越大， 反应进行的程度越大， 可逆程度越小， 平衡常数 平衡常数越大， 反应进行的程度越大， 可逆程度越小， 平衡常数 K 的大小可以推断一个反应进行的程度，故的大小可以推断一个反应进行的程度，故 D 错误。错误。 答案：答案：C 3一定条件下反应一定条件下反应 2AB(g)A2(g)B2(g)达到平衡状态的标 志是 达到平衡状态的标 志是( ) A单位时间内生成单位时间内生成 n mol A2，同时消耗，同时消耗 2n mol AB B容器内，容器内，3 种气体种气体 AB、A2、B2共存共存 C混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化 D容器中各组分的物质的量分数不随时间变化容器中各组分的物质的量分数不随时间变化 解析：解析：A 中反应方向一致，不能判断。中反应方向一致，不能判断。B 此反应为可逆反应，任 何时候容器内， 此反应为可逆反应，任 何时候容器内，3 种气体种气体 AB、A2、B2都共存，不能判断。都共存，不能判断。C 此反应是此反应是 气体反应物化学计量数之和与气体生成物化学计量数之和相等的反应， 混合气体的总压强是不变量， 不能判断。 气体反应物化学计量数之和与气体生成物化学计量数之和相等的反应， 混合气体的总压强是不变量， 不能判断。 D 可直接判断反应达平衡。可直接判断反应达平衡。 答案：答案：D 4已知反应已知反应 2NH3N23H2达到平衡时，达到平衡时，NH3在混合气体 中所占的体积分数为 在混合气体 中所占的体积分数为 20%，则此时，则此时 NH3的转化率为的转化率为( ) A40% B80% C33.3% D66.7% 解析：解析：假设该反应从假设该反应从 NH3开始，且开始，且 NH3的起始物质的量为的起始物质的量为 2 mol， 转化物质的量为 ， 转化物质的量为 x mol。 2NH3N2 3H2 起始物质的量起始物质的量/mol 2 0 0 转化物质的量转化物质的量/mol x 0.5x 1.5x 平衡物质的量平衡物质的量/mol 2x 0.5x 1.5x 由题意得：×由题意得：×100%20%， 2 2 x （ （2x） ）0.5x1.5x 解得解得 x 。 。 4 4 3 3 则则 NH3的转化率为×的转化率为×100%66.7%。 4 4 3 3 m mo ol l 2 2 m mo ol l 答案：答案：D 5在在 25 时，密闭容器中时，密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡 浓度如下表： 三种气体的初始浓度和平衡 浓度如下表： 物质物质XYZ 初始浓度初始浓度/(mol·L 1) 0.10.20 平衡浓度平衡浓度/(mol·L 1) 0.050.050.1 下列说法错误的是下列说法错误的是( ) A反应达到平衡时，反应达到平衡时，X 的转化率为的转化率为 50% B反应可表示为反应可表示为 X3Y2Z，其平衡常数为，其平衡常数为 1 600 C增大压强使平衡向生成增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动，平衡常数增大的方向移动，平衡常数增大 D改变温度可以改变此反应的平衡常数改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析：解析：温度为温度为 25 ，增大压强，平衡常数不变，增大压强，平衡常数不变，C 项错误。项错误。 答案：答案：C 基础题基础题 6700 时，时，H2(g)CO2(g) H2O(g)CO(g)，该温度下，在 甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入 ，该温度下，在 甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入 H2和和 CO2，起始浓度如下表所 示其中甲经 ，起始浓度如下表所 示其中甲经 2 min 达平衡时，达平衡时，v(H2O)为为 0.025 mol·L 1· ·min 1，下 列判断不正确的是 ，下 列判断不正确的是( ) 起始浓度起始浓度甲甲乙乙丙丙 c(H2)/(mol·L 1) 0.100.200.20 c(CO2)/(mol·L 1) 0.100.100.20 A.平衡时，乙中平衡时，乙中 CO2的转化率大于的转化率大于 50% B当反应平衡时，丙中当反应平衡时，丙中 c(CO2)是甲中的是甲中的 2 倍倍 C温度升至温度升至 800 ，上述反应平衡常数为，则正反应为吸热反，上述反应平衡常数为，则正反应为吸热反 2 25 5 1 16 6 应应 D 其他条件不变， 若起始时向容器乙中充入 其他条件不变， 若起始时向容器乙中充入 0.10 mol·L 1和 和 0.20 mol·L 1 CO2，到达平衡时 ，到达平衡时 c(CO)与乙不同与乙不同 解析：解析：A.根据甲计算二氧化碳转化率，乙可以看做在甲平衡状态 加入 根据甲计算二氧化碳转化率，乙可以看做在甲平衡状态 加入 0.10 mol·L 1氢气，平衡正向进行二氧化碳转化率增大； 氢气，平衡正向进行二氧化碳转化率增大；B.丙起 始量是甲起始量的 丙起 始量是甲起始量的 2 倍，反应前后气体物质的量不变，所以丙中二氧倍，反应前后气体物质的量不变，所以丙中二氧 化碳浓度是甲中二氧化碳浓度的化碳浓度是甲中二氧化碳浓度的 2 倍；倍；C.根据甲结合三段式列式计算 平衡常数，和升温后平衡常数比较分析判断平衡移动方向判断反应能 量变化； 根据甲结合三段式列式计算 平衡常数，和升温后平衡常数比较分析判断平衡移动方向判断反应能 量变化；D.结合化学平衡三段式和平衡常数列式计算分析判断。结合化学平衡三段式和平衡常数列式计算分析判断。 答案：答案：D 7抽烟对人体有害。烟草不完全燃烧产生的一氧化碳被吸进肺里 跟血液中的血红蛋白 抽烟对人体有害。烟草不完全燃烧产生的一氧化碳被吸进肺里 跟血液中的血红蛋白(用用 Hb 表示表示)化合，发生下述反应：化合，发生下述反应：COHb·O2 O2Hb·CO。 实验表明，。 实验表明， Hb··CO 的浓度即使只有的浓度即使只有 Hb·O2浓度 的 浓度 的 2%，也足以使人的智力受损。试回答：，也足以使人的智力受损。试回答： (1)上述反应的平衡常数表达式为上述反应的平衡常数表达式为 K_。 (2)抽烟后，吸入肺部的空气中测得的抽烟后，吸入肺部的空气中测得的 CO 和和 O2的浓度分别为的浓度分别为 10 6 mol··L 1和 和 10 2 mol· ·L 1。已知 。已知 37 时，平衡常数时，平衡常数 K220，这时，这时 Hb·CO 的浓度的浓度_Hb·O2浓度的浓度的 0.02 倍倍(填“大于”“等于” 或“小于” 填“大于”“等于” 或“小于”)。 解析：解析：(2)K Hb·CO Hb·O2 2 CO O2 2 2 22 20 0 ×× 1 10 0 6 m mo ol l· ·L L 1 1 10 0 2 m mo ol l· ·L L 1 22××10 2。 。 答案：答案：(1) (2)大于大于 O2 2·Hb·CO CO·Hb·O2 2 B 级 能力提升级 能力提升 8 在 在 0.5 升密闭容器中， 一定量的氮气与氢气进行如下反应 ：升密闭容器中， 一定量的氮气与氢气进行如下反应 ： N2(g) 3H2(g)2NH3(g) Ha kJ··mol 1，其化学平衡常数 ，其化学平衡常数 K 与温 度的关系如表： 与温 度的关系如表： 温度温度200300400 K1.00.860.5 请回答下列问题：请回答下列问题： (1)写出该反应的化学平衡常数的表达式：写出该反应的化学平衡常数的表达式： _， a_ 0(选填“大于”“小于”或“等于”选填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)400 时，时，2NH3(g)N2(g)3H2(g)的化学平衡常数为的化学平衡常数为 _。 (3)测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为 3 mol、2 mol、1 mol 时，该反应的时，该反应的 v正 正(N2)_v逆逆(N2)(填“大于”“小于”或“等 于” 填“大于”“小于”或“等 于”)。 解析：解析：(1)N2(g)3H2(g) 2NH3(g) Ha kJ··mol 1，平 衡常数 ，平 衡常数 K， 表中平衡常数随温度升高减小， 说明平衡逆向进， 表中平衡常数随温度升高减小， 说明平衡逆向进 NH3 32 2 N2 2H2 23 3 行，逆向是吸热反应，正反应为放热反应。行，逆向是吸热反应，正反应为放热反应。(2)400 N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的的 K0.5，则，则 400 时，时，2NH3(g) N2(g) 3H2(g)的化学平衡常数的化学平衡常数 K1/K1/0.52。(3)测得氨气、氮气、氢 气的物质的量分别为 测得氨气、氮气、氢 气的物质的量分别为 3 mol、 2 mol、 1 mol 时， 浓度分别为时， 浓度分别为 6 mol··L 1、 、 4 mol·L 1、 、2 mol··L 1， ，Q1.12，说明平衡正向进行，说明平衡正向进行，v 6 62 2 4 4 ×× 2 23 3 正正(N2) v逆 逆(N2)。 。 答案：答案：(1) 小于 小于 (2)2 (3)大于大于 NH3 32 2 N2 2H2 23 3 9.工业上合成氨气的反应为工业上合成氨气的反应为 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H0。 现将 。 现将 10 mol N2和和 26 mol H2置于容积可变的密闭容器中，置于容积可变的密闭容器中，N2的平衡转 化率 的平衡转 化率()与体系总压强与体系总压强(p)、温度、温度(T)的关系如图所示。回答下列问题：的关系如图所示。回答下列问题： (1)反应达到平衡状态反应达到平衡状态 B 时，容器的容积时，容器的容积 10 L，则，则 T1时，合成氨时，合成氨 反应的平衡常数反应的平衡常数 K_mol 2·L2。 。 (2)平 衡 状 态 由平 衡 状 态 由A 变 到变 到C 时 ， 对 应 的 平 衡 常 数时 ， 对 应 的 平 衡 常 数 K(A)_K(C)(填“” “”或“”填“” “”或“”)。 解析：解析：(1)根据根据 B 点数据计算点数据计算 T1时的化学平衡常数时的化学平衡常数 N2(g) 3H2(g)2NH3(g) 10 26 0 起起始始物物质质 的的量量/mol 10××0.20 6 4 转转化化物物质质 的的量量/mol 8 20 4 平平衡衡物物质质 的的量量/mol 化 学 平 衡 常 数化 学 平 衡 常 数 K 0.025 mol ( 4 10 mol·L 1)2 8 10 mol·L 1 ×× ( 20 10 mol·L 1)3 2·L2。 。 (2)C 点点B 点压强不变，由点压强不变，由 T2T1，N2的平衡转化率的平衡转化率 增大，则 化学平衡常数也增大，即 增大，则 化学平衡常数也增大，即 K(B)K(C)，而温度不变，化学平衡常数不 变，故 ，而温度不变，化学平衡常数不 变，故 K(A)K(C)。 答案：答案：(1)0.025 (2)