课时作业6 化学平衡状态 化学平衡常数(word练习)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(人教版2019）

课时作业（六） （建议用时：40 min） （见学生用书P148） 1.只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是（　　） A.平衡移动，K一定变化 B.平衡移动，K可能不变 C. K变化，平衡一定移动 D. K不变，平衡可能移动 答案　A　 解析　平衡常数只与温度有关。平衡移动，温度可能不变，因此K值不一定变化，A项错误；平衡移动，温度可能不变，因此K值可能不变，B项正确；K值变化，说明反应的温度一定发生了变化，化学反应一定伴随着热量变化，因此平衡一定移动，C项正确；温度不变，K值不变，但改变压强、浓度等平衡也可能发生移动，因此平衡可能移动，D项正确。 2.一定条件下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2（g），发生反应COCl2（g）Cl2（g）＋CO（g），反应过程中测得的有关数据如下表所示，下列说法不正确的是（　　） t/s 0 2 4 6 8 n（Cl2）/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40 A.6 s时反应到达平衡状态，容器内的压强不再随时间的延续而改变 B.达到6 s时，反应停止，不再进行 C.8 s时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化 D.生成Cl2的平均反应速率：v（0～2 s）＞v（2～4 s） 答案　D　 解析　根据表格数据可知该反应在6 s后各种气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，反应在恒容密闭容器中进行，则气体的压强也不会随着时间改变，A项正确；反应达到6 s时，反应达到平衡状态，化学平衡是动态平衡，此时反应仍然在进行，而不是反应停止，不再进行，B项错误；反应进行到8 s时，反应处于平衡状态，此时容器中各物质的浓度不再发生变化，C项正确；在0～2 s内，反应产生Cl2的物质的量是0.30 mol；反应在2～4 s内Cl2的物质的量是0.09 mol，相同时间内反应产生的Cl2的物质的量越多，反应速率就越大，所以生成Cl2的平均反应速率：v（0～2s）＞v（2～4s），D项正确。 3.一定温度下的密闭容器中发生可逆反应2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g），不能说明该反应一定达到平衡状态的是（　　） A.2 v正（O2）＝v逆（SO3） B. SO2、O2、SO3的物质的量之比为2︰1︰2 C. SO2的消耗速率和SO2的生成速率相等 D. SO2的百分含量保持不变 答案　B　 解析　2v正（O2）＝v逆（SO3），证明化学反应中正逆反应速率相等，说明反应达到平衡，A不符合题意；平衡时各物质的物质的量的多少取决于起始量与转化的程度，不能作为判断达到平衡的依据，B符合题意；SO2的消耗速率和SO2的生成速率相等，证明化学反应中正逆反应速率相等，达到了平衡状态，C不符合题意；SO2的百分含量保持不变，即SO2的质量保持不变，即浓度不变，说明反应达到化学平衡状态，D不符合题意。 4.在某温度下，可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）的平衡常数为K，下列说法正确的是（　　） A. K值越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 B. K值越大，达到平衡时，生成物的含量越大 C.反应物的转化率越大，达到平衡时，K值越大 D.温度越高，达到平衡时，K值越大 答案　B　 解析　化学平衡常数K只与温度有关，可衡量反应正向进行的趋势，K越小，正向进行的程度越小，达到平衡时，反应物的转化率越小，A项错误；K越大，正向进行的程度越大，反应进行得越完全，生成物的含量越大，B项正确；K与温度有关，反应物的转化率越大，达到平衡时，K值不一定越大，C项错误；K与温度有关，若反应为吸热反应，升高温度K增大，若为放热反应，升高温度K减小，D项错误。 5.某温度下，若反应HI（g）H2（g）＋I2（g）的化学平衡常数K1＝0.02，则该温度下H2（g）＋I2（g）2HI（g）化学平衡常数K2等于（　　） A.100 B.50 C.2500 D.250 答案　C　 解析　由方程式可知，反应HI（g）H2（g）＋I2（g）的化学平衡常数K1＝＝0.02，则相同温度下反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）的化学平衡常数K2＝＝＝＝2500，故选C项。 6.某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行反应2A（g）＋B（g）C（s）＋3D（g），反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法不正确的是（　　） A.前2 min D的平均反应速率为1.2 mol/（L·min） B.此时B的平衡转化率是40％ C.若混合气体的密度不变，则表明该反应达到平衡状态 D.该温度下平衡常数K＝432 答案　B　 解析　2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行反应2A（g）＋B（g）C（s）＋3D（g），反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，列三段式得： 　　　　　　2A（g）＋B（g）C（s）＋3D（g） 开始（mol）　4　2　0　0 转化（mol）3.21.61.64.8 平衡（mol） 0.80.41.64.8 v（D）＝＝＝1.2 mol·L－1·min－1，A项正确；达到平衡时，参加反应的B的物质的量为4.8 mol÷3＝1.6 mol，故B的转化率为×100％＝80％，B项错误；该反应有固体物质生成，故反应过程中气体混合物质量逐渐减小，在恒容容器中，密度也随着反应的进行逐渐减小，达到平衡后，密度保持不变，C项正确；该温度下平衡常数K＝＝＝432，D项正确。 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表。回答下列问题： 温度/ ℃ 700 800 900 1 000 1 200 平衡常数 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0 （1）该反应的平衡常数表达式K＝　　　　，ΔH　　　　0（填“＜”“＞”“＝”）。 （2）900 ℃ 时，向一个固定容积为2 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，若反应初始到2 s内A浓度变化为0.05 mol·L－1，则A的平均反应速率v（A）＝　　　　，该反应达到平衡时A的转化率为　　　　。 （3）判断反应是否达到平衡的依据为　　　　（填字母代号）。 a.压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变 c. c（A）不随时间改变 d.单位时间里生成C和D的物质的量相等 （4）1 200 ℃时，若向另一相同容器中充入0.30 mol A、0.40 mol B、0.40 mol C和0.50 mol D，则此时v正　　　　v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。 解析　（1）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比（固体和纯液体除外），所以该反应的化学平衡常数K＝。由表中数据可知，温度越高，平衡常数越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应，即ΔH＞0。（2）v（A）＝＝0.025 mol/（L·s），设A的浓度变化为x mol·L－1，由已知条件，列出反应的三段式，可得： 　　　　　　　　A（g） ＋ B（g） C（g） ＋ D（g） 起始（mol·L－1） 0.1 0.4 　0 　0 变化（mol·L－1 ） 　x 　x 　x 　x 平衡（mol·L－1 ） 0.1－x 0.4－x 　x 　x 900 ℃时，K＝＝1，解得x＝0.08，故达到平衡时A的转化率为×100％＝80％。（3）该反应发生前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，a项错误；混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，b项错误；可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（A）不随时间改变，说明到达平衡，c项正确；单位时间里生成C和D的物质的量相等，都表示正反应速率，反应始终按1∶1生成C、D的物质的量，不能说明到达平衡，d项错误。（4）1 200 ℃ 时，Qc＝≈1.67＜K＝2.0，故平衡正向移动，此时v正大于v逆。 答案：（1）　＞ （2）0.025 mol/（L·s）　80％ （3）c　（4）大于 8.乙烯（C2H4）是重要的化工原料，乙炔（C2H2）选择性加氢合成乙烯是科学家当前关注的热点。 （1）70 ℃ 时，反应 C2H2（g） ＋H2（g）C2H4（g） ΔH＝ －174 kJ·mol－1在刚性容器中达到平衡。测得在某催化剂上生成乙烯的速率方程为v＝0.585 [p（C2H2）]－0.36·，p（H2）一定时，若 p1（C2H2） ＞p2（C2H2），则 v1　　　　v2（填“＞”“＜”或“＝”）。 （2）在催化剂作用下，110 ℃时按体积比V（ C2H2）∶V（ H2） ＝1∶4充入刚性容器中，发生反应C2H2 ＋ H2C2H4、C2H2 ＋2H2C2H6。若乙炔完全反应时，乙烯的体积分数为20％ ，则H2的转化率为　　　　， C2H4的选择性为　　　　。（C2H4的选择性＝×100％） 解析　（1）在某催化剂上生成乙烯的速率方程为v＝0.585[p（C2H2）]－0.36·，p（H2）一定时，p（C2H2）越大，v越小，若p1（C2H2）＞p2（C2H2），则v1＜v2。（2）在催化剂作用下，110 ℃ 时按体积比V（C2H2）∶V（H2）＝1∶4充入刚性容器中，发生反应C2H2＋H2C2H4、C2H2＋2H2C2H6，乙炔完全反应时，乙烯的体积分数为20％，设乙炔的物质的量为x，氢气的物质的量为4x，生成的乙烯物质的量为y，则有 C2H2＋H2C2H4 ， C2H2 ＋ 2H2 C2H6 　y 　y 　y （x－y） 2（x－y） （x－y） 反应后气体中剩余的氢气为4x－[y＋2（x－y）]，乙烯的物质的量为y，乙烷为（x－y），反应后混合气体总物质的量为4x－[y＋2（x－y）]＋y＋（x－y）＝3x＋y，则×100％＝20％，解得y＝x，氢气转化率＝×100％＝×100％＝×100％＝31.25％，C2H4的选择性＝×100％＝×100％＝×100％＝75％。 答案：（1）＜　（2）31.25％　75％ 9.在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：3A（g）＋B（？）C（g）＋2D（g） ΔH，下列说法正确的是（　　） A.当B为固体时，若反应正向进行，容器内混合气体的平均相对分子质量不变 B.当B为气体时，平衡后再充入适量稀有气体，B的转化率增大 C.当B为固体时，容器内混合气体的密度不变时，说明反应已经达到平衡状态 D.当B为气体时，c（B）＝c（C），说明反应已经达到平衡状态 答案　C　 解析　当B为固体时，若反应正向进行，混合气体的质量增大，总物质的量不变，则其平均相对分子质量增大，A项错误；若B为气体，平衡后再充入稀有气体，由于体积不变，平衡不移动，B的转化率不变，B项错误；当B为固体时，容器内混合气体的密度不变时，说明质量和体积都不变，反应已经达到平衡状态，C项正确；达到平衡状态的标志是正、逆反应速率相等或者体系的组成不再随时间而改变，而c（B）＝c（C）时，反应不一定达到平衡状态，D项错误。 10.碳酸钠作固硫剂并用氢气还原辉钼矿（主要成分为MoS2）的原理为MoS2（s）＋4H2（g）＋2Na2CO3（s）Mo（s）＋2CO（g）＋4H2O（g）＋2Na2S（s）。实验测得平衡时气体的体积分数随温度变化曲线如图，已知A点压强为0.1 MPa，则该点对应的平衡常数Kp（提示：用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）为（　　） A.4×10－4（MPa）2 B.4×10－3（MPa）2 C.2×10－2（MPa）2 D.2×10－2MPa 答案　A　 解析　图中A点氢气和水蒸气的体积分数相等，均为40％，而由反应方程式可知一氧化碳的体积分数为水蒸气的一半，即为20％，说明氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量之比为2∶1∶2，所以p（H2）＝ p（H2O）＝×0.1 MPa＝0.04 MPa，p（CO）＝×0.1 MPa＝0.02 MPa，所以Kp＝＝4×10－4（MPa）2，A项正确。 11. NO和O2混合后可发生反应：①2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），②2NO2（g）N2O4（g）反应体系中含氮物质的物质的量浓度（c）随着时间（t）的变化曲线如图。下列说法正确的是（　　） A. c为c（NO2）随t的变化曲线 B. t1时，反应①达到化学平衡状态 C. t2时，c（NO）＋c（NO2）＋c（N2O4）＝c0 D. t3后，NO2的消耗速率等于生成速率 答案　D　 解析　由题干信息可知，NO和O2混合后可发生反应：①2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），②2NO2（g）N2O4（g），则随着反应的进行NO2的浓度先增大后变小，最后达到平衡保持不变，故a为c（NO）、b为c（NO2），c为c（N2O4）随t的变化曲线，A项错误；t1时，只是c（NO）＝c（NO2），故不能说明反应①达到化学平衡状态，B项错误；若容器的体积保持不变，则根据N原子守恒可知，t2时有c（NO）＋c（NO2）＋2c（N2O4）c0，C项错误；由图像可知，t3后，NO2、N2O4的浓度不再发生改变说明反应达到平衡状态，故有NO2的消耗速率等于生成速率，D项正确。 12.氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。 （1）已知：2C（s）＋O2（g）2CO（g） 　K1 C（s）＋O2（g）CO2（g）　K2 N2（g）＋O2（g）2NO（g）　K3 ①反应2CO（g） ＋2NO（g）N2（g） ＋2CO2（g） 的K＝　　　　。（用K1、K2、K3表示） ②在一个恒温恒容的密闭容器中发生反应2CO（g）＋2NO（g）N2（g） ＋2CO2（g），能表明已达到平衡状态的标志有　　　　。 A.混合气体的压强保持不变 B.混合气体的密度保持不变 C.混合气体的平均相对分子质量保持不变 D.气体的总质量 E.2v正（CO）＝v逆（N2） F. t min内生成2 mol N2同时消耗1 mol CO2 （2）向容积为2 L的密闭容器中加入活性炭（足量）和NO，发生反应C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g），NO和N2的物质的量变化如表所示。 条件 保持温度 T/ ℃ 时间/min 0 5 10 15 20 25 30 NO物质的量/mol 2.0 1.4 1.0 0.70 0.50 0.40 0.40 N2物质的量/mol 0 0.3 0.50 0.65 0.75 0.80 0.80 ①0～5 min内，以CO2表示的该反应速率v（CO2）＝　　　　，最终达平衡时NO的转化率α＝　　　　，T ℃下的平衡常数K＝　　　　。 ②保持温度T ℃不变，向该2 L密闭容器中加入该四种反应混合物各2 mol，则此时反应向　　　　方向进行（填“正反应”或“逆反应”）；最终达平衡时容器中气体的平均摩尔质量为　　　　g·mol －1。 解析　（1）①将已知反应依次标号为①、②、③，根据盖斯定律可知，目标方程式可由②×2－①－③得到，则 K＝。②反应条件为恒温恒容，该反应2CO（g）＋2NO（g）N2（g） ＋2CO2（g）的正反应为气体物质的量减小的反应。 随反应的进行，气体压强减小，压强为变化的量，故当混合气体的压强保持不变时，能表明反应达到平衡状态，A项符合；容器容积不变，气体总质量不变，则气体密度始终不变，故混合气体的密度保持不变不能表明反应达到平衡状态，B项不符合；随反应的进行，气体总质量不变，气体总物质的量减小，故混合气体的平均相对分子质量保持增大，平均相对分子质量为变化的量，故混合气体的平均相对分子质量保持不变能表明反应达到平衡状态，C项符合；气体的总质量始终保持不变，故不能表明反应达到平衡状态，D项不符合； 2v正（CO）＝v逆（N2）不能表明正、逆反应速率相等，故不能表明反应达到平衡状态，应为v正（CO）＝2v逆（N2）时，反应达到平衡状态，E项不符合；t min内生成2 mol N2同时消耗1 mol CO2不能表明正、逆反应速率相等，故不能表明反应达到平衡状态，应为t min内生成1 mol N2同时消耗2 mol CO2，反应达到平衡状态，F项不符合。（2）①0～5 min内，生成N2 0.3 mol，则生成CO2 0.3 mol，以CO2表示的该反应速率v（CO2）＝＝0.03 mol·L－1·min－1；最终达平衡时NO的转化量为2.0 mol－0.4 mol＝1.6 mol，故NO的转化率α＝×100％＝80％；根据表格数据可列出三段式： 　　　　　　C（s） ＋ 2NO（g）N2（g） ＋ CO2（g） 起始（mol/L） 　1 　 0 　 0 转化（mol/L） 0.8 0.4 0.4 平衡（mol/L） 0.2 0.4 0.4 T ℃下的平衡常数K＝＝＝4。②保持温度T ℃不变，向该2 L密闭容器中加入该四种反应混合物各2 mol，则此时的浓度商Q＝＝＝1＜K，故反应向正反应方向进行；达到平衡时，设NO的转化量为2x mol/L，则可列出三段式： 　　　　　　C（s） ＋ 2NO（g）N2（g） ＋ CO2（g） 起始（mol/L） 　　1 　 1 　 1 转化（mol/L） 　 2x 　 x 　 x 平衡（mol/L） 1－2x 1＋x 1＋x 则K＝＝＝4，解得x＝0.2 mol/L，故最终达平衡时NO为0.6 mol/L×2 L＝1.2 mol，N2为1.2 mol/L×2 L＝2.4 mol，CO2为1.2 mol/L×2 L＝2.4 mol，则达平衡时，容器中气体的平均摩尔质量为 ＝34.8 g/mol。 答案：（1）① 　②AC （2）①0.03 mol·L－1·min－1　80％　4 ②正反应　34.8 学科网（北京）股份有限公司 $$