第2章 第2节 第1课时 化学平衡常数 平衡转化率（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第2章　第2节　第1课时 1．在恒温恒容的密闭容器中发生反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0，下列能说明该反应达到平衡状态的是(　　) ①反应速率5v(NH3)＝4v(O2)　②体系的压强不再发生变化　③混合气体的密度不再发生变化　④气体的平均摩尔质量不再发生变化　⑤单位时间内生成5 mol O2，同时断裂12 mol O—H键　⑥NO的浓度不变 A．②③④　　　　 B．②④⑥ C．②⑤⑥　　 D．①②③④⑤ B　[无论反应是否达到平衡，都有v(NH3)∶v(O2)＝4∶5，则有5v(NH3)＝4v(O2)，①错误；该反应的正向是气体总分子数增加的反应，恒温恒容时，体系的压强不变，则气体总物质的量不变，达到平衡状态，②正确；恒容时，反应中各物质均为气体，则混合气体的密度始终不变，③错误；气体的总质量一定，平均摩尔质量不变，则气体总物质的量不变，该反应达到平衡状态，④正确；单位时间内生成5 mol O2必然消耗6 mol H2O，断裂12 mol H—O键，不能判断是否平衡，⑤错误；NO的浓度不变，则其消耗速率等于生成速率，该反应达到平衡，⑥正确。] 2. 可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2　②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO　③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态　④混合气体的颜色不再改变的状态　⑤混合气体的密度不再改变的状态　⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥　　 B．②③⑤ C．①③④　　 D．①②③④⑤⑥ A　[单位时间内生成n mol O2，必然消耗2n mol NO2，若同时生成2n mol NO2，则达到平衡状态，①正确；O2和NO都是生成物，单位时间内生成n mol O2，必然生成2n mol NO，不能判断是否达到平衡状态，②错误；达到平衡时，各物质的浓度均不变，用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1，不能判断是否平衡，③错误；只有NO2是红棕色气体，混合气体的颜色不变，说明c(NO2)不变，达到平衡状态，④正确；各种物质均是气体，质量不变，恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，不能判断，⑤错误；混合气体的总质量不变，若平均相对分子质量不再改变，则气体总物质的量不变，达到平衡状态，⑥正确。] 3．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是(　　) A．K＝ B．K＝ C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小 D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化 B　[书写平衡常数时，固体和纯液体不必表示，A错误，B正确；增大c(H2O)或减小c(H2)，由于温度不变，则平衡常数不变，C错误；改变反应的温度，平衡常数一定发生变化，D错误。] 4．一定条件下，在体积恒定的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0) ，下列说法正确的是(　 ) A．升高温度，逆反应速率减小 B．当混合气体的密度不再发生变化时，说明反应达到平衡状态 C．达到平衡时反应放出的热量可达Q kJ D．达到平衡时，v(N2)＝3v(H2) C　[升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；体积恒定的密闭容器中反应物及生成物均为气体，混合气体的密度始终不变，不能据此判断是否达到平衡状态，B错误；题目中未指明N2和H2的物质的量，若起始N2和H2的物质的量分别大于1 mol和3 mol，则达到平衡时放出的热量可达到Q kJ，C正确；无论反应是否达到平衡，N2、H2的反应速率之比始终等于其化学计量数之比，则有3v(N2)＝v(H2)，D错误。] 5．N2O4是NO2的二聚产物，NO、NO2等氮氧化物是主要的大气污染物，氮氧化物与悬浮在大气中的微粒相互作用时，涉及如下反应： ①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1＜0　 K1 ②2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　 ΔH2＜0　 K2 (1)反应4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的ΔH＝______________(用ΔH1、ΔH2表示)，该反应的平衡常数为____________(用K1、K2表示)。 (2)为研究不同条件对反应②的影响，t℃时，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.2 mol Cl2，经5 min达到平衡状态，反应过程中容器内的压强减小10%，则5 min内反应的平均速率v(ClNO)＝________mol/(L·min)，NO的平衡转化率α＝________%。 解析　(1)分析反应①、②，根据盖斯定律，由①×2－②可得4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则该反应的ΔH＝2ΔH1－ΔH2，该反应的平衡常数为K＝。 (2)根据阿伏加德罗定律可知，同温同容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，反应过程中容器内的压强减小10%，则平衡时气体总物质的量为0.4 mol×(1－10%)＝0.36 mol。设反应中NO转化x mol，则： 　　　　 　2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) 起始量/mol　　　　0.2　　　0.2　　　　0 转化量/mol　　　　x　　　　0.5x　　　 x 平衡量/mol　　　　0.2－x　0.2－0.5x　　x 则有(0.2－x)＋(0.2－0.5x)＋x＝0.36 mol，解得x＝0.08 mol，故5 min内反应的平均速率为v(ClNO)＝＝0.008 mol/(L·min)，NO的平衡转化率α＝×100%＝40%。 答案　(1)2ΔH1－ΔH2　　　 (2)0.008　40　 1．一定温度下，一定体积的容器中发生反应：A(s)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)，下列描述中能说明该反应达到平衡状态的是(　　) ①A的质量不发生变化　②单位时间内生成a mol A，同时消耗2a mol C　③容器中的压强不再变化　④混合气体的密度不再变化　⑤n(A)∶n(B)∶n(C)∶n(D)＝1∶3∶2∶2　⑥B的浓度不变 A．②③⑤⑥　　　　 B．①③④⑥ C．②④⑤　　 D．②③④ B　[反应正向进行消耗A，A的质量不变，该反应达到平衡状态，①正确；单位时间内生成a mol A，必然消耗2a mol C，均代表逆反应速率，②错误；该反应的正反应是气体总分子数增加的反应，反应中气体总物质的量及压强不断变化，压强不再变化时，该反应达到平衡状态，③正确；平衡建立过程中混合气体总质量不断变化，混合气体的密度不断变化，当密度不再变化时，该反应达到平衡状态，④正确；达到平衡时，各物质的物质的量均不变，当n(A)∶n(B)∶n(C)∶n(D)＝1∶3∶2∶2时，该反应不一定平衡，⑤错误；B的浓度不变，该反应达到平衡状态，⑥正确。] 2. 已知：X(g)＋2Y(g)3Z(g)　ΔH＝－a kJ/mol(a＞0)。下列说法不正确的是(　　) 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 mol B．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 kJ D．升高反应温度，逆反应速率增大、正反应速率减小 D　[该反应是可逆反应，0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应不可能完全转化为Z，故生成Z的量一定小于0.3 mol，A正确。 达到化学平衡状态时，反应混合物中各物质的浓度保持不变，即X、Y、Z的浓度不再发生变化，B正确。若使起始X、Y的物质的量分别大于1 mol和2 mol，达到化学平衡状态时，反应可能生成3 mol Z，则反应放出的总热量可达a kJ，C正确。升高温度，正、逆反应速率均增大，D错误。] 3. 一定温度下，现将1 mol N2O4充入某恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．①②　 B．②③　　 C．③④　 D．①④ D　[恒压容器中充入1 mol N2O4进行反应N2O4(g)2NO2(g)，反应正向进行，气体总物质的量增大，则容器的体积增大，气体的密度变小，当气体密度不变时，该反应达到平衡状态，①正确；ΔH取决于反应物和生成物具有的总能量，与反应进行的方向及程度无关，故不能根据ΔH判断是否达到平衡状态，②错误；图中只有NO2和N2O4的v(正)，无法判断v(正)、v(逆)是否相等，故无法判断是否达到平衡状态，③错误；N2O4的转化率不变时，N2O4的v(正)、v(逆)相等，则该反应达到平衡状态，④正确。] 4．某温度下，碘和环戊烯()在恒容容器内发生反应：(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g)　ΔH＞0下列说法正确的是(　　) A．当容器内密度不再变化时，反应达到平衡 B．当c(I2)∶c(HI)＝1∶2时，反应达到平衡 C．反应达到平衡后，容器内压强比平衡前小 D．反应达到平衡，2v(I2)正＝v(HI)逆 D　[恒容时混合气体的总质量不变，气体密度始终不变，不能判断是否达到平衡状态，A错误；达到平衡时，c(I2)、c(HI)保持不变，二者比值为1∶2时，不一定达到平衡，B错误；反应正向进行，气体总物质的量增大，故平衡时压强比平衡前大，C错误。] 5．温度为T1时，向容积为2 L 的密闭容器甲、乙中分别充入一定量的CO和H2O(g)，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　 ΔH＝－41 kJ/mol。相关数据如下： 容器 甲 乙 反应物 CO H2O CO H2O 起始时物质的量(mol) 1.2 0.6 2.4 1.2 平衡时物质的量(mol) 0.8 0.2 a b 达到平衡的时间(min) t1 t2 (1)甲容器中，反应在t1 min 内的平均速率v(H2)＝________ mol/(L·min)。 (2)甲容器中，平衡时，反应放出的热量________kJ。 (3)T1时，反应的平衡常数K甲＝________。 (4)乙容器中，a＝________mol。 解析　(1)甲容器中，t1 min 达到平衡时CO的物质的量变化为1.2 mol－0.8 mol＝0.4 mol，又知容器的容积为2 L，则有v(CO)＝0.4 mol/(2 L×t1 min)＝0.2/t1 mol/(L·min)；根据反应速率与化学计量数的关系可得，v(H2)＝v(CO)＝0.2/t1 mol/(L·min)。 (2)该反应中，消耗1 mol CO(g)放出41 kJ热量，甲容器中平衡时消耗0.4 mol CO(g)，则放出的热量为41 kJ/mol×0.4 mol＝16.4 kJ。 (3)按“三段式法”计算T1时平衡常数K甲： 　　　　　　　 　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始浓度/mol·L－1　　　　0.6　　0.3　　　　0　　　0 转化浓度/mol·L－1　　　　0.2　　0.2　　　　0.2　　0.2 平衡浓度/mol·L－1　　　　0.4　　0.1　　　　0.2　　0.2 故该反应的平衡常数K甲＝[c(CO2)·c(H2)]/ [c(CO)·c(H2O)]＝(0.2 mol·L－1×0.2 mol·L－1)/ ( 0.4 mol·L－1×0.1 mol·L－1)＝1。 (4)T1时，甲、乙两容器中反应达到平衡时是等效平衡，CO的转化率相同；甲容器中CO的转化率为(1.2 mol－0.8 mol)/1.2 mol＝1/3，故乙容器中，a＝2.4 mol－2.4 mol×1/3＝1.6 mol。 答案　(1)0.2/t1　(2)16.4　(3)1　 (4)1.6 6．某温度下，在某容积为1 L的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B进行如下反应：2A(g)＋2B(g)3C(？)＋D(？)。反应一段时间后达到平衡，测得生成0.6 mol C，且反应前后压强之比为15∶11(相同温度下测量)，则下列说法正确的是(　　) A．该反应的化学平衡常数K约为0.043(单位省略) B．增加C的物质的量，逆反应速率增大 C．增大该体系的压强，化学平衡常数增大 D．A的平衡转化率是20% D　[平衡时，生成0.6 mol C，同时生成0.2 mol D，则平衡时A、B分别为1.6 mol、0.6 mol，根据阿伏加德罗定律，反应前后压强之比为15∶11，则反应前后气体总物质的量之比为15∶11，则有15∶11＝3 mol∶n(后)，n(后)＝2.2 mol，从而推知C、D均不是气体，故该反应的平衡常数K＝＝≈1.08(单位省略)，A错误。C是非气体，增加C的物质的量，逆反应速率不变，B错误。增大体系的压强，由于温度不变，则平衡常数不变，C错误。平衡时消耗0.4 mol A，则A的平衡转化率为×100%＝20%，D正确。] 7．固体NH4I置于密闭容器中，加热至一定温度后恒温，容器中发生反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)，测得平衡时c(I2)＝0.5 mol/L，反应①的平衡常数为20，则下列结论不正确的是(　　) A．平衡时c(NH3)＝5 mol/L B．平衡时HI分解率为20% C．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志 D．平衡后缩小容器的容积，反应②的平衡常数增大 D　[设反应①生成NH3的浓度c(NH3)为x，则①中生成HI的浓度也为x，测得平衡时c(I2)＝0.5 mol/L，则②中分解HI的浓度为1.0 mol/L，则反应①达到平衡时，c(NH3)＝x mol/L，c(HI)＝(x－1.0) mol/L，根据反应①的平衡常数为20(单位省略)，则有x(x－1.0)＝20，解得x＝5 (mol/L)，A正确。平衡时HI分解率为(1.0 mol/L)/(5 mol/L)×100%＝20%，B正确。该反应有固体参加，混合气体的质量和物质的量发生变化，则混合气体的平均摩尔质量发生变化，当不再发生变化时，该反应达到平衡状态，C正确。平衡后缩小容器的容积，由于温度不变，则反应②的平衡常数不变，D错误。] 8．甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋85.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CH3OH(g)＋O2(g)HCHO(g)＋H2O(g)　ΔH2 反应Ⅲ：H2(g)＋O2(g)H2O(g)　ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1 反应Ⅳ(副反应)：CH3OH(g)＋O2(g)CO(g)＋2H2O(g)　ΔH4＝－393.0 kJ·mol－1 (1)计算反应Ⅱ的反应热ΔH2＝________kJ·mol－1。 (2)750 K下，在恒容密闭容器中，发生反应：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，若起始压强为P0，达到平衡时平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平＝________(用含P0和α的式子表示)； 当P0＝101 kPa时，测得α＝50.0%，计算反应的平衡常数Kp＝________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，忽略其他反应)。 解析　(1)分析反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅲ可得反应Ⅱ，则有ΔH2＝ΔH1＋ΔH3＝(＋85.2 kJ·mol－1)＋(－241.8 kJ·mol－1)＝－156.6 kJ·mol－1。 (2)设起始加入CH3OH(g)为1 mol，恒温恒容下发生反应：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，达到平衡时转化率为α，则有 　　 　　CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g) 起始量/mol　　　　1　　　　 0　　　　0 转化量/mol　　　　α　　　 α　　　　α 平衡量/mol　　　　1－α　　　　α　　　　α 则达到平衡时气体总物质的量为(1－α＋α＋α)mol＝(1＋α)mol。根据阿伏加德罗定律，恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，则有＝，则有P平＝P0(1＋α)。 当P0＝101 kPa时，测得α＝50.0%，则平衡时气体总压强为P平＝P0(1＋α)＝101 kPa×(1＋50.0%)＝×101 kPa。平衡时，CH3OH(g)、HCHO(g)和H2(g)的物质的量分数均为，则三者的分压均为×101 kPa×＝×101 kPa，故该反应的平衡常数Kp＝×101 kPa＝50.5 kPa。 答案　(1)－156.6 kJ·mol－1　(2)P0(1＋α)　50.5 9．将固体NH4HS置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)，H2S(g)H2(g)＋S(g)。当反应达到平衡时c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(H2S)＝4.0 mol·L－1，则第一步的平衡常数(单位：mol2/L2)为(　　) A．16　　 B．18　　 C．20.25　　 D．22 B　[当反应达到平衡时c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(H2S)＝4.0 mol·L－1，则分解的c(H2S)＝0.5 mol·L－1，从而推知第一步反应生成的c(NH3)＝4.0 mol·L－1＋0.5 mol·L－1＝4.5 mol·L－1，故第一步反应的平衡常数为K＝c(NH3)·c(H2S)＝4.5 mol·L－1×4.0 mol·L－1＝18 mol2/L2。] 学科网（北京）股份有限公司 $$