课时梯级训练(6) 化学平衡状态 化学平衡常数（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019 不定项版）

课时梯级训练(6)　化学平衡状态　化学平衡常数 1．已知可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　) A．反应达到化学平衡状态时，4v正(O2)＝5v逆(NO) B．若单位时间内生成x mol NO的同时消耗 x mol NH3，则反应达到平衡状态 C．反应达到化学平衡状态时，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．化学反应速率关系：2v正(NH3)＝3v正(H2O) A　解析：反应达到化学平衡状态时，v正(O2)＝v逆(O2)＝v逆(NO)，即4v正(O2)＝5v逆(NO)，A正确；任何时刻，生成x mol NO的同时一定消耗 x mol NH3，反应不一定达到平衡状态，B错误；增大容器体积相当于减小压强，正、逆反应速率均减小，C错误；化学反应速率之比等于其对应的化学计量数之比，则有3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D错误。 2．在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，下列证据能说明反应一定达到化学平衡状态的是(　　) A．Q>K B．体系内物质的总质量保持不变 C．SO2、O2、SO3同时在容器中存在 D．单位时间内消耗2n mol SO2的同时消耗2n mol SO3 D　解析：当Q＝K时，正、逆反应速率相等，反应才达到平衡，A不符合题意；该反应过程中，体系内物质的总质量是定值，当物质的总质量保持不变时，不能说明反应达到平衡，B不符合题意；该反应是可逆反应，反应过程中SO2、O2、SO3同时存在，故当SO2、O2、SO3同时在容器中存在时，不能说明反应达到平衡，C不符合题意；单位时间内消耗2n mol SO2的同时消耗2n mol SO3，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，D符合题意。 3．某温度下气体反应体系达到化学平衡，平衡常数K＝。下列说法正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)⥫⥬M(g)＋2N(g) B．降低温度，正反应速率增大 C．催化剂能改变该反应的焓变 D．增大c(M)、c(N)，K增大 A　解析：该反应为气体反应体系，根据该反应的平衡常数表达式K＝可知，该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)⥫⥬M(g)＋2N(g)，A正确；降低温度，活化分子百分数减小，有效碰撞次数减小，反应速率减小，B错误；催化剂能改变反应速率，但不能改变该反应的焓变，C错误；温度不变，平衡常数不发生改变，D错误。 4．某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol a和2 mol b进行如下反应：3a(g)＋2b(g)⥫⥬4c(s)＋2d(g)　ΔH>0，10 min后达到平衡，测得生成1.6 mol c，则下列说法正确的是(　　) A．10 min时，用a表示的平均反应速率为0.12 mol/(L·min) B．增大该体系的压强，化学平衡常数增大 C．该反应的化学平衡常数表达式为K＝ D．平衡时，密闭容器中b的体积分数是25% D　解析：2 L的密闭容器中，加入4 mol a和2 mol b进行如下反应：3a(g)＋2b(g)⥫⥬4c(s)＋2d(g)，10 min后达到平衡，测得生成1.6 mol c，则 10 min内用a表示的平均反应速率为v(a)＝＝0.06 mol/(L·min)，A错误；化学平衡常数只受温度影响，增大压强，平衡常数不变，B错误；物质c是固体，该反应的化学平衡常数表达式为K＝，C错误；平衡时，密闭容器中b的体积分数为×100%＝25%，D正确。 5．在300 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＜0，体系达到平衡状态后SO2的浓度为0.1 mol/L，下列说法错误的是(　　) A．该温度下，反应的平衡常数为K＝1 620 B．SO2和O2的平衡转化率相等 C．平衡后保持温度和容器体积不变，再充入SO3(g)，平衡常数不变 D．若不再向容器中加入任何物质，仅改变条件不可能使SO2的浓度达到1 mol/L D　解析：利用三段式法计算平衡常数： 则该温度下，平衡常数K＝＝1 620，A正确；SO2和O2的平衡转化率均为90%，B正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，C正确；若缩小容器的体积，可能使SO2的浓度达到1 mol/L，D错误。 6．在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，发生如下两个反应： ①2NO2(g)＋NaCl(s)⥫⥬NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1＜0平衡常数K1 ②2NO(g)＋Cl2(g)⥫⥬2ClNO(g)　ΔH2＜0平衡常数K2 10分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10分钟内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10－3 mol/(L·min)。下列说法正确的是(　　) A．平衡时NO2的转化率为50% B．平衡后c(NO)＝2.5×10－2 mol/L C．其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K2增大 D．反应4NO2(g)＋2NaCl(s)⥫⥬2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数为K－K1 A　解析：10 min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量为(0.2＋0.2＋0.1) mol×(1－20%)＝0.4 mol，10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10－3 mol/(L·min)，则平衡时n(ClNO)＝7.5×10－3 mol/(L·min)×10 min×2 L＝0.15 mol，设①中参与反应的NO2为x mol，②中参与反应的Cl2为y mol，则： 则0.5x＋2y＝0.15，0.2－x＋0.2－2y＋0.1－y＋0.5x＋2y＝0.4，联立方程，解得x＝0.1、y＝0.05，故平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，A正确；由A项分析可知，平衡后c(NO)＝＝0.05 mol/L，B错误；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，则其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡常数K2不变，C错误；①2NO2(g)＋NaCl(s)⥫⥬NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1＜0平衡常数K1；②2NO(g)＋Cl2(g)⥫⥬2ClNO(g)　ΔH2＜0平衡常数K2；由盖斯定律可知，由①×2－②可得反应4NO2(g)＋2NaCl(s)⥫⥬2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则反应4NO2(g)＋2NaCl(s)⥫⥬2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝，D错误。 7．T ℃时，在2 L密闭容器中加入一定量X，发生以下化学反应：2X(g)⥫⥬Y(g)＋Z(g)　ΔH＝－48.25 kJ/mol，反应过程中Y、X的浓度比与时间t有如图所示关系，若测得第15 min时c(Y)＝1.6 mol/L，下列结论正确的是(　　) A．该温度下此反应的平衡常数为3.2 B．X的初始物质的量为4 mol C．反应达平衡时，放出的热量为193 kJ D．反应达平衡时，X的转化率为80% D　解析：利用三段式法进行计算： 15 min时＝2，则有＝2，解得c(X)＝4.0 mol/L，n(X)＝4.0 mol/L×2 L＝8.0 mol，B错误；化学平衡常数K＝＝＝4，A错误；生成1 mol Y的反应热ΔH＝－48.25 kJ/mol，反应达到平衡生成3.2 mol Y，放出的热量为48.25 kJ/mol×3.2 mol＝154.4 kJ，C错误；反应达平衡时，X的转化率为×100%＝80%，D正确。 8．在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X(g)⥫⥬Y(g)＋Z(s)，下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是(　　) A．2v正(X)＝v逆(Y) B．反应容器中Y的质量分数不变 C．体系压强不再变化 D．混合气体的密度不再变化 A　解析：平衡时应有v逆(X)＝2v正(Y)＝v正(X)，A错误； 反应容器中Y的质量分数不变，说明各气体的物质的量不变，反应达平衡状态，B正确；该反应是反应前后气体化学计量数不同的反应，体系压强不再变化，说明气体的物质的量不变，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，C正确；混合气体的密度不再变化，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，D正确。 9．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。回答下列问题： (1)已知：2C(s)＋O2(g)⥫⥬2CO(g)　K1 C(s)＋O2(g)⥫⥬CO2(g)　K2 N2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO(g)　K3(其中K1、K2、K3为对应化学反应的平衡常数) ①2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)的平衡常数为K，则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)。能表明反应已达到平衡状态的标志有________(填标号)。 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．气体的总质量保持不变 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 保持温度为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 0.30 0.50 0.65 0.75 0.80 0.80 0～5 min内，以CO2表示的平均反应速率v(CO2)＝________，最终达平衡时CO2的浓度c(CO2)＝________，平衡时NO的转化率α＝________， T ℃下的平衡常数K＝________。 答案：(1)①　②AC (2)0.03 mol/(L·min)　0.4 mol/L　80%　4 解析：(1)①已知：a.2C(s)＋O2(g)⥫⥬2CO(g)　K1; b．C(s)＋O2(g)⥫⥬CO2(g)　K2；c.N2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO(g)　K3；根据盖斯定律可知，目标化学方程式2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)可由b×2－a－c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不符合；当2v正(CO)＝v逆(N2)时，正、逆反应速率不相等，故不能表明反应达到平衡状态，当v正(CO)＝2v逆(N2)时，反应达到平衡状态，E不符合；t min内生成2 mol N2的同时消耗1 mol CO2时，正、逆反应速率不相等，故不能表明反应达到平衡状态，当t min内生成1 mol N2的同时消耗2 mol CO2时，反应达到平衡状态，F不符合； (2)0～5 min内，生成0.3 mol N2，则生成CO2为0.3 mol，则以CO2表示的该反应速率v(CO2)＝＝0.03 mol/(L·min)； 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：(单位：mol/L) 故该温度T ℃下的平衡常数K＝＝＝4。 10．(双选)(2024·青岛二中期中)一定条件下合成乙烯；6H2(g)＋2CO2(g)⥫⥬CH2===CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是(　　) A．M点时平衡常数比N点时平衡常数小 B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数约为5.88% C．若该反应不使用催化剂，则M点的v正小于N点的v逆 D．当温度高于250 ℃，由于升高温度平衡逆向移动而导致催化剂的催化效率降低 BC　解析：若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，可设H2的物质的量为4 mol，CO2的物质的量为1 mol，则图中M点CO2的平衡转化率为50%，达平衡时，H2、CO2、CH2===CH2、H2O(g)的物质的量分别为2.5 mol、0.5 mol、0.25 mol、1 mol。升高温度，CO2的平衡转化率不断减小，则平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以M点时平衡常数比N点时平衡常数大，A错误；若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为×100%≈5.88%，B正确；若该反应不使用催化剂，由于M点的温度比N点低，则M点的v正小于N点的v逆，C正确；当温度高于250 ℃，温度升高引起催化剂活性降低，从而导致催化剂的催化效率降低，与平衡移动无关，D错误。 11．某温度时两个恒容密闭容器中仅发生反应2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)　ΔH>0。实验测得：v正(NO2)＝k正c2(NO2)，v逆(NO)＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。 下列说法不正确的是(　　) A．增大c(NO2)，该反应的化学平衡常数增大 B．容器 Ⅰ 中NO2的平衡转化率约为66.7% C.容器 Ⅱ 中达到平衡状态时，平衡常数：K( Ⅱ )＝K( Ⅰ ) D．该反应的化学平衡常数可表示为K＝ A　解析：化学平衡常数K只与温度有关，与c(NO2)无关，A错误；利用三段式法计算出容器 Ⅰ 中各组分的改变浓度和平衡浓度： 容器 Ⅰ 中NO2的平衡转化率为×100%≈66.7%，B正确；容器 Ⅱ 和容器 Ⅰ 的温度相同，故达到平衡时K相同，C正确；平衡时，v正(NO2)＝v逆(NO)，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，从而可得K＝＝，D正确。 12．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的关系如表所示： T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)一般说化学平衡常数数值K________，通常认为该反应进行较完全。 (2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是__________(填标号)。 a．v正(H2)＝v逆(H2O) b．反应停止，正、逆反应速率都等于零 c．容器中压强不再发生变化 d．混合气体中c(CO2)不变 (3)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡时，CO平衡浓度为0.25 mol/L，试判断此时的温度为______________。 (4)若在(3)所处的温度下，在1 L的密闭容器中，加入2 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时，CO2的平衡转化率为______________。 (1)＞105　(2)ad　(3)830 ℃　(4)60% 解析：(3)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡时，CO平衡浓度为0.25 mol/L，列出三段式： ， 则K＝＝1.0，从表中数值知，此时的温度为830 ℃。 (4)若在(3)所处的温度下，在1 L的密闭容器中，加入2 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时，设达到平衡时CO2转化的浓度为x mol/L，列出三段式： ， 则K＝＝＝1.0 ，得x＝1.2，CO2的平衡转化率为×100%＝60%。 学科网（北京）股份有限公司 $$