2.2.2 化学平衡常数（分层作业）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

“高中化学单元教学精品课程”课时作业设计单 基本信息 单元名称 化学平衡 年级 高二 学期 秋季 课时题目 2.2.2 化学平衡常数 作业目标 通过作业检测进一步巩固对化学平衡常数以及影响因素的理解和进一步从图像角度分析理解化学平衡常数的相关考察。 作业设计 精选题目 设计意图 基础巩固（必做题建议五分钟完成） 1、在一定温度下，可逆反应的平衡常数表达式为( ) A． B． C． D． 2、下列有关平衡常数的说法中，正确的是（ ） A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B．反应：，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大 C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D．平衡常数为的反应，化学方程式为 3、已知下列反应的平衡常数：①，K1；②，K2；则反应的平衡常数是( ) A．K1—K2 B．K2—K1 C．K2/K1 D．K1/K2 4、研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g)C6H12(l)。一定温度下，在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达到平衡后，测得c(H2)＝2 mol·L－1。保持温度不变，将体积压缩至原来的一半，达到新平衡时c(H2)为(　　) A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 5、周期表中ⅥA族元素及其化合物应用广泛。是常见的氧化剂和助燃剂。催化氧化是工业制硫酸的重要反应之一(中和热为)。Se(硒)是重要的工业原材料与动物体必须营养素。提取Se的主要原材料为电解铜产生的阳极泥。可通过阳极泥硫酸化焙烧提取Se，硫酸化焙烧提取Se的步骤主要分为两步：第一步焙烧，硫酸将单质Se氧化为。第二步还原吸收，在水中将转化为单质Se。对于反应，下列有关说法不正确的是( ) A．该反应为放热反应 B．上述反应的平衡常数 C．使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间 D．增大体系的压强能提高的反应速率 通过完成本组习题让学生对化学平衡常数、影响因素的考查方式有更加清晰的认识。 综合运用（必做题，建议五分钟时间完成） 6、向体积为1 L的容器中充入4 mol A，发生反应：2A(s)2B(g)＋C(？)，不同温度下的平衡常数与达到平衡时B的物质的量如下： 温度 T1 T2 K 4 1 n(B)/mol x y 下列说法正确的是(　) A．容器中气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到平衡 B．T1时，若平衡时剩余2 mol A，则C必为气体 C．T2时，当反应达到平衡后，容器内剩余A的物质的量为3 mol D．T2时，若容器的体积变为2 L，则平衡时n(B)＝2y mol 7、已知：    ，一定条件下CO与H2O(g)反应的v-t图像如下。30min、40min时分别只改变一个条件。下列说法错误的是 A．30min时，降低体系压强 B．40min时，增加或的浓度 C．平衡常数： D．CO转化率： 8、在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是(　　) 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 5×104 2 1.9×10－5 A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B．25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5 C．80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v正>v逆 D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1 9、某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应：(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g)　ΔH>0，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________Pa。 10、甲烷的直接转化具有较高的经济价值，方法之一如下：CH4(g)＋O2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－126.4 kJ·mol－1，在200 ℃下，向恒容为5 L的密闭反应器 中加入催化剂，并充入6.0 kPa CH4、4.8 kPa O2和一定量He使反应充分进行，体系的总压强随反应时间的变化如图所示。 (1)下列措施可提高CH4的平衡转化率的是____________(填字母)。 A．升高温度 B．初始总压强不变，提高CH4的分压 C．投料比不变，增大反应物浓度 D．反应达到平衡后，再充入一定量He (2)计算该反应在200 ℃下的标准平衡常数K＝________(可保留)。 已知：2A(g)B(g)的标准平衡常数K＝，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(A)和p(B)为平衡分压(某成分的物质的量分数×总压)。 (3)若将容器改为绝热容器，初始温度为200 ℃，其他条件不变，达到新平衡时，甲醇产率将__________(填“变大”“变小”或“不变”)。 通过本组的训练更好地检测学生对化学反平衡常数以及图像分析的掌握程度。 拓展提升（选做题，建议十五分钟时间完成） 1、一定温度下，反应I2(g)＋H2(g)2HI(g)在密闭容器中达到平衡时，测得c(I2)＝0.11 mmol·L－1，c(HI)＝0.78 mmol·L－1。相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是(　　) A B C D c(I2)/(mmol·L－1) 1.00 0.22 0.44 0.11 c(H2)/(mmol·L－1) 1.00 0.22 0.44 0.44 c(HI)/(mmol·L－1) 1.00 1.56 4.00 1.56 (注：1 mmol·L－1＝10－3 mol·L－1) 2、一定量的与足量的碳，在体积可变的恒压密闭容器中反应：。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。已知：。下列说法正确的是( ) A．550℃时，若充入稀有气体，、均减小，平衡不移动 B．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 C．T℃时，反应达平衡后的转化率为50% D．T℃时，若充入等体积的和，平衡不移动 3、MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成。其反应式为 为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇。TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为a mol·L－1，反应过程中的液体体积变化忽略不计。下列说法错误的是(　　) A．X、Y两点的MTP的物质的量浓度相等 B．X、Z两点的瞬时速率大小为v(X)>v(Z) C．若Z点处于化学平衡，则210 ℃时反应的平衡常数K＝ D．190 ℃时，0～150 min之间的MTP的平均反应速率为 mol·L－1·min－1 4、(1)Deacon发明的氯化氢转化为氯气的直接氧化法为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系： (1)关于直接氧化法制氯气的反应，下列说法正确的是__________(填字母)。 A．该反应的ΔH>0 B．容器内气体的颜色不再变化时，说明该反应达到平衡状态 C．反应达到平衡后，降低温度，能加快正反应速率，减小逆反应速率，使平衡正向移动 D．其他条件一定时，氧气的投料越多，平衡时Cl2的体积分数越大 (2)设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝_____________________________(列出计算式)。 5、（1）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： ①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1 ②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2 ΔH2＝－329 kJ·mol－1 反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)　ΔH3的平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。 （2）已知水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1。恒定总压1.70 MPa和水碳比[n(H2O)/n(CO)＝12∶5]投料，在不同条件下达到平衡时CO2和H2的分压(某成分分压＝总压×该成分的物质的量分数)如下表： p(CO2)/ MPa p(H2)/ MPa p(CH4)/ MPa 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数K＝____________。 （3）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入________mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。 检测对知识的迁移应用、综合思维能力。 作业展示与评估 1.展示要求：以图片形式展示学生所完成的典型作业，图片内容清晰，布局均衡、排版合理。 2.教师评估：鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价，例如通过引进师生对评、生生互评等丰富教师对学生作业的评价维度和角度，实现教师对学情的精准把握，为进一步完善教学设计进行创新性探索。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2.2 化学平衡常数 基础巩固 1、【答案】D 【解析】反应的平衡常数表达式为。故选D。 2、【答案】D 【解析】A．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，选项A错误； B．该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，该反应的平衡常数减小，选项B错误； C．对于给定的可逆反应，温度一定时，因K正·K逆=1，只有平衡常数等于1时，其正、逆反应的平衡常数才相等，选项C错误； D．化学平衡常数，是指在一定温度下可逆反应达平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比，固体和液体不写入平衡常数表达式，则平衡常数为的反应，化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，选项D正确； 故选D。 3、【答案】D 【解析】①S(s)+O2(g)⇌SO2(g)，K1=；②H2(g)+S(s)⇌H2S(g)，K2=；根据盖斯定律，将热化学方程式②-①，整理可得反应：H2(g)+SO2(g)⇌O2(g)+H2S(g)，其化学平衡常数K===；故D正确；故选D。 4、【答案】　B 【解析】　K＝，温度不变，K不变，则c(H2)不变，故c(H2)＝2 mol·L－1。 5、【答案】B 【解析】A．大多数的化合反应和氧化还原反应为放热反应，该反应既属于化合反应又属于氧化还原反应，所以该反应为烦热反应，故A正确； B．平衡常数：各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值是个常数，则反应的平衡常数，故B错误； C．催化剂可降低反应的活化能，加快化学反应速率，从而缩短平衡所需的时间，故C正确； D．反应为气体参加的反应，增大压强使浓度增大，反应速率加快，故D正确； 故选B。 6、【答案】D 【解析】A.若C不是气体，则容器内的气体只有B，此时混合气体的平均摩尔质量即为B的摩尔质量，如果C为气体，由于B、C均为生成物，且物质的量之比始终为2:1，则容器中气体的平均摩尔质量为· （2MB+MC）/3，始终为定值，说明容器内气体的平均摩尔质量不变时，不能判断该反应是否达到平衡，故A错误； B.T1时，若平衡时剩余2molA，则生成了2molB和1molC，容器内B的浓度为2mol/1L = 2mol·L—1，若C为气体，则C 的浓度为1mol·L-1，平衡常数 K = c²(B)·c (C)= 4；若C不为气体，则K = c²(B) = 4，说明C不一定是气体，故B错误； C.T2时，反应达到平衡后容器内剩余3molA，则生成了1molB和0.5molC，若C不是气体，则K = c²(B)= 1，符合题目条件，若 C为气体，则K = c²(B) x c (C) = 0.5，与题目条件不符，故C错误； D.T2时，容器体积变为2L，由于平衡常数只与温度有关，所以平衡常数保持不变，又因为 K = c²(B) x c (C) = 0.5c3(B)或 K = c²(B)，所以需要c(B)保持不变，则平衡时n(B) = 2ymol，故D正确； 故选: D。 7、【答案】D 【解析】A．由题干图像可知，30min时改变条件后，正逆反应速率同等幅度地减小，平衡不移动，根据反应前后气体的体积未改变可知，该条件为降低体系压强或者使用负催化剂，A正确； B．由题干图像可知，40min时改变条件后，逆反应速率突然增大，而后正反应速率逐渐增大，故该条件为增大生成物浓度即增加或的浓度，B正确； C．由A、B分析可知，30min和40min时均为改变反应容器的温度，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数：，C正确； D．由A、B分析可知，30min时改变条件平衡不移动，而40min时改变条件后平衡逆向移动，CO的转化率减小，即CO转化率：，D错误； 故选D。 8、【答案】　C 【解析】　温度升高，平衡常数减小，故正反应为放热反应，A项正确；25 ℃时，逆反应的平衡常数K′＝＝＝2×10－5，B项正确；80 ℃时，若Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L－1，则Q＝＝＝8>K，v正＜v逆，C项错误；80 ℃达到平衡时，若n(CO)＝0.3 mol，c(CO)＝1 mol·L－1，故c[Ni(CO)4]＝K·c4(CO)＝2×14 mol·L－1＝2 mol·L－1，D项正确。 9、【答案】　40%　3.56×104 【解析】　设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a mol，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x mol，列出三段式： (g)　＋　I2(g)(g)＋2HI(g) 起始/mol　　　a　　　　　a　　　0　　　　0 转化/mol　　　x　　　　　x　　　x　　　　2x 平衡/mol　　　a－x　　　a－x　　x　　　　2x 根据平衡时总压增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得＝，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为×100%＝40%，平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、、、，则Kp＝＝p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。 10、【答案】　(1)C　(2)70　(3)变小 【解析】　(1)升高温度，平衡逆向移动，CH4的平衡转化率减小，故A不选；初始总压强不变，提高CH4的分压，平衡正向移动，但CH4的转化率减小，故B不选；投料比不变，增大反应物浓度，相当于加压，平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，故C选；反应达到平衡后，再充入一定量He，参与反应的物质浓度不变，平衡不移动，CH4的平衡转化率不变，故D不选。(2)从图中看出，起始总压强为12 kPa，则He的压强为12 kPa－6.0 kPa－4.8 kPa＝1.2 kPa，平衡时总压强为9.2 kPa，设参加反应的CH4的压强为x kPa，则可建立如下三段式： CH4(g)＋O2(g)CH3OH(g) 起始/kPa　　6　　　4.8　　　　0 转化/kPa　　x　　　0.5x　　　　x 平衡/kPa　　6－x　4.8－0.5x　　x 则6－x＋4.8－0.5x＋x＋1.2＝9.2，x＝5.6，该反应温度下的标准平衡常数K＝＝70。(3)该反应为放热反应，随反应进行，体系温度升高，平衡逆向移动，甲醇的产率变小。 拓展提升 1、【答案】　C 【解析】　题目中缺少c(H2)，无法计算K，则不能通过Q与K的关系判断平衡的移动方向，但可比较4个选项中Q的大小关系，Q越大，则可能逆向移动。 Q(A)＝＝1， Q(B)＝≈50.28， Q(C)＝≈82.64， Q(D)＝≈50.28， Q(C)的值最大，答案为C。 2、【答案】D 【解析】A.由于反应在体积可变的恒压密闭容器中进行，当550℃时，若充入稀有气体，为保证恒压，容器的容积扩大，使反应物的浓度减小，因此V正，V逆均减小，由于该反应是气体体积增大的反应，充入惰性气体，总的压强不改变，但是惰性气体占据了部分压强，故反应物的压强减小，化学平衡向正反应方向移动，故 A错误； B.925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数： ，故B错误； C.由图可知，在T℃时，反应达平衡后CO和CO2的体积分数均为50%，假设平衡时总物质的量是1mol，则反应后的CO0.5mol，CO20.5mol，根据反应方程式: C (s) + CO2 (g) = 2CO(g),反应产生0.5molCO消耗CO2的物质的量是0.25mol.因此CO2起始含量为0.75mol，故其转化率为(0.25mol/0.75mol)x100%=33.3%，故C错误； D.由图可知T℃时，平衡体系中CO2和CO的体积分数相等，则在恒压密闭容器中再充入等体积的CO2和CO，平衡不移动，故D正确。 3、【答案】　C 【解析】　A项，因起始浓度相同，X、Y两点转化率相同，所以MTP的浓度也相等，正确；B项，由图可知，X点曲线斜率大于Z点，且Z点转化率高，此时TOME的浓度只有0.02a mol·L－1，所以瞬时速率：v(X)>v(Z)，正确；C项，若Z点为平衡点，此时c(TOME)＝0.02a mol·L－1，c(MTP)＝ 0.98a mol·L－1，但因移出甲醇，甲醇浓度不为0.98a mol·L－1，错误；D项，0～150 min时间内，Δc(MTP)＝0.67a mol·L－1，正确。 4、【答案】　(1)B　(2) 【解析】　(1)由图可知，温度越高，HCl的平衡转化率越小，则该反应的ΔH<0，A项错误；反应中有Cl2生成，当容器内气体的颜色不再变化时，氯气浓度不再变化，说明反应达到平衡状态，B项正确；降低温度，正、逆反应速率均降低，C项错误；其他条件一定时，氧气的投料越多，平衡正向移动，生成Cl2的物质的量增大，但氧气的投料较大，平衡时Cl2的体积分数不一定增大，D项错误。(2)c(HCl)∶c(O2)比值越大，HCl转化率越低，结合图像，最上面即为c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的图像，400 ℃时，HCl平衡转化率为84%，可列出三段式： 　　　4HCl(g)　＋　O2(g)　===　2Cl2(g)＋2H2O(g) 起始　　c0　　　　　c0　　　　　0　　　　0 转化　　0.84c0　　　0.21c0　　　0.42c0　　0.42c0 平衡　(1－0.84)c0　(1－0.21)c0　　0.42c0　　0.42c0 则K(400 ℃)＝＝。 5、【答案】（1）　(或) （2）2 （3）5 【解析】　（1）根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，化学平衡常数K3＝或。 （2）条件1下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应。设在条件1下平衡时容器的总体积为V，水蒸气和一氧化碳的投料分别为12 mol和5 mol，参加反应的一氧化碳为x mol，根据已知信息可得以下三段式： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 开始/mol　　　5　　　12　　　0　　　0 转化/mol　　　x　　　x　　　　x　　　x 平衡/mol　　　5－x　　12－x　　x　　　x ×1.7 MPa＝0.40 MPa，解得x＝4。则平衡常数K＝＝2。 （3）设充入H2O(g)物质的量为x mol；在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生已知反应。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式： 　　　　　　C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)＋H2(g) n(起始)/mol　1　　　　　　　0　　　　　　　　0 n(转化)/mol　0.5　　　　　　0.5　　　　　　　0.5 n(平衡)/mol　0.5　　　　　　0.5　　　　　　　0.5 此时平衡时混合气体总物质的量为1.5 mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式： 　　　　　 C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)＋H2(g) n(起始)/mol　1　　　　　　0　　　　　　　　0 n(转化)/mol　0.75　　　　　0.75　　　　　　0.75 n(平衡)/mol　0.25　　　　　0.75　　　　　　0.75 此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75 mol，混合气的总物质的量为(1.75＋x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为V；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则＝，解得x＝5。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$