2.2.2化学平衡常数 课时训练 2024-2025学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1

2024-11-03
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第二章 第二节 化学平衡常数 A组·基础达标 1.关于平衡常数K,下列说法中正确的是(  ) A.K值越大,反应速率越大 B.对任一给定的可逆反应,温度升高,K值增大 C.对可逆反应,K值越大,反应物的平衡转化率越高 D.加入催化剂或增大反应物浓度,K值将增大 【答案】C  2.(2023·辽宁朝阳开学考试)已知卤化氢生成的平衡常数如下(25 ℃),则与H2反应最完全的卤素是(  ) 化学方程式 平衡常数K F2+H2⥫⥬2HF 6.5×1095 Cl2+H2⥫⥬2HCl 2.57×1033 Br2+H2⥫⥬2HBr 1.91×1019 I2+H2⥫⥬2HI 8.67×102 A.F2  B.Cl2 C.Br2  D.I2 【答案】A 【解析】K值越大,说明反应的正向程度越大,F2+H2⥫⥬2HF反应的平衡常数最大,则F2进行程度最完全,A正确。 3.对于反应3Fe(s)+4H2O(g)⥫⥬Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为(  ) A.K= B.K= C.K= D.K= 【答案】D 4.在相同的温度下,测得反应:①N2(g)+O2(g)⥫⥬2NO(g)的平衡常数K=3.84×10-31;②2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)的平衡常数K=3.10×1026。则在此温度下,两个化学反应的反应程度之间的关系是(  ) A.①>②       B.①<② C.①=②  D.无法判断 【答案】B 【解析】K值越大,反应进行的程度越大,即反应程度②>①。 5.(2024·广东佛山一中月考)已知:NO和O2转化为NO2的反应机理如下: ①2NO(g)⥫⥬N2O2(g)(快) ΔH1<0 平衡常数K1 ②N2O2(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)(慢) ΔH2<0  平衡常数K2 下列说法正确的是(  ) A.2NO(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)的ΔH=- (ΔH1+ΔH2) B.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)的反应速率 C.反应过程中的能量变化如图所示 D.2NO(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)的平衡常数K= 【答案】B 【解析】根据盖斯定律分析,①+②即可得到反应,2NO(g)+O2(g)⥫⥬2NO2(g),故反应热为ΔH=ΔH1+ΔH2,A错误;反应慢的速率决定总反应速率,所以反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g)⥫⥬2NO2(g)的反应速率,B正确;如图表示前者为吸热,与题中信息不符合,C错误;因为反应2NO(g)+O2(g)⥫⥬2NO2(g)为①+②的结果,所以其平衡常数K=K1·K2,D错误。 6.(2023·广东深圳光明期末)一氧化氮的氢化还原反应为2NO(g)+2H2(g)⥫⥬N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1,其正反应速率方程为v=kca(NO)·cb(H2),k为速率常数,只受温度影响。T ℃时,实验得到的数据如下表所示: 实验 组别 NO起始浓度/ (mol·L-1) H2起始浓度/ (mol·L-1) 起始的正反应速率/ (mol·L-1·s-1) Ⅰ 6.00×10-3 2.00×10-3 2.16×10-3 Ⅱ 1.20×10-2 2.00×10-3 8.64×10-3 Ⅲ 6.00×10-3 4.00×10-3 4.32×10-3 下列说法正确的是(  ) A.平衡常数K(Ⅰ)<K(Ⅱ) B.a=2,b=1 C.升高温度,k值减小 D.升高温度,该反应的平衡常数K值增大 【答案】B 【解析】Ⅰ组和Ⅱ组温度相同,故平衡常数一定相同,A错误;Ⅱ组NO的浓度是Ⅰ组的2倍,但正反应速率是其4倍,故a=2,Ⅲ组H2的浓度是Ⅰ组的2倍,正反应速率是其2倍,故b=1,B正确;k为速率常数,升高温度反应速率增大,k值增大,C错误;该反应为放热反应,升高温度,该反应的平衡常数K值减小,D错误。 7.(2023·广东东莞高二检测)某温度下反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数K=57.0。现向此温度下的真空容器中充入0.2 mol·L-1H2(g)、0.5 mol·L-1I2(g)及0.3 mol·L-1HI(g),则下列说法中正确的是(  ) A.反应正好达平衡 B.反应向左进行 C.反应向某方向进行一段时间后K<57.0 D.反应向某方向进行一段时间后c(H2)<0.2 mol·L-1 【答案】D 【解析】根据题意,向此温度下的真空容器中充入0.2 mol·L-1H2(g)、0.5 mol·L-1I2(g)及0.3 mol·L-1HI(g),Qc===0.9<K=57.0,反应向正反应方向进行,A、B均错误;温度不变,平衡常数不变,C错误;反应向正方向进行一段时间后,反应物浓度减小,c(H2)<0.2 mol·L-1,D正确。 8.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志,在常温下,下列反应的平衡常数的数值如下: 2NO(g)⥫⥬N2(g)+O2(g) K1=1×1030 2H2(g)+O2(g)⥫⥬2H2O(g) K2=2×1081 2CO2(g)⥫⥬2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92 以下说法正确的是(  ) A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2) B.常温下,2H2O(g)⥫⥬2H2(g)+O2(g),此时平衡常数的数值约为5×10-82 C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2 D.以上说法都不正确 【答案】B 【解析】A项,K1=;B项,K===5×10-82,正确;C项,平衡常数越大,放出O2的倾向越大,由大到小顺序为NO>H2O>CO2。 9.下列反应在210 ℃达到平衡: PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g) K1=1① CO(g)+Cl2(g)⥫⥬COCl2(g) K2=5×104② COCl2(g)⥫⥬CO(g)+Cl2(g) K3③ (1)根据反应①的平衡常数K表达式,该反应在平衡时下列等式必定成立的是________。 a.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1 b.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1 c.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2) (2)反应②和反应③的K值的乘积是____________________。 (3)降低Cl2浓度,反应③的平衡常数K3值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)c (2)1 (3)不变 10.某温度下,在一密闭容器中充入一定量CO2,并加入足量铁粉,发生反应Fe(s)+CO2(g)⥫⥬FeO(s)+CO(g),测得CO2和CO浓度随时间的变化如图所示: (1)0~8 min,v(CO)=________mol·L-1·min-1。 (2)已知:反应Fe(s)+CO2(g)⥫⥬FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)⥫⥬FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。不同温度时K1、K2的值如下表: 温度/K K1 K2 973 1.47 2.38 1 173 2.15 1.67 根据表中数据,计算反应CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)的K。 ①温度为973 K时,K=________。 ②温度为1 173 K时,K=________。 【答案】(1)0.062 5 (2)①0.62 ②1.29 【解析】(1)v(CO)===0.062 5 mol·L-1·min-1。 (2)Fe(s)+CO2(g)⥫⥬FeO(s)+CO(g) 平衡常数K1=; Fe(s)+H2O(g)⥫⥬FeO(s)+H2(g) 平衡常数K2=; 而CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) 平衡常数K==,故973 K时,K==≈0.62;1 173 K时,K=≈1.29。 B组·能力提升 11.(2023·广东广州华南师范大学附属中学期中)在盛有CuO/Cu2O载氧体的恒容密闭容器中充入空气,发生反应:2Cu2O(s)+O2(g)⥫⥬4CuO(s) ΔH。平衡时O2的体积分数φ(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(  ) A.ΔH<0 B.该反应的平衡常数表达式为K=c-1(O2) C.在1 030 ℃时加入催化剂,平衡时φ(O2)>21% D.985 ℃达到平衡状态后,充入纯氧,再次达到平衡后,φ(O2)=10% 【答案】C 【解析】平衡时O2的体积分数φ(O2)随温度升高而增大,则升温平衡左移,ΔH<0,A正确;该反应方程式为2Cu2O(s)+O2(g)⥫⥬4CuO(s),则按定义,其平衡常数表达式为K=c-1(O2),B正确;由图知,在1 030 ℃平衡时φ(O2)=21%,催化剂通常能加快反应但不影响平衡,则加入催化剂时φ(O2)=21%,C不正确;985 ℃达到平衡状态后,充入纯氧不影响平衡常数,K=c-1(O2),则再次达到平衡后,φ(O2)=10%,D正确。 12.在80 ℃时,将0.4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据: 时间/s 0 20 40 60 80 100 0.20 a 0.10 c d e 0.00 0.12 b 0.22 0.22 0.22 反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅。 (1)该反应的化学方程式为________________________,表中b________c(填“<”“=”或“>”)。 (2)20 s时,N2O4的浓度为__________mol·L-1,0~20 s内N2O4的平均反应速率为____________________。 (3)该反应的平衡常数表达式K=________________,在80 ℃时该反应的平衡常数K值为________(保留2位小数)。 (4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时________。 A.N2O4的转化率越高 B.NO2的产量越大 C.N2O4与NO2的浓度之比越大 D.正反应进行的程度越大 【答案】(1)N2O4(g)⥫⥬2NO2(g) > (2)0.14 0.003 mol·L-1·s-1 (3) 0.54 (4)ABD 【解析】(1)根据题中信息可知,          N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)     0.20    0     0.14    0.12     0.10    0.20     0.09       0.09    0.22 所以b>c。 (2)20 s时,c(N2O4)=0.14 mol·L-1 v(N2O4)== =0.003 mol·L-1·s-1。 (3)平衡时K==≈0.54。 (4)K值越大,说明正向反应进行的程度越大,反应进行越完全,反应物转化率越大,故A、B、D正确。 13.在一定温度下,发生反应Fe2O3(s)+3CO(g)⥫⥬2Fe(s)+3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表: 温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数 64.0 50.7 42.9 请回答下列问题: (1)该反应的平衡常数表达式K=________________,ΔH______0(填“<”“>”或“=”)。 (2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=______________,CO的平衡转化率为______________。 (3)1 000 ℃时,在(2)的平衡体系中,各加0.5 mol CO和0.5 mol CO2,v正________v逆(填“<”“>”或“=”),平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 【答案】(1) < (2)0.006 mol·L-1·min-1 60% (3)> 正向 【解析】(1)Fe2O3(s)+3CO(g)⥫⥬2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K=。由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,故升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,ΔH<0。(2)设平衡时CO的物质的量变化为n mol,则:    Fe2O3(s)+ 3CO(g)⥫⥬2Fe(s)+3CO2(g) 开始/mol:      1     1 变化/mol:    n     n 平衡/mol:     1-n     1+n 所以=64,解得n=0.6,所以v(CO2)==0.006 mol·L-1·min-1,CO的平衡转化率为×100%=60%。(3)1 000 ℃时,在(2)的平衡体系中,各加0.5 mol CO和0.5 mol CO2,CO的浓度为0.09 mol·L-1,CO2的浓度为0.21 mol·L-1,此时Q=<64,平衡向正反应方向移动,v正>v逆。 14.(2021·广东卷,节选)设K为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。以下反应: a)CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g) ΔH1 b)CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH2 c)CH4(g)⥫⥬C(s)+2H2(g) ΔH3 d)2CO(g)⥫⥬CO2(g)+C(s) ΔH4 e)CO(g)+H2(g)⥫⥬H2O(g)+C(s) ΔH5 反应a、c、e的lnK随(温度的倒数)的变化如图所示。 (1)反应a、c、e中,属于吸热反应的有______(填字母)。 (2)反应c的相对压力平衡常数表达式为K=__________。 (3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。 【答案】(1)ac (2) (3)由图可知,A处对应反应c的lnK=0,即K==1,则有p2(H2)=p0·p(CH4),已知反应平衡时p(H2)=40 kPa,则有p(CH4)=16 kPa,且初始状态时p(CH4)=×100 kPa=50 kPa,故CH4的平衡转化率为×100%=68%。 【解析】(1)随着温度的升高,反应a和c的lnK增大,说明K的数值增大,反应向正方向进行,反应a和c为吸热反应,同理反应e的lnK减小,说明K减小,反应向逆反应方向进行,反应e为放热反应。(2)用相对分压代替浓度,则反应c的平衡常数表达式K=。 学科网(北京)股份有限公司 $$ 第二章 第二节 化学平衡常数 A组·基础达标 1.关于平衡常数K,下列说法中正确的是(  ) A.K值越大,反应速率越大 B.对任一给定的可逆反应,温度升高,K值增大 C.对可逆反应,K值越大,反应物的平衡转化率越高 D.加入催化剂或增大反应物浓度,K值将增大 2.(2023·辽宁朝阳开学考试)已知卤化氢生成的平衡常数如下(25 ℃),则与H2反应最完全的卤素是(  ) 化学方程式 平衡常数K F2+H2⥫⥬2HF 6.5×1095 Cl2+H2⥫⥬2HCl 2.57×1033 Br2+H2⥫⥬2HBr 1.91×1019 I2+H2⥫⥬2HI 8.67×102 A.F2  B.Cl2 C.Br2  D.I2 3.对于反应3Fe(s)+4H2O(g)⥫⥬Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为(  ) A.K= B.K= C.K= D.K= 4.在相同的温度下,测得反应:①N2(g)+O2(g)⥫⥬2NO(g)的平衡常数K=3.84×10-31;②2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)的平衡常数K=3.10×1026。则在此温度下,两个化学反应的反应程度之间的关系是(  ) A.①>②       B.①<② C.①=②  D.无法判断 5.(2024·广东佛山一中月考)已知:NO和O2转化为NO2的反应机理如下: ①2NO(g)⥫⥬N2O2(g)(快) ΔH1<0 平衡常数K1 ②N2O2(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)(慢) ΔH2<0  平衡常数K2 下列说法正确的是(  ) A.2NO(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)的ΔH=- (ΔH1+ΔH2) B.反应②的速率大小决定2NO(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)的反应速率 C.反应过程中的能量变化如图所示 D.2NO(g)+O2(g) ⥫⥬2NO2(g)的平衡常数K= 6.(2023·广东深圳光明期末)一氧化氮的氢化还原反应为2NO(g)+2H2(g)⥫⥬N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1,其正反应速率方程为v=kca(NO)·cb(H2),k为速率常数,只受温度影响。T ℃时,实验得到的数据如下表所示: 实验 组别 NO起始浓度/ (mol·L-1) H2起始浓度/ (mol·L-1) 起始的正反应速率/ (mol·L-1·s-1) Ⅰ 6.00×10-3 2.00×10-3 2.16×10-3 Ⅱ 1.20×10-2 2.00×10-3 8.64×10-3 Ⅲ 6.00×10-3 4.00×10-3 4.32×10-3 下列说法正确的是(  ) A.平衡常数K(Ⅰ)<K(Ⅱ) B.a=2,b=1 C.升高温度,k值减小 D.升高温度,该反应的平衡常数K值增大 7.(2023·广东东莞高二检测)某温度下反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数K=57.0。现向此温度下的真空容器中充入0.2 mol·L-1H2(g)、0.5 mol·L-1I2(g)及0.3 mol·L-1HI(g),则下列说法中正确的是(  ) A.反应正好达平衡 B.反应向左进行 C.反应向某方向进行一段时间后K<57.0 D.反应向某方向进行一段时间后c(H2)<0.2 mol·L-1 8.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志,在常温下,下列反应的平衡常数的数值如下: 2NO(g)⥫⥬N2(g)+O2(g) K1=1×1030 2H2(g)+O2(g)⥫⥬2H2O(g) K2=2×1081 2CO2(g)⥫⥬2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92 以下说法正确的是(  ) A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2) B.常温下,2H2O(g)⥫⥬2H2(g)+O2(g),此时平衡常数的数值约为5×10-82 C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2 D.以上说法都不正确 9.下列反应在210 ℃达到平衡: PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g) K1=1① CO(g)+Cl2(g)⥫⥬COCl2(g) K2=5×104② COCl2(g)⥫⥬CO(g)+Cl2(g) K3③ (1)根据反应①的平衡常数K表达式,该反应在平衡时下列等式必定成立的是________。 a.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1 b.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1 c.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2) (2)反应②和反应③的K值的乘积是____________________。 (3)降低Cl2浓度,反应③的平衡常数K3值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 10.某温度下,在一密闭容器中充入一定量CO2,并加入足量铁粉,发生反应Fe(s)+CO2(g)⥫⥬FeO(s)+CO(g),测得CO2和CO浓度随时间的变化如图所示: (1)0~8 min,v(CO)=________mol·L-1·min-1。 (2)已知:反应Fe(s)+CO2(g)⥫⥬FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)⥫⥬FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。不同温度时K1、K2的值如下表: 温度/K K1 K2 973 1.47 2.38 1 173 2.15 1.67 根据表中数据,计算反应CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)的K。 ①温度为973 K时,K=________。 ②温度为1 173 K时,K=________。 B组·能力提升 11.(2023·广东广州华南师范大学附属中学期中)在盛有CuO/Cu2O载氧体的恒容密闭容器中充入空气,发生反应:2Cu2O(s)+O2(g)⥫⥬4CuO(s) ΔH。平衡时O2的体积分数φ(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(  ) A.ΔH<0 B.该反应的平衡常数表达式为K=c-1(O2) C.在1 030 ℃时加入催化剂,平衡时φ(O2)>21% D.985 ℃达到平衡状态后,充入纯氧,再次达到平衡后,φ(O2)=10% 12.在80 ℃时,将0.4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据: 时间/s 0 20 40 60 80 100 0.20 a 0.10 c d e 0.00 0.12 b 0.22 0.22 0.22 反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅。 (1)该反应的化学方程式为________________________,表中b________c(填“<”“=”或“>”)。 (2)20 s时,N2O4的浓度为__________mol·L-1,0~20 s内N2O4的平均反应速率为____________________。 (3)该反应的平衡常数表达式K=________________,在80 ℃时该反应的平衡常数K值为________(保留2位小数)。 (4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时________。 A.N2O4的转化率越高 B.NO2的产量越大 C.N2O4与NO2的浓度之比越大 D.正反应进行的程度越大 13.在一定温度下,发生反应Fe2O3(s)+3CO(g)⥫⥬2Fe(s)+3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表: 温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数 64.0 50.7 42.9 请回答下列问题: (1)该反应的平衡常数表达式K=________________,ΔH______0(填“<”“>”或“=”)。 (2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=______________,CO的平衡转化率为______________。 (3)1 000 ℃时,在(2)的平衡体系中,各加0.5 mol CO和0.5 mol CO2,v正________v逆(填“<”“>”或“=”),平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 14.(2021·广东卷,节选)设K为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。以下反应: a)CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g) ΔH1 b)CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH2 c)CH4(g)⥫⥬C(s)+2H2(g) ΔH3 d)2CO(g)⥫⥬CO2(g)+C(s) ΔH4 e)CO(g)+H2(g)⥫⥬H2O(g)+C(s) ΔH5 反应a、c、e的lnK随(温度的倒数)的变化如图所示。 (1)反应a、c、e中,属于吸热反应的有______(填字母)。 (2)反应c的相对压力平衡常数表达式为K=__________。 (3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。 学科网(北京)股份有限公司 $$

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2.2.2化学平衡常数  课时训练   2024-2025学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
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