2.2 第2课时 化学平衡常数（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修第一册（人教版2019）

第二章　化学反应速率与化学平衡 第二节　化学平衡 第2课时　化学平衡常数 基础过关练 题组一　　化学平衡常数的概念理解与表达式 1.列关于化学平衡常数的叙述正确的是 (　　) A.当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时,该反应达到化学平衡状态 B.平衡常数的大小与物质起始浓度有关 C.K值越大,反应物的平衡转化率越小 D.温度一定,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为相反数 2.一定条件下,某可逆反应的平衡常数表达式K=,则该反应的化学方程式为 (　　) A.M(g)+3N(g) 2Q(g)+R(g) B.2Q(g)+R(g) M(g)+3N(g) C.Q(g)+N(g) D.R(g) 题组二　　化学平衡常数的相关计算 3.已知:2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH1=+566.0 kJ·mol-1;S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH2=-296.0 kJ·mol-1。已知某反应的平衡常数K=,则该反应的焓变为 (　　) A.-540.0 kJ·mol-1　　　　B.+540.0 kJ·mol-1 C.-270.0 kJ·mol-1　　　　D.+270.0 kJ·mol-1 4.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g) N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g) N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ℃,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数的值为 (　　) A.8.5　　　B.9.6　　　C.10.2　　　D.17.0 5.在800 ℃时,体积为1 L的密闭容器中,可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)达到化学平衡状态。已知CO(g)和H2O(g)的起始浓度均为0.01 mol/L时,H2(g)的平衡浓度为0.005 mol/L。此时若再充入0.02 mol的H2O(g),重新达到新平衡时,H2(g)的平衡浓度为 (　　) A.0.006 0 mol/L　　　　B.0.007 5 mol/L C.0.008 0 mol/L　　　　D.0.010 mol/L 6.一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%;该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g)I2(g)。则下列判断正确的是 (　　) A.前一反应的平衡常数为1 B.后一反应的平衡常数为0.5 C.后一反应达到平衡时,H2的浓度为0.25 mol·L-1 D.后一反应达到平衡时,HI(g)的浓度为0.5 mol·L-1 能力提升练 题组一　　化学平衡常数的应用 1.(经典题)在一定温度下,下列反应的化学平衡常数数值如下: ①2NO(g) N2(g)+O2(g)　K1=1×1030 ②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　K2=2×1081 ③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92 以下说法正确的是 (　　) A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2) B.该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值为5×10-82 C.该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③产生等量O2的倾向由大到小的顺序为反应①>反应③>反应②的逆反应 D.该温度下,某时刻反应③中CO2(g)、CO(g)、O2(g)的浓度分别为2×10-5 mol/L、2×10-10 mol/L、1×10-10 mol/L,此时反应正向进行 2.某温度下,在①、②两个恒容密闭容器中发生反应H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g),K=2.25。物质的起始浓度如表所示,下列说法正确的是 (　　) 容器编号 起始浓度/(mol·L-1) H2 CO2 H2O(g) CO ① 0.1 0.1 0 0 ② 0.2 0.1 0.2 0.1 A.反应开始时,②中反应逆向进行 B.平衡时,①中c(CO2)=0.04 mol·L-1 C.①中反应达平衡时,各组分浓度相同 D.①中H2的平衡转化率为40% 题组二　　化学平衡常数与平衡转化率的综合考查 3.将CO2转化为甲醇的原理为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0。500 ℃时,在容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2,测得CO2浓度与CH3OH浓度随时间的变化关系如图所示。下列结论错误的是 (　　) A.曲线X也可以表示H2O(g)的浓度变化 B.500 ℃时,该反应的平衡常数K=3 C.平衡时H2的转化率为75% D.从反应开始到10 min时,H2的平均反应速率为0.225 mol·L-1·min-1 4.T ℃时,向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g),发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.点B的坐标为(5,) B.反应进行到5 min时,反应达到平衡 C.CO2(g)的平衡转化率约为33.3% D.T ℃时,该反应的平衡常数为 5.已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g)　ΔH>0。在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。达到平衡后,M的转化率为60%。请回答下列问题: (1)此时N的转化率为　　　　。  (2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=　　　　。  (3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为　　　　(已知≈1.414)。  题组三　　压强平衡常数 6.温度为T时,将NH4HS(s)置于抽成真空的容器中,当NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)达到平衡时,测得体系的总压强为6 kPa,则该反应的平衡常数Kp为 (　　) A.6 (kPa)2　　　　B.9 (kPa)2 C.8 (kPa)2　　　　D.36 (kPa)2 7.(经典题)T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g),达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知:初始加入2 mol H2时,容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法正确的是 (　　) A.5 min时反应达到c点平衡状态,0~5 min内v(H2)=0.2 mol·L-1·min-1 B.随着增大,HCHO(g)的平衡分压的百分比不断增大 C.b点时反应的平衡常数Kp= kPa-1 D.由图像可得到:Kp(a)<Kp(b)<Kp(c) 8.甲醇催化加CO可以制取甲酸甲酯。回答下列问题: (1)在容积恒为2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO(g),在一定温度下发生反应:CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g),测得容器内的压强随时间的变化如表所示。 t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 p/kPa p0 — 0.8p0 — — 0.7p0 0.7p0 0.7p0 在此条件下,该反应的平衡常数Kp=　　　　kPa-1(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。  (2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100 kPa,发生反应C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　ΔH>0,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为　　　　kPa,该反应的平衡常数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)。  答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.A 2.C 3.C 4.A 5.B 6.B 1.A　当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时,该反应的正反应速率等于逆反应速率,反应达到化学平衡状态,A正确;对于一个确定的反应,平衡常数只与温度有关,与物质起始浓度无关,B错误;通常,K值越大,反应进行的程度越大,反应物的平衡转化率越大,C错误;对于给定的化学反应,温度一定时,正反应与逆反应的平衡常数互为倒数,D错误。 2.C　一定条件下,该可逆反应的平衡常数表达式为K==,M、N为生成物,Q、R为反应物,则化学方程式为Q(g)+R(g) M(g)+N(g)。 3.C　根据K=可知反应的热化学方程式为2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(s)　ΔH3,由盖斯定律可知,ΔH3=-(ΔH2+ΔH1)=-(-296.0 kJ·mol-1+566.0 kJ·mol-1)=-270.0 kJ·mol-1。 4.A 根据题目信息:达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol,则有:x+y=、x-y=,解得x=3.1,y=1.4。所以反应①的平衡常数K===8.5。 5.B　两次反应的温度相同,所以平衡常数不变,列三段式: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 初始浓度/ (mol/L) 0.01 0.01 0 0 转化浓度/ (mol/L) 0.005 0.005 0.005 0.005 平衡浓度/ (mol/L) 0.005 0.005 0.005 0.005 此时,K==1。再充入0.02 mol H2O(g)后,设H2O(g)的转化浓度为x mol·L-1,列三段式: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 初始浓度/ (mol/L) 0.005 0.025 0.005 0.005 转化浓度/ (mol/L) x x x x 平衡浓度/ (mol/L) 0.005-x 0.025-x 0.005+x 0.005+x 此时K===1,解得x=0.002 5,此时氢气的浓度为(0.005+0.002 5) mol·L-1=0.007 5 mol·L-1,B正确。 6.B　该反应前后气体的分子数不变,前一反应在1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),生成的HI(g)占气体体积的50%,生成n(HI)=(1+1) mol×50%=1 mol,根据三段式分析: H2(g)+I2(g) 2HI(g) c始/(mol·L-1) 1 1 0 Δc/(mol·L-1) 0.5 0.5 1 c平/(mol·L-1) 0.5 0.5 1 则平衡常数K1===4,温度相同,平衡常数相同,后一反应的平衡常数K2===0.5,A错误,B正确;设后一反应达平衡时c(H2)=x mol·L-1,根据三段式分析: HI(g) H2(g)+I2(g) c始/(mol·L-1) 0.5 0 0 Δc/(mol·L-1) 2x x x c平/(mol·L-1) 0.5-2x x x 则K2==0.5,解得x=0.125,故平衡时c(HI)=0.25 mol·L-1,C、D错误。 能力提升练 1.B 2.B 3.B 4.B 6.B 7.C 1.B　该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=,A错误;该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值为==5×10-82,B正确;该温度下,反应①、反应②的逆反应、反应③的平衡常数分别为1×1030、5×10-82、4×10-92,产生等量O2的倾向由大到小的顺序为反应①>反应②的逆反应>反应③,C错误;该温度下,某时刻反应③的Q===1×10-20>4×10-92,反应逆向进行,D错误。 2.B　②中反应开始时,Q===1<K,所以反应正向进行,A错误;设①中达到平衡时CO浓度为x mol·L-1,则根据化学方程式可知,平衡时氢气和二氧化碳的浓度均为(0.1-x) mol·L-1,一氧化碳和水蒸气的浓度均为x mol·L-1,==2.25,解得x=0.06,则平衡时二氧化碳的浓度为0.04 mol·L-1,B正确;由B项分析可知,①中反应达到平衡时,反应物与生成物浓度不相同,C错误;①中平衡时转化的c(H2)为0.06 mol·L-1,则H2的平衡转化率为60%,D错误。 3.B　由题图结合题给化学方程式,曲线X表示CH3OH(g)浓度的变化,曲线Y表示CO2(g)浓度的变化,化学方程式中CH3OH和H2O的化学计量数相同,故曲线X也可以表示H2O(g)浓度变化,A正确;由题图可知,反应在10 min时达到平衡状态,此时c(CO2)=0.25 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1-3×(1-0.25) mol·L-1=0.75 mol·L-1,c(CH3OH)=c(H2O)=0.75 mol·L-1,平衡常数K=≈5.33,B错误;根据B项分析可知,平衡时c(H2)=0.75 mol·L-1,起始浓度为=3 mol·L-1,氢气的转化率为×100%=75%,C正确;10 min时氢气的浓度变化量为3 mol·L-1-0.75 mol·L-1=2.25 mol·L-1,平均反应速率为=0.225 mol·L-1·min-1,D正确。 4.B　在5 min时CH4(g)的浓度减小(1-) mol·L-1= mol·L-1,反应产生CO的浓度为 mol·L-1,B点的坐标为(5,),A正确;反应进行到5 min后,CH4(g)的浓度还在减小,说明反应正向进行,B错误;平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)的浓度相等,等于 mol·L-1,开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L-1,故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%,C正确;根据图像分析可知,T ℃时,达到平衡后c(CH4)=c(CO2)=c(CO)=c(H2)= mol·L-1,则根据平衡常数的定义可知K==,D正确。 5.答案　(1)25%　(2)6　(3)41.4% 解析　(1)根据已知条件列出“三段式”: M(g)+N(g) P(g)+Q(g) 起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0 转化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6 平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6 N的转化率为×100%=25%。 (2)温度不变,平衡常数不变,K===,解得a=6。 (3)温度不变,平衡常数不变,设M的转化率为x,则K==,则=,解得x≈41.4%。 6.B　平衡时总压强为6 kPa,所以p(NH3)=p(H2S)=3 kPa。Kp=3 kPa×3 kPa=9 (kPa)2。 7.C　设平衡时反应的CO2的物质的量为x mol,根据c点列出三段式: CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g) 起始/mol 1　 2　 0　 0 转化/mol x　 2x　 x　 x 平衡/mol 1-x　 2-2x　 x　 x 平衡时气体的总压强为p平=×1.2p kPa,则平衡时HCHO的分压为×p平=××1.2p kPa=0.2p kPa,解得x=0.5,故p平=p kPa。5 min时达到c点平衡状态,则0~ 5 min内v(H2)==0.1 mol·L-1·min-1,A错误;0<<2时,随着增大,平衡正向移动,CO2的转化率增大,HCHO的平衡分压增大,HCHO的平衡分压的百分比增大,>2时,随着增大,H2的平衡分压会越来越大,HCHO的平衡分压增大,但其平衡分压百分比减小,B错误;b、c点温度相同,其Kp相同,由以上分析可知c点时p(CO2)=×p kPa=0.2p kPa,同理p(H2)=0.4p kPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2p kPa,即Kp== kPa-1= kPa-1,C正确;由于温度相同,故平衡常数不变,则Kp(a)=Kp(b)=Kp(c),D错误。 8.答案　(1)　(2)110　15 解析　(1)设平衡时CH3OH反应了x mol,列出三段式: CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g) 起始物质 的量/mol 2 2 0 转化物质 的量/mol x x x 平衡物质 的量/mol 2-x 2-x x 反应后总物质的量为(4-x) mol,T、V一定时,n和p成正比,所以=,解得x=1.2,则反应后总物质的量为2.8 mol,CH3OH、CO的物质的量分数相同,为==,HCOOCH3的物质的量分数为==,则Kp== kPa-1= kPa-1。 (2)假设C2H6、H2起始物质的量均为1 mol,乙烷的平衡转化率为20%,列出三段式: C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)　n总 起始物质 的量/mol 1 0 1 2 转化物质 的量/mol 0.2 0.2 0.2 平衡物质 的量/mol 0.8 0.2 1.2 2.2 设平衡时总压强为x,根据T、V一定时,压强之比等于物质的量之比得到=,解得x=110 kPa;即平衡时体系的总压强为110 kPa,该反应的平衡常数Kp==15 kPa。 15 学科网（北京）股份有限公司 $$