第2章 第2节 第2课时 化学平衡常数-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1作业与测评全书Word（人教版2019）

化学　选择性必修1[人教版]作业与测评 第2课时　化学平衡常数 (建议用时：15分钟) 考点一　化学平衡常数的认识及意义 1．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是(　　) A．平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度 B．改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K C．加入催化剂可以改变平衡常数K D．平衡常数K受压强的影响 答案：A 2．对于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 考点二　化学平衡常数(K)与化学方程式的关系 3．一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K，则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)＋6H2(g)的反应热和化学平衡常数为(　　) A．2ΔH和2K B．－2ΔH和K2 C．2ΔH和－2K D．－2ΔH和 答案：D 4．反应SO2(g)＋O2(g)SO3(g)的平衡常数为K1，反应NO(g)＋O2(g) NO2(g)的平衡常数为K2，则反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)的平衡常数为(　　) A．K1＋K2 B．K2－K1 C. D．K1·K2 答案：C 解析：反应①的平衡常数K1＝，反应②的平衡常数为K2＝，反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)的平衡常数K＝＝。 考点三　化学平衡常数的应用 5．已知298.15 K时，可逆反应Pb2＋(aq)＋Sn(s)Pb(s)＋Sn2＋(aq)的平衡常数K＝2.2，若溶液中Pb2＋和Sn2＋的浓度均为0.10 mol·L－1，则反应进行的方向是(　　) A．向右进行 B．向左进行 C．处于平衡状态 D．无法判断 答案：A 6．在相同的温度下，已知反应：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。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为(　　) A．①>② B．①<② C．①＝② D．不能确定 答案：B 解析：平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度(即反应限度)，平衡常数越大，表示反应进行得越完全。 7．在淀粉碘化钾溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示。 T/℃ 5 15 25 35 50 K 1100 841 689 533 409 (1)上述反应的平衡常数表达式为__________________。 (2)反应I(aq)I2(aq)＋I－(aq)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。 答案：(1)K＝　(2)> 考点四　平衡常数与平衡转化率的计算 8．已知热化学方程式：aX(g)＋3Y(s)bZ(g)　ΔH＜0。现在2 L的密闭容器中加入0.9 mol X和1 mol Y，当Y的物质的量减少0.75 mol时，达到平衡状态，此时X、Z的浓度分别是0.2 mol·L－1和0.5 mol·L－1，该温度下，该反应的平衡常数为(　　) A. B. C．35 D．20 答案：A 解析：由题意列三段式： 　　　　　aX(g)＋3Y(s) bZ(g) 开始/mol 0.9 1 0 反应/mol 0.25a 0.75 0.25b 平衡/mol 0.4 0.25 1 所以0.9－0.25a＝0.4，0.25b＝1，得a＝2，b＝4，则该温度下的平衡常数K＝＝＝。 9．向某体积恒定的密闭容器中充入一定量N2和H2发生合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在某温度下达到平衡时，各物质的浓度分别是c(N2)＝3 mol·L－1，c(H2)＝9 mol·L－1，c(NH3)＝4 mol·L－1，则： (1)该温度时的平衡常数约为__________；起始浓度c(N2)＝________。 (2)H2的转化率为________。 答案：(1)7.3×10－3　5 mol·L－1　(2)40% 解析：(1)K＝＝≈7.3×10－3。 设起始时N2、H2的浓度分别为x mol·L－1、y mol·L－1，可列三段式： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 起始/mol·L－1 x y 0 转化/mol·L－1 x－3 y－9 4 平衡/mol·L－1 3 9 4 ＝，则x＝5；＝，则y＝15。 (2)H2的转化率＝×100%＝40%。 (建议用时：40分钟) 一、选择题 1．关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　) A．化学平衡常数与温度无关 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变 C．化学平衡常数等于某时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 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倒数 答案：D [易错警示]　化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关，也与压强、催化剂无关。 2．在容积固定的密闭容器中发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47，900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是(　　) A．从700 ℃到900 ℃，平衡体系中气体的密度变大 B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝ C．绝热容器中进行该反应，温度不再变化，则达到化学平衡状态 D．该反应的正反应是放热反应 答案：C 解析：700 ℃时平衡常数为1.47，900 ℃时平衡常数为2.15，说明正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向进行，气体质量减小，气体体积不变，密度减小，A、D错误；平衡常数K＝，B错误；该可逆反应存在热量变化，当在绝热容器中进行时，温度不再变化，说明该反应正、逆反应速率相等，达到化学平衡状态，C正确。 [重难点拨]　平衡常数表达式书写的注意事项 (1)不要把反应体系中固体、纯液体以及稀溶液中的水写进平衡常数的表达式中。 (2)非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数的表达式中。 (3)同一化学反应，化学方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。 如：N2O4(g)2NO2(g)　K＝； N2O4(g) NO2(g)　K′＝＝； 2NO2(g) N2O4(g)　K″＝＝。 3．将2 mol SO2与1 mol O2放入2 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时c(SO3)＝0.5 mol·L－1，则相同条件下可逆反应：SO3(g) SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K为(　　) A．4 B．2 C．0.5 D．0.25 答案：C 解析：根据题目所给的数据可得2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K′＝＝4。所以SO3(g) SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K＝＝＝＝0.5。 4．密闭容器中，用等物质的量的A和B发生反应：A(g)＋2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为 (　　) A．40% B．50% C．60% D．70% 答案：A 解析：设A、B起始物质的量都为1 mol，A的转化率为x，则列三段式： 　　　　　A(g)＋2B(g) 2C(g) 起始(mol) 1 1 0 转化(mol) x 2x 2x 平衡(mol) 1－x 1－2x 2x 平衡时A和B的物质的量之和与C的物质的量相等：(1－x)＋(1－2x)＝2x，解得x＝0.4。 5．一定温度下，将2 mol A和2 mol B两种气体混合放入体积为2 L的刚性密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)，2 min时反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L－1，下列说法正确的是(　　) A．x的值为1 B．A的平衡转化率为40% C．此温度下该反应的平衡常数K等于0.5 D．A和B的平衡转化率相等 答案：C 解析：A项，由2 min时反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L－1可得x∶2＝(0.4 mol·L－1×2 L)∶0.8 mol，解得x＝2，错误；B项，根据信息列出三段式： 3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(g) 初始(mol) 2 2 0 0 转化(mol) 1.2 0.4 0.8 0.8 平衡(mol) 0.8 1.6 0.8 0.8 A的平衡转化率为×100%＝60%，错误；C项，由三段式可知，平衡时A、B、C、D的浓度分别为0.4 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.4 mol·L－1，则此温度下该反应的平衡常数K＝＝0.5，正确；D项，A的平衡转化率为60%，B的平衡转化率为×100%＝20%，A和B的平衡转化率不相等，错误。 6．25 ℃时，Cl2＋H22HCl　K1＝2.57×1033 Br2＋H22HBr　K2＝1.91×1019 Cl2＋2HBr2HCl＋Br2　K3 下列有关说法正确的是(　　) A．HBr的电子式为HBr B．增加氯气浓度，可使K3增大 C．反应平衡常数关系为K3＝K1·K2 D．相同条件下，Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大 答案：D 解析：HBr的电子式为H，A错误；平衡常数只与温度有关，增加氯气浓度，K3不变，B错误；根据盖斯定律，由第一个反应－第二个反应可得第三个反应，则K3＝，C错误；Cl2与H2反应的平衡常数大于Br2与H2反应的平衡常数，则相同条件下，Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大，D正确。 7．顺­1，2­二甲基环丙烷和反­1，2­二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为v正＝k正·c顺和v逆＝k逆·c反，k正和k逆分别是正、逆反应速率常数，它们受温度的影响。下列有关说法正确的是(　　) A．某温度时，该反应的平衡常数可表示为K＝ B．该反应的平衡常数K可能为0 C．正、逆反应速率常数改变，平衡常数也一定会随之改变 D．正、逆反应速率常数改变，平衡常数不一定改变 答案：D 解析：平衡时正、逆反应速率相等，v正＝v逆，即k正·c顺＝k逆·c反，则K＝＝，K不可能为0，故A、B错误；K＝，则正、逆反应速率常数改变，平衡常数不一定改变，故C错误，D正确。 8．一定温度下，向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196 kJ·mol－1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的，下列说法错误的是(　　) A．当容器内气体的压强不变时说明该反应达到化学平衡状态 B．SO2的转化率为90% C．达到平衡时反应放出的热量为196 kJ D．此温度下，该反应的平衡常数K＝20250 答案：C 解析：该反应是一个恒容条件下的化学反应，反应前后气体物质的量不相等，故压强不变，说明气体总物质的量不变，反应达到了化学平衡状态，A正确；设反应的SO2的物质的量为2x mol，列三段式： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始/mol 0.4 0.2 0 转化/mol 2x x 2x 平衡/mol 0.4－2x 0.2－x 2x 则＝，解得x＝0.18，所以SO2的转化率为90%，B正确；参与反应的SO2为0.36 mol，根据热化学方程式可求得放出的热量为35.28 kJ，C错误；此温度下，该反应的平衡常数K＝＝＝20250，D正确。 9．在800 ℃时，容积为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)的初始浓度均为0.01 mol·L－1时，H2(g)平衡浓度为0.005 mol·L－1。若此时再加入0.02 mol·L－1的H2O(g)，重新达到平衡时，H2(g)的平衡浓度为(　　) A．0.025 mol·L－1 B．0.0075 mol·L－1 C．0.005 mol·L－1 D．0.015 mol·L－1 答案：B 解析：两次反应的温度相同，所以平衡常数不变。对第一次平衡列三段式： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 初始浓度/(mol·L－1) 0.01 0.01 0 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.005 0.005 0.005 0.005 平衡浓度/(mol·L－1) 0.005 0.005 0.005 0.005 此时K＝＝1。再加入0.02 mol·L－1 H2O(g)后，设重新达到平衡时，H2O(g)的转化浓度为x mol·L－1，对第二次平衡列三段式： CO(g) ＋ H2O(g)  CO2(g) ＋ H2(g)　　 初始浓度/(mol·L－1) 0.005 0.025 0.005 0.005 转化浓度/(mol·L－1) x x x x 平衡浓度/(mol·L－1) 0.005－x 0.025－x 0.005＋x 0.005＋x 此时K＝＝＝1，解得x＝0.0025，此时氢气的浓度为(0.005＋0.0025) mol·L－1＝0.0075 mol·L－1。 10．工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a、b的体积均为10 L，容器a的温度为Ta，容器b的温度为Tb，下列说法不正确的是(　　) A．容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L－1·min－1 B．a、b两容器的温度可能相同 C．在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大 D．该反应在Ta温度下的平衡常数为27 答案：B 解析：A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率＝＝＝0.025 mol·L－1·min－1，正确；B项，由题图可知，Ta>Tb，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数＝＝＝27，正确。 11．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) B．温度越高，反应进行的程度越小 C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态 D．若平衡浓度符合下列关系式：＝，则此时的温度为1000 ℃ 答案：C 解析：K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，A正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而减小，B正确；利用化学方程式确定各种物质的物质的量浓度，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡，C不正确；将所给关系式进行变形，可知该条件下平衡常数为0.60，D正确。 12．一定条件下，2 L密闭容器中投入少量的粗镍和CO气体(假设固体杂质不和CO反应)模拟羰基化法精炼镍的实验：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)　ΔH＜0。反应时间和容器中气体总物质的量关系如图所示。下列分析正确的是(　　) A．升温，该反应逆反应速率增大，正反应速率减小 B．t1时刻CO的转化率＝60% C．t1时刻到达平衡，且剩余固体均为杂质 D．t1时刻后，恒温压缩容器体积，平衡常数不变 答案：D 解析：升温，正反应速率和逆反应速率均增大，A错误；设t1时刻CO气体反应了4x mol，列三段式： 　　　Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g) 起始量(mol) 1 0 变化量(mol) 4x x 平衡量(mol) 1－4x x 则1－4x＋x＝0.4，解得x＝0.2。所以CO的转化率＝×100%＝80%，B错误；该反应为可逆反应，粗镍中镍单质不能完全反应，剩余固体为镍和杂质，C错误；温度不变，平衡常数不变，D正确。 [重难点拨]　化学平衡的相关计算 “三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 (1)分析三个量：起始量、转化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－转化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋转化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 (3)掌握三个百分数 ①转化率＝×100%。 ②生成物的产率＝×100%。 ③平衡时混合物中各组分的百分含量＝×100%。 13．甲醇既是重要的化工原料，也是性能优良的能源和车用燃料。利用煤气化过程中生成的CO和H2可制备甲醇：CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH，有关能量的变化如图甲所示。一定温度下，在容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和3 mol H2，测得部分相关物质的浓度随时间的变化如图乙所示。 下列有关说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH>0 B．前3 min内v(CO)＝0.25 mol·L－1·min－1 C．氢气的平衡转化率为75% D．该反应的平衡常数K≈1.33 答案：D 解析：由图甲可知ΔH＝419 kJ·mol－1－510 kJ·mol－1＝－91 kJ·mol－1，A错误；由图乙可知前3 min内消耗的c(CO)＝0.50 mol·L－1，则v(CO)＝≈0.17 mol·L－1·min－1，B错误；根据“三段式”法计算 CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) 起始浓度/(mol·L－1) 1.00 3.00 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.75 1.50 0.75 平衡浓度/(mol·L－1) 0.25 1.50 0.75 故氢气的平衡转化率为1.5 mol÷3 mol×100%＝50%，C错误；平衡常数K＝≈1.33，D正确。 二、非选择题 14．回答下列与环境有关的问题： (1)在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在某恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，在不同温度(T)下发生上述反应时，c(CO)随时间(t)的变化曲线如图所示： ①温度为T1时，平衡常数K＝________(填计算结果的数值)。 ②温度为T2时，反应达到平衡时NO的转化率为________。 (2)某小组往一恒温恒压容器中充入9 mol N2和23 mol H2模拟合成氨的反应，如图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系图。 ①a点处H2的平衡分压为________ MPa。(分压＝总压×物质的量分数) ②列式计算此时的平衡常数Kp约为________(MPa)－2。(用平衡分压代替平衡浓度计算，保留两位有效数字) 答案：(1)①80　②95%　 (2)①15　②0.043 解析：(1)①由图可知，温度为T1时， 2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) 起始浓度(mol/L) 2.0 2.0 0 0 转化浓度(mol/L) 1.6 1.6 1.6 0.8 平衡浓度(mol/L) 0.4 0.4 1.6 0.8 则平衡常数K＝＝80。②温度为T2时，反应达到平衡时NO的转化率α＝×100%＝×100%＝95%。 (2)①　　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 起始(mol) 9 23 0 转化(mol) x 3x 2x 平衡(mol) 9－x 23－3x 2x 相同条件下气体的体积之比等于其物质的量之比，则氨气的物质的量分数＝＝60%，x＝6，则平衡时，氮气、氢气、氨气物质的量分别为3 mol、5 mol、12 mol，气体总物质的量＝(3＋5＋12) mol＝20 mol，此时H2的平衡分压＝×60 MPa＝15 MPa。②氮气分压＝×60 MPa＝9 MPa，氨气分压＝×60 MPa＝36 MPa，此时的平衡常数Kp＝＝≈0.043(MPa)－2。 15．近年来，碳中和、碳达峰成为热点。以二氧化碳为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。 (1)已知：反应Ⅰ　CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1<0 反应Ⅱ　CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH2<0 反应Ⅲ　CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH3>0 若某反应的平衡常数表达式为K＝，根据反应Ⅰ～Ⅲ，请写出此反应的热化学方程式：________________________________________________。 (2)在一定条件下(温度为T1 ℃)，往恒容密闭容器中充入1.0 mol CO2和4.0 mol H2，发生反应Ⅰ，初始压强为p0，5 min达到平衡，压强为0.8p0。 ①CO2的平衡转化率α＝________。 ②若该反应的速率方程v＝k·，k为常数，p为平衡时气体分压，则该反应的速率v＝________(用含k的式子表示，分压＝总压×物质的量分数)。 答案：(1)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝ (2)①50%　②k 解析：(2)①恒容密闭容器中充入1.0 mol CO2和4.0 mol H2，发生反应Ⅰ，设平衡时CO2反应x mol，则三段式如下： CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 初始量（mol） 1 4 0 0 变化量（mol） x 4x x 2x 平衡量（mol） 1－x 4－4x x 2x 根据恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，得＝，解得x＝0.5，CO2的平衡转化率α＝×100%＝50%。②由①可知平衡时n(CO2)＝0.5 mol，n(H2)＝2 mol，n(CH4)＝0.5 mol，n(H2O)＝1 mol，平衡时总的物质的量为0.5 mol＋2 mol＋0.5 mol＋1 mol＝4 mol，v＝k×＝k×＝k。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$