平衡练习题.docx

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平衡练习题

平衡练习题

化学平衡常数

【知识框架】

一、建立完整的外部逻辑

1、K值的计算

2、K值的影响因素

3、K值的综合运用

二、梳理严谨的内部逻辑

1、K值的计算

（1）板块1-识记平衡常数定义和表达式

（2）板块2-书写简单方程式K值的表达式

（3）板块3-识记K值注意事项

（4）板块4-书写复杂方程式K值的表达式

（5）板块5-熟练运用三段式计算方法

（6）板块6-掌握常见计算技巧

2、K值的影响因素

（1）板块1-识记K值的影响因素

（2）板块2-判断外界条件对K值大小的影响

（3）板块3-熟练运用三段式的计算方法

3、K值的综合运用

（1）板块1-反应速率

（2）板块2-转化率

（3）板块3-平衡移动

（4）板块4-△H

（5）板块5-图像

【第一版块】K值的计算

【基础知识】

1.化学平衡常数（K）

在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度化学计量数次幂之积与反应物浓度化学计量数次幂之积的比值是一个常数。

这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）

注：

某一化学反应的化学平衡常数（K）只与温度有关

2.K的表达式含义：

①各物质的浓度一定是平衡时的浓度，而不是其他时刻的浓度。

②只写浓度可变的溶液相和气相，纯固态和纯液态物质不写入（一般可视为1）

③化学平衡常数是指某一具体化学反应的平衡常数，当化学反应方程式的计量数增倍或减倍时，化学平衡常数也相应的发生变化。

④反应方程式相加（减），平衡常数相乘（除）

板块1-识记平衡常数定义和表达式

【经典例题】

【例1】将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

达到平衡时c（H2）=0.5mol·L-1，c（HI）=4mol·L-1，则此温度下反应①的平衡常数为（）

A、9B、16C、20D、25

板块2-书写简单方程式K值的表达式

【经典例题】

【例1】PCl5的热分解反应为：

PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）

（1） 写出反应的平衡常数表达式：

（2） 已知某温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。

计算该温度下的平衡常数。

【例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（　　）

板块3-识记K值注意事项

【经典例题】

【例1】

板块4-书写复杂方程式K值的表达式

【经典例题】

【例1】碘钨灯比白炽灯使用寿命长。

灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：

W（s）+I2（g）

WI2（g），ΔH＜0（温度T1＜T2）。

下列说法正确的是（）

A、灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的WI2（g）会分解出W，W重新沉积到灯丝上

B、灯丝附近温度越高，WI2（g）的转化率越低

【例2】高温下，某反应达平衡，平衡常数K=

。

恒容时，温度升高，H2浓度减小。

下列说法正确的是（）

A、该反应的焓变为正值

B、恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小

C、升高温度，逆反应速率减小

D、该反应化学方程式为CO＋H2

CO2＋H2

板块5-熟练运用三段式计算方法

【经典例题】

【例1】

板块6-掌握常见计算技巧

【经典例题】

【例1】

【第二版块】K值的计算

【基础知识】

1.K值的应用

①判断某可逆反应进行的限度

K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；

K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。

②判断一个可逆反应是否达到平衡

若用起始时各物质浓度化学计量数次幂之积的比值

当Q=K时，可逆反应达到平衡状态；

当Q＞K时，可逆反应逆向进行；

当Q＜K时，可逆反应正向进行。

③判断反应的热效应

若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应

若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应

④计算化学平衡与转化率（学习使用三步法）

依据起始浓度（或平衡浓度）和平衡常数可以计算平衡浓度（或起始浓度），从而计算反应的转化率。

【第三版块】K值的综合运用

2、K值的影响因素

板块1-识记K值的影响因素

【经典例题】

【例1】二氧化硫和氮的氧化物是常用的工业原料，但也是大气的主要污染物。

综合治理器污染是环境化学当前的重要研究内容之一。

硫酸生产中，SO2催化氧化成SO3：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）。

某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图1所示。

根据图示回答下列问题：

（1）将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。

该反应的平衡常数等于。

（2）平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）。

板块2-判断外界条件对K值大小的影响

【经典例题】

【例1】已知可逆反应2NO（g）

N2（g）+02（g）。

若在某温度下达到平衡时c（N2）=0.05mol·L-1，C（O2）=0.05mol·L-1，c（NO）=0.00055mol·L-1该反应的平衡常数为_____________。

保持温度不变，将容器体积缩小一半，则平衡常数为_________。

【例2】二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。

综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。

（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）。

某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。

根据图示回答下列问题：

①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。

该反应的平衡常数等于____________。

②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_______K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）。

（2）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

例如：

CH4（g）＋4NO2（g）=4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）；△H=－574kJ/mol

CH4（g）＋4NO（g）=2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）；△H=－1160kJ/mol

若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为_____________（阿伏加德罗常数的值用NA表示），放出的热量为_________kJ。

板块3-熟练运用三段式的计算方法

【经典例题】

3、K值的综合运用

板块1-反应速率

【经典例题】

【例1】一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）；CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）。

根据题意完成下列各题：

（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K=，升高温度，K值（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率ν（H2）=。

（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是。

a.氢气的浓度减少

b.正反应速率加快，逆反应速率也加快

c.甲醇的物质的量增加

n（H2）

n（CH3OH）

（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是：

（用化学方程式表示）。

【例2】某化学反应2A

B+D在四中不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

根据上述数据，完成下列填空：

（1）在实验1，反应在10~20min时间内平均速率为mol/（L·min）。

（2）在实验2，A的初始浓度c2=mol/L，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是。

（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3v1（填＞、=、＜），且c3

1.0mol/L（填＞、=、＜）

（4）比较试验4和实验1，可推测该反应是反应（选填吸热、放热），理由是

板块2-转化率

【经典例题】

【例1】对于一般的可逆反应mA+nB

pC+qD，在一定温度下达平衡时反应物及生成物浓度满足下面关系：

=K，式中K为常数，在密闭容器中给CO和水蒸气的混合物加热到800℃时，有下列平衡：

CO+H20

C02+H2且K=1，若用2molCO和10molH20（气）相互混合并加热到800℃，达平衡时CO的转化率约为（）

A.16.7％B.50％C.66.7％D.83％

【例2】某温度下，H2（g）+CO2（g）

H2O（g）+CO（g）的平衡常数

。

该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H２（g）和CO２（g），其起始浓度如右表所示。

下列判断不正确的是（）

A、平衡时，乙中ＣＯ２的转化率大于60%

B、平衡时，甲中和丙中Ｈ２的转化率均是60％

C、平衡时，丙中ｃ（CO２）是甲中的2倍，是0.012mol/L

D、反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

板块3-平衡移动

【经典例题】

【例1】水煤气（主要成分：

CO、H2）是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：

C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）；△H=+131.3kJ•mol－1

（1）某温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。

请填写表中相应的空格。

容器

编号

c（H2O）/

mol·L－1

c（CO）

/mol·L－1

c（H2）/

mol·L－1

V正、V逆比较

I

0.06

0.60

0.10

V正=V逆

II

0.06

0.50

0.40

①？

III

0.12

0.40

0.80

V正

IV

0.12

0.30

②？

V正=V逆

（2）另有一个容积可变的密闭容器。

恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸气（H216O），发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25倍。

平衡时水蒸气的转化率为；向该容器中补充amol炭，水蒸气的转化率将（填“增大”、“减小”、“不变”），再补充amol水蒸气（H218O）,最终容器中C16O和C18O的物质的量之比为。

（3）己知：

C（s）+

O2（g）=CO（g）；△H=－110.5kJ·mo1－1

CO（g）+

O2（g）=CO2（g）；△H=－283.0kJ·mo1－1

H2（g）+

O2（g）=H2O（g）；△H=－241.8kJ·mo1－1

那么，将2.4g炭完全转化为水煤气，然后再燃烧，整个过程△H=kJ·mo1－1

【例2】某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）+B（g）

2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可是平衡右移的是（）

A、均减半

B、均加倍

C、均增加1mol

D、均减少1mol

板块4-△H

【经典例题】

【例1】接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：

（1）该反应所用的催化剂是（填写化合物名称），该反应450℃时的平衡常数

500℃时的平衡常数（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（2）该热化学反应方程式的意义是。

a．

b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化

c．容器中气体的密度不随时间而变化

d．容器中气体的分子总数不随时间而变化

（3）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molSO2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.18mol，则

=mol.L-1.min-1：

若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，则平衡移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，mol

【例2】【2010，海南】高炉炼铁过程中发生的主要反应为

已知该反应在不同温度下的平衡

常数如下：

请回答下列问题：

（1）该反应的平衡常数表达式K=_____________，△H________0（填“>”、“<”或“=”）；

（2）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡。

求该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO2）=_____________、CO的平衡转化率=_____________：

（3）欲提高

（2）中CO的平衡转化率，可采取的措施是____________。

A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2

D．提高反应温度E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂

板块5-图像

【经典例题】

【例1】汽车尾气净化中的一个反应如下：

NO（g）+CO（g）

N2（g）+CO2（g）；

△H=–373.4kJ·mol-1。

在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（）

【例2】在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8molH2和0.6molI2，在一定条件下发生如下反应：

H2（g）+I2（g）

2HI（g）：

ΔH<0。

反应中各物质的浓度随时间变化情况见图1，2。

图1　　　　　　　图2

（1）该反应的化学平衡常数表达式为。

（2）根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均速率v（HI）为。

（3）反应达到平衡后,第8分钟时：

①若升高温度,化学平衡常数K（填“增大”“减小”或“不变”）。

HI浓度的变化正确的是。

（用图2中a～c的编号回答）。

②若加入I2,H2浓度的变化正确的是。

（用图2中d～f的编号回答）。

【当堂练习】

1.在一定温度下，反应1/2H2（g）+1/2X2（g）

HX（g）的平衡常数为10。

若将1.0mol的HX（g）通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX（g）的最大分解率接近于（）

A、5%B、17%C、25%D、33%

2.铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。

（1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：

①该反应的平衡常数表达式为：

K=

②该温度下，在2L盛有

粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质铁11．2g。

则10min内CO的平均反应速率为

（2）请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：

①②

（3）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。

下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是。

3.已知反应FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO2（g）的Ke=0.5（1273K）。

若起始浓度c（CO）=0.05mol·L-1，c（CO2）=0.01mol·L-1，问：

（1）CO的转化率是多少？

（2）增加FeO的量，对平衡有何影响？

4.硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如右图所示。

根据图示回答下列问题：

①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。

该反应的平衡常数等于____。

②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）____K（B）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

5.在密闭容器中,将0.020mol·L-1CO和0.020mol·L-1H2O（g）混合加热到773K时，达到下列平衡CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），K=9，求CO的转化率。

6.黄铁矿（主要成分为FeS2）是工业制取硫酸的重要原料，其煅烧产物为SO2和Fe3O4。

（1）将0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）放入容积为1L的密闭容器中，反应：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）在一定条件下达到平衡，测得c（SO3）=0.040mol/L。

计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率（写出计算过程）。

（2）已知上述反应是放热反应，当该反应处于平衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有（填字母）

A、升高温度B、降低温度C、增大压强

D、减小压强E、加入催化剂G、移出氧气

（3）SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要的化工原料，反应的化学方程式为

。

（4）将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后，加入铁粉，可制备FeSO4。

酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其原因是。

7.在一容器为2L的密闭容器内加入2molCO和6molH2，在一定条件下发生如下反应：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）；△H<0。

（1）反应达到平衡时，CH3OH的物质的量浓度可能为。

A、0.8mol·L-1B、1.0mol·L-1C、1.5mol·L-1

（2）该反应在一定条件下达到平衡后，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，试根据化学平衡常数，判断平衡。

A、向正反应方向移动

B、向逆反应方向移动

C、不移动

8.某温度下四个容器进行下述反应：

C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）；△H>0各容器中碳足量，其他物质的物质的量浓度（单位mol/L）及正、逆反应速率关系如下表所示。

容器编号

C（H2O）

C（CO）

C（H2）

V正/V逆

①

0.06

0.60

0.10

V正=V逆

②

0.06

0.50

0.40

V正=V逆

③

0.12

0.30

a

V正=V逆

（1）该温度下该反应的平衡常数的数值。

（2）②中V正V逆，a=。

（3）升高温度，化学平衡常数K将（填“增大”、“不变”、“减小”）；温度不变，增加H2O的量，K将（填“增大”、“不变”、“减小”）。

9.在密闭容器中进行如下反应：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g），SO2的起始浓度是0.4mol·L-1，O2的起始浓度是1mol·L–1。

当SO2的转化率为80%时，反应达到平衡状态。

（1）若将平衡时反应混合物的压强增大1倍,平衡将如何移动？

（2）若将平衡时反应混合物的压强减到原来的1/2，平衡将如何移动？