解析:
选C。
K是温度的函数,平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关,化学方程式书写方式不同,平衡常数不同,正、逆反应的平衡常数互为倒数。
浓度商Qcv逆。
2.在一定条件下,有下列分子数相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是
①H2+F22HF K=1047
②H2+Cl22HCl K=1017
③H2+Br22HBr K=109
④H2+I22HI K=1
比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A.①②③④ B.④②③①
C.①④③②D.无法确定
解析:
选A。
化学平衡常数越大,表示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。
3.已知在一定条件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-QkJ·mol-1。
向一密闭容器中加入2molSO2和1molO2,达平衡时SO2的转化率为90%,放出的热量为Q1;向另一相同容器中加入2molSO3,在相同条件下,达平衡时吸收的热量为Q2,则下列关系中正确的是( )
A.Q>Q1>Q2B.Q1>Q2>Q
C.Q1>Q>Q2D.Q1=Q2>Q
解析:
选A。
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-QkJ·mol-1
起始:
2mol 1mol 0
变化:
1.8mol0.9mol 1.8mol
平衡:
0.2mol0.1mol 1.8mol
Q1=0.9Q
2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH=QkJ·mol-1
起始:
2mol00
变化:
0.2mol0.2mol0.1mol
平衡:
1.8mol0.2mol0.1mol
所以Q2=0.1Q,所以Q>Q1>Q2。
4.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g)。
达到平衡时,c(H2)=0.5mol/L,c(HI)=4mol/L,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.9 B.16
C.20D.25
解析:
选C。
由H2和HI平衡时的浓度可推算出反应①生成的HI和NH3的浓度都为0.5×2+4=5mol/L,由于NH3没有转化,其平衡浓度仍为5mol/L,而HI的平衡浓度由题意可知为4mol/L,则反应①的平衡常数K1=c(NH3)平·c(HI)平=5×4=20,C正确。
5.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是( )
A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
B.若缩小反应容器的容积,能使平衡正向移动,则K增大
C.温度越高,K一定越大
D.如果m+n=p,则K=1
解析:
选A。
K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,C错误;K=
,故由m+n=p无法判断K的大小,D错误。
6.已知反应①:
CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②:
H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应②,若ΔH>0,温度升高,则该反应平衡常数减小
D.对于反应③,恒温恒容下,增大H2浓度,平衡常数K一定会减小
解析:
选B。
在书写平衡常数表达式时,纯固体不能表示在平衡常数表达式中,A错误;由于反应③=反应①-反应②,因此平衡常数K=
,B正确;反应②中,ΔH>0,温度升高,K2会增大,C错误;对于反应③,由于温度没有发生变化,平衡常数K不变,D错误。
7.温度为t℃时,在体积为10L的真空容器中通入1.00mol氢气和1.00mol碘蒸气,经过20min后,反应达到平衡,此时测得碘蒸气的浓度为0.020mol/L。
涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示:
①H2(g)+I2(g)2HI(g)
②2H2(g)+2I2(g)4HI(g)
下列说法正确的是( )
A.反应速率用HI表示时,v(HI)=0.008mol/(L·min)
B.两个化学方程式的意义相同,但其平衡常数表达式不同,不过计算所得数值相同
C.氢气在两个反应方程式中的转化率不同
D.相同温度下,2HI(g)H2(g)+I2(g)与反应①的平衡常数相同
解析:
选A。
H2(g)+I2(g)2HI(g)
初始浓度(mol/L)0.1000.1000
平衡浓度(mol/L)0.0200.0200.160
所以v(HI)=0.160mol/L÷20min=0.008mol/(L·min),A正确。
K①=
=64,而K②=
=K
=642=4096,B错。
两个化学方程式表示的是一个反应,反应达到平衡时,氢气的浓度相同,故其转化率相同,C错。
正、逆两个反应的平衡常数互为倒数,D错。
8.已知:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-QkJ/mol(Q>0)。
现有甲、乙两个相同的密闭容器,向甲容器中充入1molN2(g)和3molH2(g),在一定条件下达到平衡时放出的热量为Q1kJ;在相同条件下向乙容器中充入2molNH3(g),达到平衡时吸收的热量为Q2kJ。
已知Q2=3Q1,下列叙述中正确的是( )
A.平衡时甲容器中NH3(g)的体积分数比乙容器中的小
B.平衡时甲容器中气体的压强为开始时压强的3/4
C.达到平衡时,甲容器中H2的转化率为25%
D.两容器中达平衡时发生反应的平衡常数相等
解析:
选C。
根据题意可知甲、乙两容器中建立的平衡状态完全相同,平衡时两容器内NH3(g)的体积分数相同,A项错误。
在甲容器中:
根据三段式:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-QkJ/mol
130QkJ
0.250.750.51/4QkJ
0.752.250.5
经计算,甲容器中H2的转化率为25%,甲容器中气体的压强为开始时压强的7/8,C项正确,B项错误。
两容器中发生的反应互为逆反应,两平衡常数应互为倒数,D项错误。
9.在淀粉KI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
下列说法正确的是( )
A.反应I2(aq)+I-(aq)I
(aq)的ΔH>0
B.其他条件不变,升高温度,K减小
C.该反应的平衡常数表达式为K=
D.25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于689
解析:
选B。
根据反应方程式,该反应的平衡常数表达式为K=
,C项错误;从表格中数据可知,升高温度,K减小,该反应为放热反应,A项错误,B项正确;温度不变,K不变,D项错误。
10.在20L恒容的密闭容器中,加入3molSO3(g)和1mol氧气,在某温度下进行反应,反应至4min时,氧气的浓度为0.06mol·L-1,当反应至8min时,反应到达平衡。
(1)0~4min内生成O2的平均速率:
v(O2)=________mol·(L·min)-1。
(2)整个过程中,各物质的浓度随时间的变化如图所示,则该温度下的平衡常数K=________。
(3)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡,下列还可以说明该反应已达平衡的是________(填序号)。
①体系内压强不再改变
②容器内气体的密度不再改变
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④v正(SO3)=2v逆(O2)
⑤n(SO3)∶n(O2)∶n(SO2)=2∶1∶2
解析:
(1)该反应为2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),由此得出v(O2)=
=0.0025mol·(L·min)-1。
(2)根据平衡常数表达式:
K=
=
=0.4。
(3)根据反应:
2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),①中体系压强不变,说明反应已达平衡状态;②中容器的体积不变,混合气体的质量不变,则反应过程中密度始终不变,密度不变不能说明反应已达平衡状态;③中混合气体的总质量不变,但反应过程中混合气体的总物质的量改变,若平均相对分子质量不变,说明反应已达平衡状态;④表示v正=v逆,说明反应已达平衡状态;⑤中三者的物质的量之比等于化学计量数之比,不能说明反应已达平衡状态。
答案:
(1)0.0025
(2)0.4 (3)①③④
11.已知:
反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应②Fe(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
1173
2.15
1.67
根据表中数据,计算反应③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的K。
(1)温度为973K时,K=________;
(2)温度为1173K时,K=________;
(3)反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。
解析:
将题给方程式①-②,可得方程式③,则K=
,温度为973K时,K=
=0.62,温度为1173K时,K=
=1.29,对比不同温度下的K值,结合平衡常数的表达式可知,该反应为吸热反应。
答案:
(1)0.62
(2)1.29 (3)吸热
[能力提升]
12.在80℃时,将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L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)
c(mol/L)
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
0.20
a
0.10
c
d
e
c(NO2)
0.00
0.12
b
0.22
0.22
0.22
反应进行至100s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)20s时,N2O4的浓度为________mol/L,0~20s内N2O4的平均反应速率为________。
(3)该反应的平衡常数表达式为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________。
A.N2O4的转化率越高
B.N2O4与NO2的浓度之比越大
C.正反应进行的程度越大
解析:
(1)根据题中信息,知
N2O4(g)2NO2(g)
开始浓度(mol/L):
0.200
20s时(mol/L):
0.140.12
40s时(mol/L):
0.100.20
60s时(mol/L):
0.090.22(此时达平衡)
80s时(mol/L):
0.090.22
所以b>c。
(2)20s时c(N2O4)=0.14mol/L,
0~20s内v(N2O4)=
=
=0.003mol/(L·s)。
(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、C项正确。
答案:
(1)N2O4(g)2NO2(g) >
(2)0.14
0.003mol/(L·s) (3)
0.54 (4)AC
13.在一体积为1L的密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,在850℃发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。
CO和H2O浓度变化如图:
(1)0~4min的平均反应速率v(CO)=________mol·(L·min)-1。
(2)850℃时,平衡常数K=________。
(3)850℃时,若向该容器中充入1.0molCO、3.0molH2O,则CO的平衡转化率为________。
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填选项序号)。
a.v正(H2)=v逆(H2O)
b.c(CO2)=c(CO)
c.容器中气体密度不变
d.1molHH键断裂的同时断裂2molH—O键
解析:
(1)0~4min的平均反应速率v(CO)=
=0.03mol·(L·min)-1。
(2)850℃时,平衡时各物质的浓度为c(CO)=0.08mol·L-1,c(H2O)=0.18mol·L-1,c(CO2)=0.12mol·L-1,c(H2)=0.12mol·L-1,所以平衡常数K=0.12×0.12/(0.18×0.08)=1。
(3)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始(mol·L-1)1.03.000
变化(mol·L-1)xxxx
平衡(mol·L-1)1.0-x3.0-xxx
850℃时,反应的平衡常数是1,则(1.0-x)×(3.0-x)=x×x,解得x=0.75,CO的平衡转化率为
×100%=75%。
(4)该反应是在固定容积的密闭容器中进行的反应,且反应前后气体的质量不变,密度不能作为达到平衡的标志。
c(CO2)=c(CO)是一特定的状态,不一定达到平衡。
答案:
(1)0.03
(2)1 (3)75% (4)ad