课时作业22化学平衡常数化学反应进行的方向.docx
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课时作业22化学平衡常数化学反应进行的方向
课时作业22 化学平衡常数、化学反应进行的方向
一、选择题
1．下列有关说法正确的是（ ）
A．SO2（g）＋H2O（g）===H2SO3（l），该过程熵值增大
B．SO2（g）===S（g）＋O2（g） ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行
C．SO2（g）＋2H2S（g）===3S（s）＋2H2O（l） ΔH<0，低温下能自发进行
D．某温度下SO2（g）＋
O2（g）SO3（g）
解析：
A中气体生成液体是熵减的反应，不正确；B中ΔH>0，ΔS>0，反应在高温下自发进行，不正确；C中是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS可知，低温下能自发进行，正确；D中
，不正确。
答案：
C
2．已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：
①N2（g）＋O2（g）2NO（g） K1＝1×10－30
②2H2（g）＋O2（g）2H2O（g） K2＝2×1081
③2CO2（g）2CO（g）＋O2（g） K3＝4×10－92
下列说法正确的是（ ）
A．NO分解反应：
NO（g）
N2（g）＋
O2（g）的平衡常数为1×10－30
B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
解析：
A项，NO（g）
N2（g）＋
O2（g）的平衡常数为（
）
＝1015，错误；B项，H2和O2之间的反应需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。
答案：
C
3．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，溶液中c（I
）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：
选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；选项B，温度升高，平衡逆向移动，c（I
）减小，正确；选项C，K＝
，错误；选项D，平衡常数仅与温度有关，25℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。
答案：
B
4．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③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
解析：
在书写平衡常数表达式时，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③中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH<0，C错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。
答案：
B
5．将一定量的SO2（g）和O2（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据：
下列说法不正确的是（ ）
A．x＝2.4
B．T1、T2的关系：
T1>T2
C．K1、K2的关系：
K2>K1
D．实验1在前6min的反应速率v（SO2）＝0.2mol·L－1·min－1
解析：
实验1中，n（O2）参加＝（2－0.8）mol＝1.2mol，n（SO2）消耗＝2.4mol，x＝4－2.4＝1.6，A错误；平衡时，实验1中n（SO2）＝1.6mol，实验2中n（SO2）＝0.4mol，而开始时反应物的起始量相等，实验1到实验2的过程，相当于平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理，降温能使平衡向正反应方向移动，即T1>T2，B正确；由B选项可得实验2是在实验1的基础上降温，温度降低，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，C正确；由表中数据，v（SO2）＝
＝0.2mol·L－1·min－1，D正确。
答案：
A
6．某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应：
aA（g）＋B（g）C（g）＋D（g），5min后达到平衡。
已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则（ ）
A．a＝3B．a＝2
C．B的转化率为40%D．B的转化率为60%
解析：
若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则可以确定该反应前后气体体积不变，所以a＝1，选项A、B错误；设B的转化率为x，列出三段式：
A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）
初始物质的量/mol2300
变化物质的量/mol3x3x3x3x
平衡物质的量/mol2－3x3－3x3x3x
＝1，解得x＝0.4，即B的转化率为40%。
答案：
C
7．化学平衡状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相关数据如下表：
根据以上信息判断，下列结论错误的是（ ）
A．a>b
B．增大压强，平衡状态Ⅱ不移动
C．升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动
D．反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应
解析：
Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g），K1＝
，
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），K2＝
，
Fe（s）＋H2O（g）FeO（s）＋H2（g），K3＝
，
同温度下，K2＝
，K3＝K1·K2,979K平衡常数a＝1.47×1.62＝2.38,1173K平衡常数b＝
＝0.78。
计算分析可知a>b，故A正确；反应ⅡCO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），是气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，故B正确；计算得到平衡常数，反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小，平衡逆向进行，故C错误；反应Ⅱ的平衡常数随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，故D正确。
答案：
C
8．在一定条件下发生反应3A（g）＋2B（g）zC（g）＋2D（g），在2L的密闭容器中把4molA和2molB混合，2min后反应达到平衡时生成1.6molC，又测得反应速率v（D）＝0.2mol·L－1·min－1。
则下列说法不正确的是（ ）
A．z＝4
B．B的转化率是40%
C．A的平衡浓度是1.4mol·L－1
D．平衡时气体压强是原来的
解析：
3A（g）＋2B（g）zC（g）＋2D（g）
4 2 0 0
1.2 0.8 1.6 0.2×2×2
根据生成C、D的物质的量之比等于化学计量数之比得z＝4，故A正确；B的转化率是0.8/2×100%＝40%，故B正确；A的平衡浓度是（4mol－1.2mol）/2L＝1.4mol·L－1，故C正确；平衡时气体压强是原来的（2.8＋1.2＋1.6＋0.8）/（4＋2）＝
，故D错误。
答案：
D
9.在一定温度下，向2L体积固定的密闭容器中加入1molHI，发生反应：
2HI（g）H2（g）＋I2（g） ΔH>0，H2的物质的量随时间的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该温度下，反应的平衡常数是
B．0～2min内HI的平均反应速率为0.05mol·L－1·min－1
C．恒压下向该体系中加入N2，反应速率不变，平衡不移动，化学平衡常数不变
D．升高温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数可能增大也可能减小
解析：
A项，达到平衡状态时，氢气的浓度是0.05mol·L－1，碘的浓度和氢气的相等，碘化氢的浓度是0.4mol·L－1，其平衡常数是
，故A项错误。
B项，根据图象可知，氢气的变化量为0.1mol，所以HI的变化量为0.2mol。
所以0～2min内HI的平均反应速率为0.05mol·L－1·min－1。
C项，恒压条件下向体系中加入氮气，容器体积增大，等效于反应体系的压强减小，反应速率减小，故错误。
D项，升高温度，平衡正向移动，K值增大，故错误。
答案：
B
10．某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molX和2molY进行如下反应：
3X（g）＋2Y（g）4Z（s）＋2W（g），反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molZ，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝
B．此时，Y的平衡转化率是40%
C．增大该体系的压强，化学平衡常数增大
D．增加Y，Y的平衡转化率增大
解析：
化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质Z是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×
＝0.8mol，所以Y的转化率为
×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。
答案：
B
二、非选择题
11．工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。
相关信息如下表：
（1）反应②的化学平衡常数表达式为K＝____________，该反应是________反应（填“吸热”或“放热”）。
某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
5c（CO2）·c（H2）＝2c（CO）·c（H2O），试判断此时温度为________。
（2）500℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，发生反应②，达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0（填“大于”“小于”或“等于”），在其他条件不变的情况下，扩大容器容积，平衡________移动（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”），化学平衡常数K2________（填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系，K3＝________（用K1、K2表示）。
500℃时测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度（mol·L－1）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时v（正）________v（逆）（填“>”“<”或“＝”）。
（4）若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示，则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v（H2）＝________。
若某温度下反应①中H2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图2所示，则平衡状态由A变到B时，平衡常数KA________KB（填“>”“<”或“＝”）。
解析：
（1）根据反应②写出平衡常数的表达式为K＝
，随温度升高，平衡常数增大，说明正反应为吸热反应。
某温度下，5c（CO2）·c（H2）＝2c（CO）·c（H2O），K＝
＝
＝2.50，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为800℃。
（2）化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在500℃，平衡常数的数值都是1.0，平衡常数只与温度有关，压强的改变不影响平衡常数，且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应，压强的改变也不会影响化学平衡。
（3）根据三反应之间的关系，③＝②＋①，故K3＝K1·K2；根据反应③在500℃时的浓度值，可知此时其Qc＝0.88，小于化学平衡常数值，说明反应在正向进行，故正反应速率大于逆反应速率。
（4）根据图1,10min时达到平衡，此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075mol·L－1·min－1，则用氢气表示反应速率为0.15mol·L－1·min－1；化学平衡常数只与温度有关，故在图2中温度不变时，平衡常数保持不变。
答案：
（1）
吸热 800℃
（2）等于 不 不变
（3）K1·K2 >
（4）0.15mol·L－1·min－1 ＝
12．利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）。
（1）甲烷与水蒸气反应，被氧化的元素是__________，当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是_________________。
（2）将2molCH4和5molH2O（g）通入容积为100L的反应室，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①若达到A点所需的时间为5min，则v（H2）＝________，100℃时平衡常数K＝________。
②图中的p1________p2（填“<”“>”或“＝”），A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是________。
（3）合成气用于合成氨气时需除去CO，发生反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH<0。
下列措施中能使
增大的是________（填编号）。
A．降低温度
B．恒温恒容下充入He（g）
C．将H2从体系中分离
D．再通入一定量的水蒸气
解析：
（1）在CH4与H2O（g）的反应中，碳元素的化合价由－4价升高到＋2价，氢元素的化合价由＋1价降低到0价，共转移6mol电子，则被氧化的元素为碳元素，当生成气体1.6mol（35.84L）时，共转移电子2.4mol。
（2）①在A点时CH4的转化率为0.5，则转化的CH4的物质的量为1mol，生成的H2的物质的量为3mol，故v（H2）＝
＝0.006mol·L－1·min－1；根据CH4的平衡转化率可求得达到平衡时各物质的浓度为c（CH4）＝0.01mol·L－1，c（H2O）＝0.04mol·L－1，c（CO）＝0.01mol·L－1，c（H2）＝0.03mol·L－1，则K＝
＝
＝6.75×10－4。
②在横轴上大约150℃处作垂直于横轴的直线，由此可看出在压强为p1时，CH4的转化率高，而该反应的正反应为气体体积增大的反应，故压强越小，CH4的转化率越高，故p1（3）该反应的正反应为放热反应，故降低温度平衡正向移动，
增大；恒温恒容时充入He，平衡不移动，
不变；将H2从体系中分离出来，平衡正向移动，
增大；再通入水蒸气，根据平衡移动原理可知
减小。
答案：
（1）C（碳） 2.4mol
（2）①0.006mol·L－1·min－1 6.75×10－4
②< KC>KB>KA
（3）A、C
13．某温度，将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中，在催化剂的作用下发生反应：
CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。
经过5min后，反应达到平衡，此时转移电子6mol。
（1）该反应的平衡常数为________，v（CH3OH）＝________mol·L－1·min－1。
若保持体积不变，再充入2molCO和1.5molCH3OH，此时v（正）________v（逆）（填“>”“<”或“＝”）。
（2）在其他条件不变的情况下，再增加2molCO与5molH2，达到新平衡时，CO的转化率________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．CH3OH的质量不变
b．混合气体的平均相对分子质量不再改变
c．v逆（CO）＝2v正（H2）
d．混合气体的密度不再发生改变
（4）在一定压强下，容积为VL的容器充入amolCO与2amolH2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
则p1________p2（填“大于”“小于”或“等于”，下同），ΔH________0。
该反应在________（填“高温”或“低温”）下能自发进行。
（5）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。
a．及时分离除CH3OH气体 b．适当升高温度
c．增大H2的浓度d．选择高效催化剂
解析：
（1）某温度，将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中，经过5min后，反应达到平衡，依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol，则此时转移电子6mol，消耗CO物质的量＝
×1mol＝1.5mol，
CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）
起始量（mol） 2 5 0
变化量（mol） 1.5 3 1.5
平衡量（mol） 0.5 2 1.5
平衡浓度c（CO）＝
＝0.25mol·L－1，
c（H2）＝
＝1mol·L－1，
c（CH3OH）＝
＝0.75mol·L－1
平衡常数K＝
＝3；
甲醇表示的反应速率
v（CH3OH）＝
＝0.15mol·L－1·min－1，
若保持体积不变，再充入2molCO和1.5molCH3OH，计算此时浓度商
Qc＝
＝1.2<3
说明平衡正向进行，此时v（正）>v（逆）；
（2）在其他条件不变的情况下，再增加2molCO与5molH2，相当于增大压强，CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），反应是气体体积减小的反应，平衡正向进行，一氧化碳的转化率增大；
（3）CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH<0，反应是气体体积减小的放热反应，反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，分析选项中变量不变说明反应达到平衡状态；CH3OH的质量不变，物质的量不变，说明反应达到平衡状态，故a不符合；反应前后气体质量不变，反应前后气体物质的量变化，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应达到平衡状态，故b不符合；反应速率之比等于化学方程式计量数之比，当满足2v逆（CO）＝v正（H2）时，说明氢气的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，但v逆（CO）＝2v正（H2）不能说明反应达到平衡状态，故c符合；反应前后气体质量不变，容器体积不变，混合气体的密度始终不发生改变，不能说明反应达到平衡状态，故d符合；
（4）相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大，根据图象知，p1小于p2，温度升高一氧化碳转化率减小，说明升温平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0，CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）反应是气体体积减小的反应，ΔS<0，低温下满足ΔH－TΔS<0，即低温下能自发进行；
（5）CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH<0，反应是气体体积减小的放热反应，下列措施中：
a.及时分离除CH3OH，减少生成物浓度，平衡正向进行，但反应速率减小，故错误；b.升高温度，平衡逆向移动，故错误；c.增大H2的浓度，化学反应速率加快，平衡正向移动，故正确；d.选择高效催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，故错误。
答案：
（1）3 0.15 >
（2）增大 （3）cd
（4）小于 小于 低温 （5）c
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