解析:
Kc是温度的函数,温度一定时,一个化学反应的平衡常数是一个常数,A项正确;平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关,同一个化学反应,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。
如H2(g)+I2(g)2HI(g),K正=
,K逆=
,所以K正=
,B项错误、C项正确;浓度商Qcv逆,D项错误。
答案:
AC
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+H2O
CO2+H2
解析:
由K=
得反应方程式为CO2+H2CO+H2O,D项错误;温度升高,H2浓度减小,平衡正向移动,说明该反应为吸热反应,A项正确;压强增大,各气体的浓度都增大,B项错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,C项错误。
答案:
A
3.在一个6L的密闭容器中,放入3LX(g)和2LY(g),在一定条件下发生下列反应:
4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g),达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小
,则该反应方程式中的n的值是( )
A.3 B.4
C.5D.6
解析:
解法1:
由于平衡后气体X的浓度减小
,容器是恒容的,可判断出容器内X的物质的量也比平衡前减少
,进而可得出容器内已发生反应的气体X的体积也是原来体积的
,即1L,由此可以写出
4X(g) + 3Y(g) 2Q(g)+ nR(g)
(3-1)L(2-0.75)L0.5L0.25nL
根据题意,平衡时容器内压强为原来压强的1.05倍,则有2L+1.25L+0.5L+0.25nL=(3L+2L)×1.05,
解得:
n=6。
解法2:
按题意,反应是在一个恒温定容的密闭容器中进行的,但平衡时混合气体的压强比平衡前增大,这表明混合气体的物质的量比反应前增加了。
因而化学方程式中,生成物的化学计量数之和大于反应物的化学计量数之和,即2+n>4+3,解得:
n>5。
从题目所给出的选项来看,只有n=6才能满足题设所需条件。
答案:
D
4.反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)①
2HI(g)H2(g)+I2(g)②
2NO2(g)N2O4(g)③
在一定条件下,达到化学平衡时,反应物的转化率均是a%。
若保持各自的温度不变、体积不变,分别再加入一定量的各自的反应物,则转化率( )
A.均不变 B.均增大
C.①增大,②不变,③减小D.①减小,②不变,③增大
解析:
均利用等效平衡处理,等效于增大压强,①相当于平衡左移,②不移动,③平衡右移,则转化率依次为减小、不变和增大。
答案:
D
5.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:
2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)
2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0
在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是( )
A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大
B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时,反应达到平衡
D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大
解析:
本题考查了化学平衡常数、外界因素对转化率的影响及化学平衡状态的判断。
A项,因该反应为放热反应,故升高温度,平衡常数减小,A错;B项,增大一种反应物浓度,另外一种反应物的转化率必增大,B错;使用催化剂,化学平衡不移动,转化率不变,D错。
答案:
C
6.某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=
。
该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/mol/L
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/mol/L
0.010
0.010
0.020
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
解析:
依三段式:
H2 + CO2 H2O+CO
甲始态/(mol·L-1):
0.0100.01000
甲反应/(mol·L-1):
xxxx
甲终态/(mol·L-1):
0.010-x0.010-xxx
=
,所以x=0.006,甲中H2的转化率为60%,乙相当于在甲的基础上又充入了H2,CO2的转化率增大,A正确;丙相当于在甲的基础上加压,平衡不移动,丙中CO2的浓度是甲中CO2浓度的2倍,甲平衡时CO2浓度为0.004mol·L-1,B正确、C错误;B、C也可以用三段式来求解。
由浓度可知D正确。
答案:
C
7.25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
解析:
题中有一明显的错误,就是C选项,增大压强不可能使平衡常数增大。
其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关键是根据表中数据(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2可推导出:
X+3Y2Z。
答案:
C
8.在一固定容积的密闭容器中,加入4LX(g)和6LY(g),发生如下反应:
X(g)+nY(g)2R(g)+W(g),反应达到平衡时,测知X和Y的转化率分别为25%和50%,则化学方程式中的n值为( )
A.4 B.3
C.2D.1
解析:
设反应消耗X的体积为x。
则 X(g)+nY(g)2R(g)+W(g)
开始体积/L:
4 6 0 0
转化体积/L:
x nx
据题意
解得:
。
答案:
B
9.将固体NH4I置于密闭容器中,在某温度下发生下列反应:
NH4I(s)NH3(g)+HI(g),2HI(g)H2(g)+I2(g)。
当反应达到平衡时,c(H2)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,则NH3的浓度为( )
A.3.5mol·L-1B.4mol·L-1
C.4.5mol·L-1D.5mol·L-1
解析:
若HI不分解时,其总浓度应为4mol·L-1+0.5mol·L-1×2=5mol·L-1,则NH3的浓度等于HI不分解时的总浓度。
答案:
D
10.在一定条件下,1molN2和3molH2混合后反应,达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下氢气的5倍,则氮气的转化率为( )
A.20%B.30%
C.40%D.50%
解析:
N2 + 3H22NH3
起始量/mol 1 3 0
转化量/mol x 3x 2x
平衡量/mol 1-x 3-3x 2x
n总=1mol-x+3mol-3x+2x=4mol-2x,
m总=28g·mol-1×lmol+2g·mol-1×3mol=34g,
故
=
=
=5M(H2)=10g·mol-1,
x=0.3mol,即α(N2)=30%。
答案:
B
二、非选择题(共60分)
11.(14分)(Ⅰ)已知在448℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为________;反应
H2(g)+
I2(g)HI(g)的平衡常数K3为________。
(Ⅱ)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=________。
(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.容器中压强不变
B.混合气体中c(CO)不变
C.v(H2)正=v(H2O)逆
D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:
c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________℃。
(5)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2mol/L,c(H2)为1.5mol/L,c(CO)为1mol/L,c(H2O)为3mol/L,则下一时刻,反应向________(填“正向”或“逆向”)进行。
解析:
(Ⅰ)第2个反应与第1个反应互为正逆反应,平衡常数互为倒数关系,第3个反应的化学计量数与第1个相比,缩小为一半,平衡常数也会发生变化,得K3=K
1。
(Ⅱ)通过表中K和t的关系可知,温度越高,K值越大,反应向正向进行的程度越大,说明正向反应为吸热方向。
当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1,此时温度由表中数据可知为830℃。
判断反应进行的方向时,可根据Q与K的大小关系判断,此时刻下,Q=
=
=1>0.9,所以反应向逆反应方向进行。
答案:
(Ⅰ)
7
(Ⅱ)
(1)
(2)吸热
(3)BC (4)830 (5)逆向
12.(18分)T℃时,在一个体积为2L的容器中,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C浓度变化如图所示。
(1)写出该反应的化学方程式:
________________________________________________________________________;
(2)该温度下该反应的平衡常数为___________;
(3)已知:
K(300℃)>K(350℃),该反应是________热反应;
(4)0~4分钟时,A的平均反应速率为________;
(5)到达平衡时B的转化率为________;
(6)恒容条件下,下列措施中能使
降低的有________。
A.充入氦气
B.使用催化剂
C.再充入2.4molA和1.6molB
D.降低温度
解析:
(1)据图可知t1时刻反应达到平衡,这段时间内A、B、C的物质的量变化值为0.8mol、0.4mol、0.4mol,故反应为2A(g)+B(g)C(g)。
(2)因平衡时A、B、C的物质的量浓度分别为0.8mol/L、0.6mol/L、0.2mol/L,所以平衡常数
K=
=0.52。
(3)因为K(300℃)>K(350℃),该反应为放热反应。
(4)0~4分钟时,A的平均反应速率为(2.4mol-2.0mol)÷2L÷4min=0.05mol·L-1·min-1。
(5)到达平衡时B的转化率为0.4mol÷1.6mol×100%=25%。
(6)恒容条件下充入氦气和使用催化剂,平衡不发生移动,
不变;再充入2.4molA和1.6molB时,平衡正向进行的程度增大,反应物的转化率增大,故
降低;降低温度,平衡向正反应方向移动,
降低。
答案:
(1)2A(g)+B(g)C(g)
(2)0.52 (3)放
(4)0.05mol·L-1·min-1 (5)25% (6)CD
13.(10分)已知可逆反应:
M(g)+N(g)P(g)+Q(g),ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:
c(M)=1mol·L-1,c(N)=2.4mol·L-1;达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为______________;
(2)若反应温度升高,M的转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”);
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:
c(M)=4mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=________;
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:
c(M)=c(N)=bmol/L,达到平衡后,M的转化率为____________。
解析:
本题考查了化学平衡的有关计算。
(1)由题意:
M(g)+N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0
起始(mol/L)12.400
转化(mol/L)0.60.60.60.6
平衡(mol/L)0.41.80.60.6
K=
=
=
α(N)=
×100%=25%。
(2)该反应正向为吸热反应,升温平衡正向移动,M的转化率增大。
(3)温度不变,平衡常数不变,则K=
=
,解得:
a=6。
(4)温度不变,平衡常数不变,设平衡时,M的转化浓度为x,则
M(g)+N(g)P(g)+Q(g)
起始(mol/L)bb00
转化(mol/L)xxxx
平衡(mol/L)b-xb-xxx
K=
=
,则
=
,x=0.41b,
α(M)=41%。
答案:
(1)25%
(2)增大 (3)6 (4)41%
14.(18分)恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,计算a的值。
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标准状况下),其中NH3的体积分数为25%。
计算平衡时NH3的物质的量。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),n(始):
n(平)=________________________________________________________________________。
(4)原混合气体中,a∶b=________。
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)=________。
(6)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=________。
解析:
(1)由反应的化学方程式得知,反应掉的N2和生成的NH3的物质的量之比为1∶2,设反应掉的N2的物质的量为x。
则x∶6mol=1∶2 解得:
x=3mol
a=13+3=16。
(2)n平(NH3)=
×25%=8mol。
(3)平衡时:
n平=
=32mol
n平(NH3)=8mol 所以n始=40mol
n始∶n平=40mol∶32mol=5∶4。
(4)a+b=40 a=16 所以b为24
所以a∶b=16∶24=2∶3
(5)α(N2)∶α(H2)=
∶
=l∶2。
(6)平衡时:
n(NH3)=8mol,n(N2)=12mol,n(H2)=12mol,
所以n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=3∶3∶2。
答案:
(1)16
(2)8mol (3)5∶4 (4)2∶3
(5)1∶2 (6)3∶3∶2
《化学平衡与化学平衡常数》答案及解析
1.答案:
略(见红对勾答案148页11题第二问)
2.答案:
25%增大641%
3.解析:
N2O5的起始浓度为c(N2O5)=
,平衡时的气体成份及浓度为:
达平衡时的气体成份:
N2O5N2O3N2OO2
平衡浓度(mol/L)设x1.62设y4.5
由N原子守恒:
由O原子守恒:
解得:
x=0.94mol/L,y=1.44mol/L,所以,c(N2O)=1.44mol/L,N2O5的分解率为:
。
4.解析:
设第一次平衡时n(SO2)、n(O2)、n(SO3)分别为2xmol、3xmol、4xmol,第二次平衡时n(SO2)=ymol。
由O元素守恒得:
2x·2+3x·2+4x·3=2y+0.8×2+1.4×3……①
由S元素守恒得:
2x+4x=y+1.4……②
解得:
x=0.3,y=0.4。
答案:
A。
5.解析:
本题貌似化学平衡的计算,但实则不然,题干中最关键的一句话为“压强是原来87.5%”说明体积和温度不变,压强减小了,故该反应是气体的物质的量减小的反应,即2+5>4+n,即n<3。
故选A。
6.解析:
由题意可知:
设A反应掉一半(即转化率为50%),则可推知B全部反应掉(即转化率为100%),很显然,这是不可能的,故A的转化率必小于50%。
正确答案应选A。
7.解析:
保持温度不变,将容器体积增加一倍(即减小压强),假如化学平衡不移动,则各种物质的浓度都应是原平衡时的一半,但现在生成物B的浓