高中化学 课后提升作业十 23化学平衡4 新人教版选修4.docx

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高中化学课后提升作业十23化学平衡4新人教版选修4

课后提升作业十

化学平衡常数

（45分钟　100分）

一、选择题（本题包括8小题,每小题6分,共48分）

1.（2016·成都高二检测）下列关于平衡常数K的说法中,正确的是　（　　）

①平衡常数K只与反应本身及温度有关　②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K　③加入催化剂不改变平衡常数K　④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关

A.①②　　　B.②③　　　C.③④　　　D.①③

【解析】选D。

平衡常数K是一个温度函数,只与反应本身及温度有关,催化剂不能改变化学平衡,故加入催化剂不改变平衡常数K。

【易错提醒】使用催化剂,只能改变化学反应速率,化学平衡不发生移动,化学平衡常数K不发生变化。

2.电镀废液中Cr2

可通过下列反应转化成铬黄（PbCrO4）:

Cr2

（aq）+

2Pb2+（aq）+H2O（l）

2PbCrO4（s）+2H+（aq）　ΔH<0。

该反应达平衡后,改变条件,下列说法正确的是　（　　）

A.移走部分PbCrO4固体,Cr2

转化率升高

B.升高温度,该反应的平衡常数K增大

C.加入少量NaOH固体,自然沉降后,溶液颜色变浅

D.加入少量K2Cr2O7固体后,溶液中c（H+）不变

【解析】选C。

移走部分PbCrO4固体,各物质的浓度不发生变化,平衡不移动,Cr2

转化率不变,A错误;正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小,B错误;加入少量NaOH固体,消耗了溶液中的H+,平衡向正反应方向移动,Cr2

（aq）浓度降低,溶液颜色变浅,C正确;加入少量K2Cr2O7固体后,增大了Cr2

（aq）的浓度,平衡向正反应方向移动,溶液中c（H+）增大,D错误。

3.已知有反应:

I2（g）+H2（g）

2HI（g）　ΔH<0,该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中x的值,则y随x变化趋势合理的是　（　　）

选项

x

y

A

温度

容器内混合

气体的密度

B

I2的物质的量

H2的转化率

C

H2的浓度

平衡常数K

D

加入Ar的

物质的量

逆反应速率

【解析】选B。

该反应为体积守恒且正反应为放热的可逆反应。

升高温度,平衡逆向移动,但密度不改变,A错误;增加I2的量,平衡正向移动,H2的转化率增大,B正确;平衡常数只与温度有关,C错误;反应体系为恒容,增加Ar的物质的量,对反应物的浓度没有影响,逆反应速率不变,D错误。

4.（2016·曲靖高二检测）等物质的量的X（g）与Y（g）在密闭容器中进行反应:

X（g）+2Y（g）

3Z（g）+Q（s）　ΔH>0,下列叙述正确的是　（　　）

A.当容器中X与Y的物质的量之比满足1∶2时反应达到平衡

B.达到平衡时X的转化率为25%,则平衡常数K为9/4

C.达到平衡后,反应速率2v正（Y）=3v逆（Z）

D.达到平衡后,加入Q,平衡逆向移动

【解析】选B。

反应中X、Y按照物质的量之比1∶2进行反应,而容器中两者物质的量之比为1∶2时不一定达到平衡,A项错误;设X、Y起始的物质的量都为

1mol,容器的体积为VL,达到平衡时X的物质的量是1mol×（1-25%）=0.75mol,消耗X的物质的量是0.25mol,则Y的物质的量为1mol-0.25mol×2=0.5mol,生成Z的物质的量为0.25mol×3=0.75mol,则平衡常数K=

=

B项正确;达到平衡后3v正（Y）=2v逆（Z）,C项错误;由于Q为固体,加入Q后平衡不移动,D项错误。

【方法规律】对于一个确定的可逆反应,温度一定,平衡常数只有一个,平衡常数与平衡转化率之间存在一定关系,用平衡常数可以计算转化率,也可以用平衡转化率计算平衡常数。

5.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.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小

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

【解析】选C。

升高温度,可逆反应的正、逆反应速率都增大,A项错误;固体物质的浓度是定值,在平衡常数表达式中不出现固体物质的浓度,B项错误;根据题目提供的数据可知,温度升高,K值增大,故该反应的正反应是吸热反应,D项错误。

6.（2015·天津高考）某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX（g）和2molY（g）发生反应:

X（g）+mY（g）

3Z（g）。

平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。

在此平衡体系中加入1molZ（g）,再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。

下列叙述不正确的是　（　　）

A.m=2

B.两次平衡的平衡常数相同

C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1

D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·L-1

【解析】选D。

在此平衡体系中加入1molZ（g）,在合并瞬间X、Y、Z的体积分数不变,但单位体积内体系分子总数增多,依据勒夏特列原理,平衡应向使单位体积内分子总数减小的方向移动,但再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,则说明m+1=3,故m=2,A项正确;同一化学反应的平衡常数只与温度有关,两次平衡温度不变,平衡常数不变,B项正确;m=2,起始量X与Y物质的量之比为1∶2,则反应过程中由方程式可知反应的X与Y物质的量之比为1∶2,故X与Y的平衡转化率之比为1∶1,C项正确;m=2,则该反应为反应前后气体总量不变的反应,故第二次平衡时Z的物质的量为（3+1）×10%=0.4（mol）,故Z的浓度为0.4mol÷

2L=0.2mol·L-1,故D项错误。

【补偿训练】

（2016·银川高二检测）一定温度下,在容积为1L的密闭容器中,存在如下关系:

xH2O（g）

（H2O）x（g）,反应物和生成物的物质的量随时间的变化关系如图。

下列说法不正确的是　（　　）

A.x=3

B.该温度下,反应的平衡常数为0.125

C.平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3g·mol-1

D.t1时刻,保持温度不变,再充入1molH2O（g）,重新达到平衡时,

将增大

【解析】选C。

根据图象可得如下关系:

　　　xH2O（g）

（H2O）x（g）

起始　5mol　　　0mol

转化　3mol　　　1mol

平衡　2mol　　　1mol

化学方程式中的化学计量数之比等于参加反应各物质的物质的量之比,则x=3,A项正确;该温度下反应的平衡常数K=

=0.125,B项正确;平衡时混合气体的平均摩尔质量M=

=30g·mol-1,C项错误;t1时刻,保持温变不变,再充入1mol水蒸气,相当于增大压强,平衡右移,重新达到平衡时,

将增大,D项正确。

7.（双选）一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:

2CH3OH（g）

CH3OCH3（g）+H2O（g）

容器

编号

温度

（℃）

超始物质的量（mol）

平衡物质的量（mol）

CH3OH（g）

CH3OCH3（g）

H2O（g）

Ⅰ

387

0.20

0.080

0.080

Ⅱ

387

0.40

Ⅲ

207

0.20

0.090

0.090

下列说法正确的是　（　　）

A.该反应的正反应为放热反应

B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向正反应方向进行

【解析】选A、D。

从表中数据知,容器Ⅲ相对于容器Ⅰ,温度降低,产物CH3OCH3和H2O的量增多,平衡正向移动,说明该反应的正反应为放热反应,A项正确;该反应为等体积变化,容器Ⅱ投入量为容器Ⅰ的两倍,所以相当于加压,但是平衡不移动,所以两容器中的CH3OH体积分数相等,B项错误;容器Ⅲ的温度低,反应速率慢,达到平衡的时间长,C项错误;对于容器Ⅰ中,平衡时c（CH3OH）=0.040mol·L-1,

K=

=4,Q=

=0.67

8.（2016·四川高考）一定条件下,CH4与H2O（g）发生反应:

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）

+3H2（g）。

设起始

=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ（CH4）与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法正确的是　（　　）

A.该反应的焓变ΔH>0

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中

=3

D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ（CH4）减小

【解析】选A。

据图分析,随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应,故A正确;

的比值越大,起始时水蒸气浓度越大,则甲烷的转化率越大,甲烷的体积分数越小,故a<3

【补偿训练】

（2016·乌鲁木齐高二检测）反应aM（g）+bN（g）

cP（g）+dQ（g）达到平衡时,M的体积分数y（M）与反应条件的关系如下图所示。

其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。

下列说法正确的是　（　　）

A.同温同z时,加入催化剂,平衡时Q的体积分数增加

B.同压同z时,升高温度,平衡时Q的体积分数增加

C.同温同z时,增加压强,平衡时Q的体积分数增加

D.同温同压时,增加z,平衡时Q的体积分数增加

【解析】选B。

由图象可知M的体积分数随着温度升高而减小,因此正反应是吸热反应。

催化剂只能改变反应达到平衡所需的时间,而对化学平衡移动无影响。

升高温度平衡正向移动,因此Q的体积分数增加。

比较两图可知同温时增加压强,化学平衡逆向移动,Q的体积分数减小。

同温同压时增加z,平衡时Q的体积分数不一定增加,因为N的物质的量增加不定,因此A、C、D选项错误,只有B正确。

二、非选择题（本题包括3小题,共52分）

9.（17分）已知A（g）+B（g）

C（g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如下:

温度/℃

700

800

830

1000

1200

平衡常数

1.7

1.1

1.0

0.6

0.4

回答下列问题:

（1）该反应的平衡常数表达式K=______,ΔH________（填“<”“>”或“=”）0。

（2）830℃时,向一个5L密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol·L-1·s-1,则6s时c（A）=___________

_____mol·L-1,C的物质的量为________mol。

（3）判断该反应是否达到平衡的依据为__________（填正确选项前的字母）。

a.压强不随时间改变

b.气体的密度不随时间改变

c.c（A）不随时间改变

d.单位时间里生成C和D的物质的量相等

（4）1200℃时反应C（g）+D（g）

A（g）+B（g）的平衡常数的值为________。

【解析】

（1）因反应中的物质都是气体,据平衡常数的定义可知其K=

;由表中数据可知,温度升高,K值减小,故正反应为放热反应,ΔH<0。

（2）v（A）=

0.003mol·L-1·s-1,则6s后A减少的浓度c（A）=v（A）t=0.018mol·L-1,故剩余的A的浓度为

-0.018mol·L-1=0.022mol·L-1;A减少的物质的量为

0.018mol·L-1×5L=0.09mol,根据方程式的化学计量数关系,生成的C的物质的量也为0.09mol。

（3）由于该反应是气体分子数不变的反应,容器中压强、气体的密度都永远不变,故a、b错;c（A）随反应的进行要减小,当c（A）不变时反应达平衡,故c正确;不论是否达到平衡,单位时间里生成C和D的物质的量永远相等,故d错。

（4）反应“C（g）+D（g）

A（g）+B（g）”与“A（g）+B（g）

C（g）+D（g）”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1200℃时,C（g）+D（g）

A（g）+B（g）的K=

=2.5。

答案:

（1）

　<　

（2）0.022　0.09　（3）c　（4）2.5

【补偿训练】

在80℃时,将0.40mol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

0

20

40

60

80

100

c（N2O4）

/mol·L-1

0.20

a

0.10

c

d

e

c（NO2）

/mol·L-1

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____________________________________________。

（2）20s时,N2O4的浓度为________mol·L-1,0~20s内N2O4的平均反应速率为________。

（3）该反应的平衡常数表达式K=________,在80℃时该反应的平衡常数K值为

________。

（4）在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时正反应进行的程度越________（填“大”或“小”）。

【解析】

（1）该反应的化学方程式为N2O4

2NO2。

（2）20s内NO2浓度的变化为0.12mol·L-1,则20s内N2O4浓度的变化为

0.06mol·L-1,20s时,N2O4的浓度为0.20mol·L-1-0.06mol·L-1=0.14mol·L-1,

0~20s内N2O4的平均反应速率为0.06mol·L-1÷20s=0.003mol·L-1·s-1。

（3）该反应的平衡常数表达式K=

由数据可知60s后达到平衡,同

（2）可求得60s时c（N2O4）=0.09mol·L-1,则K=

=

≈0.54。

（4）在其他条件相同时,该反应的K值越大,反应进行的程度越大。

答案:

（1）N2O4

2NO2

（2）0.14　0.003mol·L-1·s-1

（3）

　0.54　（4）大

10.（17分）（2016·三明高二检测）一定温度下,在一个10L密闭容器中只投反应物发生某可逆反应,其平衡常数表达式为K=

请回答下列问题:

（1）该反应的化学方程式为__________________;若温度升高,K增大,则该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）能判断该反应一定达到平衡状态的是________（填字母序号）。

A.v正（H2O）=v逆（H2）

B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间改变

C.消耗nmolH2的同时消耗nmolCO

D.容器中物质的总物质的量不随时间改变

（3）该反应的v（正）随时间变化的关系如图,在t2min时改变了某种条件,改变的条件可能是________、________________。

【解析】

（1）根据平衡常数的定义,生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积之比为平衡常数,再根据原子质量守恒定律可写出反应的方程式为C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）。

由于温度升高K增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,则该反应是吸热反应。

（2）v正（H2O）=v逆（H2）时,氢气正、逆反应速率相同,反应达到平衡,故A正确;反应前后气体的物质的量不相同,气体质量变化,容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化即达到平衡,故B正确;消耗nmolH2的同时消耗nmolCO,反应都代表逆反应,不能说明反应达到平衡状态,故C错误;碳为固体,反应前后气体体积发生变化,容器中气体总物质的量不随时间变化,说明反应达到平衡状态,故D正确。

（3）由图象可以知道,在t2min时正反应速率立即增大,且达到平衡时正反应速率大于原平衡状态时的反应速率,说明达到平衡时反应物的浓度大于原平衡的浓度,根据影响反应速率的因素分析,可以加入反应物H2O（g）,正反应速率会立刻增大,达到新的平衡时H2O（g）的浓度比原平衡的浓度大,反应速率增大;反应是吸热反应,也可以升高温度,正、逆反应速率都增大,且达到平衡时正、逆反应速率都大于原平衡的速率。

答案:

（1）C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）　吸热

（2）A、B、D　（3）加入H2O（g）　升高温度

11.（18分）（能力挑战题）（2016·温州高二检测）随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了普遍的重视。

（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇:

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）。

如图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ·mol-1）的变化。

该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）某温度下,若将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化的曲线如图实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。

①在反应进行的0~1min内,该反应的平均速率

v（H2）=________________。

②若上述反应体系不改变反应物的物质的量,仅分别改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I改变的实验条件是________,曲线Ⅱ改变的实验条件是________。

【解析】

（1）由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应。

（2）①由图可知,1min时氢气物质的量变化量=8mol-6mol=2mol,故v（H2）=

=1mol·L-1·min-1;②曲线I反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,不利于氢气的转化,故曲线I是升高温度。

曲线Ⅱ反应速率增大,转化的氢气的物质的量多,因压强增大平衡正向移动,故应是增大压强或缩小容器体积。

答案:

（1）放热　

（2）①1mol·L-1·min-1

②升高温度　增大压强（或缩小容器体积）