化学平衡状态化学平衡常数.DOC

1、 010-58818067 58818068 第 1 页 共 11 页 第七章 第二节 化学平衡状态 化学平衡常数 课时作业 命 题 报 告 知识点 难度 基础 中档 拔高 化学平衡状态的概念 3、 7 4、 6 化学平衡状态的特征 1、 2 5、 12 16 化学平衡常数及其应用 8 10、 11 有关化学平衡常数的计算 9 13、 14 15 一、选择题 (本题包括 12 小题，每小题 4 分，共 48 分 ) 1在固定容积的密闭容器中进行如下反应： 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程某一时刻 SO2、 O2、 SO3浓度分别为 0.2 mol/L、 0.1 m

2、ol/L、 0.2 mol/L，达到平衡时浓度可能正确的是 ( ) A SO2、 O2分别为 0.4 mol/L、 0.2 mol/L B SO2为 0.25 mol/L C SO2、 SO3均为 0.15 mol/L D SO2为 0.24 mol/L， SO3为 0.14 mol/L 解析： 本题可用极限法可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立 A项， 0.2 mol/L SO3全部转化时， SO2和 O2浓度才是 0.4 mol/L,0.2 mol/L.B项， SO2的浓度应在 0 0.4 mol/L之间根据 S 元素守恒，二者浓度不可能均分 0.15 mol/L，其浓

3、度之和应为 0.4 mol/L， C、 D两项都不正确 答案： B 2在容积为 1 L的密闭容器中，加入 5 mol A 物质，在一定条件下同时发生下列两个反应： 2A(g) 2B(g) C(g)； A(g) C(g) D(g)当达到平衡时，测得c(A) 2.5 mol/L ， c(C) 2.0 mol/L. 则 下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( ) A达到平衡时 A 的总转化率为 40% B达到平衡时 c(B)为 1.0 mol/L 010-58818067 58818068 第 2 页 共 11 页 C达到平衡时 c(B) 2c(D) D达到平衡时 c(D) 2c(B) 解析：

4、 设第 个反应消耗 A 的浓度为 x，则生成 B 和 C的浓度分别是 x 和 x2. 第 个反应消耗 A 的浓度为 y.平衡时 C 和 D 的浓度都为 y.根据题意得 x y 5 mol/L 2.5 mol/Lx2 y 2.0 mol/L求得 x 1 mol/L， y 1.5 mol/L，故选 B. 答案： B 3 (2010海淀区高三模拟 )X、 Y、 Z三种气体，取 X和 Y按 2 1 的物质的量之比混合，放入固定体积的密闭容器中发生如下反应： X 2Y 2Z，达到平衡后， X 的转化率 不 可能为 ( ) A 25% B 20% C 15% D 10% 解析： 本题考查可逆反应不可能进行

5、完全，若 Y反应时 Y完全消耗 1 mol 时，则 X消耗 0.5 mol，所以 X 的转化率一定小于 25%. 答案： A 4可逆反应 2HI(g) H2(g) I2(g)在密闭容器中进行，当下列 4 项 中某项不随时间变化时，才能说明反应已达平衡 ( ) A容器内压强 B平均相对分子质量 C各组分密度 D混合气体颜色 解析： 该反应是一个气体体积不变的反应，在任何情况下，混合气体的质量、物质的量，平均相对分子质量保持不变，在恒容下，气体的密度保持不变；在恒温、恒容下，气体压强很难不变反应混合物中只有 I2(g)有颜色，混合气体的颜色不变，说明 I2(g)的浓度不变，反应达到平衡 答案： D

6、 5 (2010常州模拟 )把 3 mol A和 2.5 mol B混合于 2 L密闭容器中，发生反应： 3A(g) B(g) xC(g) 2D(g)， 5 min 后反应达到平衡，容器内压强变小，测得 D 的平均反应速率为 0.1 mol/(Lmin)，下列结论错误的是 ( ) A A 的平均反应速率为 0.15 mol/(Lmin) B平衡时， C的浓度为 0.25 mol/L 010-58818067 58818068 第 3 页 共 11 页 C平衡时， B 的转化率为 20% D平衡时，容器内压强为原来的 0.8 倍 解析： 反应达平衡后压强变小，说明上述反应的正方向是一个体积

7、减小的反应，故 x 1.c(D) 5 min 0.1 mol/(Lmin) 0.5 mol/L. 3A(g) B(g) C(g) 2D(g) 起始浓度 (mol/L) 1.5 1.25 0 0 转化浓度 (mol/L) 0.75 0.25 0.25 0.5 平衡浓度 (mol/L) 0.75 1 0.25 0.5 A 项： v(A) v(D) 3 2， v(A) 0.15 mol/(Lmin)， A正确； B项：平衡时压强减小，x 1， v(C) 0.25 mol/(Lmin)， B正确； C项： B的转化率 0.25 mol/L1.25 mol/L 100% 20%，C 正确 D项：平衡时气

8、体的总物质的量为 (0.75 1 0.25 0.5) 2 5 mol，压强为原来的 55.5倍， D 错误 答案： D 6某温度下， C和水在密闭容器中发 生下列反应： C(s) H2O(g) CO(g) H2(g)，CO(g) H2O(g) CO2(g) H2(g)当反应达平衡时，测得 c(H2) 1.9 mol/L， c(CO) 0.1 mol/L，则 CO2的浓度为 ( ) A 0.1 mol/L B 0.9 mol/L C 1.8 mol/L D 1.9 mol/L 解析： 设 CO2的浓度为 x CO(g) H2O(g) CO2(g) H2(g) x x x C(s) H2O(g)

9、CO(g) H2(g) 1.9 mol/L x 1.9 mol/L x 1 9 mol/L x x 0.1 mol/L， x 0.9 mol/L. 答案： B 7一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行反应 A(s) 2B(g) C(g) D(g)，当下列物理量不发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的是 ( ) 混合气体的密度 容器内气体的压强 混合气体总物质的量 B 物质的量浓度 A B C D只有 010-58818067 58818068 第 4 页 共 11 页 解析： 因为 A 为固体，反应前后气体的体积不变，而气体的质量却发生变化，因而 始终不变，当气体质量不变时即达平衡状态

10、，而 mV，所以 不变可作为平衡的标志 答案： A 8 (2008宁夏高考 )将固体 NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： NH4I(s) NH3(g) HI(g)； 2HI(g) H2(g) I2(g)，达到平衡时， c(H2) 0.5 molL 1，c(HI) 4 molL 1， 则此温度下反应 的平衡常数为 ( ) A 9 B 16 C 20 D 25 解析： 欲求平衡常数，需知道平衡时 c(NH3)和 c(HI)，根据 c(H2) 0.5 molL 1，知分解的 HI 的浓度 c(HI) 1 molL 1， c(NH3) 4 molL 1 1 molL 1 5 molL

11、1.K c(NH3)c(HI) 5 4 20. 答案： C 9一定温度下，在一个容积为 1 L的密闭容器中，充入 1 mol H2(g)和 1 mol I2(g)，发生反应 H2(g) I2(g) 2HI(g)，经充分反应达到平衡后，生成的 HI(g)占气体体积的 50%，在该温度下，在另一个容积为 2 L的密闭容器中充入 1 mol HI(g)发生反应HI(g) 12H2(g) 12I2(g)，则下列判断正确的是 ( ) A后一反应的平衡常数为 1 B后一反应的平衡常数为 0.5 C后一反应达到平衡时， H2的平衡浓度为 0.25 molL 1 D后一反应达到平衡时， HI(g)的平衡浓度为

12、 0.5 molL 1 解析： 由于气体的物质的量不变 n(HI) 1 mol H2(g) I2(g) 2HI(g) 初始 (molL 1) 1 1 0 转化 (molL 1) 0.5 0.5 1 平衡 (molL 1) 0.5 0.5 1 K1 c2HIcH2、 cI210.5 0.5 4 HI(g) 12H2(g) 12I2(g) 010-58818067 58818068 第 5 页 共 11 页 K2 112222(H ) (I )(HI)ccc 、 1K1 0.5 HI(g) 12 H2(g) 12I2(g) 初始 (molL 1)0.5 0 0 转化 (molL 1)x x2

13、 x2 平衡 (molL 1)0.5 x x2 x2 K21122( ) ( )220.5xxx、 0.5.求得 x 0.25 平衡时： c(H2) 0.125 molL 1 c(HI) 0.25 molL 1. 答案： B 10 (2009天津高考 )人体血液内的血红蛋白 (Hb)易与 O2 结合生成 HbO2，因此具有输氧能力， CO 吸入肺中发生反应： CO HbO2 O2 HbCO,37 时，该反应的平衡常数 K 220.HbCO 的浓度达到 HbO2浓度的 0.02 倍，会使人智力受损据此，下列结论错误的是 ( ) A CO 与 HbO2反应的平衡常数 K cO2cHbCOcCOcH

14、bO2B人体吸入的 CO 越多，与血红蛋白结合的 O2越少 C当吸入的 CO 与 O2浓度之比大于或等于 0.02 时，人的智力才会受损 D把 CO 中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动 解析： 由平衡常数的定义可知该反应的平衡常数 K cO2cHbCOcCOcHbO2；由平衡移动原理可知吸入 CO 越多，平衡向右移动，与血红蛋白结合的 O2越少，把病人放入高压氧仓中，则平衡向左移动，释放出 CO，故可解毒， A、 B、 D 均正确 C 项，由平衡常数表达式可知，人智力 受损时： 220 cO2cCO 0.02，即 cCOcO2 0.02220，故 C项错误 答案： C

15、010-58818067 58818068 第 6 页 共 11 页 11 (2009江苏高考 )I2在 KI 溶液中存在下列平衡： I2(aq) I (aq) I3 (aq)，某 I2、KI 混合溶液中， I3 的物质的量浓度 c(I3 )与温度 T 的关系如图所示 (曲线上任何一点 都 表 示 平 衡 状 态 ) 下列说法正确的是 ( ) A反应 I2(aq) I (aq) I3 (aq)的 H0 B若温度为 T1、 T2，反应的平衡常数分别为 K1、 K2，则 K1K2 C若反应进行到状态 D 时，一定有 v(正 )v(逆 ) D状态 A与状态 B 相比，状态 A的 c(I2)大 解

16、析： A 项，根据图象可知 c(I3 )随温度升高而减小，故升温平衡向逆反应方向移动，根据 升温平衡向吸热反应方向移动可知逆反应为吸热反应，正反应为放热反应HT1，所以 K1K2； C项，曲线下方的点表示还未达平衡状态且由于 c(I3 )低于平衡时，故反应向正反应方向进行，故 v 正 v 逆 ； D项，将 A点看成原平衡状态，升温达到 B点，则由于升温平衡向逆反应方向移动，故 c(I2)Bc(I2)A. 答案： BC 12 X、 Y、 Z三种气体，把 a mol X与 b mol Y充入一密闭容器中，发生反应 X 2Y 2Z.达到平衡时，若它们的物质的量满足： n(X) n(Y) n(Z)，则

17、 Y的转化率为 ( ) A.a b5 100% B.2a b5b 100% C.2a b5 100% D.a b5a 100% 解析： 解答有关于化学反应速率和化学平衡问题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和有关概念、定律求解 X 2Y 2Z 起始量 /mol a b 0 转变量 /mol x2 x x 平衡量 /mol a x2 b x x 依题意可得： a x2 b x x，解得 x 2a b5 010-58818067 58818068 第 7 页 共 11 页 Y 的转化率为 xb 100%2a b5b 100%. 答案： B 二、非选择题

18、 (本题包括 4 小题，共 52 分 ) 13 (12 分 )(2010徐州模拟 )在 2 L 密闭容器内， 800 时反应： 2NO(g) O2(g) 2NO2(g)体系中， n(NO)随时间的变化如表： 时间 (s) 0 1 2 3 4 5 n(NO)(mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)写出该反应的平衡常数表达式： K _. 已知： K300 K350 ，则该反应是 _热反应 (2)右图中表示 NO2的变化的曲线是 _ 用 O2表示从 0 2 s 内该反应的平均速率 v _. (3) 能 说 明 该 反 应 已 达 到 平 衡 状 态

19、的 是_ a v(NO2) 2v(O2) b容器内压强保持不变 c v(逆 )(NO) 2v(正 )(O2) d容器内密度保持不变 (4)为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 NO2气体 b适当升高温度 c增大 O2的浓度 d选择高效催化剂 解析： (1)因为 K300 K350 ，说明降低温度，平衡常数增大，也就是生成物浓度幂之积增大，此时平衡向正反应方向移动，因此正反应为放热反应 (2)从 n(NO)随时间变化表可得出， NO 的物质的量随时间的推移而减小， NO 与 O2是反应物， NO2是生成物， NO2的变化曲线只能是 a， b 中的某一条反应在 3

20、 s 之后， NO 的物质的量不再发生变化，反应过程中 NO 减小 0.013 mol，根 据方程式可知 NO2增加 0.013 mol，而容器体积 2 L，所以达到平衡时， NO2的浓度 0.0065 mol/L， 010-58818067 58818068 第 8 页 共 11 页 曲线 b符合 .0 2 s 内， NO 减少 0.012 mol，据反应方程， O2同时减少 0.006 mol，所以以 O2来表示这段时间的平均速率 0.006 mol2 L2 s 0.0015 mol/(Ls) (3)a 项在达没达到平衡都成立，因为反应速率之比等于化学计量数之比反应 2NO(g) O2

21、(g) 2NO2(g)的反应前后气体分子数目不相等，平衡受压强的影响，压强改变， 平衡要移动， b 项中 压强已保持不变，所以 b 项已达平衡状态根据平衡状态的定义，正逆反应速率相等可得 c项也达平衡状态密度等于质量除以体积，该反应的反应物和生成物均为气体，质量不变，而容器的体积 2 L，也不发生变化，所以任何条件下密度都不发生改变， d 项不能说明反应是否达到平衡状态 (4)分离出 NO2气体，反应速率减慢，加入催化剂，平衡不移动，升高温度该反应向逆反应方向移动，所以 a、 b、 d均错误增大反应物 O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动， c正确 答案： (1)K c2NO2c2N

22、OcCO 放 (2)b 1.5 10 3 mol/(Ls) (3)b c (4)c 14 (10 分 )SO2和 NOx是常用的化工原料，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 硫酸生产中， SO2催化氧化生成 SO3： 2SO2(g) O2(g) 催 化 剂2SO3(g) 某温度下， SO2的平衡转化率 ()与体系总压强 (p)的关系如图所示 (1)将 2.0 mol SO2和 1.0 mol O2置于 10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总 压强为0.10 MPa.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 “

23、” 、 “ ” 或 “ ” ) 解析： (1)0.10 MPa 时： c(SO2) 2 mol (1 0.80) 110 L 0.04 molL 1， c(O2) (1 mol 1.6 mol 12) 110 L 0.02 molL 1， c(SO3) 1.6 mol 110 L 0.16 molL 1， K c2SO3c2SO2cO20.1620.042 0.02 800. (2)由 A 到 B，温度不变，只增大压强， K 不变 答案： (1)800 (2) 010-58818067 58818068 第 9 页 共 11 页 15 (14 分 )在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反

24、应：其化学平衡常数 K与温度 t的关系如下： 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： t 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请回答 下列问题： (1) 该 反 应 的 化 学 平 衡 常 数 K _. (2)该反应为 _反应 (填 “ 吸热 ” 或 “ 放热 ” ) (3)800 ，固定容器的密闭容器中，放入混合物，起始浓度为 c(CO) 0.01 mol/L，c(H2O) 0.03 mol/L， c(CO2) 0.01 mol/L， c(H2) 0.05 mol/L ，则反应开始时

25、， H2O的消耗速率比生成速率 _ (填 “ 大 ”“ 小 ” 或 “ 不能确定 ” ) (4)830 ，在 1 L的固定容器的密闭容器中放入 2 mol CO2和 1 mol H2，平衡后 CO2的转化率为 _， H2的转化率为 _ 解析： (1)由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数 K的表达式 K cCOcH2OcCO2cH2； (2)可逆反应的平衡常数一般只随温度的改变而改变，吸热反应的平衡常数随温度升高而增大，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；由表中数据知该反应随温度的升高而增大，可推知升高温度，平衡向正反应方向移动，所以该反应为吸热反应 (3)把起始浓度代入平衡常数的表达式中，其

26、比值小于 800 时的 K 值，则反应将向正反应方向移动， H2O 的消耗速率比生成速率小 (4)830 时，平衡常数为 1，设反应中转化的 CO2浓度为 x，则反应过程中物质浓度的变化情况为： CO2(g) H2(g) CO(g) H2O(g) 起始时 (mol/L) 2 1 0 0 转化了 (mol/L) x x x x 平衡时 (mol/L) 2 x 1 x x x 据平衡常数的关系可得 (2 x) (1 x) x x，解得 x 2/3，则平衡后 CO2的转化率为 1/3， H2的转化率为 2/3. 答案： (1)cCOcH2OcCO2cH2(2) 吸热 (3)小 (4)1/3 2/3

27、 010-58818067 58818068 第 10 页 共 11 页 16 (16 分 )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： Fe 2O3(s) 3CO(g) 2Fe(s) 3CO2(g) 该反应的平衡常 数表达式为： K _； 该温度下，在 2 L盛有 Fe 2O3粉末的密闭容器中通入 CO 气体， 10 min 后，生成了单质铁 11.2 g则 10 min 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： _； _. (3)某些金属氧化物粉末和 Al

28、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 _ (4)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式： _ _. 欲使上述体系中 Al3 浓度增加，可加入的物质是 _ 解析： (1)中 书写表达式时固体不需写入 n(Fe)为 0.2 mol， n(CO)为 0.3 mol， v(CO) 0.3 mol2 L 10 min 0.015 mol/(Lmin) (2)这是一个等体积反应，不能从压强考虑， Fe、 Fe2O3为固体，也不影响平衡，所以应 从 CO、 CO2浓度、反应速率去考虑 (3)铝热反应常温不反应，高温时瞬间反应 (4)欲使 Al3 浓度增加，应先写出 Al(OH)3 的碱式电离方程式： Al(OH)3 Al3 3OH ，使平衡右移，可加入酸性物质，如 HCl、 H2SO4等 答案 ： (1)c3CO2c3CO 0.015 mol/(Lmin) (2) CO(或 CO2)的生成速率与消耗速率相等 CO(或 CO2)的质量不再改变 (合理即给分 ) (3)b (4)Al(OH)3 H AlO2 H2O 盐酸 (合理即给分 )