高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品随堂练习题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品随堂练习题，共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

2.2.2 化学平衡常数 针对练习
一、选择题
1.关于化学平衡常数， 下列说法不正确的是( )
A.化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变
B.对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1
C.温度越高， K 值越大
D.化学平衡常数随温度的改变而改变
2.已知可逆反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，其平衡常数表达式正确的是( )
A.K=cN2⋅cH2cNH3 B.K=cN2⋅c3H2cNH3
C.K=c2NH3cN2⋅c3H2 D.K=cNH3cN2⋅c3H2
3.298K时，各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
则该温度下，NO、H2O、CO2 这三种化合物分解释放氧气的倾向最大的是( )
A.① B.② C.③ D.无法判断
4.某温度下，反应SO2(g)+12O2(g)⇌SO3(g)的平衡常数K1=50，在相同温度下，反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2为( )
A.2500 B.100 C.4×10−4 D.2×10−2
5.在一定温度下，下列反应的化学平衡常数数值如下：
①K1=1×1030
②K2=2×1081
③K3=4×10−92
以下说法正确的是( )
A.该温度下，反应①的平衡常数表达式为K1=c(N2)⋅c(O2)
B.该温度下，反应2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值约为5×10−80
C.该温度下，NO、H2O、CO2产生O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
D.以上说法都不正确
6.已知2NO2(g)⇌N2O4(g)，用分压p（某组分的分压等于总压与其物质的量分数的积）表示的平衡常数Kp=p(N2O4)p2(NO2)。298 K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp=2.7×10−3 kPa−1，则NO2的转化率为( )
A.70% B.55% C.46% D.35%
7.工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a、b的体积均为10 L，容器a的温度为Ta，容器b的温度为Tb，下列说法不正确的是( )

A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025  mol⋅L−1⋅min−1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大
D.该反应在Ta温度下的平衡常数为27
8、7.已知830 ℃时，反应CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)的平衡常数K=1，将各物质按表中的物质的量（单位：mol）投入恒容容器中，相同温度下，开始时反应逆向进行的是( )
选项
A
B
C
D
n(CO2)
3
1
0
1
n(H2)
2
1
0
1
n(CO)
1
2
3
0.5
n(H2O)
5
2
3
2
A.A B.B C.C D.D
9.将4 mol SO2与2 mol O2充入4L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol⋅L−1。则此条件下的平衡常数K为( )
A.4 B.0.25 C.0.4 D.0.2
10. 工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a、b的体积均为10 L，容器a的温度为Ta，容器b的温度为Tb，下列说法不正确的是( )

A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025  mol⋅L−1⋅min−1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大
D.该反应在Ta温度下的平衡常数为27
11. 汽车尾气净化中的一个反应为NO(g)+CO(g)⇌12N2(g)+CO2(g) ΔH=−373.4kJ⋅mol−1。在恒容密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
12.已知反应N(g)+M(g)⇌2Q(g)某温度下的平衡常数为1400。此温度下，在2L的密闭容器中加入a mol N(g)和a mol M(g)，反应到某时刻测得各组分的浓度如下，下列说法错误的是( )
物质
N
M
Q
浓度/mol⋅L-1
0.6
0.6
0.44
A. a=1.64
B.此时正反应速率大于逆反应速率
C.平衡时c(Q)=0.04mol⋅L−1
D.在该温度下2Q(g)⇌N(g)+M(g)的平衡常数为400
13.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g)⇌N2O3(g)+O2(g)， ②N2O3(g)⇌N2O(g)+O2(g)。在容积为 2 L 的密闭容器中充入8.00 molN2O5， 加热到t∘C，达到平衡状态后 O2为9.00 mol，N2O3为3.40 mol。则 t∘C时反应 ①的平衡常数为( )
A. 10.7 B. 8.50 C.9.60 D. 10.2
14.铁可以和CO2发生反应：Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入定量的CO2气体，反应过程CO2气体和CO气体的浓度与时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )

A.  a 点为平衡状态
B.  b 点和 c 点时反应处于平衡状态
C.该反应的化学平衡常数K=c(CO)⋅c(FeO)cCO2⋅c(Fe)
D.若温度升高，该反应的化学平衡常数 K 增大，则该反应的ΔH<0

二、非选择题
15. 13.煤化工中常需研究反应在不同温度下的平衡常数，C、CO与水蒸气之间的相互反应是煤化工中的重要反应。
（1）已知在一定温度下：
C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) K
C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) K1
CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g) K2
则K、K1、K2之间的关系是____________。
（2）已知反应CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)在500 ℃时的平衡常数为9。在500 ℃时，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol⋅L−1，则在该条件下，CO的最大转化率为_______。
（3）向V L的密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T ℃下达到平衡时，急速除去水蒸气（除水蒸气时其他物质的物质的量不变），将混合气体点燃，测得放出的热量为2842 kJ（已知该条件下1 mol CO完全燃烧放出283 kJ热量，1 mol H2完全燃烧放出286 kJ热量），则T ℃时该反应的平衡常数K=______。
16.在恒容密闭容器中，可逆反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)达到平衡时，K=c(CO2)×c(H2)c(CO)×c(H2O)，K只与温度有关，与浓度无关。
（1）830 K条件下，若起始时c(CO)=2 mol⋅L−1、c(H2O)=3 mol⋅L−1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为___________；K值为_________。
（2）830 K条件下，若只将起始时c(H2O)改为6 mol⋅L−1，则水蒸气的转化率为_________。
（3）830 K条件下，起始时c(CO)=a mol⋅L−1、c(H2O)=b mol⋅L−1，H2的平衡浓度c(H2)=c mol⋅L−1。
①a、b、c之间的关系式是__________（用含a、b的代数式表示c）；
②当a=b时，a=______c。
17、缓冲和供氧系统是维持人体正常生理活动的两个重要平衡系统，回答下列问题：
肌细胞中储存氧气和分配氧气时存在如下平衡：
Mb(aq)+O2(g)⇌MbO2(aq)
肌红蛋白 氧合肌红蛋白
温度为37 ℃时，氧气的结合度[α(MbO2)] [指氧合肌红蛋白的浓度占肌红蛋白初始浓度的百分数]与氧气的平衡分压[p(O2)]的关系如图所示：

（1）利用R点所示数据，计算37 ℃时该反应的平衡常数K=________（氧气的平衡浓度可用氧气的平衡分压代替求算）。
（2）已知37 ℃时，该反应的正反应速率v正=k1c(Mb)⋅p(O2)，逆反应速率v逆=k2c(MbO2)，k1、k2分别是正、逆反应速率常数，若k2=60 s−1，则k1=________。













答案以及解析
1.答案：C
解析：化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，A正确；相同温度下，同一个可逆反应的正、逆反应的化学平衡常数互为倒数，乘积等于1，B正确；平衡常数越大，说明可逆反应进行的程度越大，升温，平衡向吸热反应方向移动，若反应放热，升高温度，平衡常数会减小，C错误；化学平衡常数只受温度影响，与反应物浓度、体系压强的变化等无关，D正确。
2.答案：C
解析：化学平衡常数是利用平衡状态下物质的平衡浓度计算的，K=生成物平衡浓度幂之积反应物平衡浓度幂之积。
3.答案：A
解析：根据N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) K1=1×10−30可知NO分解释放氧气的反应2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)的平衡常数K1'=11×10−30=1×1030，根据2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(g) K2=2×1081可知水分解释放氧气的反应2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g)的平衡常数K2'=12×1081=5×10−82，CO2分解释放O2:2CO2(g)⇌2CO(g)+O2(g) K3=4×10−92，化学平衡常数越大，表示反应进行的程度越大，由于平衡常数：1×1030>5×10−82>4×10−92，因此NO分解释放氧气的倾向最大。
4.答案：C
解析：某温度下，反应SO2(g)+12O2(g)  SO3(g)的平衡常数K1=50，则相同温度下，反应2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)的平衡常数K=K12=502=2500，故相同温度下，反应2SO3(g)  2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2=1K=12500=4×10−4。
5.答案：C
解析：由化学平衡常数定义可知K1=c(N2)⋅c(O2)c2(NO)，A项错误；该温度下，水分解反应的平衡常数为1K2=12×1081=5×10−82，B项错误；该温度下，NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的反应的化学平衡常数数值分别为1×1030、5×10−82、4×10−92，所以产生O2的倾向：NO>H2O>CO2，C项正确，D项错误。
6.答案：D
解析：假设NO2起始时投入的物质的量为1mol，转化率为x，用三段式法计算：
2NO2(g)  N2O4(g)
起始量/mol 1 0
改变量/mol x 0.5x
平衡量/mol 1−x 0.5x
同温同体积时，压强之比等于物质的量之比，则p(NO2):p(N2O4)=(1−x):0.5x=100 kPa:p(N2O4)，则p(N2O4)=50x1−x kPa，因此Kp=50x1−x1002 kPa−1=2.7×10−3 kPa−1，解得x=0.35，所以NO2的平衡转化率为35%。
7.答案：B
解析：A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率=Δc(CH4)Δt=0.1 mol/L4 min=0.025  mol⋅L−1⋅min−1，正确；B项，由图可知，Ta>Tb，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数=c(CO)⋅c3(H2)c(CH4)⋅c(H2O)=0.1×0.330.01×0.01=27，正确。
8. 答案：A
解析：Q(A)=2×31×5=1.2,Q(B)=1×12×2=0.25，Q(C)=0,Q(D)=1×12×0.5=1。Q(B)、Q(C)均小于平衡常数1，所以B、C两种情况下反应向正反应方向进行；Q(D)=1，反应处于平衡状态；Q(A)大于1，反应向逆反应方向进行。
9.答案：A
解析： 2SO2(g)     +     O2(g)     ⇌2SO3(g)
初始： 4 mol 2 mol 0
转化： 2 mol 1 mol 2 mol
平衡： 2 mol 1 mol 2 mol
平衡时cSO2=0.5mol⋅L−1，cO2=0.25mol⋅L−1，cSO3=0.5mol⋅L−1，则K=0.520.52×0.25=4。
10. 答案：B
解析：A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率=Δc(CH4)Δt=0.1 mol/L4 min=0.025  mol⋅L−1⋅min−1，正确；B项，由图可知，Ta>Tb，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数=c(CO)⋅c3(H2)c(CH4)⋅c(H2O)=0.1×0.330.01×0.01=27，正确。
11. 答案：C
解析：平衡常数只受温度影响，该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故A错误；该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低，故B错误；平衡常数只受温度影响，增大NO的物质的量，不影响平衡常数，故C正确；增大N2的物质的量，N2的浓度增大，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低故D错误。
12.答案：B
解析：初始投料只有N和M，表格所示时刻c(Q)=0.04mol⋅L−1，容器容积为2L，则n(Q)=0.88mol，根据方程式可知消耗的N为0.44mol，所以a=0.6×2+0.44=1.64，故A正确；该时刻浓度商为Q=0.4420.6×0.6=121225>K，所以反应逆向进行，逆反应速率大于正反应速率，故B错误；设表格所示时刻到平衡Δc(N)=xmol⋅L−1，列三段式有：                                   N(g)+M(g)  2Q(g)
起始浓度/mol⋅L−1     0.6        0.6            0.44  
转化浓度/mol⋅L−1     x           x              2x  
平衡浓度/mol⋅L−1     0.6+x   0.6+x      0.44−2x 
则(0.44−2x)2(0.6+x)×(0.6+x)=1400，解得x=0.2，则平衡时c(Q)=0.44mol⋅L−1−0.4mol⋅L−1=0.04mol⋅L−1，故C正确；2Q(g)  N(g)+M(g)的平衡常数表达式为K=c(N)⋅c(M)c2(Q)，相同温度下与N(g)+M(g)  2Q(g)的平衡常数互为倒数，所以平衡常数为400，故D正确。
13.答案：B
解析：在反应①中N2O3与O2按物质的量之比1：1生成，如 果不发生反应②，则两者一样多。发生反应②，平衡后，O2比 N2O3多(9 -3.4) mol =5. 6 mol，反应②中每减少 1 mol N2O3，O2会增加1 mol，即O2会比N2O3多2 mol，若O2比N2O3多5.6 mol， 则共分解了 2. 8 mol N2O3，所以反应①中N2O5分解生成N2O3为 (3.4+2.8) mol =6. 2 mol，有6. 2 mol N2O5发生分解，所以平衡后N2O5为 (8-6.2) mol = 1. 8 mol。容器容积为2L，则反应①的平衡常数K=cN2O3⋅cO2cN2O5=3.42×921.82=8.50。选B。
14.答案：B
解析： a 点时CO和CO2的浓度仍随时间变化而变化，不是平衡状态，A错误； b 点和 c 点时，CO和CO2的浓度不再变化反应达到平衡状态，B正确；该反应的化学平衡常数K=c(CO)cCO2，C错误；若温度升高，该反应的化学平衡常数 K 增大，则该反应为吸热反应，ΔH>0，D错误。
15. 答案：（1）K=K1K2（或K1=K⋅K2）
（2）75%
（3）0.44
解析：（1）由于K=c2(CO)c(CO2),K1=c(H2)⋅c(CO)c(H2O)，K2=c(H2)⋅c(CO2)c(CO)⋅c(H2O)，则K1K2=c2(CO)c(CO2)，故K=K1K2。
（2）设平衡时H2的浓度为x mol⋅L−1，则
CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)
起始浓度/(mol⋅L−1) 0.020 0.020 0 0
变化浓度/(mol⋅L−1) x x x x
平衡浓度/(mol⋅L−1)0.020−x 0.020−x x x
根据题意可知，K=x2(0.020−x)2=9，解得x=0.015，则CO的转化率α(CO)=0.0150.020×100%=75%。
（3）设反应中消耗CO的物质的量为x mol，则平衡时CO、H2O(g)、H2、CO2的物质的量分别为(10−x) mol、(10−x) mol、x mol、x mol。根据CO和H2完全燃烧时的放热数据可得，283×(10−x)+286×x=2842，解得x=4，T ℃时，该反应的平衡常数K=(x/V)2(10−x)/V2=4262=0.44。
16.答案：（1）40%；1
（2）25%
（3）①c=aba+b
②2
解析：（1）平衡时CO的转化率为60%，则转化的浓度为1.2 mol⋅L−1，平衡时CO的浓度为0.8 mol⋅L−1，水蒸气的转化浓度为1.2 mol⋅L−1，转化率为1.2 mol⋅L−1÷3 mol⋅L−1×100%=40%；平衡时CO2和H2的浓度均为1.2 mol⋅L−1，故K值为1。
（2）设此时各物质的变化浓度均为X mol⋅L−1，则平衡时，CO的浓度为(2−X) mol⋅L−1，水蒸气的浓度为(6−X) mol⋅L−1，二氧化碳和氢气的浓度均为X mol⋅L−1，因为K只与温度有关，故K=X⋅X(2−X)⋅(6−X)=1，解得X=1.5，故水蒸气的转化率为1.5 mol⋅L−1÷6 mol⋅L−1×100%=25%。（3）因H2的平衡浓度c(H2)=c mol⋅L−1，故四种物质的变化浓度均为c mol⋅L−1，平衡时，CO的浓度为(a−c) mol⋅L−1，水蒸气的浓度为(b−c) mol⋅L−1，故K=c⋅c(a−c)⋅(b−c)=1，即c=aba+b。

17、答案：（1）2.0 kPa−1
（2）120 s−1⋅kPa−1
解析：α(MbO2)=c(MbO2)c(Mb)+c(MbO2)，则c(Mb)=1−α(MbO2)α(MbO2)⋅c((MbO2)(Ⅰ)。（1）K=c(MbO2)c(Mb)⋅p(O2)=α(MbO2)[1−α(MbO2)]⋅p(O2)，代入R点坐标数据得K=0.9(1−0.9)×4.5 kPa−1=2.0 kPa−1。（2）37 ℃反应达到平衡时，v正=v逆，则k1c(Mb)⋅p(O2)=k2c(MbO2)，k1=k2c(MbO2)c(Mb)⋅p(O2)=k2⋅K=60 s−1×2.0 kPa−1=120 s−1⋅kPa−1。