2019届二轮复习 化学平衡常数、平衡转化率的计算 作业（全国通用） 练习
展开热点3 化学平衡常数、平衡转化率的计算
1．CuCl2溶液中的铜主要以Cu(H2O)、CuCl形式存在，将CuCl2溶于浓盐酸中，存在下列平衡：Cu(H2O)(aq)＋4Cl－(aq)CuCl(aq)＋4H2O(l) ΔH＜0。
(1)该反应的平衡常数表达式为_______________________。
(2)常温下，测定平衡体系中：Cu(H2O)浓度为a mol·L－1、Cl－浓度为b mol·L－1、CuCl浓度为c mol·L－1，Cl－的转化率为____________(用含a、b、c的字母表示)。
答案 (1)
(2)
解析 (2)已知Cu(H2O)(aq)＋4Cl－(aq)CuCl(aq)＋4H2O(l)平衡体系中：Cu(H2O)浓度为a mol·L－1、Cl－浓度为b mol·L－1、CuCl浓度为c mol·L－1，则Cl－变化的浓度为4c mol·L－1，Cl－起始的浓度为(b＋4c) mol·L－1，Cl－的转化率为。
2．T温度时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO发生反应
2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5 kJ·mol－1
5 min时达到平衡，测得0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1。
(1)T温度时，该反应的平衡常数K＝________。
(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为________。
答案 (1)800 (2)4∶5
解析 (1)T温度时，0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1，则平衡时c(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1×5 min＝0.08 mol·L－1，根据方程式2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，平衡时c(CO2)＝0.16 mol·L－1，c(CO)＝0.04 mol·L－1，c(NO)＝0.04 mol·L－1，该反应的平衡常数K＝＝800。
(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比等于物质的量之比＝＝。
3．850 ℃时在体积为5 L的反应器中发生反应：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1，CO和H2O(g)浓度变化如图所示，请列式计算此条件下的平衡常数___________________________
____________________________________________。
答案 K＝＝＝1
解析 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
0.20 0.30 0 0
0.12 0.12 0.12 0.12
0.08 0.18 0.12 0.12
平衡常数K＝＝＝1。
4.甲醇是重要的化工原料，利用煤化工中生产的CO和H2可制取甲醇，发生的反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－99 kJ·mol－1。在某温度时，将1.0 mol CO与2.0 mol H2充入2 L的空钢瓶中，发生上述反应，在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为10%。甲醇浓度的变化状况如图所示：
(1)从反应开始到5 min时，生成甲醇的平均速率为____________________。
(2)5 min时达到平衡，H2的平衡转化率α＝________%，化学平衡常数K＝________。(保留两位小数)
答案 (1)0.025 mol·L－1·min－1
(2)25 0.59
解析 根据题目数据计算如下：
设平衡时甲醇的物质的量浓度为x，
CO(g)＋ 2H2(g)CH3OH(g)
起始 0.5 1 0
反应 x 2x x
平衡 0.5－x 1－2x x
(以上单位为mol·L－1)甲醇的物质的量分数为10%，所以＝10%，x＝0.125 mol·L－1。
(1)甲醇的平均速率为0.125÷5＝0.025 mol·L－1·min－1。
(2)由上述计算，反应的氢气为
2×0.125＝0.25 mol，转化率为×100%＝25%。达到平衡时CO、H2和CH3OH的物质的量浓度分别为：0.375 mol·L－1、0.75 mol·L－1和0.125 mol·L－1，所以平衡常数K＝≈0.59。
5．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________0。(填“＜”“＞”或“＝”)
(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1，则6 s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；反应经过一段时间，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为________。
答案 (1) ＜
(2)0.022 0.09 80% 80%
解析 (1)根据反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝，随着温度升高，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH＜0。
(2)6 s内消耗的A为0.003 mol·L－1·s－1×6 s×5 L＝0.09 mol，则此时A的物质的量浓度为＝0.022 mol·L－1；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09 mol。设参与反应的A的物质的量为x mol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x) mol，(0.80－x) mol、x mol、x mol，根据平衡常数的表达式和此时K＝1.0，求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率依然为80%。
6．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH＜0(Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH＜0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，回答下列问题：
①平衡后n(Cl2)＝________ mol。
②NO的转化率α1＝________。
③其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“＞”“＜”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。
④若要使K2减小，可采用的措施是________________。
答案 (1) (2)①2.5×10－2 ②75% ③＞ 不变 ④升高温度
解析 (1)反应①的化学平衡常数＝，反应②的平衡常数＝，反应③平衡常数＝，所以计算K＝。
(2) 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)
起始量/mol 0.2 0.1 0
变化量/mol 0.15 0.075 0.15
平衡量/mol 0.05 0.025 0.15
则平衡后氯气的物质的量为2.5×10－2 mol；一氧化氮的转化率＝＝75%；其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，随反应进行，气体体积减小，为保持恒压所以容器的体积减小，压强比恒容容器大，平衡正向移动，平衡时一氧化氮的转化率增大，平衡常数随温度变化，不随浓度或压强变化，若要使平衡常数减小，平衡逆向移动，正反应是放热的，所以可以选择升高温度。
7．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＜0是制造硝酸的重要反应之一。在800 ℃时，向容积为1 L的密闭容器中充入0.010 mol NO和0.005 mol O2，反应过程中NO的浓度随时间变化如图所示：
请回答下列问题：
(1)2 min内，v(O2)________ mol·L－1·min－1。
(2)升高温度，平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(3)平衡时，NO的转化率是________。
(4)800 ℃时，该反应的化学平衡常数为________。
答案 (1)1.25×10－3 (2)逆 (3)50% (4)400
解析 (1)v(NO)＝
＝0.0025 mol·L－1·min－1，则v(O2)＝v(NO)＝1.25×10－3 mol·L－1·min－1。
(2)正反应放热，则升高温度平衡逆向移动。
(3)起始时c(NO)＝0.010 mol·L－1，平衡时c(NO)＝0.005 mol·L－1，可知转化率为×100%＝50%。
(4) 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)
0.010 0.005 0
0.005 0.0025 0.005
则K＝＝＝400。
