2019届二轮复习 化学平衡 化学平衡常数 作业（全国通用） 练习

化学平衡 化学平衡常数

一、选择题

1．固体碘化铵置于密闭容器中，加热至一定温度后恒温，容器中发生反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。测得平衡时c(I2)＝0.5 mol·L－1，反应①的平衡常数为20，则下列结论不正确的是(　　)。

A．平衡时c(NH3)＝5 mol·L－1

B．平衡时HI分解率为20%

C．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志

D．平衡后缩小容器容积，NH4I的物质的量增加，I2的物质的量不变

2．(2016年天津卷改编)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)

MHx＋2y(s)　ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是(　　)。

A．容器内气体压强保持不变

B．吸收y mol H2只需1 mol MHx

C．若降温，该反应的平衡常数减小

D．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)＞v(吸氢)

3．(2018届上海虹口期末)某反应A(g)＋B(g)C(g)的能量变化如下图所示，由图象可知，加入X后(　　)。

A．反应速率增大  B．反应物转化率增大

C．生成物的能量降低  D．反应的热效应降低

4．(2018届北京东城一模)某温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入H2和I2，发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。反应体系中各物质浓度的有关数据如下。

下列判断正确的是(　　)。

A．HI的平衡浓度：a＝b>0.004

B．平衡时，H2的转化率：丁>甲

C．平衡时，乙中H2的转化率等于20%

D．丙中条件下，该反应的平衡常数K＝4

5．一定温度时，向2.0 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定部分数据见下表：

下列说法正确的是(　　)。

A．反应在前2 s 的平均速率v(O2) ＝ 0.4 mol·L－1·s－1

B．保持其他条件不变，体积压缩到1.0 L，平衡常数将增大

C．保持温度不变，向该容器中再充入2 mol SO2、1 mol O2，反应达到新平衡时增大

D．相同温度下，起始时向容器中充入4 mol SO3，达到平衡时，SO3的转化率大于10%

6．T0 ℃时，在2 L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1 ℃、T2 ℃时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是(　　)。

图a                  　图b

A．该反应的正反应是吸热反应

B．T0 ℃，从反应开始到平衡时：v(X)＝0.083 mol·L－1·min－1

C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%

D．T1 ℃时，若该反应的平衡常数K＝50，则T1＜T0

7．(2018届山东德州陵城一中月考)在一定温度下，固定体积为2 L密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，n(SO2)随时间的变化如下表。

则下列说法正确的是(　　)。

A．当v(SO2)＝v(SO3)时，说明该反应已达到平衡状态

B．用O2表示0～4 min内该反应的平均速率为0.005 mol·L－1·min－1

C．平衡时再通入O2，平衡右移，O2转化率减小，SO2转化率增大

D．若升高温度，则SO2的反应速率会变大，平衡常数K值会增大

二、非选择题

8．(2018届浙江嘉兴一中月考)碳、硫和氮元素及其化合物的处理，是资源利用和环境保护的重要研究课题。

(1)CO可转化成二甲醚，原理为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图一所示，若温度升高，则反应的平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

图一                                       图二

(2)SO2的水溶液呈酸性，某温度下，0.02 mol·L－1亚硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亚硫酸的二级电离和H2O的电离，则该温度下亚硫酸的一级电离平衡常数Ka1＝__________。

(3)已知：①2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1

②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2

若ΔH1<ΔH2<0，则SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)属于________(填“放热”或“吸热”)反应。

(4)若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图如图二所示，则电解时阳极的电极反应式为__________________________________。

(5)在恒温密闭容器中通入SO2和NO2各1 mol发生反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，当反应达到平衡后(此时NO2的转化率为α1)，维持温度和容积不变，10 min时再通入各1 mol的SO2和NO2的混合气体，20 min时再次平衡(此时NO2的转化率为α2)。两次平衡时NO2的转化率α1______α2(填“>”“<”或“＝”)，并在下图中画出正反应速率在10～30 min间随时间变化的曲线图。

9．高炉炼铁中常见的反应为Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH。

(1)某实验小组在实验室模拟上述反应。一定温度下，在2 L盛有Fe2O3粉末的恒容密闭容器中通入0.1 mol CO,5 min时生成2.24 g Fe。5 min内用CO表示的平均反应速率是________mol·L－1·min－1；5 min时CO2的体积分数为________；若将此时反应体系中的混合气体通入100 mL 0.9 mol·L－1的NaOH溶液中，充分反应后所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是________________________________________________________________________。

(2)上述反应的平衡常数表达式为K＝________；下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填序号)。

a．容器内固体质量保持不变

b．容器中气体压强保持不变

c．c(CO)＝c(CO2)

d．v正(CO)＝v逆(CO2)

(3)已知上述反应的平衡常数K与温度T(单位：K)之间的关系如下图所示，其中直线的斜率为－(气体常数R＝8.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)。

①根据图象可知，该反应的平衡常数随温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

(4)结合上述有关信息，写出两条提高CO转化率的措施：__________________、__________________。

10．Bodensteins研究了下列反应：

2HI(g)H2(g)＋I2(g)

在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：

(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为______________。

(2)上述反应中，正反应速率为v(正)＝k正·x2(HI)，逆反应速率为v(逆)＝k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027 min－1，在t＝40 min时，v(正)＝________ min－1。

(3)由上述实验数据计算得到v(正)～x(HI)和v(逆)～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为____________(填字母)。

11．(2018届山西朔州一中月考)在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：

(1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝______________。

已知：K(300 ℃)＞K(350 ℃)，该反应是________热反应。

(2)下图中表示NO2的变化的曲线是__________(填字母)。

用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________。　

(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。

a．v(NO2)＝2v(O2)

b．容器内压强保持不变

c．v逆(NO)＝2v正(O2)

d．容器内的密度保持不变

(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．及时分离出NO2气体 

b．适当升高温度

c．增大O2的浓度 

d．选择高效的催化剂

答案及解析

1．D　解析：设碘化铵生成氨气和碘化氢的浓度为x。

　　　　　  2HI(g)H2(g)＋I2(g)

　　 x　　　　 0　　　0

　　 1　　　 　0.5　　0.5

　　x－1　　 　0.5　　0.5

根据反应①的平衡常数为20，得x(x－1)＝20，解得x＝5 mol·L－1，c(NH3)＝5 mol·L－1，A正确；平衡时HI分解率为×100%＝20%，B正确；反应①固体生成气体，气体的平均摩尔质量始终不变，反应②反应前后气体的物质的量不变，气体的平均摩尔质量始终不变，故混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志，C正确；平衡后缩小容器容积，平衡①逆向移动，NH4I的物质的量增加，HI的物质的量降低，平衡②逆向移动，则I2的物质的量减小，D错误。

2．A　解析：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔH<0，该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。平衡时气体的物质的量不变，压强不变，A正确；该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要MHx的物质的量大于1 mol，B错误；降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，C错误；向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，D错误。

3．A　解析：加入X后活化能降低，反应速率增大，反应物转化率不变，生成物的能量不变，反应的热效应不变。

4．A　解析：对比甲容器，乙容器中增大碘的浓度，平衡正向移动，碘化氢的浓度增大，丙容器中氢气的浓度增大，平衡正向移动，碘化氢的浓度增大，且两者转化率相同，故HI的平衡浓度：a＝b>0.004，A正确；恒温恒容，丁与甲相比，各物质浓度增大一倍，为等效平衡，转化率相同，B错误；甲容器中氢气的转化率为×100%＝20%，乙中增大碘的浓度，氢气的转化率增大，大于20%，C错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故可以根据甲容器计算丙中条件下的平衡常数，K＝＝0.25，D错误。

5．C　解析：反应在前2 s的平均速率v(SO3)＝＝0.2 mol·L－1·s－1，同一可逆反应中同一段时间内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，v(O2)＝×0.2 mol·L－1·s－1＝0.1 mol·L－1·s－1，故A错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，与压强、物质浓度都无关，故B错误；温度不变，向该容器中再充入2 mol SO2、1 mol O2，压强增大，平衡正向移动，增大，故C正确；相同温度下，起始时向容器中充入4 mol SO3，如果三氧化硫完全转化为二氧化硫和氧气，二氧化硫和氧气的物质的量分别是4 mol、2 mol，为原来的2倍，增大压强，平衡正向移动，则二氧化硫转化率增大，所以二氧化硫转化率大于90%，相同温度下，起始时向容器中充入4 mol SO3，达到平衡时，SO3的转化率小于10%，故D错误。

6．D　解析：根据“先拐先平，数值大”的原则可推知，T1>T2，温度越高，X的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应放热，A错误；v(X)＝≈0.041 7 mol·

L－1·min－1，B错误；Y的转化率为＝0.625，C错误；由图a可知X、Y、Z物质的量变化之比为1∶1∶2，则K0为33.3<50，平衡常数越小，温度越高，D正确。

7．C　解析：没有标出正逆反应速率，无法判断，A错误；0～4 min，v(SO2)＝＝0.015 mol·L－1·min－1, 速率之比等于系数之比，v(O2)＝0.0075 mol·L－1·

min－1，B错误；平衡时再通入O2，平衡右移，O2转化率减小，SO2转化率增大，C正确；ΔH<0，升高温度，平衡左移，平衡常数K值减小，D错误。

8．(1)减小　(2)0.01　(3)放热

(4)HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO

(5)＝　

解析：(1)由图一可知，对于反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，温度升高，CO的平衡转化率下降，K减小。(2)电离平衡常数Ka1＝＝＝0.01。(3)已知：①2SO2(g)＋O22SO3(g)　ΔH1，②2NO(g)＋O22NO2(g)　ΔH2，(①－②)可得：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝×(ΔH1－ΔH2)，若ΔH1 <ΔH2 < 0，则ΔH＝×(ΔH1－ΔH2)＜0，反应放热。(4)装置的目的是用Na2SO3溶液吸收SO2，再用惰性电极电解吸收液将其转化为H2SO4，故阳极反应式为HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO。(5)温度和容积不变，10 min时再通入各1 mol的SO2和NO2的混合气体，相当于增大压强，平衡不移动，NO2的转化率不变，即α1＝α2。

9．(1)0.006　60%　c(Na＋)>c(HCO)>c(CO)>c(OH－)>c(H＋)

(2)　ad　(3)减小　－24.9

(4)降低CO2的浓度　适当降低温度

解析：(1)n(Fe)＝＝0.04 mol，由反应可知消耗CO为0.04 mol×＝0.06 mol，则5 min内CO的平均反应速率为v＝＝0.006 mol·L－1·min－1。反应前后气体的总物质的量不变，反应生成0.06 mol CO2，则5 min时CO2的体积分数为×100%＝60%。将混合气体通入100 mL 0.9 mol·L－1的NaOH溶液中，完全反应后可得0.03 mol NaHCO3和0.03 mol Na2CO3的混合溶液，因水解溶液显碱性，且CO的水解程度大于HCO，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是 c(Na＋)>c(HCO)>c(CO)>c(OH－)>c(H＋)。(2)容器内固体质量保持不变，能说明是平衡状态，故a正确；因容器中气体的总物质的量不变，压强保持不变无法说明是平衡状态，故b错误；c(CO)＝c(CO2) 无法说明是平衡状态，故c错误；当

v正(CO)＝v逆(CO2) 时能说明是平衡状态，故d正确。(3)①根据图象可知，lnK随增大而增大，而温度越高，越小，则该反应的平衡常数随温度升高而减小。②设直线与纵轴交点的纵坐标是b，则有lnK＝－·＋b，将M、N两点的坐标数值代入求得b＝1.8，则有4.8＝－·＋1.8，解得ΔH＝－24.9 kJ·mol－1。(4)此反应正方向为放热反应，可以通过降低CO2的浓度或适当降低温度，使平衡正向移动，达到提高CO转化率的目的。

10．(1)　(2)　1.95×10－3　(3)AE

解析：(1)设开始加入的HI为x mol，达平衡时转化的HI为a mol，则

　　　　   2HI(g)  H2(g)＋I2(g)

开始量/mol　　x　　　 　0　 　0

转化量/mol　　a　　　　 　　

平衡量/mol　 x－a　　   　　

所以＝0.784，得a＝0.216x，K＝。(2)平衡状态下，v(正)＝v(逆)，故有k正·x2(HI)＝k逆·x(H2)·x(I2)，则k逆＝＝。v(正)＝k正·x2(HI)，在40 min时，x(HI)＝0.85，所以，v(正)＝0.0027 min－1×0.852＝1.95×10－3 min－1。(3)图象右半区的正反应速率加快，坐标点会上移；平衡(题中已知正反应吸热)向右移动，坐标点会左移。综前所述，找出A点，同理可找出E点。

11．(1)　放

(2)b　1.5×10－3 mol·L－1·s－1

(3)bc　(4)c

解析：(1)随温度升高平衡常数减小，说明升高温度，平衡逆向移动，所以正反应是放热反应。(2)NO2是产物，随反应进行，浓度增大，平衡时Δc(NO2)＝Δc(NO)＝＝0.0065 mol·L－1，所以图中表示NO2变化的曲线是b。0～2 s内用NO表示的平均反应速率v(NO)＝＝3.0×10－3 mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，所以v(O2)＝v(NO)＝1.5×10－3 mol·L－1·s－1。(3)反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v(NO2)＝2v(O2)不能说明正逆反应速率相同，故a错误；反应前后气体分子数不同，压强不变说明正、逆反应速率相等，各组分浓度不变，故b正确；v逆(NO)＝2v正(O2)时，一氧化氮正、逆反应速率相同，说明反应达到平衡状态，故c正确；恒容容器，反应物和生成物都是气体，质量不变，体积不变，所以密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误。(4)及时分离出NO2气体，平衡正向移动，但反应速率减小，故a错误；适当升高温度，反应速率增大但平衡向逆反应方向移动，故b错误；增大O2的浓度反应速率增大，且该反应向正反应方向移动，故c正确；选择高效催化剂能增大反应速率，但平衡不移动，故d错误。