化学选择性必修1第二节 化学平衡第1课时精练

第二节　化学平衡

第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数

基础巩固

1.在平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中通入18O组成的氧气,重新达到平衡后,则18O(　　)。

A.只存在于O2中

B.只存在于NO2中

C.只存在于O2和NO2中

D.存在于NO、O2、NO2中

答案:D

解析:由于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)是可逆反应,在通入18O组成的氧气后,18O会随着正、逆反应的进行,存在于NO、O2、NO2中。

2.在一定条件下,某密闭容器中发生可逆反应2X(g)+2Y(g)3Z(g)+2W(g),X、Y的初始浓度分别为

2.5 mol·L-1和2.0 mol·L-1,达到平衡后,下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是 (　　)。

A.c(Z)=1.5 mol·L-1

B.c(Z)=2.4 mol·L-1

C.c(W)=1.6 mol·L-1

D.c(W)=2.0 mol·L-1

答案:D

解析:可逆反应中,反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应,所以X过量,若Y完全反应,则c(Z)=3.0mol·L-1,c(W)=2.0mol·L-1。但Y不可能完全反应,所以0<c(Z)<3.0mol·L-1,0<c(W)<2.0mol·L-1,D项错误。

3.一定温度下,在某固定容积的密闭容器中发生可逆反应A(s)+3B(g)3C(g),该反应达到平衡状态的标志是(　　)。

A.密闭容器内物质的总质量不再改变

B.密闭容器内气体的压强不再改变

C.密闭容器内混合气体的总物质的量不再改变

D.密闭容器内混合气体的质量不再改变

答案:D

解析:根据质量守恒定律可知,反应前后物质的总质量相等,A项不能作为反应达到平衡状态的标志;该反应前后气体分子数相等,反应过程中混合气体的总物质的量始终不变,密闭容器内气体的压强也不变,B、C两项不能作为反应达到平衡状态的标志;由于有固体物质参加反应,所以达到平衡前混合气体的质量是不断变化的,若混合气体的质量不再变化,则说明反应达到了平衡状态,D项正确。

4.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(　　)。

A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)

B.若单位时间内生成x mol NO的同时消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态

C.达到化学平衡时,若增大容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大

D.化学反应速率的关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)

答案:A

解析:根据用不同物质表示同一反应速率时的关系可知,v逆(O2)∶v逆(NO)=5∶4,v逆(NO)=v逆(O2),代入A项中表达式知v正(O2)=v逆(O2),A项正确;NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应速率,B项不正确;达到平衡时,增大容器容积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项不正确;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项不正确。

5.可逆反应:A2(?)+B2(?)2AB(?),当温度和压强改变时,n(AB)的变化如图所示,下列叙述正确的是(　　)。

A.A2、B2及AB均为气体,ΔH<0

B.AB为气体,A2、B2至少有一种为非气体,ΔH<0

C.AB为气体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0

D.AB为固体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0

答案:B

解析:由题图可知压强相等时,升高温度,AB的物质的量减少,可知温度升高平衡向逆反应方向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0;t3开始温度不变,压强增大,AB的物质的量减少,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应是气体体积减小的反应,说明AB必为气体,A2、B2至少有一种不是气体。

6.生产硫酸的工艺流程中,反应之一是2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-190 kJ·mol-1。下列描述中能说明上述反应已达到平衡状态的是(　　)。

A.v正(O2)=2v逆(SO3)

B.容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化

C.如果容器容积是固定的,那么混合气体的密度不随时间而变化

D.单位时间内生成n mol SO3的同时生成n mol O2

答案:B

解析:达到化学平衡状态的标志:正反应速率等于逆反应速率。v正(O2)=2v逆(SO3)时,正、逆反应速率不相等,A项错误;容器中气体的平均摩尔质量不随时间而变化,说明平衡混合物中各组分含量不变,反应达到平衡状态,B项正确;气体的密度=,根据质量守恒定律,反应过程中气体的总质量不变,容器容积不变,气体的密度不会发生变化,故容器中气体的密度不随时间而变化,不能说明反应达到平衡,C项错误;生成nmolSO3的同时生成nmolO2,正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,D项错误。

7.在一定温度下,反应H2(g)+X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入容积为1.0 L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　)。

A.5% B.17%

C.25% D.33%

答案:B

解析:相同温度下,反应H2(g)+X2(g)HX(g)的平衡常数为10,则HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数为。设达到平衡时氢气的浓度为xmol·L-1。

　　　　　HX(g)     H2(g)     +   X2(g)

c始/(mol·L-1) 1 0 0

c变/(mol·L-1) 2x x x

c平/(mol·L-1) 1-2x x x

,x=,

得出HX的分解率为≈17%。

8.已知下列反应的平衡常数:

H2(g)+S(s)H2S(g)　K1

S(s)+O2(g)SO2(g)　K2

则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数为(　　)。

A.K1+K2 B.K1-K2

C.K1K2 D.

答案:D

解析:由平衡常数的定义可知:K1=,K2=,反应H2+SO2O2+H2S的平衡常数K=,可知K=。

9.某温度下,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为(　　)。

A.2 500 B.100

C.4×10-4 D.2×10-2

答案:C

解析:K2==4×10-4。

10.一定温度下,在容积为y L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示:

(1)此反应的化学方程式中=　　　　　　　。 

(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为　　　　。 

(3)下列叙述中能说明上述反应已达到平衡状态的是　　　　。 

A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1

B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化

C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M

答案:(1)2

(2) mol·L-1·min-1

(3)C

解析:(1)=2。

(2)v(M)==mol·L-1·min-1。

(3)该反应反应前后气体体积发生改变,因此混合气体的总物质的量会发生改变,当混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态。

11.现有反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),523 K时,将10 mol PCl5注入容积为2 L的密闭容器中,平衡时压强为原来的1.5倍。

(1)该温度下该反应的平衡常数K为　　　　; 

(2)PCl5的平衡转化率为　　　　。 

答案:(1)2.5　(2)50%

解析:设达到平衡时PCl5的转化浓度为xmol·L-1,则

　　　　　　　PCl5(g)  PCl3(g)   +    Cl2(g)

起始浓度/(mol·L-1)     5 0 0

变化浓度/(mol·L-1)     x x x

平衡浓度/(mol·L-1)    5-x x x

由题意可知,=1.5,解得x=2.5。K==2.5;PCl5的平衡转化率为×100%=50%。

能力提升

1.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断错误的是(　　)。

A.c1∶c2=3∶1

B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为3∶2

C.X、Y的转化率相等

D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1

答案:A

解析:由于X、Y的平衡浓度之比为1∶3,转化浓度亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,X、Y的转化率相等,A项错误、C项正确;平衡时Y和Z的生成速率之比应为3∶2,B项正确;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L-1,D项正确。

2.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:

①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)

②2HI(g)H2(g)+I2(g)

达到平衡时,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(HI)=4 mol·L-1,则此温度下,反应①的平衡常数为(　　)。

A.9 B.16 C.20 D.25

答案:C

解析:平衡时,c(H2)=0.5mol·L-1,则②中HI的变化浓度为1mol·L-1,而此时c(HI)=4mol·L-1,所以①反应生成了c(HI)=(1+4)mol·L-1=5mol·L-1,且生成的NH3和HI的浓度相等,故反应①的平衡常数为c(NH3)·c(HI)=5×4=20。

3.(1)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量活性炭发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:

①A、B、C三点中NO2的转化率最高的是　　　　　(填“A”“B”或“C”)点。 

②计算C点时该反应的压强平衡常数Kp=　　　　　　(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 

(2)以CO作还原剂与磷石膏反应,不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应体系起始总压强为0.1a MPa,不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图所示。在低于800 ℃时主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　;1 150 ℃下,反应CaSO4+COCaO+CO2+SO2达到平衡时,c平衡(SO2)=8.0×10-5mol·L-1,CO的转化率为80%,则c初始(CO)=　　mol·L-1,该反应的压强平衡常数Kp=　　　　　　(用含a的代数式表示;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;忽略副反应)。 

答案:(1)①A　②4　(2)CaSO4+4COCaS+4CO2　1.0×10-4　0.32a

解析:(1)①增大压强,平衡左移,NO2的转化率减小,所以A点NO2的转化率最高。

②设C点时NO2的浓度为xmol·L-1,则CO2的浓度也为xmol·L-1

2NO2(g)+2C(s)N2(g)　　　+　2CO2(g)

xmol·L-1　　　xmol·L-1　　xmol·L-1

p(NO2)=20MPa×=8MPa,

p(N2)=20MPa×=4MPa,

p(CO2)=20MPa×=8MPa,

Kp==4。

(2)在低于800℃时,固体产物为CaS,所以此时反应的化学方程式为CaSO4+4COCaS+4CO2

c初始(CO)==1.0×10-4mol·L-1

　CaSO4+　CO　　CaO　+CO2　+SO2

平衡(mol·L-1)　2.0×10-5　　8.0×10-5　8.0×10-5

平衡时总压强:0.1aMPa×=0.18aMPa

p(CO2)=p(SO2)=0.18aMPa×=0.08aMPa

p(CO)=0.18aMPa×=0.02aMPa

Kp==0.32a。

4.将N2和H2按一定比例混合,其密度是相同状况下H2的3.6倍,取出0.5 mol该混合气体充入密闭容器里,使之发生反应并在一定条件下达到平衡,已知反应达平衡后容器内压强是相同条件下反应前的76%,试求:

(1)反应前混合气体中N2和H2的体积之比是　　　; 

(2)达平衡时混合气体中氨的物质的量是　　　　　　; 

(3)平衡时N2的转化率为　　　。 

答案:(1)1∶4　(2)0.12 mol　(3)60%

解析:(1)N2和H2的混合气体平均相对分子质量为=3.6×2=7.2。

所以。

(2)设达到平衡时消耗N2的物质的量为xmol。

　　　　　　  N2(g)  +3H2(g)    2NH3(g)

起始物质的量/mol  0.5× 0.5× 0

转化物质的量/mol   x 3x 2x

平衡物质的量/mol  0.1-x 0.4-3x 2x

n起=0.5mol

n平=(0.5-2x)mol

T、V一定时,,x=0.06,n(NH3)=0.06mol×2=0.12mol。

(3)平衡时N2的转化率为×100%=60%。