高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学反应的限度第1课时课时训练

课时分层作业(九)　

化学平衡常数　平衡转化率

 (建议用时：40分钟)

[合格过关练]

1．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是(　　)

A．只与化学反应本身和温度有关

B．只与反应的温度有关

C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到初始浓度的影响

D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数

A　[大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应本身和反应体系的温度，与初始浓度等其他外界条件没有任何关系。]

2．对于恒容密闭容器中发生的可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列能说明反应达到化学平衡状态的是(　　)

A．断开一个NN键的同时有6个N—H键生成

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．N2、H2、NH3的分子个数比为1∶3∶2

C　[断开NN键与生成N—H键是同一个反应方向，A项错误；该反应为纯气体反应，故恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，B项错误；平均相对分子质量＝，反应过程中m始终不变，若不变，则n不变，说明反应已达平衡，C项正确；N2、H2、NH3的分子个数比为1∶3∶2不能说明反应达到化学平衡状态，D项错误。]

3．在1 000 K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.005 9。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应(　　)

A．已达平衡状态

B．未达平衡状态，反应正向进行

C．未达平衡状态，反应逆向进行

D．无法确定

C　[Q＝＝1，Q＞K，故反应未达平衡，向逆反应方向进行。]

4．一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，则该温度下HX(g)的最大分解率为

(　　)

A．5%　　 B．16.7%

C．25% D．33%

B　[考查“始、变、平”模式和平衡常数。

设转化的H2的物质的量浓度为x。依据题意知：

　　　　　 　H2(g)＋X2(g)HX(g)

始/(mol·L－1)  　0    　0       1.0

变/(mol·L－1)  　x    　x       2x

平/(mol·L－1)  　x  　  x       1.0－2x

＝10

解之得x＝，得出HX的分解率为＝×100%≈16.7%。]

5．向某密闭容器中通入N2O4(g)，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡后，保持温度不变，再通入适量N2O4(g)，待反应达到新的平衡时，与原平衡相比，的变化情况(　　)

A．变大　 B．不变

C．变小 D．无法确定

B　[温度不变，化学平衡常数K不变，即不变。]

6．关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　)

A．增大反应物浓度，平衡常数随之增大

B．两种物质反应，化学方程式的书写方式不同，平衡常数不变

C．温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数

D．浓度商Q<K，v正<v逆

C　[平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A错误；化学方程式的书写方式不同，例如方程式的系数变化，反应的平衡常数随之改变，B错误；正、逆反应的反应物和反应产物正好相反，所以正、逆反应的平衡常数互为倒数，C正确；浓度商Q＜K时反应向正反应方向进行，所以v正＞v逆，D错误。]

7．在一定温度下的恒容密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时测得n(H2)＝0.5 mol，下列说法不正确的是(　　)

A．在该温度下，反应的平衡常数K＝1

B．平衡常数与反应温度无关

C．CO的平衡转化率为50%

D．平衡时n(H2O)为0.5 mol

B　[    CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　　

初始/mol  1      1         0      0

转化/mol  0.5    0.5       0.5     0.5

平衡/mol  0.5    0.5       0.5     0.5

由方程式及以上数据判断可得，A、C、D项正确。平衡常数与反应温度有关，B项错误。]

8．在相同的温度下，已知：反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10－31，反应②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026

(mol·L－1)－1。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为(　　)

A．①＞②　 B．①＜②

C．①＝② D．不能确定

B　[在一定温度下，平衡常数等于反应产物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积，平衡常数在一定条件下反映了反应进行程度的大小，由于反应①的平衡常数远远小于反应②的，所以反应①的反应程度小于反应②，B项正确。]

9．某温度时，可逆反应X(g)＋Y(g)Z(g)的平衡常数K＝1.0 (mol·L－1)－1。若该温度下反应物的初始浓度为c始(X)＝4 mol·L－1，c始(Y)＝a mol·L－1，达到平衡后c平(Z)＝2 mol·L－1，则a为(　　)

A．1 B．2　　　　

C．3　　 D．4

C　[根据“三段式”法分析：

　　　　　　　X(g)　＋　Y(g)　　Z(g)

初始/(mol·L－1)   4        a          0

转化/(mol·L－1)   2        2          2

平衡/(mol·L－1)   2        a－2       2

则K＝＝＝1.0(mol·L－1)－1，解得：a＝3。]

10．已知某温度下可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)，反应物的初始浓度分别为c始(M)＝1 mol·L－1、c始(N)＝2.4 mol·L－1；达到平衡后，M的平衡转化率为60%，则此时平衡常数K的数值为(　　)

A．0.25　　 B．0.5

C．1 D．2

B　[根据“三段式”法分析：

　　　　　　　M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)

初始/(mol·L－1)   1    2.4     0     0

转化/(mol·L－1)  0.6    0.6    0.6   0.6

平衡/(mol·L－1)  0.4    1.8    0.6   0.6

K＝＝＝0.5。]

11．在2 L的密闭容器中，把4 mol A和2 mol B混合，在一定条件下发生反应：3A(g)＋2B(g)4C(g)＋2D(g)，该反应达到化学平衡状态时，生成1.6 mol C，计算此条件下该反应的化学平衡常数___________________________________，

A的转化率________。

[解析]　　　　　　3A(g)＋2B(g)4C(g)＋2D(g)

初始浓度/(mol·L－1)   2     1       0      0

转化浓度/(mol·L－1)   0.6   0.4      0.8    0.4

平衡浓度/(mol·L－1)   1.4   0.6      0.8    0.4

K＝＝≈0.066 mol·L－1，α(A)＝×100%＝30%。

[答案]　0.066 mol·L－1　30%

12．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在某温度时，K＝0.4

 (mol·L－1)－2。

(1)若出现下列状态，反应将向哪个方向进行以达到平衡状态(在横线上填“向左进行”“向右进行”或“已经达平衡状态”)。

①c(N2)＝c(H2)＝1 mol·L－1，c(NH3)＝0.5 mol·L－1，______________可以达到平衡。

②c(N2)＝0.3 mol·L－1，c(H2)＝0.1 mol·L－1，c(NH3)＝0.03 mol·L－1，______________可以达到平衡。

(2)若该反应升高温度再达到平衡时，K为0.2 (mol·L－1)－2，则正反应为________反应。

[解析]　(1)Q＝＝＝0.25(mol·L－1)－2＜K，所以反应要达到平衡状态，应向右进行。

同理②Q＝＝3 (mol·L－1)－2＞K，故反应向左进行，可以达到平衡。

(2)升高温度再达到化学平衡时，K＝0.2 (mol·L－1)－2<0.4 (mol·L－1)－2，可知升温，平衡逆向移动，故正反应为放热反应。

[答案]　(1)①向右进行　②向左进行　(2)放热

13．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、产率及不同投料比对反应方向的影响等问题。已知反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：

试回答下列问题：

(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。

(2)在相同条件下，为增大反应物的转化率，该反应应在________(填“高温”或“低温”)条件下进行。

(3)在830 ℃时发生上述反应，按下表中的物质的量将各物质投入恒容反应器中，其中向正反应方向进行的反应有________(填序号)。

[解析]　(1)K＝。(2)由表中数据可知，温度越高，K越小，即反应物的转化率越低，所以为增大反应物的转化率，该反应应在低温条件下进行。(3)830 ℃时，K＝1。A项，Q＝＝1.2＞1，反应逆向进行；B项，Q＝＝＜1，反应正向进行；C项，Q＝＝0＜1，反应正向进行；D项，Q＝＝1＝K，反应处于平衡状态。

[答案]　(1)　(2)低温　(3)BC

[素养培优练]

14．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：

下列说法错误的是(　　)

A．反应达到平衡时，X的转化率为50%

B．反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 (mol·L－1)－2

C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大

D．改变温度可以改变此反应的平衡常数

C　[反应达到平衡时，X的转化率为×100%＝50%，A正确；根据反应速率之比＝浓度变化量之比＝系数之比可知：Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)＝0.05∶0.15∶0.1＝1∶3∶2，则反应的化学方程式为X＋3Y2Z，K＝＝(mol·L－1)－2＝1 600 (mol·L－1)－2，B正确；平衡常数只受温度的影响，温度不变时，化学平衡常数不变，C错误；平衡常数只受温度的影响，温度改变时，化学平衡常数一定改变，D正确。]

15．一定温度下，将2 mol A和2 mol B两种气体混合放入体积为2 L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，2 min末反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L－1，下列说法正确的是(　　)

A．x的值为1

B．A的平衡转化率为40%  

C．此温度下该反应的平衡常数K的数值等于0.5

D．A和B的平衡转化率相等

C　[平衡时C的物质的量为0.8 mol，与D相等，则x的值为2；平衡时A消耗了1.2 mol，则其平衡转化率为60%；此温度下该反应的平衡常数K＝＝0.5；由于未按照对应的化学反应系数之比投料，所以A、B的平衡转化率不相等。故选C项。]

16．把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为(　　)

A.×100%

B.×100%

C.×100%

D.×100%

B　[             X(g)＋2Y(g)2Z(g)　　　

初始物质的量/mol   a     b      0

转化物质的量/mol   x     2x     2x

平衡物质的量/mol  a－x   b－2x   2x

据题意：(a－x)＋(b－2x)＝2x

解得x＝mol，故Y的转化率为×100%＝×100%。]

17．某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：

X(g)＋mY(g)3Z(g)

平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　)

A．m＝2

B．两次平衡的平衡常数相同

C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1

D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1

D　[A.根据再次加入1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，因此m＝2。B.由于温度没有变化，故两次平衡的平衡常数不变。C.因为是按照化学方程式中系数之比充入的反应物，因此二者的平衡转化率相等。D.该反应前后气体分子数不变，因此反应后气体的物质的量与反应前一样，都为4 mol，而平衡后Z的体积分数为10%，平衡时Z的物质的量为4 mol×10%＝0.4 mol，容器体积为2 L，Z的浓度为0.2

mol·L－1。]

18．二氧化硫是常用的化工原料，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)2SO3(g)

某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。

根据图示回答下列问题：

(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)________(填“＞”“＜”或“＝”)K(B)。

[解析]　(1)A点表示可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达平衡状态，此时α(SO2)＝0.80，所以建立平衡过程中SO2转化浓度为×0.80＝0.16

 mol·L－1，根据化学方程式可求得O2的转化浓度为×0.16 mol·L－1＝0.08

mol·L－1，SO3生成浓度为0.16 mol·L－1，即有

2SO2　＋　O22SO3　　

初始浓度/(mol·L－1)                0

转化浓度/(mol·L－1)  0.16      0.08      0.16

平衡浓度/(mol·L－1)  0.04      0.02      0.16

K＝＝800(mol·L－1)－1。

(2)平衡状态由A变到B时，条件的改变是增大压强，温度没有变化，所以平衡常数不变，K(A)＝K(B)。

[答案]　(1)800 (mol·L－1)－1　(2)＝