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2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第02章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 專題2.3.3 化學(xué)平衡常數(shù)試題 新人教版選修4.doc

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2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第02章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 專題2.3.3 化學(xué)平衡常數(shù)試題 新人教版選修4.doc

專題2.3.3 化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)1定義 在一定_下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)_狀態(tài)時,_濃度冪之積與_濃度冪之積的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù)),用符號_表示。2表達(dá)式 對于一般的可逆反應(yīng)mA(g)+ nB(g) pC(g)+qD(g),平衡常數(shù)的表達(dá)式為_。3特點(diǎn)K只受_影響,與反應(yīng)物或生成物的_無關(guān)。4意義 K值越大平衡體系中生成物所占的比例_正向反應(yīng)進(jìn)行的程度_反應(yīng)進(jìn)行得越_反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率_;反之,反應(yīng)進(jìn)行得就越_,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率就越小。一般當(dāng)_時,該反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了。二、平衡轉(zhuǎn)化率1含義 平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比,用來表示反應(yīng)限度。2表達(dá)式平衡轉(zhuǎn)化率=或平衡轉(zhuǎn)化率=或平衡轉(zhuǎn)化率= 一、1溫度 平衡 生成物 反應(yīng)物 K 2K = 3溫度 濃度變化4越大 越大 完全 越大 不完全 K >105 一、理解化學(xué)平衡常數(shù)的三種關(guān)系(1)與化學(xué)方程式書寫形式的關(guān)系對于同一可逆反應(yīng),正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù)。若化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)等比例擴(kuò)大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會發(fā)生改變。兩反應(yīng)相加得到新反應(yīng),其平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積。兩反應(yīng)相減得到的新反應(yīng),其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)相除得到的商。(2)與反應(yīng)熱的關(guān)系(3)與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系由于固體、純液體的濃度視為常數(shù),所以在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫出。在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如有水參加,由于水的濃度視為常數(shù)而不必出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。在非水溶液中進(jìn)行的反應(yīng),若有水參加或生成,則應(yīng)出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。二、化學(xué)平衡相關(guān)計算問題化學(xué)平衡問題中常涉及到化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計算,通常利用“三段式”求解。所謂“三段式”就是在化學(xué)方程式下面,表示出“起始狀態(tài)”、“轉(zhuǎn)化部分”、“平衡狀態(tài)”各組分的濃度或物質(zhì)的量,進(jìn)行列式求解。如下所示(a、b可指物質(zhì)的量、濃度等): mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始:a b 0 0轉(zhuǎn)化: mx nx px qx平衡: amxbnx px qx 某恒定溫度下,在一個2 L的密閉容器中充入A氣體,B氣體,測得其濃度為2 mol/L和1 mol/L;且發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+2B(g) 4C(?)+2D(?)已知“?”代表C、D狀態(tài)未確定;反應(yīng)一段時間后達(dá)到平衡,測得生成1.6 mol C,且反應(yīng)前后壓強(qiáng)比為54,則下列說法中正確的是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為:K= 此時B的轉(zhuǎn)化率為35%增大該體系壓強(qiáng),平衡向右移動,但化學(xué)平衡常數(shù)不變增加C的量,A、B轉(zhuǎn)化率不變A B C D 【答案】D 三、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的大小K值越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大;K值越小,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。(2)判斷可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時反應(yīng)進(jìn)行的方向QcK,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行Qc=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)QcK,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行(3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng) (4)有關(guān)計算(1)利用平衡濃度計算平衡常數(shù)K;(2)利用K計算平衡濃度和轉(zhuǎn)化率;(3)利用K判斷某一時刻是否為平衡狀態(tài)或v正、v逆的大小關(guān)系等?;瘜W(xué)平衡常數(shù)理解應(yīng)注意的問題(1)與化學(xué)方程式書寫形式的關(guān)系:對于同一可逆反應(yīng),正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù),即K正。若化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會發(fā)生改變。如化學(xué)計量數(shù)擴(kuò)大1倍,則K。(2)與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系:由于固體或純液體的濃度視為常數(shù),所以在平衡常數(shù)表達(dá)式中不再寫出。稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如有水參加,由于水的濃度視為常數(shù)而不必出現(xiàn)在表達(dá)式中。非水溶液中進(jìn)行的反應(yīng),若有水參加或生成,則應(yīng)出現(xiàn)在表達(dá)式中。煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在恒容容器中進(jìn)行,平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:溫度/4005008301000平衡常數(shù)K10910.6下列判斷正確的是A達(dá)平衡后升溫,反應(yīng)速率增大,壓強(qiáng)減小B其他條件不變,增加壓強(qiáng)能提高CO的轉(zhuǎn)化率C該反應(yīng)H0D830時,在2 L的密閉容器中加入4 mol CO(g)和4 mol H2O(g),平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率是50% 【答案】D 四、等效平衡等效平衡與等同平衡的異同條件等效條件結(jié)果恒溫恒容:反應(yīng)前后氣體體積不相等的可逆反應(yīng),aA(g)bB(g) cC(g)n(g)0投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量相同回歸定值兩次平衡時各組分百分含量、n、c均相同完全相同等同平衡恒溫恒容:反應(yīng)前后氣體體積相等的可逆反應(yīng),aA(g)bB(g)cC(g)n(g)=0投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量等比例回歸定比兩次平衡時各組分百分含量相同,n、c同比例變化等效平衡恒溫恒壓:所有有氣體參加的可逆反應(yīng)投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量等比例回歸定比兩次平衡時各組分百分含量相同、c相同,n同比例變化等效平衡已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=197 kJmol-1。向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙)2 mol SO3。恒溫、恒容下反應(yīng)達(dá)平衡時,下列關(guān)系一定正確的是A容器內(nèi)壓強(qiáng)p:p甲=p丙>2p乙BSO3的質(zhì)量m:m甲=m丙>2m乙Cc(SO2)與c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙D反應(yīng)放出或吸收熱量的數(shù)值Q:Q甲=Q丙>2Q乙 比相同,C錯。由等效平衡原理知,Q甲+Q丙=H,Q甲與Q丙不一定相等,D錯。【答案】B 1只改變一個影響因素,平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述錯誤的是AK值不變,平衡可能移動 BK值變化,平衡一定移動C平衡移動,K值可能不變 D平衡移動,K值一定變化2雙選將BaO2放入密閉的真空容器中,反應(yīng)2BaO2(S)2BaO(s)+O2(g)達(dá)到平衡。保持溫度不變,縮小容器容積,體系重新達(dá)到平衡,下列說法正確的是A平衡常數(shù)減小BBaO量不變C氧氣壓強(qiáng)不變DBaO2量增加3一定條件下,將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)。2 min末該反應(yīng)達(dá)到平衡,生成0.8 mol D,并測得C的濃度為0.2 mol/L。下列判斷正確的是A從開始到平衡A的平均反應(yīng)速率為0.3 mol/(Ls)B從開始到平衡B的轉(zhuǎn)化率為60%C此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式D若混合氣體的密度不再改變時,該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài) 4對于可逆反應(yīng)A(g)2B(g)3C(g)D(s),在1 L密閉容器中加入2 mol A和4 mol B,恒溫恒容時達(dá)到化學(xué)平衡,A的物質(zhì)的量為1 mol,則下列說法正確的是A若起始加入6 mol C和4 mol D,則達(dá)到化學(xué)平衡時,各種氣體的物質(zhì)的量之比為121B若起始加入3 mol C和0.5 mol D,則達(dá)到化學(xué)平衡時,各種氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比為123C該可逆反應(yīng)達(dá)平衡時,A、B的轉(zhuǎn)化率相等D若向密閉容器中再加入10 g A氣體,則容器中氣體總質(zhì)量也增加10 g5某溫度下,在一個2 L的密閉容器中加入4 mol A和2 mol B進(jìn)行如下反應(yīng):3A(g)2B(g)4C(s)D(g),反應(yīng)2 min后達(dá)到平衡,測得生成1.6 mol C,下列說法正確的是A前2 min D的平均反應(yīng)速率為0.2 molL1min1B此時,B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%C增大該體系的壓強(qiáng),平衡不移動,化學(xué)平衡常數(shù)不變D增加B,平衡向右移動,B的平衡轉(zhuǎn)化率增大 62018江蘇卷一定溫度下,在三個容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應(yīng)物,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)放熱),測得反應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下: 下列說法正確的是Av1< v2,c2< 2c1 BK1> K3,p2> 2p3Cv1< v3,1(SO2 ) >3(SO2 ) Dc2> 2c3,2(SO3 )+3(SO2 )<172017江蘇溫度為T1時,在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng):2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)(正反應(yīng)吸熱)。實驗測得:v正= v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)c(O2),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。下列說法正確的是 A達(dá)平衡時,容器與容器中的總壓強(qiáng)之比為45 B達(dá)平衡時,容器中比容器中的大C達(dá)平衡時,容器中NO的體積分?jǐn)?shù)小于50%D當(dāng)溫度改變?yōu)門2時,若k正=k逆,則 T2> T182017天津常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2105。已知:Ni(CO)4的沸點(diǎn)為42.2,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來,加熱至230制得高純鎳。下列判斷正確的是A增加c(CO),平衡向正向移動,反應(yīng)的平衡常數(shù)增大B第一階段,在30和50兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50C第二階段,Ni(CO)4分解率較低D該反應(yīng)達(dá)到平衡時,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO) 1【答案】D 2【答案】CD【解析】A項,平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)就不變,錯誤。B項,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)。保持溫度不變,縮小容器容積,即增大了壓強(qiáng),根據(jù)平衡移動原理,化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動,即向逆反應(yīng)方向移動,所以BaO量減小,錯誤。C項,由于溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)就不變,其數(shù)值就等于氧氣的濃度,濃度不變,因此氧氣壓強(qiáng)不變,正確。D項,縮小容器容積,平衡逆向移動,所以體系重新達(dá)到平衡,BaO2量增加,正確。3【答案】D【解析】依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算;3A(g)+B(g) xC + 2D(s)起始量(mol) 3 1 0 0變化量(mol) 1.2 0.4 0.4x 0.8平衡量(mol) 1.8 0.6 0.4x 0.8C的濃度為0.2 mol/L,C的物質(zhì)的量為0.4 mol,計算得到x=1;A、A的平均反應(yīng)速率=0.3 mol/(Lmin),A錯誤;B、B的轉(zhuǎn)化率=100%=40%,B錯誤;C、D為固體,該條件下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=,C錯誤;D、反應(yīng)生成物中含有固體,密度等于氣體質(zhì)量除以體積,所以若混合氣體的密度不再改變時,該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài),D正確;答案選D。 4【答案】C【解析】先分析起始加入2 mol A和4 mol B時,平衡體系中A、B、C的物質(zhì)的量。A(g) 2B(g)3C(g) D(s)起始量 2 mol 4 mol 0 0轉(zhuǎn)化量 1 mol 2 mol 3 mol 1 mol平衡量 1 mol 2 mol 3 mol 1 mol若投料6 mol C和4 mol D,由于D是固體,投料與原投料等效,各種氣體的物質(zhì)的量之比為123,A項錯誤;若通入3 mol C和0.5 mol D,投料相當(dāng)于原投料的一半,平衡時3種氣體的物質(zhì)的量分別為0.5 mol、1 mol、1.5 mol,其中平衡體系中D完全轉(zhuǎn)化為A、B,不符合反應(yīng)特征,B項錯誤;由于該反應(yīng)反應(yīng)物的投料比等于化學(xué)計量系數(shù)比,所以反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等,C項正確;加入10 g A,由于平衡正向移動,生成固體D,氣體總質(zhì)量增加少于10 g,D項錯誤。5【答案】B 6【答案】CD【解析】對比容器的特點(diǎn),將容器1和容器2對比,將容器1和容器3對比。容器2中加入4molSO3等效于在相同條件下反應(yīng)物投入量為4molSO2和2molO2,容器2中起始反應(yīng)物物質(zhì)的量為容器1的兩倍,容器2相當(dāng)于在容器1達(dá)平衡后增大壓強(qiáng),將容器的體積縮小為原來的一半,增大壓強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)速率加快,21,增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動,平衡時c22c1,p22p1,1(SO2)+2(SO3)1,容器1和容器2溫度相同,K1=K2;容器3相當(dāng)于在容器1達(dá)到平衡后升高溫度,升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快,31,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,平衡時c3c1,p3p1,3(SO2)1(SO2),K3K1。根據(jù)上述分析,A項,21,c22c1,A項錯誤;B項,K3K1,p22p1,p3p1,則p22p3,B項錯誤;C項,31,3(SO2)1(SO2),C項正確;D項,c22c1,c3c1,則c22c3,1(SO2)+2(SO3)1,3(SO2)1(SO2),則2(SO3)+3(SO2)1,D項正確;答案選CD。7【答案】CD A根據(jù)容器II的起始投料,Q=K,平衡將向正反應(yīng)方向移動,所以容器II在平衡時氣體的總物質(zhì)的量一定大于1 mol,故兩容器的壓強(qiáng)之比一定小于45,A錯誤;B若容器II在某時刻,由反應(yīng)2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2變化量(mol/L) 2x 2x x平衡量(mol/L) 0.32x 0.5+2x 0.2+x因為,解之得x=,求出此時濃度商Qc=>K,所以容器II達(dá)平衡時,一定小于1,B錯誤;C若容器III在某時刻,NO的體積分?jǐn)?shù)為50%2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0 0.5 0.35變化量(mol/L) 2x 2x x平衡量(mol/L) 2x 0.52x 0.35x 由0.52x=2x+0.35x,解之得,x=0.05,求出此時濃度商Qc=>,說明此時反應(yīng)未達(dá)平衡,反應(yīng)繼續(xù)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,NO進(jìn)一步減少,所以C正確;D溫度為T2時,>0.8,因為正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度后化學(xué)平衡常數(shù)變大,所以T2>T1,D正確。8【答案】B

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