2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 主題08 化學(xué)平衡常數(shù)及相關(guān)計(jì)算補(bǔ)差試題 新人教版選修4.doc

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主題08 化學(xué)平衡常數(shù)及相關(guān)計(jì)算 1．下列關(guān)于平衡常數(shù)K的說法中，正確的是（ ） A．在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)是一個(gè)定值 B．改變反應(yīng)物濃度或生成物濃度都會(huì)改變平衡常數(shù)K C．平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)濃度、壓強(qiáng)無關(guān) D．兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書寫化學(xué)方程式，平衡常數(shù)不變 【答案】C 2．在2L的密閉容器中，起始時(shí)均投入2mol CO，在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g) △H ＜0。有關(guān)信息如圖所示，下列說法正確的是 A．T1＜T2 B．T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為4.0 L2mol－2 C．同一溫度下，n(H2)/n(CO)越大，平衡常數(shù)也越大 D．同條件下n(H2)/n(CO)越大，CO和H2的轉(zhuǎn)化率也越大 【答案】B 【解析】A、此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即T1>T2，故A錯(cuò)誤； B、CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g) 起始： 2 3 0 變化： 1 2 1 平衡： 1 1 1 根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K=，代入數(shù)值，得出K=4，故B正確；C、化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)不變，同一溫度下，n(H2)/n(CO)增大，平衡常數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；D、同條件下，n(H2)/n(CO)越大，可以認(rèn)為n(H2)增大，n(CO)不變，即氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故D錯(cuò)誤。 3．碘水溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I(xiàn)－(aq)=I3-(aq)。測(cè)得不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K如表所示，下列說法正確的是 t/℃ 5 15 25 35 50 K 1100 841 689 533 409 A．反應(yīng)I2(aq)＋I(xiàn)－(aq)I3-(aq)的ΔH>0 B．25℃時(shí)，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于689 C．其他條件不變，升高溫度，溶液中c( I3-)減小 D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c（I-）/c（I3-） 【答案】C 4．已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①H2(g)+S(s)?H2S(g)平衡常數(shù)為K1 ②S(s)+O2(g)?SO2(g)平衡常數(shù)為 K2，則相同溫度下，反應(yīng)H2(g)+SO2(g)?O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)為 A．K1+K2 B．K1﹣K2 C．K1﹒K2 D．K1/K2 【答案】D 【解析】試題分析：①H2+SH2S，K1=c(H2S)/c(H2)；②S+O2SO2，K2=c(SO2)/c(O2)；則反應(yīng)H2+SO2?O2+H2S的平衡常數(shù)K=c(O2)c(H2S)/c(H2)c(SO2)=K1/K2；故選D。 考點(diǎn)：考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算分析 5．羰基硫（COS)可用于合成除草劑、殺草丹等農(nóng)藥。H2S與CO2在高溫下反應(yīng)可制得COS: H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g) △H > 0。在 2 L 容器中充入一定量的H2S和CO2發(fā)生上述反應(yīng)，數(shù)據(jù)如下： 下列判斷不正確的是 A．K1=l/81 B．K2=K3 且n3=2n2 C．初始反應(yīng)速率：實(shí)驗(yàn)3 >實(shí)驗(yàn)2 >實(shí)驗(yàn)1 D．實(shí)驗(yàn)2中平衡時(shí)的c(COS)約為0.0286 molL-1 【答案】D 6．某溫度下的4 L密閉容器中，X、Y、W 3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時(shí)的物質(zhì)的量如下表所示。下列說法正確的是 氣體 X Y W n(起始狀態(tài))/mol 2 1 0 n(平衡狀態(tài))/mol 1 0.5 1.5 A．此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= B．達(dá)到平衡后，升高溫度，W的體積分?jǐn)?shù)減小，則此反應(yīng)的△H>0 C．達(dá)到平衡后，將容器體積壓縮為2 L，W的物質(zhì)的量濃度變?yōu)?.75molL-1 D．達(dá)到平衡后，增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 【答案】C 7．下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)(K)的敘述正確的是 A．僅升髙溫度，K可能增大，也可能減小 B．僅加入催化劑，K可能增大 C．僅增大壓強(qiáng)，K可能減小 D．僅減小濃度，K值可能減小 【答案】A 【解析】A、升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng)，則對(duì)于吸熱反應(yīng)，升高溫度K增大，對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度K減小，選項(xiàng)A正確；B、催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能使平衡，則加入催化劑，K不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、K只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)，改變壓強(qiáng)K不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、K只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)，減小濃度K不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選A。 8．往2L密閉容器中充入NO2，在三種不同條件下發(fā)生反應(yīng)2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得NO2的濃度隨時(shí)間的變化如下表（不考慮生成N2O4） 濃度/mol/L 0 10 20 30 40 50 實(shí)驗(yàn)1/800℃ 1.00 0.80 0.65 0.55 0.50 0.50 實(shí)驗(yàn)2/800℃ 1.00 0.70 0.50 0.50 0.50 0.50 實(shí)驗(yàn)3/850℃ 1.00 0.50 0.40 0.15 0.15 0.15 下列說法正確的是 A．實(shí)驗(yàn)2使用了比實(shí)驗(yàn)1效率更高的催化劑 B．實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)容器體積比實(shí)驗(yàn)1的小 C．通過實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3可判斷該反應(yīng)是放熱反應(yīng) D．實(shí)驗(yàn)2的平衡常數(shù)比實(shí)驗(yàn)3的大 【答案】A 點(diǎn)睛：注意對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把握影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素是解題的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2在相同的溫度下反應(yīng)，平衡時(shí)NO2的濃度相同，說明達(dá)到相同平衡狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)3在850℃反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)NO2的濃度較800℃小，說明溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 9．在25 ℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表： 物質(zhì) X Y Z 初始濃度(molL－1) 0.1 0.2 0 平衡濃度(molL－1) 0.05 0.05 0.1 下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50% B．反應(yīng)可表示為：X＋3Y2Z，其平衡常數(shù)為1 600 C．改變壓強(qiáng)可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù) D．改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù) 【答案】C 點(diǎn)睛：本題考查基于圖表數(shù)據(jù)的化學(xué)平衡計(jì)算問題，主要涉及轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)、可逆反應(yīng)方程式的書寫、影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素等，重在考查學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決問題的能力和分析利用圖表數(shù)據(jù)的能力。 10．為倡導(dǎo)“低碳”，減小CO2對(duì)環(huán)境的影響，需對(duì)CO2進(jìn)行創(chuàng)新利用研究。T1℃使，將將9 mol CO2和12 mol H2充入3 L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＜0，容器中CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如曲線Ⅰ所示,平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為p0。改變某一條件重新進(jìn)行上述反應(yīng)，CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如曲線Ⅱ所示。下列說法錯(cuò)誤的是 A．曲線Ⅱ?qū)?yīng)的條件改變是增大壓強(qiáng) B．T2℃時(shí),上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.52，則T2>T1 C．在T1℃，若起始時(shí)向容器充入4.5 mol CO2、6 mol H2，平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)P1>P0/2 D．在T1℃,若起始時(shí)向容器中充入4.5 mol CO2、5 mol H2、5 mol CH3OH(g)和5 mol H2O(g)，則達(dá)平衡前v(正)>v(逆) 【答案】B 【解析】A、增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡所用時(shí)間較短，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，甲醇的物質(zhì)的量增大，故A說法正確；B、 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 起始： 9 12 0 0 變化： 3 9 3 3 平衡： 6 3 3 3 根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，K=c(CH3OH)c(H2O)/[c3(H2)c(CO2)]=(11)/(132)=0.5， 0.5<0.52，說明反應(yīng)是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，有T2P0/2，故C說法正確；D、此時(shí)的濃度商Qc= =0.4<0.5，說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即v(正)>v(逆) ，故D說法正確。 11．2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。 汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí),c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線,如圖所示。 據(jù)此判斷: （1）該反應(yīng)的ΔH____(填“>”或“<”)0。 （2）在T2溫度下,0~2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=____。 （3）當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí),增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1>S2,在上圖中畫出c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線。___________________ （4）若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是____(填代號(hào))。 【答案】 < 0.025 molL-1s-1 bd 12．（1）在一定條件下，x A＋y Bz C的反應(yīng)達(dá)到平衡。 ①已知A、B、C都是氣體，在減壓后平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則x、y、z之間的關(guān)系是__________________； ②已知C是氣體，且x＋y＝z，在增大壓強(qiáng)時(shí)，如果平衡發(fā)生移動(dòng)，則平衡一定向_____________（填“正反應(yīng)方向”或“逆反應(yīng)方向”）移動(dòng)； ③已知B、C是氣體，當(dāng)其他條件不變，增大A的物質(zhì)的量時(shí)，平衡不發(fā)生移動(dòng)，則A是_________（填“固”或“液”或“氣”）態(tài)物質(zhì)； ④若加熱后C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，則正反應(yīng)是_________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。 （2）二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一。硫酸生產(chǎn)中，SO2催化氧化生成SO3的原理為：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如下圖所示。根據(jù)圖示回答下列問題： ①將2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa。該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于______________。 ②平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】 x＋y>z 逆反應(yīng)方向 固或液 放熱 800Lmol－1 ＝ （2）① 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始量（mol） 2 1 0 轉(zhuǎn)化量（mol） 1.6 0.8 1.6 平衡量（mol） 0.4 0.2 1.6 所以平衡常數(shù)K＝ ②平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)壓強(qiáng)增大，但溫度不變，所以平衡常數(shù)K(A)＝K(B)。 13．研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義?；卮鹣铝袉栴}： I.CO可用于高爐煉鐵，已知 Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2(g) △H1 =a kJ/ mol 3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4 (s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol 則反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=_________kJ/mol(用含a、b的代數(shù)式表示) Ⅱ.一定條件下，CO2和CO可以互相轉(zhuǎn)化。 （1）某溫度下，在容積為2L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。 甲容器15min后達(dá)到平衡，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為75%。則0~15min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)= _________，此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________。 欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分?jǐn)?shù)相等，則ω、x、y、z需滿足的關(guān)系是_________，且_________ (用含y的等式表示)。 （2）研究表明，溫度、壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g) C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g) △H”中乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率影響如下圖所示： 則△H_________ 0(填“>”“<”或“=”)，壓強(qiáng)p1、p 2、p3從大到小的順序是_________。 （3）CO可被NO2氧化：CO+NO2CO2+NO。當(dāng)溫度高于225℃時(shí)，反應(yīng)速率v正=k正c(CO)c(NO2)、v逆=k逆c(CO2)c(NO)，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。在上述溫度范圍內(nèi)，k正、k逆與該反應(yīng)的平衡常數(shù)K之間的關(guān)系為_________。 【答案】（b+2a）/3 0.2molL－1min－1 1.8 x=2w+y z=y > p1>p2>p3 k=k正/k逆 【解析】 【分析】 Ⅰ.根據(jù)蓋斯定律△H3=（△H1+2△H2）/3； Ⅱ（1）v(H2)=△c/△t；由K=c(CO)c(H2O)/c(CO2)n(H2)計(jì)算平衡常數(shù)； 欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分?jǐn)?shù)相等，則ω、x、y、z需滿足的關(guān)系(w-y):(x-y)=8:16即x=2w+y且z=y； （2）壓強(qiáng)越大,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率越?。? （3）達(dá)平衡時(shí)v正=v逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)，由此計(jì)算。 （3）達(dá)平衡時(shí)v正=v逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)， 故k正/k逆=c(CO2)c(NO)/c(CO)c(NO2)=k 【點(diǎn)睛】 本題考查化學(xué)基本概念和基本理論，解題關(guān)鍵：蓋斯定律、平衡原理應(yīng)用。難點(diǎn)（3）：達(dá)平衡時(shí)v正=v逆。 14．（1）反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1，平衡常數(shù)為K1 反應(yīng)Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH2，平衡常數(shù)為K2 在不同溫度時(shí)K1、K2的值如下表： 700℃ 900℃ K1 1.47 2.15 K2 2.38 1.67 反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH，平衡常數(shù)為K，則ΔH＝_______(用ΔH1和ΔH2表示)，K＝________(用K1和K2表示)，且由上述計(jì)算可知，反應(yīng)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)是 _________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。 （2）一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體，發(fā)生反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH＞0，CO2的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示： ①該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為___________；若鐵粉足量，CO2的起始濃度為2.0 mol/L，則平衡時(shí)CO2的濃度為________mol/L。 ②下列措施中能使平衡時(shí)CO物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)增大的是________(填序號(hào))。 A．升高溫度 B．增大壓強(qiáng) C．再充入一定量的CO2 D．再加入一定量鐵粉 （3）對(duì)于可逆反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2。 ①從圖中看到，反應(yīng)在t2時(shí)達(dá)平衡，在t1時(shí)改變了某種條件，改變的條件可能是______。 A．升溫 B．增大CO2濃度 C．使用催化劑 ②如果在t3時(shí)從混合物中分離出部分CO，t4～t5時(shí)間段反應(yīng)處于新平衡狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出t3～t5的v逆變化曲線_________________________。 【答案】 ΔH1－ΔH2 K1/K2 吸熱 2 0.67 A B 【解析】（1）由蓋斯定律，已知中第一個(gè)反應(yīng)減第二個(gè)反應(yīng)可得反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，所以△H=△H1－△H2，K=；由不同溫度時(shí)K1、K2的值可計(jì)算出，700℃時(shí)K=，900℃時(shí)K=，所以隨著溫度的升高，K值增大，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。 （2）①根據(jù)圖1的數(shù)據(jù)列三段式得： 所以K===2；若鐵粉足量，CO2的起始濃度為2.0 mol/L，平衡時(shí)CO2的濃度為x，列三段式得： 因?yàn)闇囟葲]變，所以K沒變，列式得： =2，解得x=≈0.67，所以平衡時(shí)CO2的濃度為0.67mol/L。 （3）①從圖中看出，在t1時(shí)改變了條件，沒有使逆反應(yīng)速率瞬間增大，是在原來基礎(chǔ)上逐漸增大，在t2時(shí)達(dá)平衡，因?yàn)樯郎睾褪褂么呋瘎┒紩?huì)使逆反應(yīng)速率瞬間增大而發(fā)生突變，增大CO2濃度，正反應(yīng)速率瞬間變大，逆反應(yīng)速率逐漸增大，所以A和C錯(cuò)誤，B正確。②如果在t3時(shí)從混合物中分離出部分CO，物質(zhì)的量濃度減小，反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)速率瞬間減小，然后逐漸增大，t4時(shí)不再變化，t4～t5時(shí)間段反應(yīng)處于新平衡狀態(tài)，所以t3～t5的v逆變化曲線為： 。