课时作业22化学平衡常数化学反应进行的方向Word下载.docx
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N2(g)+
O2(g)的平衡常数为1×
B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>
H2O>
CO2
D.温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大
A项,NO(g)
O2(g)的平衡常数为(
)
=1015,错误;
B项,H2和O2之间的反应需要点燃才能进行,错误;
C项,常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×
1030、5×
10-82、4×
10-92,平衡常数越大,则反应进行的程度越大,正确;
D项,反应②为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,错误。
3.在淀粉KI溶液中存在下列平衡:
I2(aq)+I-(aq)I
(aq)。
测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示:
t/℃
5
15
25
35
50
K
1100
841
689
533
409
A.反应I2(aq)+I-(aq)I
(aq)的ΔH>
B.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I
)减小
C.该反应的平衡常数表达式为K=
D.25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于689
选项A,温度升高,平衡常数减小,因此该反应是放热反应,ΔH<
0,错误;
选项B,温度升高,平衡逆向移动,c(I
)减小,正确;
选项C,K=
,错误;
选项D,平衡常数仅与温度有关,25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡正向移动,但平衡常数不变,仍然是689,错误。
B
4.已知反应①:
CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②:
H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g),在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
在书写平衡常数表达式时,固体不能表示在平衡常数表达式中,A错误;
由于反应③=反应①-反应②,因此平衡常数K=
,B正确;
反应③中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此ΔH<
0,C错误;
对于反应③,在恒温恒容下,增大压强,如充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。
5.将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应,得到如下表中的两组数据:
下列说法不正确的是( )
A.x=2.4
B.T1、T2的关系:
T1>
T2
C.K1、K2的关系:
K2>
K1
D.实验1在前6min的反应速率v(SO2)=0.2mol·
L-1·
min-1
实验1中,n(O2)参加=(2-0.8)mol=1.2mol,n(SO2)消耗=2.4mol,x=4-2.4=1.6,A错误;
平衡时,实验1中n(SO2)=1.6mol,实验2中n(SO2)=0.4mol,而开始时反应物的起始量相等,实验1到实验2的过程,相当于平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理,降温能使平衡向正反应方向移动,即T1>
T2,B正确;
由B选项可得实验2是在实验1的基础上降温,温度降低,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大,C正确;
由表中数据,v(SO2)=
=0.2mol·
min-1,D正确。
A
6.某温度下,将2molA和3molB充入一密闭容器中,发生反应:
aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5min后达到平衡。
已知该温度下其平衡常数K=1,若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则( )
A.a=3B.a=2
C.B的转化率为40%D.B的转化率为60%
若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则可以确定该反应前后气体体积不变,所以a=1,选项A、B错误;
设B的转化率为x,列出三段式:
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
初始物质的量/mol2300
变化物质的量/mol3x3x3x3x
平衡物质的量/mol2-3x3-3x3x3x
=1,解得x=0.4,即B的转化率为40%。
7.化学平衡状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相关数据如下表:
根据以上信息判断,下列结论错误的是( )
A.a>
b
B.增大压强,平衡状态Ⅱ不移动
C.升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动
D.反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),K1=
,
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),K2=
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),K3=
同温度下,K2=
,K3=K1·
K2,979K平衡常数a=1.47×
1.62=2.38,1173K平衡常数b=
=0.78。
计算分析可知a>
b,故A正确;
反应ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),是气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,故B正确;
计算得到平衡常数,反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小,平衡逆向进行,故C错误;
反应Ⅱ的平衡常数随温度升高而减小,说明正反应为放热反应,反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小,说明正反应为放热反应,故D正确。
8.在一定条件下发生反应3A(g)+2B(g)zC(g)+2D(g),在2L的密闭容器中把4molA和2molB混合,2min后反应达到平衡时生成1.6molC,又测得反应速率v(D)=0.2mol·
min-1。
则下列说法不正确的是( )
A.z=4
B.B的转化率是40%
C.A的平衡浓度是1.4mol·
L-1
D.平衡时气体压强是原来的
3A(g)+2B(g)zC(g)+2D(g)
4 2 0 0
1.2 0.8 1.6 0.2×
2×
2
根据生成C、D的物质的量之比等于化学计量数之比得z=4,故A正确;
B的转化率是0.8/2×
100%=40%,故B正确;
A的平衡浓度是(4mol-1.2mol)/2L=1.4mol·
L-1,故C正确;
平衡时气体压强是原来的(2.8+1.2+1.6+0.8)/(4+2)=
,故D错误。
D
9.在一定温度下,向2L体积固定的密闭容器中加入1molHI,发生反应:
2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>
0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该温度下,反应的平衡常数是
B.0~2min内HI的平均反应速率为0.05mol·
C.恒压下向该体系中加入N2,反应速率不变,平衡不移动,化学平衡常数不变
D.升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数可能增大也可能减小
A项,达到平衡状态时,氢气的浓度是0.05mol·
L-1,碘的浓度和氢气的相等,碘化氢的浓度是0.4mol·
L-1,其平衡常数是
,故A项错误。
B项,根据图象可知,氢气的变化量为0.1mol,所以HI的变化量为0.2mol。
所以0~2min内HI的平均反应速率为0.05mol·
C项,恒压条件下向体系中加入氮气,容器体积增大,等效于反应体系的压强减小,反应速率减小,故错误。
D项,升高温度,平衡正向移动,K值增大,故错误。
10.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molX和2molY进行如下反应:
3X(g)+2Y(g)4Z(s)+2W(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molZ,则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,Y的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,化学平衡常数增大
D.增加Y,Y的平衡转化率增大
化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体,而物质Z是固体,A错误;
根据化学方程式可知,平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×
=0.8mol,所以Y的转化率为
×
100%=40%,B正确;
平衡常数只与温度有关,增大压强时平衡常数不变,C错误;
增加Y后平衡右移,X的转化率增大,而Y的转化率减小,D错误。
二、非选择题
11.工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。
相关信息如下表:
(1)反应②的化学平衡常数表达式为K=____________,该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:
5c(CO2)·
c(H2)=2c(CO)·
c(H2O),试判断此时温度为________。
(2)500℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,发生反应②,达到平衡后,其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”),在其他条件不变的情况下,扩大容器容积,平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”),化学平衡常数K2________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系,K3=________(用K1、K2表示)。
500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·
L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,此时v(正)________v(逆)(填“>
”“<
”或“=”)。
(4)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示,则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v(H2)=________。
若某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示,则平衡状态由A变到B时,平衡常数KA________KB(填“>
(1)根据反应②写出平衡常数的表达式为K=
,随温度升高,平衡常数增大,说明正反应为吸热反应。
某温度下,5c(CO2)·
c(H2O),K=
=
=2.50,平衡常数只与温度有关,温度一定,平衡常数为定值,所以此时对应的温度为800℃。
(2)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在500℃,平衡常数的数值都是1.0,平衡常数只与温度有关,压强的改变不影响平衡常数,且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应,压强的改变也不会影响化学平衡。
(3)根据三反应之间的关系,③=②+①,故K3=K1·
K2;
根据反应③在500℃时的浓度值,可知此时其Qc=0.88,小于化学平衡常数值,说明反应在正向进行,故正反应速率大于逆反应速率。
(4)根据图1,10min时达到平衡,此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075mol·
min-1,则用氢气表示反应速率为0.15mol·
min-1;
化学平衡常数只与温度有关,故在图2中温度不变时,平衡常数保持不变。
(1)
吸热 800℃
(2)等于 不 不变
(3)K1·
K2 >
(4)0.15mol·
min-1 =
12.利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气,反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
(1)甲烷与水蒸气反应,被氧化的元素是__________,当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是_________________。
(2)将2molCH4和5molH2O(g)通入容积为100L的反应室,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①若达到A点所需的时间为5min,则v(H2)=________,100℃时平衡常数K=________。
②图中的p1________p2(填“<
”“>
”或“=”),A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是________。
(3)合成气用于合成氨气时需除去CO,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<
0。
下列措施中能使
增大的是________(填编号)。
A.降低温度
B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2从体系中分离
D.再通入一定量的水蒸气
(1)在CH4与H2O(g)的反应中,碳元素的化合价由-4价升高到+2价,氢元素的化合价由+1价降低到0价,共转移6mol电子,则被氧化的元素为碳元素,当生成气体1.6mol(35.84L)时,共转移电子2.4mol。
(2)①在A点时CH4的转化率为0.5,则转化的CH4的物质的量为1mol,生成的H2的物质的量为3mol,故v(H2)=
=0.006mol·
根据CH4的平衡转化率可求得达到平衡时各物质的浓度为c(CH4)=0.01mol·
L-1,c(H2O)=0.04mol·
L-1,c(CO)=0.01mol·
L-1,c(H2)=0.03mol·
L-1,则K=
=6.75×
10-4。
②在横轴上大约150℃处作垂直于横轴的直线,由此可看出在压强为p1时,CH4的转化率高,而该反应的正反应为气体体积增大的反应,故压强越小,CH4的转化率越高,故p1<
p2;
由图中任意一条曲线可看出,随着温度的升高,CH4的转化率在增大,故正反应为吸热反应,而A、B、C三点温度越来越高,故平衡常数越来越大。
(3)该反应的正反应为放热反应,故降低温度平衡正向移动,
增大;
恒温恒容时充入He,平衡不移动,
不变;
将H2从体系中分离出来,平衡正向移动,
再通入水蒸气,根据平衡移动原理可知
减小。
(1)C(碳) 2.4mol
(2)①0.006mol·
min-1 6.75×
10-4
②<
KC>
KB>
KA
(3)A、C
13.某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
经过5min后,反应达到平衡,此时转移电子6mol。
(1)该反应的平衡常数为________,v(CH3OH)=________mol·
若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,此时v(正)________v(逆)(填“>
(2)在其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.CH3OH的质量不变
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.v逆(CO)=2v正(H2)
d.混合气体的密度不再发生改变
(4)在一定压强下,容积为VL的容器充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
则p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”,下同),ΔH________0。
该反应在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(5)能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.及时分离除CH3OH气体 b.适当升高温度
c.增大H2的浓度d.选择高效催化剂
(1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=
1mol=1.5mol,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 2 5 0
变化量(mol) 1.5 3 1.5
平衡量(mol) 0.5 2 1.5
平衡浓度c(CO)=
=0.25mol·
L-1,
c(H2)=
=1mol·
c(CH3OH)=
=0.75mol·
平衡常数K=
=3;
甲醇表示的反应速率
v(CH3OH)=
=0.15mol·
min-1,
若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,计算此时浓度商
Qc=
=1.2<
3
说明平衡正向进行,此时v(正)>
v(逆);
(2)在其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应是气体体积减小的反应,平衡正向进行,一氧化碳的转化率增大;
(3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<
0,反应是气体体积减小的放热反应,反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变,分析选项中变量不变说明反应达到平衡状态;
CH3OH的质量不变,物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故a不符合;
反应前后气体质量不变,反应前后气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明反应达到平衡状态,故b不符合;
反应速率之比等于化学方程式计量数之比,当满足2v逆(CO)=v正(H2)时,说明氢气的正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,但v逆(CO)=2v正(H2)不能说明反应达到平衡状态,故c符合;
反应前后气体质量不变,容器体积不变,混合气体的密度始终不发生改变,不能说明反应达到平衡状态,故d符合;
(4)相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大,根据图象知,p1小于p2,温度升高一氧化碳转化率减小,说明升温平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<
0,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应是气体体积减小的反应,ΔS<
0,低温下满足ΔH-TΔS<
0,即低温下能自发进行;
(5)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<
0,反应是气体体积减小的放热反应,下列措施中:
a.及时分离除CH3OH,减少生成物浓度,平衡正向进行,但反应速率减小,故错误;
b.升高温度,平衡逆向移动,故错误;
c.增大H2的浓度,化学反应速率加快,平衡正向移动,故正确;
d.选择高效催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,故错误。
(1)3 0.15 >
(2)增大 (3)cd
(4)小于 小于 低温 (5)c
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