高考化学考点50化学平衡常数必刷题.docx
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高考化学考点50化学平衡常数必刷题
考点五十化学平衡常数
1.在某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是()
A.K值越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
B.K值越大,达到平衡时,生成物的含量越大
C.反应物的转化率越大,达到平衡时,K值越大
D.温度越高,达到平衡时,K值越大
【答案】B
2.某温度下,在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2(g)和CO2(g),发生反应H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g),其起始浓度如下表所示。
测得平衡时甲中H2的转化率是60%。
下列判断正确的是()
A.甲中达到平衡所需时间最短
B.平衡时,反应的平衡常数K=4/9
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍
D.平衡时,乙和丙中H2的转化率均是60%
【答案】C
【解析】甲起始的浓度最小,所以反应最慢,达到平衡用的时间最长,选项A错误。
平衡时甲中H2的转化率是60%,可以计算出参加反应的H2为0.006mol/L平衡时的H2为0.004mol/L,进而得到平衡时的CO2也是0.004mol/L,生成的H2O和CO都是0.006mol/L,反应的平衡常数为
,选项B错误。
该反应为气体的物质的量不变的反应,恒容下,此类反应当投料比相等的时候是等效平衡态。
题目中甲和丙的投料比相等(都是1:
1)所以是等效平衡,丙的投料量是甲的两倍,所以平衡时所有物质的量浓度丙都是甲的两倍,选项C正确。
丙可以认为是在乙平衡的基础之上添加了0.01mol/L的CO2,加入CO2一定会提高H2的转化率,所以丙中H2的转化率一定大于乙,不可能出现乙和丙中H2的转化率均是60%,选项D错误。
3.温度为T℃时,向VL的密闭容器中充入一定量的A和B,发生的反应为A(g)+B(g)
C(s)+xD(g) ΔH>0,容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如表所示。
下列说法不正确的是
A.前10min的平均反应速率v(D)=0.3mol·L-1·min-1
B.该反应的平衡常数表达式为K=c(C)c2(D)/[c(A)c(B)]
C.若达到平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡不移动
D.反应至15min时,改变的条件可以是降低温度
【答案】B
4.用O2将HCl转化为Cl2,反应方程式为:
4HCl(g)+O2(g)
2H2O(g)+2Cl2(g)△H<0。
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的实验数据如下。
下列说法正确的是
A.2~6min用Cl2表示的反应速率为0.9mol/(L·min)B.增大压强可以提高HCl转化率
C.平衡常数K(200℃)<K(400℃)D.0~2min的反应速率小于4~6min的反应速率
【答案】B
5.一定条件下,利用CO2合成CH3OH的反应如下:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H1,研究发现,反应过程中会有副反应:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)△H2,温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。
下列说法中,不正确的是
A.△H1<0,△H2>0
B.增大压强有利于加快合成反应的速率
C.生产过程中,温度越高越有利于提高CH3OH的产率
D.合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=
【答案】C
【解析】
A项,根据图示升高温度CH3OH的产率降低,反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH (g)+H2O(g) 向逆反应方向移动,ΔH1
0,升高温度CO的产率增大,反应CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)向正反应方向移动,ΔH2
0,正确;B项,反应有气体参与,增大压强有利于加快合成反应的速率,正确;C项,由图像可见,温度越高CH3OH的产率越低,错误;D项,根据化学平衡常数的概念,合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=
,正确;答案选C。
6.在一定温度下,改变反应物中n(SO2)对反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0的影响如图所示,下列说法正确的是
A.反应b、c点均为平衡点,a点未达平衡且向正反应方向进行
B.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
C.反应a、b、c点均为平衡点,b点时SO2的转化率最高
D.a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>Ka
【答案】B
7.在3个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应:
SO2(g)+2NO(g)
2NO2(g)+S(s)。
改变容器I的反应温度,平衡时c(NO2)与温度的关系如下图所示。
下列说法正确的是()
A.该反应的ΔH<0
B.T1时,该反应的平衡常数为1/16
C.容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1时达到平衡,总压强之比小于1:
2
D.若T2 【答案】A 【解析】A.根据图像,升高温度,c(NO2)减小,说明平衡逆向移动,因此正反应为放热反应,ΔH<0,故A正确; 8.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)⇌2Z(g),ΔH<0,一段时间后达到平衡。 反应过程中测定的数据如下表: t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列说法正确的是 ( )。 A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1 B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正) C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44 D.其他条件不变,再充入0.3molZ,平衡时X的体积分数增大 【答案】C 【解析】A、反应前2min,消耗Y的物质的量(0.16-0.12)mol=0.04mol,则生成Z的物质的量为0.04×2mol=0.08mol,根据化学反应速率的数学表达式,v(Z)= mol/(L·min)=4×10-3mol/(L·min),故A错误;B、该反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,则达到新平衡之前,v(逆) =1.44,故C正确;D、反应前后气体的体积不变,其他条件不变,再充入0.3molZ,在等温等压下,为等效平衡,平衡不移动,则X的体积分数不变,故D错误。 9.一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下: 下列说法正确的是() A.v1 C.v1 【答案】C 10.放热反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在温度t1时达到平衡,c1(CO)=c1(H2O)=1.0mol·L-1,其平衡常数为K1。 升高反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则下列说法正确的是 A.K2和K1的单位均为mol·L-1B.K2 C.c2(CO)>c2(H2O)D.c1(CO)>c2(CO) 【答案】B 11.一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如表: 容器1 容器2 容器3 反应温度T/K 700 700 800 反应物投入量 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2 平衡v正(SO2)/mol•L-1•s-1 v1 v2 v3 平衡c(SO3)/mol•L-1 c1 c2 c3 平衡体系总压强P/Pa P1 P2 P3 物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO3) 平衡常数K K1 K2 K3 下列说法正确的是( ) A.v1<v2,c2<2c1B.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<1 C.v1<v3,α1(SO2)>α3(SO2)D.K1>K3,P2>2P3 【答案】BC 12.甲、乙两个密闭容器中均发生反应: C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH>0,有关实验数据如下表所示: 容器 容积/L 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 平衡 常数 C(s) H2O(g) H2(g) 甲 2 T1 2.0 4.0 3.2 K1 乙 1 T2 1.0 2.0 1.2 K2 下列说法正确的是( ) A.K1=12.8 B.T1 C.T1℃时向甲容器中再充入0.1molH2O(g),则平衡正向移动,CO2(g)的体积分数增大 D.若在T2温度下,向2L密闭容器中充入1.0molCO2和2.0molH2,达平衡时,CO2的转化率小于40% 【答案】AD 【解析】A.由表中数据可知,平衡时氢气的物质的量为3.2mol,则: C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g) 13.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应: C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示,已知: 气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。 下列说法正确的是() A.550℃时,若充入惰性气体,v正,v逆均减小,平衡不移动 B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡不移动 D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0p总 【答案】BC 【解析】A.可变的恒压密闭容器中反应,550℃时若充入惰性气体,相当于减小压强,平衡向着正向移动,v正、v逆均减小,故A错误; B、由图可以知道,650℃时,反应达平衡后CO的体积分数为40%,设开始加入的二氧化碳为1mol,转化了xmol, 则有C(s)+CO2(g) 2CO(g) 开始 1 0 14.在2L的恒容密闭容器中充入A(g)和B(g),发生反应: A(g)+B(g) 2C(g)+D(s) △H=akJ/mol实验内容和结果分别如下表和右图所示。 下列说法正确的是 实验 序号 温度 起始物质的量 热量变化 A B Ⅰ 600℃ 1mol 3mol 96kJ Ⅱ 800℃ 1.5mol 0.5mol - A.实验Ⅰ中,10min内平均速率v(B)=0.06mol/(L·min); B.上述方程式中a=-160 C.600℃时,该反应的平衡常数是1.5 D.向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5molA和1.5molB,A的转化率减小 【答案】BC 【解析】A、.10min内C生成了1.2mol,则反应速率v(C)=1.2mol/(2L×10min)==0.06mol·L-1·min-1,速率 15.工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。 通过对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。 (1)反应2NO2(g) N2(g)+2O2(g),设起始时容器中只有NO2,平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。 则A点时,NO2的转化率为_______________,B点时,设容器的总压为aPa,则平衡常数Kp为____________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 (2)向2L密闭容器中加入2molCO2和6molH2,在适当的催化剂作用下,下列反应能自发进行: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。 ①该反应ΔH_______0(填“>”、“<”或“=”) ②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。 (填字母) a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 b.1molCO2生成的同时有3molH—H键断裂 c.CO2的转化率和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变 ③反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在起始温度(T1℃)、体积相同(2L)的两密闭容器中,改变条件,反应过程中部分数据见下表: 反应时间 CO2/mol H2/mol CH3OH/mol H2O/mol 反应Ⅰ: 恒温恒容 0min 2 6 0 0 10min 4.5 20min 1 30min 1 反应Ⅱ: 绝热恒容 0min 0 0 2 2 反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_______________________________。 达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比: 平衡常数K(I)____________K(II)(填“>”、“<”或“=”);平衡时CH3OH的浓度c(I)____________c(II)(填“>”、“<”或“=”)。 【答案】50%aPa 16. (1)常温下,在200mL氢氧化钡溶液中含有1×10-3mol的钡离子,将此溶液与pH=3的盐酸混合,使其混合溶液的pH=7,应取氢氧化钡溶液和盐酸的体积之比是_________。 (2)25℃时,利用pH试纸测得0.1mol•L-1醋酸溶液的pH约为3,则可以估算出醋酸的电离常数约为_______;向10mL此溶液中加入少量冰醋酸,忽略溶解过程中溶液温度和体积的微小变化,溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的值将_____(填“增大”、“减小”或“无法确定”)。 (3)电化学法是合成氨的一种新方法,其原理如图所示,阴极的电极反应式是_____。 (4)废水中含氮化合物的处理方法有多种。 ①NaClO溶液可将废水中的NH4+转化为N2。 若处理过程中产生N20.672L(标准状况),则需要消耗0.3mol·L-1的NaClO溶液______________L。 ②在微生物的作用下,NH4+经过两步反应会转化为NO3-,两步反应的能量变化如图所示。 则1molNH4+(aq)全部被氧化成NO3-(aq)时放出的热量是______________kJ。 ③用H2催化还原法可降低水中NO3-的浓度,得到的产物能参与大气循环,则反应后溶液的pH______(填“升高”、“降低”或“不变”)。 (5)常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。 若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液c(CO32-)∶c(HCO3-)=_______。 [常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11]。 【答案】1: 1010-5mol·L-1减小N2+6H++6e-=2NH30.3346升高1: 2或0.5 ①,第二步热化学反应为NO2-(aq)+0.5O2(g)=NO3-(aq)△H=-73kJ•mol-1②,由盖斯定律可知①+②得1molNH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式为NH4+(aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3-(aq)+H2O(l)△H=-346kJ•mol-1,即放出346kJ的热量; ③H2催化还原饮用水中NO3-,反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环,则产物为水和氮气,该反应为5H2+2NO3- N2+4H2O+2OH-,氢氧根离子浓度增大,则pH升高; (5)若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液酸碱性主要决定CO32-+H2O HCO3-+OH-,K= ,c(CO32-)∶c(HCO3-)= 。 17.Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。 (1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。 反应 大气固氮N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) 工业固氮N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) 温度/℃ 27 2000 25 400 450 平衡常数K 3.84×10-31 0.1 5×108 0.507 0.152 ①分析数据可知: 大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②分析数据可知: 人类不适合大规模模拟大气固氮的原因: ____________________________。 (2)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线,下图所示的图示中,正确的是________(填“A”或“B”);比较p1、p2的大小关系: ________。 Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)。 (3)在一定温度下,将1molN2和3molH2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8mol。 ①达平衡时,H2的转化率α1=________。 ②已知平衡时,容器压强为8MPa,则平衡常Kp=________(用平衡分压代替浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 【答案】吸热K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产Ap2>p160%49/192或0.255或0.26 18.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),现在实验室模拟该反应并进行分析。 (1)下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的焓变ΔH__________0(填“>”、“<”或“=”)。 ②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2(填“>”、“<”或“=”)。 ③若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______________。 A.升高温度B.将CH3OH(g)从体系中分离 C.使用合适的催化剂D.充入He,使体系总压强增大 (2)在容积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,如图所示 下列说法正确的是________(填序号); ①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=nA/tAmol·L-1·min-1 ②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 ③该反应为放热反应 ④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时 增大 (3)在T1温度时,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为_____________。 【答案】<>B③④(2-α)/2 物质的量之比,即容器内的压强与起始压强之比等于(4-2α): 4=(2-α): 2。 19.“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如: CO2、CO、CH4、CH3OH等)为初始反应物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。 以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。 在尿素合成塔中的主要反应可表示如下: 反应I: 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)△H1=-159.47kJ/molK1 反应II: NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ/molK2 总反应: 2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3K3 请回答: (1)①总反应的△H3=_______kJ/mol。 该热化学方程式的平衡常数K3=______(用K1、K2表示)。 ②一定温度下,在体积固定的密闭容器中按计量比进行反应I,下列不能说明反应达平衡状态的是_____________。 A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内气体总压强不再变化 C.2V正(NH3)=V逆(CO2) D.容器内混合气体的密度不再变化 ③环境为真空时,在一敞开容器(非密闭容器)中加入NH2COONH4固体,足够长时间后,反应是否建立平衡状态? ___________(填“是”或“否”)。 (2)在体积可变的恒压(P总)密闭容器中充入1molCO2与足量的碳,让其发生反应: C(s)+CO2(g) 2CO(g)△H>0。 平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。 ①T℃时,达平衡后向容器中若充入稀有气体,v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”);若充入等体积的CO2和CO,平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 ②650℃,CO2的转化率为_____________。 ③已知: 气体分压(P分)=气体总压×体积分数。 用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数,925℃时,Kp=_____________(用含P总的代数式表示)。 【答案】-86.98K1·K2AC否>不25%23.04P总 20. (1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在体积为1L的恒容密闭容器中,充入2molCO和4molH2,一定条件下发生上述反应,测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图一所示。 下列说法正确的是____________(填字母序号)。 A.达到平衡时,H2的转化率为65% B.5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变 C.达到平衡后,再充入氩气,反应速率减小 D.2min前v(正)>v(逆),2min后v(正) (2)碳与水蒸气反应制取H2的相关反应如下: Ⅰ: C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.0kJ/mol Ⅱ: CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-43kJ/mol Ⅲ: CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H=-178.3kJ/mol 计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g)的△H=__________kJ/mol; ①若K1、K2、K3分别为反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数,该平衡常数K=__________(用K1、K2、K3表示)。 ②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g),采取以下措施可以提高H2产率的是________。 (填字母) A.降低体系的温度B.压缩容器的体积C.增加CaO的量D.选用适当的催化剂 【答案】B-90.3K1·K2·K3A
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