2018秋高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第2節(jié) 第1課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率檢測(cè) 魯科版選修4.doc

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第1課時(shí) 化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率 1．已知448 ℃時(shí)反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)是49，則HI(g) H2(g)＋I(xiàn)2(g)在該溫度下的平衡常數(shù)是(　　) A. B．2 401 C．7 D. 解析：化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以逆反應(yīng)的平衡常數(shù)是正反應(yīng)平衡常數(shù)的倒數(shù)。由于逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)是正反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)的，所以該逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝。 答案：D 2．可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3，在容積為10 L的密閉容器中進(jìn)行，開(kāi)始時(shí)加入2 mol N2和3 mol H2，達(dá)平衡時(shí)，NH3的濃度不可能達(dá)到(　　) A．0.1 molL－1 B．0.2 molL－1 C．0.05 molL－1 D．0.15 molL－1 解析：2 mol N2和3 mol H2反應(yīng)，假設(shè)反應(yīng)能夠進(jìn)行到底，則3 mol H2完全反應(yīng)，生成2 mol NH3，此時(shí)NH3濃度為0.2 molL－1，但由于反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能完全反應(yīng)，所以NH3濃度達(dá)不到0.2 molL－1。 答案：B 3．在密閉容器中，給一氧化碳和水蒸氣的氣體混合物加熱，在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)： CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。在500 ℃時(shí)，平衡常數(shù)K＝9。若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.02 molL－1，則在此條件下CO的轉(zhuǎn)化率(　　) A．25% B．50% C．75% D．80% 解析：設(shè)消耗c(CO)＝x molL－1，可列三段式計(jì)算： 　　　　　CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) 始/(molL－1)　0.02　　0.02　　　　0　　　0 轉(zhuǎn)/(molL－1) x x x x 平/(molL－1) 0.02－x 0.02－x x x 平衡常數(shù)K＝＝＝9，解得x＝0.015，則CO的轉(zhuǎn)化率為100%＝75%，故選C項(xiàng)。 答案：C 4．已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①H2(g)＋S(s)H2S(g)，K1；②S(s)＋O2(g)SO2(g)，K2；則反應(yīng)H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)是(　　) A．K1＋K2 B．K1－K2 C．K1K2 D. 解析：K1＝，K2＝，第三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)K3＝＝＝K1＝。 答案：D 5．羰基硫(COS)可作糧食熏蒸劑，防止某些昆蟲(chóng)、線蟲(chóng)和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g) K＝0.1。反應(yīng)前CO的物質(zhì)的量為10 mol，平衡后CO物質(zhì)的量為8 mol，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．平衡時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量為17 mol B．通入CO后，正反應(yīng)速率逐漸增大 C．反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為6 mol D．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80% 解析：利用三段式計(jì)算： 　　　　　CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g) 起始(mol)：　　　10　　　n　　　　0　　　　0 變化(mol): 2 2 2 2 平衡(mol): 8 n－2 2 2 K＝＝＝0.1，解得n＝7 mol，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)前后體積不變，一直為17 mol，A正確；通入CO后瞬間正反應(yīng)速率增大、平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率再逐漸減小，B錯(cuò)誤；CO的轉(zhuǎn)化率＝100%＝20%，D錯(cuò)誤。 答案：A 6. 在一定溫度下，將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。 (1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________。 (2)已知在700 ℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1＝0.6，則該溫度下反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)K2＝________，反應(yīng) CO2(g)＋ H2(g) CO(g)＋ H2O(g)的平衡常數(shù)K3＝________。 (3)在830 ℃下，某時(shí)刻CO2的物質(zhì)的量為2 mol，則此時(shí)v(正)________v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。 解析：(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念K＝。 (2)K2＝＝＝≈1.67，K3＝＝＝≈0.77。 (3) 所以c(CO)＝0.5 molL－1，c(H2O)＝0.5 molL－1，c(CO2)＝1 molL－1，c(H2)＝0.5 molL－1故＝v(逆)。 答案：(1)　(2)1.67　0.77　(3)> 時(shí)間：40分鐘 [A級(jí)　基礎(chǔ)鞏固] 基礎(chǔ)題Ⅰ 1．下列關(guān)于平衡常數(shù)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃度表示，生成物濃度用平衡濃度表示 B．化學(xué)平衡常數(shù)較大的可逆反應(yīng)，所有反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定大 C．可以用化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度 D．平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑有關(guān) 解析：平衡常數(shù)中的濃度都是平衡濃度，它僅受溫度的影響，A、D錯(cuò)誤；化學(xué)平衡常數(shù)大小可以描述反應(yīng)的限度，C正確；轉(zhuǎn)化率不但受平衡常數(shù)的影響，而且還受自身起始濃度及其他物質(zhì)濃度的影響，B錯(cuò)誤。 答案：C 2．下列關(guān)于平衡常數(shù)K的說(shuō)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)恒定值 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(wú)關(guān) D．從平衡常數(shù)K的大小不能推斷一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度 解析：A.化學(xué)平衡常數(shù)受溫度影響，溫度變化，化學(xué)平衡常數(shù)發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤；B.濃度不影響化學(xué)平衡常數(shù)，故B錯(cuò)誤；C.平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，反應(yīng)濃度、壓強(qiáng)不影響化學(xué)平衡常數(shù)，所以C選項(xiàng)是正確的；D.平衡常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，可逆程度越小，平衡常數(shù)K的大小可以推斷一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度，故D錯(cuò)誤。 答案：C 3．一定條件下反應(yīng)2AB(g)A2(g)＋B2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(　　) A．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A2，同時(shí)消耗2n mol AB B．容器內(nèi)，3種氣體AB、A2、B2共存 C．混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化 D．容器中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間變化 解析：A中反應(yīng)方向一致，不能判斷。B此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，任何時(shí)候容器內(nèi)，3種氣體AB、A2、B2都共存，不能判斷。C此反應(yīng)是氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和與氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等的反應(yīng)，混合氣體的總壓強(qiáng)是不變量，不能判斷。D可直接判斷反應(yīng)達(dá)平衡。 答案：D 4．已知反應(yīng)2NH3N2＋3H2達(dá)到平衡時(shí)，NH3在混合氣體中所占的體積分?jǐn)?shù)為20%，則此時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為(　　) A．40%　　　　　　　 B．80% C．33.3% D．66.7% 解析：假設(shè)該反應(yīng)從NH3開(kāi)始，且NH3的起始物質(zhì)的量為2 mol，轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量為x mol。 2NH3N2?。?H2　 起始物質(zhì)的量/mol　 2 0 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol　 x 0.5x 1.5x 平衡物質(zhì)的量/mol 2－x 0.5x 1.5x 由題意得：100%＝20%， 解得x＝。 則NH3的轉(zhuǎn)化率為100%≈66.7%。 答案：D 5．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(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．反應(yīng)達(dá)到平衡時(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．增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大 D．改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù) 解析：溫度為25 ℃，增大壓強(qiáng)，平衡常數(shù)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 基礎(chǔ)題Ⅱ 6．700 ℃時(shí)，H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)，該溫度下，在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，投入H2和CO2，起始濃度如下表所示．其中甲經(jīng)2 min達(dá)平衡時(shí)，v(H2O)為0.025 molL－1min－1，下列判斷不正確的是(　　) 起始濃度 甲 乙 丙 c(H2)/(molL－1) 0.10 0.20 0.20 c(CO2)/(molL－1) 0.10 0.10 0.20 A.平衡時(shí)，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于50% B．當(dāng)反應(yīng)平衡時(shí)，丙中c(CO2)是甲中的2倍 C．溫度升至800 ℃，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) D．其他條件不變，若起始時(shí)向容器乙中充入0.10 molL－1和0.20 molL－1 CO2，到達(dá)平衡時(shí)c(CO)與乙不同 解析：A.根據(jù)甲計(jì)算二氧化碳轉(zhuǎn)化率，乙可以看做在甲平衡狀態(tài)加入0.10 molL－1氫氣，平衡正向進(jìn)行二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；B.丙起始量是甲起始量的2倍，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，所以丙中二氧化碳濃度是甲中二氧化碳濃度的2倍；C.根據(jù)甲結(jié)合三段式列式計(jì)算平衡常數(shù)，和升溫后平衡常數(shù)比較分析判斷平衡移動(dòng)方向判斷反應(yīng)能量變化；D.結(jié)合化學(xué)平衡三段式和平衡常數(shù)列式計(jì)算分析判斷。 答案：D 7．抽煙對(duì)人體有害。煙草不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳被吸進(jìn)肺里跟血液中的血紅蛋白(用Hb表示)化合，發(fā)生下述反應(yīng)：CO＋HbO2O2＋HbCO。實(shí)驗(yàn)表明，HbCO的濃度即使只有HbO2濃度的2%，也足以使人的智力受損。試回答： (1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________。 (2)抽煙后，吸入肺部的空氣中測(cè)得的CO和O2的濃度分別為10－6 molL－1和10－2 molL－1。已知37 ℃時(shí)，平衡常數(shù)K＝220，這時(shí)HbCO的濃度__________HbO2濃度的0.02倍(填“大于”“等于”或“小于”)。 解析：(2)＝K＝＝ 2．210－2。 答案：(1)　(2)大于 [B級(jí)　能力提升] 8．在0.5升密閉容器中，一定量的氮?dú)馀c氫氣進(jìn)行如下反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝a kJmol－1，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如表： 溫度 200 300 400 K 1.0 0.86 0.5 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式： ________________，a______________ 0(選填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)400 ℃時(shí)，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為_(kāi)_______。 (3)測(cè)得氨氣、氮?dú)?、氫氣的物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol、1 mol時(shí)，該反應(yīng)的v正(N2)________v逆(N2)(填“大于”“小于”或“等于”)。 解析：(1)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝a kJmol－1，平衡常數(shù)K＝，表中平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)400 ℃ N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的K＝0.5，則400 ℃時(shí)，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K′＝1/K＝1/0.5＝2。(3)測(cè)得氨氣、氮?dú)?、氫氣的物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol、1 mol時(shí)，濃度分別為6 molL－1、4 molL－1、2 molL－1，Q＝≈1.1＜2，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，v正(N2)＞v逆(N2)。 答案：(1)　小于　(2)2　(3)大于 9．已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下，回答下列問(wèn)題： 溫度/℃ 700 900 830 1 000 1 200 平衡常數(shù) 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 (1)該反應(yīng)逆反應(yīng)的ΔH______0(填“<”“>”“＝”)。 (2)830 ℃時(shí)，向一個(gè)5 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反應(yīng)初始6 s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)＝0.003 molL－1s－1。則6 s時(shí)c(A)＝_____________，C的物質(zhì)的量為_(kāi)____________；若反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后，達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)______________，如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1 mol氬氣，平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為 ___________________。 (3)1 200 ℃時(shí)反應(yīng)C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)的值為_(kāi)___________。 解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，即ΔH＜0；(2)反應(yīng)初始6 s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)＝0.003 molL－1s－1，則6 s內(nèi)Δc(A)＝0.003 molL－1s－16 s＝0.018 molL－1，A的起始濃度為0.2 mol5 L＝0.04 molL－1，故6 s時(shí)c(A)＝0.04 molL－1－0.018 molL－1＝0.022 molL－1，故6 s內(nèi)Δn(A)＝0.018 molL－15 L＝0.09 mol，由方程式可知n(C)＝Δn(A)＝0.09 mol；設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，則： 　　　　　　　　　A(g)＋B(g)C(g)＋D(g) 起始濃度(molL－1)：　0.04　　0.16　　0　　0 變化濃度(molL－1)：　x x x x 平衡濃度(molL－1)：　0.04－x 0.16－x x x ＝1，解得x＝0.032，平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為100%＝80%，體積不變，充入1 mol氬氣，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率不變，仍然為80%；(3)同一反應(yīng)在相同溫度下，正、逆反應(yīng)方向的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故1 200 ℃時(shí)反應(yīng)C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)的值為10.4＝2.5。 答案：(1)>　(2)0.022 molL－1　0.09 mol　80%　80%　(3)2.5