2023屆新高考化學(xué)選考一輪總復(fù)習(xí)訓(xùn)練-第23講　化學(xué)平衡狀態(tài)　化學(xué)平衡常數(shù)

第23講化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)課時訓(xùn)練選題表知識點題號化學(xué)平衡狀態(tài)1,5,6化學(xué)平衡常數(shù)的含義及影響因素2,3,7,9化學(xué)(壓強)平衡常數(shù)的計算4,11,13綜合8,10,12,141.(2021·寧波慈溪適應(yīng)性測試)已知:X(g)+2Y(g)3Z(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0),下列說法不正確的是(D)A.0.1molX和0.2molY充分反應(yīng)生成Z的物質(zhì)的量一定小于0.3molB.達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化C.達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,反應(yīng)放出的總熱量可達akJD.升高反應(yīng)溫度,逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小解析:A.題給反應(yīng)為可逆反應(yīng),0.1molX和0.2molY充分反應(yīng)生成Z的物質(zhì)的量一定小于0.3mol,正確;B.達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,正、逆反應(yīng)速率相等,X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化,正確;C.達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,如果消耗1molX,則反應(yīng)放出的總熱量等于akJ,正確;D.升高反應(yīng)溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,錯誤。2.常溫常壓下,O3溶于水產(chǎn)生的游離氧原子[O]有很強的殺菌消毒能力,發(fā)生的反應(yīng)如下:反應(yīng)①:O3O2+[O]ΔH>0平衡常數(shù)為K1反應(yīng)②:[O]+O32O2ΔH<0平衡常數(shù)為K2總反應(yīng):2O33O2ΔH<0平衡常數(shù)為K下列敘述正確的是(D)A.降低溫度,K減小B.K=K1+K2C.增大壓強,K2減小D.適當(dāng)升溫,可提高消毒效率解析:總反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度,平衡正向移動,K增大,故A錯誤;由蓋斯定律可知,反應(yīng)①+反應(yīng)②=總反應(yīng),則K=K1×K2,故B錯誤;K只與溫度有關(guān),則增大壓強,K2不變,故C錯誤;O3溶于水產(chǎn)生的游離氧原子[O]有很強的殺菌消毒能力,對反應(yīng)①來說,升高溫度,平衡正向移動,則適當(dāng)升溫,可提高消毒效率,故D正確。3.某溫度下,某氣體反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),平衡常數(shù)K=c(A.增大c(A)、c(B),K增大B.降低溫度,正反應(yīng)速率增大C.該反應(yīng)的焓變?yōu)樨撝礑.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)解析:平衡常數(shù)K只隨溫度變化,不隨濃度變化,A不正確;降低溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小,B不正確;降溫,F的濃度增大,表明平衡逆向移動,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則焓變?yōu)檎?C不正確;根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達式可知,A、B是生成物,E、F為反應(yīng)物,且對應(yīng)指數(shù)為其化學(xué)方程式前的計量數(shù),D正確。4.加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容積為2L的密閉容器中充入8molN2O5,加熱到t℃,達到平衡狀態(tài)后O2為9mol,N2O3為3.4mol。則t℃時反應(yīng)①的平衡常數(shù)為(B)A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2解析:設(shè)N2O5的轉(zhuǎn)化濃度為xmol·L-1,N2O3的轉(zhuǎn)化濃度為ymol·L-1。N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)開始/(mol·L-1) 4 0 0轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) x x x平衡/(mol·L-1) 4-x x xN2O3(g)N2O(g)+O2(g)開始/(mol·L-1) x 0 x轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) y y y平衡/(mol·L-1)x-y y x+y根據(jù)題意得x+解得x=3.1,y=1.4,所以反應(yīng)①的平衡常數(shù)為K=c(O25.在容積不變的容器中加入一定量的A和B,發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)2C(g),在相同時間內(nèi),測得不同溫度下A的轉(zhuǎn)化率如下表所示,下列說法正確的是(D)溫度/℃100200300400500轉(zhuǎn)化率30%75%75%50%18%A.該反應(yīng)隨著溫度升高,反應(yīng)速率先變大后變小B.200℃、A的轉(zhuǎn)化率為75%時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)C.當(dāng)單位時間內(nèi)生成nmolB的同時消耗2nmolC時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)D.400℃時,B的平衡濃度為0.5mol/L,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2解析:A.升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,錯誤;B.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,400℃時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率降低,證明反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,無法說明200℃、A的轉(zhuǎn)化率為75%時,反應(yīng)就一定達到平衡狀態(tài),錯誤;C.當(dāng)單位時間內(nèi)生成nmolB的同時消耗2nmolC時,不能說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)不一定達到平衡狀態(tài),錯誤;D.400℃時,A的轉(zhuǎn)化率為50%,根據(jù)反應(yīng)2A(g)+B(g)2C(g)可知,平衡時c(A)=c(C),B的平衡濃度為0.5mol/L,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c2(C)c26.下列說法正確的是(A)A.恒溫恒容下,反應(yīng)X(g)+Y(g)2Z(g)+N(s),當(dāng)混合氣體的密度不再發(fā)生變化時,能表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)B.反應(yīng)I2(g)+H2(g)2HI(g)ΔH<0,若在恒容絕熱容器中發(fā)生,當(dāng)體系的壓強保持不變時,不能表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)C.對于反應(yīng)A(s)B(g)+C(g),達到平衡后,縮小反應(yīng)容器容積,再次達到平衡時,c(B)增大D.SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)ΔH<0,達到平衡后,升溫,則反應(yīng)速率v(CO)和CO的平衡轉(zhuǎn)化率均增大解析:A.反應(yīng)中生成物N為固體,所以未平衡時氣體的總質(zhì)量會發(fā)生改變,但容器恒容,氣體體積不變,所以密度會變,當(dāng)密度不變時說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),正確;B.反應(yīng)I2(g)+H2(g)2HI(g)ΔH<0,若在恒容絕熱容器中發(fā)生,平衡建立過程中體系溫度升高,壓強增大,故當(dāng)體系的壓強保持不變時,能表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài),錯誤;C.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為c(B)·c(C),縮小容器容積,但溫度不變,則平衡常數(shù)不變,即c(B)·c(C)不變,而縮小反應(yīng)容器容積時,c(B)、c(C)變化趨勢一致,所以再次達到平衡時c(B)與原平衡相等,錯誤;D.該反應(yīng)焓變小于0,為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小,錯誤。7.在平衡體系:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)中僅含有CaCO3、CaO及CO2氣體。原壓強為p,體積為V,在t0時刻,將容器容積縮小為原來的一半并保持不變。若固體所占體積可忽略,且溫度維持不變,測得此體系中壓強(p,縱坐標(biāo))跟時間(t,橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是(D)A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=p(CO2)B.容器容積縮小,CO2濃度增大,平衡向左移動C.t1時,CaO幾乎反應(yīng)完全D.t1時,若再加入足量的CaO,達到新平衡時體系的壓強大于p解析:A.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)反應(yīng)中碳酸鈣和氧化鈣均為固體,因此反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=p(CO2),正確;B.容器容積縮小,相當(dāng)于增大壓強,CO2濃度增大,平衡向左移動,正確;C.t0時刻,將容器容積縮小為原來的一半并保持不變,CO2濃度增大,平衡向左移動,若氧化鈣足量,建立新的平衡,溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,則二氧化碳濃度不變,n(CO2)變成原來的一半,氣體的壓強不變,根據(jù)圖像知,t1時,新平衡時壓強大于p,說明CaO不足,因此氧化鈣幾乎反應(yīng)完全,正確;D.t1時,若再加入足量的CaO,氧化鈣為固體,固體所占體積可忽略,二氧化碳的濃度基本不變,氣體的壓強不變,達到新平衡時體系的壓強等于p,錯誤。8.某溫度下2L密閉容器中3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時的物質(zhì)的量(n)如表所示,下列說法正確的是(B)XYWn(起始狀態(tài))/mol210n(平衡狀態(tài))/mol10.51.5A.該溫度下,此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是K=cB.其他條件不變,升高溫度,若W的體積分?jǐn)?shù)減小,則此反應(yīng)的ΔH<0C.其他條件不變,使用催化劑,正、逆反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大,平衡不移動D.其他條件不變,當(dāng)密閉容器中混合氣體密度不變時,表明反應(yīng)已達到平衡解析:A.由題表可知,X、Y是反應(yīng)物,W是生成物,且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)=2∶1∶3,化學(xué)方程式為2X+Y3W,則反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是K=c3(錯誤。9.大氣固氮(閃電時N2轉(zhuǎn)化為NO)和工業(yè)固氮(合成氨)是固氮的重要形式,下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值:N2+O22NON2+3H22NH3溫度25℃2000℃20℃400℃K3.84×10-310.15×1081.88×104下列說法正確的是(D)A.在常溫下,工業(yè)固氮非常容易進行B.人類可以通過大規(guī)模模擬大氣固氮利用氮資源C.大氣固氮與工業(yè)固氮的K受溫度和壓強等的影響較大D.大氣固氮是吸熱反應(yīng),工業(yè)固氮是放熱反應(yīng)解析:僅從平衡角度分析,常溫下工業(yè)固氮能夠獲得更高的平衡轉(zhuǎn)化率,但是常溫下工業(yè)固氮的反應(yīng)速率太低,所以工業(yè)固氮往往在高溫、高壓、催化劑的條件下進行,A項錯誤;分析表格中不同溫度下的平衡常數(shù)可知,大氣固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)很小,難以獲得較高的轉(zhuǎn)化率,因此不適合實現(xiàn)大規(guī)模固氮,B項錯誤;平衡常數(shù)是只和溫度有關(guān)的常數(shù),C項錯誤;對于大氣固氮反應(yīng),溫度越高,K越大,所以為吸熱反應(yīng),對于工業(yè)固氮反應(yīng),溫度越高,K越小,所以為放熱反應(yīng),D項正確。10.(2021·金麗衢十二校聯(lián)考)利用催化劑將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,是尾氣處理的一種方法,方程式為2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。為測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表:時間/s012345c(NO)/(mol/L)1.00×10-34.50×10-42.50×10-41.50×10-41.00×10-41.00×10-4c(CO)/(mol/L)3.60×10-33.05×10-32.85×10-32.75×10-32.70×10-32.70×10-3下列說法不正確的是(C)A.該反應(yīng)能自發(fā)進行,則反應(yīng)的ΔH<0B.前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=1.875×10-4mol/(L·s)C.在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=500D.在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),縮小容積能提高NO轉(zhuǎn)化率解析:A.當(dāng)ΔG=ΔH-TΔS<0時反應(yīng)可以自發(fā)進行,該反應(yīng)為氣體分子數(shù)之和減小的反應(yīng),ΔS<0,則只有ΔH也小于0時才可能滿足ΔG<0,正確;B.前2s內(nèi)Δc(NO)=(1.00×10-3-2.50×10-4)mol/L=7.50×10-4mol/L,根據(jù)反應(yīng)方程式可知,相同時間內(nèi)Δc(N2)=3.75×10-4mol/L,v(N2)=3.75×10-4mol/1.00×10-4mol/L、c(CO)=2.70×10-3mol/L,Δc(NO)=9.00×10-4mol/L,則c(CO2)=9.00×10-4mol/L,c(N2)=4.50×10-4mol/L,平衡常數(shù)K=4.正確。11.(2021·長興、余杭、縉云三校聯(lián)考)在2L恒容密閉容器中充入A(g)和B(g),發(fā)生反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)+D(s),所得實驗數(shù)據(jù)如表:實驗編號溫度/℃起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(A)n(B)n(C)①6000.300.200.30②7000.200.300.24③8000.100.10a下列說法不正確的是(D)A.實驗①中,若5min時測得n(B)=0.050mol,則0至5min時間段內(nèi)平均反應(yīng)速率v(A)=0.015mol/(L·min)B.實驗②中達到平衡后,增大壓強,A的轉(zhuǎn)化率不變,平衡常數(shù)不變C.700℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4.0D.實驗③中,達到平衡時,a>0.10解析:A.實驗①中,若5min時測得n(B)=0.050mol,則0至5min時間段內(nèi)消耗0.150molB,平均反應(yīng)速率v(A)=v(B)=0.015mol/(L·min),正確;B.題給反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),實驗②中達到平衡后,增大壓強,平衡不移動,A的轉(zhuǎn)化率不變,平衡常數(shù)不變,正確;C.700℃時,各物質(zhì)平衡濃度為c(A)=0.04mol/L,c(B)=0.09mol/L,c(C)=0.12mol/L,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c2(C)c12.氣體之間的反應(yīng)有其獨特的優(yōu)點,對其研究具有重要意義。(1)在一容積可變的密閉容器中,1molCO與2molH2發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與壓強的關(guān)系如圖所示。在B點條件下,下列敘述能說明上述反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(填字母)。A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍B.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變C.混合氣體的密度不再改變D.CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比保持不變(2)化學(xué)平衡常數(shù)K(B)、K(C)、K(D)的大小關(guān)系。

(3)計算圖中A點的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);用p1、p2、p3表示)。

解析:(1)A.H2的消耗速率與CH3OH生成速率為同一個反應(yīng)方向,因此不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),不符合題意;B.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變,說明達到平衡狀態(tài),符合題意;C.反應(yīng)到達平衡前,氣體質(zhì)量不變,容器容積減小,密度不斷減小,當(dāng)混合氣體的密度不再改變,則達到平衡狀態(tài),符合題意;D.CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比保持不變,則說明達到平衡狀態(tài),符合題意。(2)C、D點溫度相同,K(C)=K(D),B點溫度比C點溫度低,由題圖可知,降低溫度,CO的平衡轉(zhuǎn)化率升高,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),因此降溫平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,即K(B)>K(C),所以化學(xué)平衡常數(shù)的大小關(guān)系是K(B)>K(C)=K(D)。(3)溫度相同,平衡常數(shù)相同,則A點平衡常數(shù)與E點平衡常數(shù)相同,E點CO轉(zhuǎn)化率為80%,列三段式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)開始/mol 1 2 0轉(zhuǎn)化/mol 0.8 1.6 0.8平衡/mol 0.2 0.4 0.8因此E點的平衡常數(shù)Kp=p1×0.81.4答案:(1)BCD(2)K(B)>K(C)=K(D)(3)4913.工業(yè)上可利用CO2來制備清潔液體燃料甲醇,有關(guān)化學(xué)反應(yīng)如下。反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.6kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ·mol-1在CuZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混合氣體,按體積比1∶3、總物質(zhì)的量amol進行反應(yīng),測得CO2轉(zhuǎn)化率、CH3OH和CO選擇性隨溫度、壓強變化情況分別如圖1和圖2所示(選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。250℃時,反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ達到平衡,平衡時容器容積為VL,CO2轉(zhuǎn)化率為25%,CH3OH和CO選擇性均為50%,則該溫度下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為。解析:在CuZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混合氣體,按體積比1∶3、總物質(zhì)的量amol進行反應(yīng),250℃時,反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ達到平衡,平衡時容器容積為VL,CO2轉(zhuǎn)化率為25%,CH3OH和CO選擇性均為50%,由方程式可知,消耗n(CO2)=(a4×25%)mol=a16mol,生成CH3OH和CO共a16mol,各a32mol,生成n(H2a32mol×3+a32mol=a8mol,則剩余氫氣的物質(zhì)的量為35a8mol,則反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為c(CO)·答案:114.(2021·全國乙卷節(jié)選)(1)氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時部分分解為BaCl2、Pt和Cl2,376.8℃時平衡常數(shù)Kp′=1.0×104Pa2。在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過量BaPtCl6,抽真空后,通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8℃,碘蒸氣初始壓強為20.0kPa。376.8℃平衡時,測得燒瓶中壓強為32.5kPa,則pICl=kPa,反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K=(列出計算式即可)。(2)McMorris測定和計算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2得到lgKp1～1T和lgKp2～1①由圖可知,NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH(填“大于”或“小于”)0。

②反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=(用Kp1、Kp2表示);該反應(yīng)的ΔH(填“大于”或“小于”)0,寫出推理過程:

。

解析:(1)由題給信息可知,氯鉑酸鋇固體加熱時分解的化學(xué)方程式為BaPtCl6BaCl2+2Cl2↑+Pt,該反應(yīng)的Kp′=p2(Cl2)=1.0×104Pa2,所以平衡時p(Cl2)=0.1kPa。根據(jù)化學(xué)方程式2ICl(g)I2(g)+Cl2(g),設(shè)達到平衡時,碘蒸氣減小的壓強為pkPa,根據(jù)平衡時的總壓強為32.5kPa,有32.5kPa=(2p+20.0-p+0.1)kPa,解得p=12.4,則平衡時p(I2)=20.0kPa-12.4kPa=7.6kPa,p(ICl)=2×12.4kPa=24.8kPa,故反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K=p(I2)·p((2)①縱坐標(biāo)為lgKp1、lgKp2,橫坐標(biāo)為1T×103。由題圖可知,lgKp2隨著1T的增大逐漸減小,即Kp2隨著溫度的降低逐漸減小,說明對