2024-2025學(xué)年高中化學(xué)課時提升作業(yè)九化學(xué)平衡常數(shù)含解析新人教版選修4

PAGE15-化學(xué)平衡常數(shù) (40分鐘70分)一、選擇題(本題包括10小題,每小題6分,共60分)1.(2024·撫順高二檢測)已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù):①H2(g)+S(s)H2S(g),K1②S(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-K2C.K1×K2 D.QUOTEK1K2【解析】選D。K1=c(H2S)c(H2),K2=c(SO2)c(O2),第三個反應(yīng)的平衡常數(shù)K3=c(H2S)·2.(2024·菏澤高二檢測)可逆反應(yīng):2AB3(g)A2(g)+3B2(g)ΔH>0,下列圖象正確的是 ()【解析】選D。A項,上升溫度,正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,交叉點后,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,錯誤;B項,上升溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,B2%增大,錯誤;C項,當(dāng)溫度肯定時,增大壓強,平衡逆向移動,錯誤;D項,當(dāng)溫度肯定時,增大壓強,平衡向逆反應(yīng)方向移動,AB3%增大,符合題意;當(dāng)壓強肯定時,上升溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,AB3%降低,符合題意,正確。3.(2024·沈陽高二檢測)已知830℃時,反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=1,將各物質(zhì)按表中的物質(zhì)的量(單位:mol)投入恒容容器中,則起先時反應(yīng)逆向進行的是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號選項ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232【解析】選A。Q(A)=2×31×5=1.2,Q(B)=1×12×2=0.25,Q(C)=0,Q(D)=1×12×0.5=1。Q(B)、Q4.已知反應(yīng):A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表。830℃時,向一個2L的密閉容器中充入0.2molA和0.8molB,反應(yīng)至40.02mol·L-1。下列說法正確的是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號溫度/℃70080083010001200平衡常數(shù)1.71.11.00.60.4A.1200℃時反應(yīng)C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數(shù)KB.反應(yīng)達平衡后,上升溫度,平衡正向移動C.4s內(nèi),用A表示的該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(A)=0.01mol·(L·s)-1D.830℃下反應(yīng)達平衡時,B【解析】選D。相同溫度下,反應(yīng)C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數(shù)與A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù),1200℃時反應(yīng)C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數(shù)K=10.4=2.5,A錯誤;隨溫度上升平衡常數(shù)減小,說明上升溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,B錯誤;由方程式可知:Δc(A)=Δc(C)=0.02mol·L-1,則v(A)=0.02mol·L-A(g)+B(g) C(g)+ D(g)起始量(mol): 0.2 0.8 0 0變更量(mol): x x x x平衡量(mol): 0.2-x 0.8-x x x反應(yīng)前后氣體的體積不變,可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù),則x×x(0.25.(2024·荊州高二檢測)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。測得不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如表所示t/℃515253550K1100841680533409下列說法正確的是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號()A.反應(yīng)I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔHB.利用該反應(yīng)可以除去硫粉中少量的碘單質(zhì)C.在上述平衡體系中加入苯,平衡不移動D.25℃時,向溶液中加入少量KI固體,平衡常數(shù)K【解析】選B。依據(jù)表中數(shù)據(jù),溫度上升時,平衡常數(shù)減小,說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動,則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即ΔH<0,A錯誤;向混有碘單質(zhì)的硫粉中加入含有I-的溶液,碘單質(zhì)能溶解,B正確;向平衡體系中加入苯,I2能溶于苯,c(I2)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,C錯誤;25℃時,向溶液中加入少量KI固體,平衡向正反應(yīng)方向移動,但由于溫度不變,平衡常數(shù)不變6.將H2(g)和Br2(g)充入恒容密閉容器,恒溫下發(fā)生反應(yīng)H2(g)+Br2(g)2HBr(g)ΔH<0,平衡時Br2(g)的轉(zhuǎn)化率為a;若初始條件相同,絕熱下進行上述反應(yīng),平衡時Br2(g)的轉(zhuǎn)化率為b。a與b的關(guān)系是()A.a>b B.a=b C.a<b D.無法確定【解析】選A。若絕熱下進行,因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng),故隨著反應(yīng)的進行,體系的溫度上升,平衡向逆反應(yīng)方向移動,故轉(zhuǎn)化率會降低。7.(2024·貴陽高二檢測)在高溫、催化劑條件下,某反應(yīng)達到平衡,平衡常數(shù)K=c(CO)·c(H2A.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礏.恒溫恒容下,增大壓強,H2濃度肯定減小C.上升溫度,逆反應(yīng)速率減小D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+H2OCO2+H2【解析】選A。因為該可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2),可得出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),D項錯誤;由于恒容時,溫度上升,氫氣濃度減小,說明平衡向正反應(yīng)方向移動,故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),即焓變?yōu)檎怠狙a償訓(xùn)練】(2024·眉山高二檢測)可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)ΔH=Q,同時符合下列兩圖中各曲線的規(guī)律的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號()A.a+b>c+dT1>T2Q>0B.a+b<c+dT1>T2Q>0C.a+b<c+dT1<T2Q<0D.a+b>c+dT1<T2Q<0【解析】選D。對于左圖,先拐先平衡,說明T2>T1,隨溫度的上升,生成物的濃度減小,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,即正反應(yīng)是放熱反應(yīng),即Q<0;對于右圖,v正和v逆相交后,隨壓強的增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,a+b>c+d,D選項正確。8.(2024·咸寧高二檢測)在1100℃時,肯定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)ΔH=akJ·mol-1(a>0),該溫度下K=0.263,下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是A.達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,若c(CO)=0.100mol·L-1,則c(CO2)=0.0263mol·L-1B.若要提高CO的轉(zhuǎn)化率,則可以加入過量FeOC.若容器內(nèi)壓強不隨時間變更,則可以推斷該反應(yīng)已達到化學(xué)平衡狀態(tài)D.若生成56gFe,則汲取的熱量小于a【解析】選A。1100℃時反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(CO2)c(CO)=0.263,故達到平衡時,若c(CO)=0.100mol·L-1,則c(CO2)=0.0263mol·L-1,A正確;加入FeO對平衡移動無影響,B錯誤;因反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,故反應(yīng)過程中,容器內(nèi)壓強始終保持不變,C錯誤;9.(2024·湛江高二檢測)羰基硫(COS)可作糧食熏蒸劑,防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中,將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1。反應(yīng)前CO的物質(zhì)的量為10mol,平衡后CO物質(zhì)的量為8mol,下列說法正確的是 ()A.平衡時,氣體的總物質(zhì)的量為17molB.通入CO后,正反應(yīng)速率漸漸增大C.反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為6molD.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%【解析】選A。利用三段式法計算:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)起始(mol): 10 n 00變更(mol): 2 2 2 2平衡(mol): 8 n-2 2 2K=c(COS)×c(【補償訓(xùn)練】(2024·鎮(zhèn)江高二檢測)如圖所示的曲線是其他條件肯定時,2NO+O22NO2(該反應(yīng)放熱)反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線,圖中標(biāo)有A、B、C、D四點,其中表示未達到平衡狀態(tài),且v正>v逆的點是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號()A.A點B.B點C.C點D.D點【解析】選C。此坐標(biāo)系的縱軸表示的是NO的轉(zhuǎn)化率,橫軸表示溫度,曲線上的隨意一點都表示在某溫度下達到平衡狀態(tài)時對應(yīng)的NO的轉(zhuǎn)化率,C點時NO轉(zhuǎn)化率低于平衡時的轉(zhuǎn)化率,若想達到C點對應(yīng)溫度的平衡狀態(tài),須要轉(zhuǎn)化更多的NO,表示C點未達到平衡狀態(tài),且v正>v逆(平衡向正反應(yīng)方向移動)。10.(2024·襄陽高二檢測)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O9mol,N2O3為3.4mol。則t℃時反應(yīng)①的平衡常數(shù)為 ()A.10.7 B.8.5 C.9.6【解析】選B。設(shè)分解的N2O3物質(zhì)的量為xmol,反應(yīng)過程中共生成(x+3.4)molN2O3,在①反應(yīng)中N2O5分解了(x+3.4)mol,同時生成(x+3.4)molO2。在②反應(yīng)中生成氧氣xmol。則(x+3.4)+x=9,求得x=2.8所以平衡后N2O5、N2O3、O2濃度依次為c(N2O5)=(8-2.8-3.4)÷2=0.9mol·L-1,c(N2O3)=3.4÷2=1.7mol·L-1,c(O2)=9÷2=4.5mol·L-1。反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=1.二、非選擇題(本題包括1小題,共10分)11.煤化工中常需探討不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題。已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)隨溫度的變更如表,試回答下列問題:溫度/℃400500800平衡常數(shù)K9.9491(1)在800℃發(fā)生上述反應(yīng),以表中的物質(zhì)的量投入恒容反應(yīng)器,其中向正反應(yīng)方向移動的有________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)n(CO)n(H2O)n(H2)n(CO2)A1523B2211C3300D0.5211E3121(2)已知在肯定溫度下,C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡常數(shù)為K;C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)平衡常數(shù)為K1;CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)為K2;則K、K1、K2之間的關(guān)系是________。

(3)向VL密閉容器中通入10molCO和10mol水蒸氣,在T℃達到平衡,然后急速通過堿石灰,將所得混合氣體燃燒,測得放出的熱量為2842kJ(已知CO燃燒熱為283kJ·mol-1,H2的燃燒熱為286kJ·mol-1),則T℃平衡常數(shù)K=________。

【解析】(1)由表可知,溫度越高,平衡常數(shù)越小,反應(yīng)進行程度越小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,上升溫度平衡向吸熱方向移動,故正反應(yīng)為放熱反應(yīng);反應(yīng)在同一容器內(nèi)進行,體積相同,方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)都是1,所以在計算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值,800℃時反應(yīng)平衡常數(shù)為1。Q=2×31×5=65,大于1,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,A錯誤;Q=1×12×2=14,小于1,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,B正確;起先只有CO、H2,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,C正確;Q=1×10.5×2=1,處于平衡狀態(tài),D錯誤;Q=(2)反應(yīng)①C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡常數(shù)K=c2(CO)c(CO2);反應(yīng)②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)平衡常數(shù)K1=c(H2)c(CO)c(H2O),反應(yīng)③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)K2=c(H2)c(CO10mol。則平均燃燒熱為2842kJ10mol=284.2kJ·mol利用三段式法求出平衡時各組分的物質(zhì)的量。CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)起始: 10mol 10mol 0 0轉(zhuǎn)化: 4mol 4mol 4mol 4mol平衡: 6mol 6mol4mol 4mol所以T℃時反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c(H2)c答案:(1)BCE(2)QUOTEK1K2(3)49 (20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題8分,共16分)1.(2024·開封高二檢測)氮氣是制備含氮化合物的一種重要物質(zhì),而含氮化合物的用途廣泛,如圖表示兩個常見固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)對數(shù)值(lgK)與溫度的關(guān)系:①N2+3H22N2H3②N2+O22NO依據(jù)圖中的數(shù)據(jù)推斷下列說法正確的是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號A.反應(yīng)①和②均為放熱反應(yīng)B.上升溫度,反應(yīng)①的反應(yīng)速率減小C.在常溫下,利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大D.在1000℃時,反應(yīng)①和反應(yīng)②體系中N【解析】選C。依據(jù)圖象①可知溫度越高,平衡常數(shù)越小,說明上升溫度,平衡逆向移動,逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng),則該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng);②溫度越高,平衡常數(shù)越大,說明上升溫度,平衡正向移動,正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng),A錯誤;上升溫度,無論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),反應(yīng)速率都增大,B錯誤;在常溫下,依據(jù)平衡常數(shù)可知:利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大,C正確;在1000℃時,反應(yīng)①和反應(yīng)②體系平衡常數(shù)對數(shù)值(lgK)相等,而不是氮氣的濃度相等2.(2024·哈爾濱高二檢測)E和F加入密閉容器中,在肯定條件下發(fā)生反應(yīng):E(s)+4F(g)G(g),已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)值如下表所示。下列說法正確的是 ()溫度℃2580230平衡常數(shù)值5×10421.9×10-5A.上述反應(yīng)是熵增反應(yīng)B.25℃時,反應(yīng)G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數(shù)值是C.在80℃時,測得某時刻,F、G濃度均為0.5mol·L-1,則此時v(正)>v(D.恒溫恒容下,向容器中再充入少量G(g),達新平衡時,G的體積百分含量將增大【解析】選D。正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),正反應(yīng)為熵減的反應(yīng),A錯誤;相同溫度下,G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數(shù)與E(s)+4F(g)G(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù),故25℃時,反應(yīng)G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數(shù)值是15×104=2×10-5,B錯誤;此時濃度商QC=0.50.54=8>K=2,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,故v(正)<v(逆),C錯誤;恒溫恒容下,向容器中再充入少量G(g),等同為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強,平衡正向移動【補償訓(xùn)練】(2024·合肥高二檢測)下列三個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)(K1、K2、K3)與溫度的關(guān)系分別如下表所示化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)溫度973K1173K①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)ΔH1K11.472.15②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)ΔH2K2.381.67③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3K3??下列說法正確的是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號()A.ΔH1<0,ΔH2>0B.反應(yīng)①②③的反應(yīng)熱滿意關(guān)系:ΔH2-ΔH1=ΔH3C.反應(yīng)①②③的平衡常數(shù)滿意關(guān)系:K1·K2=K3D.要使反應(yīng)③在肯定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動,可實行升溫措施【解析】選B。由表格數(shù)據(jù)可知,上升溫度時K1增大、K2減小,則ΔH1>0,ΔH2<0,故A錯誤;由蓋斯定律可知,②-①得到③,則焓變?yōu)棣2-ΔH1=ΔH3,故B正確;K為指數(shù)關(guān)系,結(jié)合②-①得到③可知,k1k2=K3,故C錯誤;由k2k1隨溫度上升而減小可知,反應(yīng)③為放熱反應(yīng),則向正反應(yīng)方向移動二、非選擇題(本題包括1小題,共14分)3.(2024·上海高考)(1)目前國際空間站處理CO2的一個重要方法是將CO2還原,所涉及的反應(yīng)方程式為 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度上升而增加。①若溫度從300℃升至400℃,重新達到平衡,推斷下列表格中各物理量的變更。(選填“增大”“減小”或v正v逆平衡常數(shù)K轉(zhuǎn)化率α②相同溫度時,上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達到平衡,各物質(zhì)的平衡濃度如下表:c(CO2)/mol·L-1c(H2)/mol·L-1c(CH4)/mol·L-1c(H2O)/mol·L-1平衡Ⅰabcd平衡Ⅱmnxya、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為__________。

(2)(2024·全國卷Ⅱ)CH4-CO2催化重整反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1該催化重整反應(yīng)的ΔH=________kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________(填標(biāo)號)。

A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應(yīng),達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為________mol2·L-2【解析】(1)①H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度上升而增加,這說明上升溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行,即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。上升溫度正、逆反應(yīng)速率均增大,平衡向逆反應(yīng)方向進行,平衡常數(shù)減小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。②相同溫度時平衡常數(shù)不變,則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為cd2a(2)將已知的三個熱化學(xué)方程式依次標(biāo)號為①、②、③,則由蓋斯定律可知:催化重整反應(yīng)=③×2-①-②,故ΔH=(-11kJ·mol-1)×2-(-75kJ·mol-1)-(-394kJ·mol-1)=+247kJ·mol-1。由于此反應(yīng)為吸熱的氣體體積增大的反應(yīng),因此可以采納上升溫度、降低壓強的方法提高平衡轉(zhuǎn)化率。CH4(g)和CO2(g)的起始濃度分別為1mol·L-1和0.5mol·L-1,CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,因此轉(zhuǎn)化的CO2濃度為0.5mol·L-1×50%=0.25mol·L-1。因此有CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始濃度(mol·L-1)10.500轉(zhuǎn)化濃度(mol·L-1)0.250.250.50.5平衡濃度(mol·L-1)0.750.250.50.5因此反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c2(CO)·c2(H2)答案:①v正v逆平衡常數(shù)K轉(zhuǎn)化率α增大增大減小減?、赾d2(2)+247A1【補償訓(xùn)練】(1)(2024·全國卷Ⅲ)對于反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采納大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑,在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變更的結(jié)果如圖所示。①343K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α=________%。平衡常數(shù)K343K=________(保留2位小數(shù))。②在343K下:要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率,可實行的措施是________;要縮短反應(yīng)達到平衡的時間,可實行的措施有________、________。③比較a、b處反應(yīng)速率大小:va______vb(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)(2024·全國卷Ⅰ)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K時,將0.10molCO2與0.40molH2S充入2.5L的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=________%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=________。②在620K重復(fù)試驗,平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03,H2S的轉(zhuǎn)化率α2________α1,該反應(yīng)的ΔH________0。(填“>”“<”或“=”)③向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體,能使H2S轉(zhuǎn)化率增