化学平衡　化学平衡常数——突破训练（二） 【解析版】.doc

化学平衡　化学平衡常数 突破训练（二）‎ ‎1.在恒温恒容的容器中,发生反应H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g)。初始时加入平均相对分子质量为15的H2、CO混合气体,一段时间后测得气体的平均相对分子质量为16。下列说法正确的是 (　　)‎ A.反应前后气体的压强之比为2∶1‎ B.反应前后气体的密度之比为15∶16‎ C.此时CO的转化率为50%‎ D.若反应继续向正反应方向进行,气体的平均相对分子质量将减小 ‎【解析】选C。设初始时加入H2、CO的物质的量分别为x mol、y mol,据H2、CO混合气体的平均相对分子质量为15可得=15,解得x∶y=1∶1。令初始时加入H2、CO各1 mol,按“三段式法”计算:‎ ‎　　 H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g)‎ 起始量/mol　 1　　 1　　 0　　 0‎ 转化量/mol z z z z 某时刻量/mol 1-z 1-z z z 一段时间后测得气体的平均相对分子质量为16,则有=16,解得z=0.5。由上述分析可知,反应前后气体的压强之比等于2 mol∶(2-0.5)mol ‎=4∶3,A错误;恒温恒容的容器中进行反应,反应前后气体的密度之比等于气体的质量之比,故反应前后气体的密度之比为(2×1+28×1)∶(2×0.5+28×0.5+‎ ‎18×0.5)=5∶4,B错误;此时CO的转化率为×100%=50%,C正确;若反应继续向正反应方向进行,则会生成更多的H2O(g),气体的平均相对分子质量将增大,D错误。‎ ‎2．O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：‎ 反应①　O3O2＋[O]　ΔH＞0　平衡常数为K1；‎ 反应②　[O]＋O32O2　ΔH＜0　平衡常数为K2；‎ 总反应：2O33O2　ΔH＜0　平衡常数为K。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．降低温度，K减小 B．K＝K1＋K2‎ C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，K2减小 ‎【解析】A项，降温，总反应平衡右移，K增大，错误；B项，K1＝、K2＝、K＝＝K1·K2，错误；C项，升温，反应①右移，c([O])增大，提高消毒效率，正确；D项，对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，错误。‎ ‎3．已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0 ℃和20 ℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y－t)如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．b代表0 ℃下CH3COCH3的Y－t曲线 B．反应进行到20 min末，CH3COCH3的>1‎ C．升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率 D．从Y＝0到Y＝0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的 ＝1‎ ‎【解析】本题考查化学平衡，意在考查考生对平衡移动的理解和对图象的识别能力。温度升高，达到平衡所用的时间缩短，因此b曲线对应的温度为20 ℃，A选项错误；温度升高，速率加快，B选项速率之比应小于1；由图象可知，达到平衡时b曲线丙酮的转化率较低，C选项错误；在两曲线交点处，两种温度下转化的丙酮量相等，D选项正确。‎ ‎4．汽车尾气净化中的一个反应为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.8‎ ‎ kJ·mol－1。在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，当改变其中一个条件x，y随x的变化符合图中曲线的是(　　)‎ A．当x表示温度时，y表示平衡常数K B．当x表示温度时，y表示CO的转化率 C．当x表示N2的物质的量时，y表示NO的转化率 D．当x表示NO的物质的量时，y表示平衡常数K ‎【解析】温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，CO的转化率降低，A、B项错误。增大N2的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，C项错误。平衡常数仅与温度有关，D项正确。‎ ‎5．将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)。2 min时达到平衡，生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述错误的是(　　)‎ A．a的值为2‎ B．平衡时X的浓度为0.8 mol·L－1‎ C．Y的转化率为60%‎ D．反应速率v(Y)＝0.2 mol·L－1·min－1‎ ‎【解析】生成Q的物质的量为0.8 mol，a＝2，A项正确。‎ X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋2Q(g)。‎ n(始) 2 2 0 0‎ n(变) 0.4 1.2 0.8 0.8‎ n(2 min) 1.6 0.8 0.8 0.8‎ X的平衡浓度为0.8 mol·L－1，Y的转化率为60%，B、C项正确。v(Y)＝0.3 mol·L－1·min－1，D项错误。‎ ‎6．研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：‎ ‎2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：‎ ‎①2NO(g)N2O2(g)(快)‎ ‎　v1正＝k1正c2(NO)　v1逆＝k1逆c(N2O2)　ΔH1＜0‎ ‎②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)‎ v2正＝k2正c(N2O2)c(O2)　v2逆＝k2逆c2(NO2)　ΔH2＜0‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________，根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是________(填字母)。‎ a．k2正增大，c(N2O2)增大 b．k2正减小，c(N2O2)减小 c．k2正增大，c(N2O2)减小 d．k2正减小，c(N2O2)增大 ‎(2)由实验数据得到v2正～c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为______(填字母)。‎ ‎【解析】(1)由反应达到平衡状态可知，v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正×v2正＝v1逆×v2逆，即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)c(O2)＝k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2)，则K＝＝。‎ ‎(2)因为决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，升高温度，v2正减小，平衡向逆反应方向移动，c(O2)增大，因此当x点升高到某一温度时，c(O2)增大，v2正减小，符合条件的点为a。‎ 答案：(1)　c　(2)a ‎7.100℃时，若将0.100 mol N2O4气体放入1 L密闭容器中，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，c(N2O4)随时间的变化如表所示。回答下列问题：‎ 时间/s ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ ‎0.100‎ ‎0.070‎ ‎0.050‎ ‎0.040‎ ‎0.040‎ ‎0.040‎ ‎(1)在0～40 s时段，化学反应速率v(NO2)为______ mol·L－1·s－1；此温度下的化学平衡常数K为__________。‎ ‎(2)下列能说明该反应达到平衡状态的是________(填选项字母)。‎ A．2v(N2O4)＝v(NO2)‎ B．体系的颜色不再改变 C．混合气体的密度不再改变 D．混合气体的压强不再改变 ‎(3)该反应达到平衡后，降温至50℃，c(N2O4)变为0.080 mol·L－1，混合气体的颜色变__________(填“深”或“浅”)，该反应的正反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)，判断的理由是__________________________________。‎ ‎(4)该反应达到平衡后，若只改变一个条件，达到新平衡时，下列能使NO2的体积分数增大的是____(填选项字母)。‎ A．充入一定量的NO2‎ B．增大容器的容积 C．分离出一定量的NO2‎ D．充入一定量的N2‎ ‎(5)100℃时，若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中，某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，则此时v正(N2O4)__________v逆(N2O4)(填“＞”“＝”或“＜”)。‎ ‎【解析】(1)在0～40 s时段，v(NO2)＝2v(N2O4)＝2×＝0.002 5 mol·L－1·s－1。由表中数据可知，60 s时反应达到平衡，平衡时，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1，c(NO2)＝2×(0.100－0.040) mol·L－1＝0.12 mol·L－1，K＝＝＝0.36。(2)A项，没有指明反应速率是“一正一逆”，不能说明反应达到平衡；B项，体系的颜色不再改变，说明c(NO2)的浓度不变，说明反应达到平衡状态；C项，由于混合气体的质量不变，容器的体积不变，故反应无论是否达到平衡，混合气体的密度均不发生变化，不能说明反应达到平衡状态；D项，若反应正向进行，混合气体的总物质的量会增大，若反应逆向进行，混合气体的总物质的量会减小，故混合气体的压强不再改变，说明混合气体的总物质的量不变，说明正、逆反应进行的趋势相同，反应已达到平衡状态。(3)该反应达到平衡后，降温至50℃，c(N2O4)由0.040 mol·L－1变为0.080 mol·L－1，说明降温平衡逆向移动，即逆反应为放热反应，正反应为吸热反应，由于平衡逆向移动，故c(NO2)减小，则混合气体的颜色变浅。(4)充入一定量的NO2，对NO2的体积分数的影响与增大气体压强对NO2的体积分数的影响一致，而增大气体压强，平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，A不符合题意；增大容器的容积，气体压强减小，平衡正向移动，NO2的体积分数增大，B符合题意；分离出一定量的NO2，对NO2的体积分数的影响与减小气体压强对NO2的体积分数的影响一致，而减小压强，平衡正向移动，NO2的体积分数增大，C符合题意；充入一定量的N2，各组分的浓度不变，平衡不移动，NO2的体积分数不变，D不符合题意。(5)某时刻，n(混合气体)＝＝0.184 mol，设n(NO2)＝x mol，n(N2O4)＝y mol，则x＋y＝0.184，46x＋92y＝9.2，将两式联立得：x＝0.168，y＝0.016，则c(NO2)＝0.168 mol·L－1，c(N2O4‎ ‎)＝0.016 mol·L－1，Q＝＝＝1.764＞K＝0.36，反应逆向进行，v正(N2O4)＜v逆(N2O4)。‎ 答案　(1)0.0025　0.36　(2)BD　(3)浅　吸热　降低温度平衡向放热反应方向移动，降低温度c(N2O4)浓度增大，平衡逆向移动(或从NO2浓度变化角度解释也可)　(4)BC　(5)＜‎ ‎8．某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：‎ ‎ (1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________。‎ ‎ (3)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。‎ 实验 混合溶液　　　　　　‎ A B C D E F ‎4 mol·L－1H2SO4/mL ‎30‎ V1‎ V2‎ V3‎ V4‎ V5‎ 饱和CuSO4溶液/mL ‎0‎ ‎0.5‎ ‎2.5‎ ‎5‎ V6‎ ‎20‎ H2O/mL V7‎ V8‎ V9‎ V10‎ ‎10‎ ‎0‎ 请完成此实验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。‎ ‎【解析】 (1)由于Zn与CuSO4溶液反应生成的Cu及稀硫酸形成了Cu－Zn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。‎ ‎(2)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4溶液符合题意。‎ ‎ (3)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为V7＝20 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL，实验E中加入的硫酸铜溶液的体积V6＝10 mL。‎ 答案：(1)CuSO4溶液与Zn反应生成的Cu与Zn形成Cu－Zn原电池，加快了氢气生成的速率 ‎(2)Ag2SO4溶液　(3)30　10　17.5‎ ‎9．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。‎ 上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________(用k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa)，已知该条件下k正＝4.8×104 s－1，当N2O4分解10%时，v正＝________kPa·s－1。‎ ‎【解析】由题意可知，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，平衡时，v正＝v逆，k正·p(N2O4)＝k逆·p2(NO2)，Kp＝。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa)，已知该条件下k正＝4.8×104 s－1，当N2O4分解10 %时，v正＝4.8×104 s－1×100 kPa×＝3.9×106 kPa·s－1。‎ 答案：　3.9×106‎ ‎10.(1)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染: ‎ CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH 图K26-2‎ 在温度为T1和T2时,分别将0.40 mol CH4和1.0 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图K26-2所示。‎ ‎①根据图判断该反应的ΔH　　　　(填“>”“T1,随着温度的升高,甲烷的物质的量增加,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即正反应方向ΔHp2>p3 。‎ ‎11.在工业上常用CO和H2合成甲醇,反应方程式为 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH 已知:‎ ‎①CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=a kJ/mol ‎ ‎②H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2=b kJ/mol ‎ ‎③CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3=c kJ/mol 回答下列问题: ‎ ‎(1)ΔH=　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是　　　　(填字母)。  ‎ A.单位时间内生成1 mol CH3OH(g)的同时消耗了1 mol CO(g)‎ B.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度保持不变 ‎ C.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化 D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化 ‎ ‎(3)在T1 ℃时,向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图K26-4所示。‎ 图K26-4‎ ‎①当起始=2时,经过5 min达到平衡,CO的转化率为0.6,则0~5 min内平均反应速率v(H2)=　　　　　　　。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,达新平衡时H2的转化率将　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎②当起始=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图像中的　　　　　(选填“D”“E”或“F”) 点。 ‎ ‎(4)已知可逆反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中有浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4‎ 的平衡转化率与温度及压强的关系如图K26-5所示,则压强p1　　　　(选填“>” “Qc=,平衡正向移动,达新平衡时H2的转化率将增大。②当起始=2.0时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数最大,故当起始=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数比C点小,可能是图像中的F。(4)已知CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中有浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图,增大压强,CH4的转化率变小,画等温线,可得,压强p1