2011届高考化学第一轮章节复习检测试题12化学平衡状态 化学平衡常数

第七章 第二节 化学平衡状态 化学平衡常数 一、选择题(本题包括 10 小题，每小题 5 分，共 50 分) 1．(2010·潍坊模拟)在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s) ＋H2O(g)  CO(g)＋H2(g)不．能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平 衡状态的是 ( ) A．体系的压强不再发生变化 B．v 正(CO)＝v 逆(H2O) C．生成 n mol CO 的同时生成 n mol H2 D．1 mol H—H 键断裂的同时断裂 2 mol H—O 键 解析：不论反应达到平衡，还是未达到平衡，生成 n mol CO 的同时都会生成 n mol H2. 答案：C 2．(2010·杭州质检)升高温度，下列数据不．一定同时增大的是 ( ) A．化学反应速率 v B．弱电解质的电离平衡常数 Ka C．化学平衡常数 K D．水的离子积常数 KW 解析：温度升高，A、B、D 均增大．若反应为吸热反应，升高温度则 K 增大，若反 应为放热反应，升高温度则 K 减小，C 项符合题意． 答案：C 3．对可逆反应 4NH3(g)＋5O2(g)  4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述中正确的是( ) A．达到化学平衡时 4v 正(O2)＝5v 逆(NO) B．若单位时间内生成 x mol NO 的同时，消耗 x mol NH3，则反应达到平衡状态 C．达到化学平衡时，若增大容器的体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．化学反应速率的关系是 2v 正(NH3)＝3v 正(H2O) 解析：由 4v 正(O2)＝5v 逆(NO)可得 1 5v 正(O2)＝1 4v 逆(NO)，而 1 4v 逆(NO)＝1 5v 逆(O2)，即 v 正(O2)＝v 逆(O2)，正、逆反应速率相等，A 正确；B 项都表示正反应速率，错误；C 项，若增大容器体积，正、逆反应速率都减小，错误．D 项应为 3v(NH3)＝2v(H2O)． 答案：A 4．在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，不能说明反应 A(s)＋2B(g)  C(g)＋D(g)已达平衡状态的是 ( ) A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．B 的物质的量浓度 D．气体的平均相对分子质量 解析：解答该题，首先明确：反应条件——定温、定容，反应特点——A 为固体，气 体体积不变．气体的体积不变，则反应过程中压强不变，A 不能说明反应已达平衡 状态；气体的密度ρ＝m V ，气体的相对分子质量 M ＝m n ，V、n 不变，反应未达平衡 时气体的 m 发生变化，ρ、 M 随之发生变化，平衡时 m 不变，ρ、 M 不变，B、D 能说明反应已达平衡状态；C 项反应 B 的物质的量浓度不变，能说明反应已达平衡 状态． 答案：A 5．一定条件下，对于可逆反应 X(g)＋3Y(g)  2Z(g)，若 X、Y、Z 的起始浓度分 别为 c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol/L、0.3 mol/L、 0.08 mol/L，则下列判断正确的是 ( ) A．c1∶c2＝3∶1 B．平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 2∶3 C．X、Y 的转化率相等 D．c1 的取值范围为 0.04 mol/L＜c1＜0.14 mol/L 解析：参加反应的 X、Y 分别为(c1－0.1)mol/L、(c2－0.3) mol/L，所以有(c1－0.1) mol/L∶ (c2－0.3) mol/L＝1∶3，整理得：c2＝3c1.平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 3∶2. 答案：C 6．某温度下，向容积为 2 L 的密闭反应器中充入 0.10 mol SO3，当反应器中的气体压 强 不 再 变 化 时 测 得 SO3 的 转 化 率 为 20% ， 则 该 温 度 下 反 应 2SO2(g) ＋ O2(g)  2SO3(g) 的 平 衡 常 数 为 ( ) A．3.2×103 B．1.6×103 C．8.0×102 D．4.0×102 解析：SO3 的起始浓度为 0.05 mol/L，由转化率可知分解的 SO3 为 0.01 mol/L，所以 平衡时 SO2、O2、SO3 的浓度分别为 0.01 mol/L、0.005 mol/L、0.04 mol/L.化学平衡 常数 K＝ c2(SO3) c2(SO2)·c(O2) ＝3.2×103. 答案：A 7．化学平衡常数 K 的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应 的平衡常数的数值如下： 2NO(g)  N2(g)＋O2(g) K1＝1×1030 2H2(g)＋O2(g)  2H2O(g) K2＝2×1081 2CO2(g)  2CO(g)＋O2(g) K3＝4×10－92 以下说法正确的是 ( ) A．常温下，NO 分解产生 O2 的反应的平衡常数表达式为 K1＝c(N2)·c(O2) B．常温下，水分解产生 O2，此时平衡常数的数值约为 5×10－80 C．常温下，NO、H2O、CO2 三种化合物分解放出 O2 的倾向由大到小的顺序为 NO ＞H2O＞CO2 D．以上说法都不正确 解析：K1 的表达式应为 K1＝c(N2)·c(O2) c2(NO) ；常温下，水分解产生 O2，是 H2 和 O2 化合 生成 H2O 的逆反应，因此其平衡常数的数值应为 K2 的倒数，数值为 5×10－82；由于 三个反应都在常温下进行，根据 K 值的大小可以得出三种化合物分解放出 O2 的倾向 由大 到小的顺序为 NO＞H2O＞CO2. 答案：C 8．(2010·潍坊质检)某温度下，在一个 2 L 的密闭容器中，加入 4 mol A 和 2 mol B 进 行如下反应： 3A(g)＋2B(g)  4C(s)＋2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成 1.6 mol C， 则下列说法正确的是 ( ) A．该反应的化学平衡常数表达式是 K＝c4(C)c2(D) c3(A)c2(B) B．此时，B 的平衡转化率是 40% C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大 D．增加 B，平衡向右移动，B 的平衡转化率增大 解析：化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质 C 是固体，A 错误； 根据化学方程式可知，平衡时减少的 B 物质的量是 1.6 mol×0.5＝0.8 mol，所以 B 的转化率为 40%，B 正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与 温度有关，C 错误；增加 B 后平衡右移，A 的转化率增大，而 B 的转化率减小，D 错误． 答案：B 9．某温度下，将 2 mol A 和 3 mol B 充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)  C(g)＋D(g),5 min 后达到平衡．已知该温度下其平衡常数 K＝1，若温度不变 时 将 容 器 的 体 积 扩 大 为 原 来 的 10 倍 ， A 的 转 化 率 不 发 生 变 化 ， 则 ( ) A．a＝3 B．a＝2 C．B 的转化率为 40% D．B 的转化率为 60% 解析：温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A 的转化率不变，说明反应前后 气体的体积不变，即 a＝1，A 错误，B 错误；设达平衡时，B 的改变量为 x mol，则 A、B、C、D 的平衡量分别为(2－x) mol、(3－x) mol、x mol、x mol，设容器体积为 1 L，则平衡常数 K＝1＝x2/(2－x)(3－x)，解得：x＝1.2，B 的转化率＝1.2÷3＝40%， 所以 C 正确，D 错误． 答案：C 10．将 CoCl2 溶解于盐酸中可以形成 CoCl2－ 4 ，在溶液中存在下面的化学平衡： Co2＋(aq)＋4Cl－(aq)  CoCl2－ 4 (aq) ΔH＞0 粉红色 蓝色 下列说法正确的是 ( ) A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 B．该反应的平衡常数 K＝ c(CoCl2－ 4 ) c(Co2＋)·c4(Cl－) C．将盛有 CoCl2 和盐酸混合液的试管置于热水中，试管内溶液为红色 D．增大 Cl－浓度，平衡向正反应方向移动，Co2＋、Cl－浓度都减小 解析：升高温度，正、逆反应速率都增大，A 错误；该反应的正反应为吸热反应， 所以在热水中平衡向正反应方向移动，溶液为蓝色，C 错误；增大 Cl－浓度，平 衡向正反应方向移动，Co2＋浓度减小，而 Cl－浓度增大，D 错误． 答案：B 二、非选择题(本题包括 4 小题，共 50 分) 11．(9 分)(2009·菏泽模拟)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2(g)＋H2(g)  CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如下 表： T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)该反应为________反应(填“吸热”“放热”)． (2)能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是________． a．容器中压强不变 b．混合气体中 c(CO)不变 c．v 正(H2)＝v 逆(H2O) d．c(CO2)＝c(CO) (3)某温度下，在 2 L 的密闭容器中，加入 1 mol CO2 和 1 mol H2 充分反应达平衡时， CO 平衡浓度为 0.25 mol/L，试判断此时的温度为________℃. (4)若在(3)所处的温度下，在 1 L 的密闭容器中，加入 2 mol CO2 和 3 mol H2 充分反 应达平衡时，H2 的物质的量为________． a．等于 1.0 mol b．大于 1.0 mol c．大于 0.5 mol d．无法确定 解析：(1)根据升高温度，平衡常数增大，即向正反应方向移动，该反应为吸热反应． (2)化学平衡状态可根据等速标志和浓度不变标志确定． (3) CO2(g)＋H2(g)  CO(g)＋H2O(g) 开始(mol/L) 0.5 0.5 0 0 平衡(mol/L) 0.25 0.25 0.25 0.25 所以 K＝1，由表可知，温度 830℃. (4)830℃时，K＝1，由此可知，加入 2 mol CO2 和 3 mol H2，氢气相对过量，达平衡 时 H2 的物质量大于 1.0 mol. 答案：(1)吸热 (2)bc (3)830 (4)b 12．(14 分)在 2 L 密闭容器内，800℃时反应 2NO(g)＋O2(g)  2NO2(g)体系中， n(NO)随时间的变化如表： 时间(s) 0 1 2 3 4 5 n(NO)(mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝__________.已知：K300℃＞K350℃，则该反应是 ________热反应． (2)图中表示 NO2 的变化的曲线是________．用 O2 表示从 0～2 s 内该反应的平均速 率 v＝________. (3)能说明该反应已达到平衡状态的是________． a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变 c．v 逆(NO)＝2v 正(O2) d．容器内密度保持不变 (4)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________． a．及时分离出 NO2 气体 b．适当升高温度 c．增大 O2 的浓度 d．选择高效催化剂 解析：(1)由于 K300℃＞K350℃，所以，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，该反应的 正反应为放热反应． (2)由于 NO2 的变化量与 NO 的变化量相等，是 O2 变化量的 2 倍，但曲线的变化方向 相反，由此可确定 b 线是 NO2 的变化曲线．v(O2)＝1 2v(NO)＝1 2 ×0.02 mol－0.008 mol 2 L×2 s ＝1.5×10－3 mol/(L·s) (3)化学平衡状态是各成分的含量保持不变的状态，原理是正逆反应的速率相 等．a.v(NO2)、v(O2)没有说明是正反应速率还是逆反应速率，因此不能判断．b.容器 压强不变说明容器内各气体物质的总分子数不变，由于该反应是反应前后气体分子 数不等的反应，说明反应达到平衡状态．c.由 v 逆(NO)＝2v 正(O2)可得，v 逆(NO)＝2v 逆(O2)＝2v 正(O2)，即 v 正(O2)＝v 逆(O2)，原式能反映出正逆反应速率相等，能够说明 达到平衡状态．d.密闭容器不变，气体质量不变因此密度不变，而与是否进行反应无 关，所以该项不能说明是否达到平衡． (4)a.是减少物质，所以不能增大反应速率，错误；b.升高温度平衡向逆反应方向移动， 错误；c.正确；d.催化剂只能改变反应速率，不能使化学平衡发生移动，错误． 答案：(1)K＝ c2(NO2) c2(NO)·c(O2) 放 (2)b 1.5×10－3mol/(L·s) (3)b、c (4)c 13．(11 分)(2009·广州摸底)一定条件下，在体积为 3 L 的密闭容器中，一氧化碳与氢气 反应生成甲醇(催化剂为 Cu2O/ZnO)： 根据题意完成下列各题： (1)反应达到平衡时，平衡常数表达式 K＝________，升高温度，K 值________(填“增 大”“减小”或“不变”)． (2)500℃时，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 v(H2)＝________用(nB、tB 表 示) (3)在其他条件不变的情况下，将处于 E 点的体系的体积压缩到原来的 1/2，下列有关 该体系的说法正确的是________． a．氢气的浓度减少 b．正反应速率加快，逆反应速率也加快 c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时 n(H2)/n(CH3OH)增大 (4)据研究，反应过程中起催化作用的为 Cu2O，反应体系中含少量 CO2 有利于维持 催化剂 Cu2O 的量不变，原因是：________________(用化学方程式表示)． 解析：(1)根据温度升高，甲醇的量减小，说明升高温度平衡左移，K 值减少． (2)由 v(CH3OH)∶v(H2)＝1∶2 得 v(H2)＝ 2 3nB tB ＝2nB 3tB mol/(L·min) (3)增大压强，平衡正向移动，且 v 正、v 逆都增大． (4)CO2 可抑制 CO 与 Cu2O 反应． 答案：(1)K＝ c(CH3OH) c(CO)·c2(H2) 减小 (2)2nB 3tB mol/(L·min) (3)bc (4)Cu2O＋CO  2Cu＋CO2 14．(16 分)已知化学反应①：Fe(s)＋CO2(g)  FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为 K1； 化学反应②：Fe(s)＋H2O(g)  FeO(s)＋H2(g)，其平衡常数为 K2，在温度 973 K 和 1173 K 情况下，K1、K2 的值分别如下： 温度 K1 K2 973 K 1.47 2.38 1173 K 2.15 1.67 请填空： (1)通过表格中的数值可以推断：反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应． (2)现有反应③：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，请你写出该反应的平衡常数 K3 的数学表达式：K3＝________. (3)根据反应①与②可推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系式________，据此关系式及上表 数据，也能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应． (4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施有 ________(填写字母序号)． A．缩小反应容器的容积 B．扩大反应容器的容积 C．升高温度 D．使用合适的催化剂 E．设法减小平衡体系中的 CO 的浓度 (5)图甲、乙分别表示反应③在 t1 时刻达到平衡，在 t2 时刻因改变某个条件而发生变 化 的情况： ①图甲中 t2 时刻发生改变的条件是_____________________________________． ②图乙中 t2 时刻发生改变的条件是_______________________________________． 解析：(1)由表中数据知，升高温度，K1 增大，K2 减小，说明反应①为吸热反应，反 应②为放热反应． (2)(3)由反应①知，K1＝ c(CO) c(CO2) ，由反应②知，K2＝ c(H2) c(H2O) ；①—②得反应③，且 K3 ＝c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2) ＝K1 K2 ，可知反应③为吸热反应． (4)反应③为气体体积不变的吸热反应，因此升高温度，减少生成物 CO 的浓度均可 使平衡向正反应方向移动． (5)图甲中，t2 时刻化学平衡没有移动，反应速率加快，因此 t2 时刻增大压强或使用催 化剂；图乙中，发生的反应为：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，t2→t3 时间段，化学平衡向正反应方向移动，因此，对比 0→t1 和 t2→t3 图象变化可知，t2 时刻降低温度或设法分离出 H2. 答案：(1)吸热 (2)K3＝c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2) (3)K3＝K1× 1 K2 吸热 (4)CE (5)①增大压强或使用催化剂 ②降低温度或从体系中分离出 H2