2020版高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡常数及其计算课时跟踪练

2020版高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡常数及其计算课时跟踪练

第3节 化学平衡常数及其计算 课时跟踪练 一、选择题 ‎1．下列有关化学平衡常数的描述中正确的是(　　)‎ A．化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因，与其他外界条件无关 B．相同温度下，反应A＋BC与反应CA＋B的化学平衡常数相同 C．反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的化学平衡常数随温度升高而增大 D．反应A(g)＋B(g)‎2C(g)的平衡常数表达式为K＝ 解析：化学平衡常数内因由反应物本身的性质决定，外因只受温度影响，A项错；同温下，同一反应的正向、逆向反应的平衡常数互为倒数，一般不相等，B项错；该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C项错。‎ 答案：D ‎2．随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570 K时平衡常数为1×1059。下列说法正确的是(　　)‎ A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂 B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度 C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO D．570 K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳 解析：提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A正确，B错误；上述反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，C错误；570 K时及时抽走CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D错误。‎ 答案：A ‎3．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、B错误；设达到平衡时，B的转化量为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＝，解得x＝1.2，B的转化率＝1.2÷3×100%＝40%，C正确，D错误。‎ 8‎ 答案：C ‎4．在一个容积为‎2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生如下反应：A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．图中a点的值为0.15‎ B．该反应的平衡常数K＝0.03‎ C．温度升高，平衡常数K值减小 D．平衡时A2的转化率为62.5%‎ 解析：本题是数形结合的题型，结合图象分析是关键，但要利用好变化量之比等于其化学计量数之比的规律进行求解。在求解平衡常数和转化率时一定要规范表达式，严格代入数据进行求解。‎ 答案：B ‎5．在‎10 L密闭容器中，1 mol A和3 mol B在一定条件下反应：A(g)＋xB(g)‎2C(g)，2 min后反应达到平衡时，测得混合气体共3.4 mol，生成0.4 mol C，则下列计算结果正确的是(　　)‎ A．平衡时，物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)＝2∶11∶4‎ B．x值等于3‎ C．A的转化率为20%‎ D．B的平均反应速率为0.4 mol/(L·min)‎ 解析：设转化的A的物质的量为a，则 ‎　　　　　　　A(g)＋xB(g)‎2C(g)‎ 起始物质的量(mol)　1　　　3　　　　0‎ 转化物质的量(mol) a xa ‎‎2a 平衡物质的量(mol) 1－a 3－xa ‎‎2a 则‎2a＝0.4 mol，得a＝0.2 mol。平衡时混合气体的总物质的量为3.4 mol，1－a＋3－xa＋‎2a＝3.4 mol，x＝4，B错误；平衡时A、B、C的物质的量分别为0.8 mol、2.2 mol、0.4 mol，所以比值为4∶11∶2，A错误；A的转化率为×100%＝20%，C正确；B的平均反应速率为＝0.04 mol/(L·min)，D错误。‎ 答案：C 8‎ ‎6．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下：‎ 温　度/℃‎ ‎25‎ ‎80‎ ‎230‎ 平　衡　常　数 ‎5×104‎ ‎2‎ ‎1.9×10－5‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B．‎25 ℃‎时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5‎ C．在‎80 ℃‎时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v(正)>v(逆)‎ D．‎80 ℃‎达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1‎ 解析：根据表格所示，温度升高平衡常数减小，则该反应为放热反应，A项正确；‎25 ℃‎时K＝＝＝2×10－5，B项正确；Qc＝＝＝8>2，平衡逆向移动v(正)0‎ B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小 C．该反应的平衡常数表达式为K＝ D．‎25 ℃‎时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689‎ 解析：选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；选项B，温度升高，平衡逆向移动，c(I)减小，正确；选项C，K＝，错误；选项D，平衡常数仅与温度有关，‎25 ℃‎时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。‎ 答案：B ‎9．活性炭可处理大气污染物NO，反应原理：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。T ℃时，在‎2 L密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol活性炭(无杂质)，平衡时活性炭物质的量是2.000 mol。下列说法不合理的是(　　)‎ A．该温度下的平衡常数：K＝ B．达到平衡时，NO的转化率是60%‎ C．3 min末达到平衡，则v(NO)＝0.01 mol·L－1·min－1‎ D．升高温度有利于活性炭处理更多的污染物NO 解析：利用三段式分析。‎ C(s) ＋ 2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　‎ 起始物质的量(mol)2.030　0.100　　　0　　　0‎ 转化物质的量(mol) 0.030 0.060 0.030 0.030‎ 平衡物质的量(mol) 2.000 0.04 0.030 0.030‎ 平衡时各物质的浓度：c(NO)＝0.02 mol·L－1，c(N2)＝0.015 mol·L－1，c(CO2)＝0.015 mol·L－1。A项，该温度下的平衡常数：K＝＝，正确；B项，达到平衡时，NO的转化率：×100%＝60%，正确；C项，3 min末达到平衡，则v(NO)＝＝0.01 mol·L－1·min－1，正确；D项，不知道反应是放热反应还是吸热反应，无法确定温度对该反应限度的影响，错误。‎ 答案：D 二、非选择题 8‎ ‎10．Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。‎ ‎(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。‎ 反应 大气固氮 N2(g)＋O2(g) 2NO(g)‎ 工业固氮 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)‎ 温度/℃‎ ‎27‎ ‎2 000‎ ‎25‎ ‎400‎ ‎450‎ 平衡常数K ‎3.84×10－31‎ ‎0.1‎ ‎5×108‎ ‎0.507‎ ‎0.152‎ ‎①分析数据可知：大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。‎ ‎②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________(填“A”或“B”)；比较p1、p2的大小关系：________。‎ Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。‎ ‎(3)在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol。‎ ‎①达平衡时，H2的转化率α1＝________。‎ ‎②已知平衡时，容器压强为8 MPa，则平衡常数Kp＝________________(用平衡分压代替浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。‎ 解析：(1)①由表中数据可知随温度从‎27 ℃‎升高到2 ‎000 ℃‎，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应；②大气固氮的K值小，转化率低。(2)工业固氮，随温度升高，K值减小，平衡向逆反应方向移动，N2的转化率降低，所以A正确。取相同的温度，p1→p2，N2的转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应，说明压强增大，p2＞p1。‎ ‎(3)　　　　　N2＋3H22NH3‎ n(始)/mol　　1　　3　　　　0‎ n(变)/mol a ‎3a ‎‎2a n(平)/mol 1－a 3－‎3a ‎‎2a 8‎ 有(1－a)＋(3－‎3a)＋‎2a＝2.8，a＝0.6 mol，H2的转化率为60%，N2的平衡分压为×8 MPa，H2、NH3的平衡分压均为×8 MPa，Kp＝＝。‎ 答案：Ⅰ.(1)①吸热　②K值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产　(2)A　p2＞p1‎ Ⅱ.(3)①60%　②(0.255或0.26)‎ ‎11．研究氮氧化物的反应机理，对于消除对环境的污染有重要意义。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)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的原因，查阅资料知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应分两步：‎ ‎①2NO(g)N2O2(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)反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________，升高温度，K值____________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(2)决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率是反应②。反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________(填“＞”“＜”或“＝”)E2。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是________。‎ 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 由实验数据得到v2正～c(O2)的关系可用下图表示。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)①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1＜0，②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2＜0，根据盖斯定律，将①＋②，得：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2；2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，平衡常数K＝＝××，平衡时，‎ 8‎ v2正＝v2逆，v1正＝v1逆，因此K＝；该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小。(2)反应的活化能越小，反应速率越快，决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，反应②速率较慢，活化能较大，即E1＜E2；根据速率方程，A项，k2正增大，c(N2O2)增大，v2正增大，与题意不符，错误；B项，k2正减小，c(N2O2)减小，v2正减小，与题意符合，正确；C项，k2增大，c(N2O2)减小，v2正的变化无法判断，与题意不符，错误；D项，k2正减小，c(N2O2)增大，v2正的变化无法判断，与题意不符，错误；根据上述分析，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，符合条件的为点a。‎ 答案：(1)ΔH1＋ΔH2　　减小　(2)＜　B　a ‎12．工业合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，对其研究如下：‎ ‎(1)已知H－H键的键能为436 kJ·mol－1，N－H键的键能为391 kJ·mol－1，N≡N键的键能是945.6 kJ·mol－1，则上述反应的ΔH＝________。‎ ‎(2)上述反应的平衡常数K的表达式为______________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 若反应方程式改写为N2(g)＋H2(g)NH3(g)，在该温度下的平衡常数K1＝________(用K表示)。‎ ‎(3)在773 K时，分别将2 mol N2和6 mol H2充入一个固定容积为‎1 L的密闭容器中，随着反应的进行，气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ n(H2)/mol ‎6.00‎ ‎4.50‎ ‎3.60‎ ‎3.30‎ ‎3.03‎ ‎3.00‎ ‎3.00‎ n(NH3)/mol ‎0‎ ‎1.00‎ ‎1.60‎ ‎1.80‎ ‎1.98‎ ‎2.00‎ ‎2.00‎ ‎①该温度下，若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L－1、3 mol·L－1、3 mol·L－1，则此时v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。‎ ‎②由上表中的实验数据计算得到“浓度时间”的关系可用下图中的曲线表示，表示c(N2)～t的曲线是________________________。在此温度下，若起始充入4 mol N2和12 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c(H2)～t的曲线上相应的点为________________________。‎ 8‎ 解析：(1)根据ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)，知ΔH＝945.6 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1×3－391 kJ·mol－1×6＝－92.4 kJ·mol－1。‎ ‎(2)该反应的平衡常数K＝，‎ K1＝＝[]＝K。‎ ‎(3)①该温度下，25 min时反应处于平衡状态，平衡时c(N2)＝1 mol·L－1、c(H2)＝3 mol·L－1、c(NH3)＝2 mol·L－1，则K＝＝。在该温度下，若向同容积的另一容器中投入的N2、H2和NH3的浓度均为3 mol·L－1，则Q＝＝＝＜K，反应向正反应方向进行，故v正大于v逆；②起始充入4 mol N2和12 mol H2，相当于将充入2 mol N2和6 mol H2的两个容器“压缩”为一个容器，假设平衡不移动，则平衡时c(H2)＝6 mol·L－1，而“压缩”后压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，故平衡时3 mol·L－1＜c(H2)＜6 mol·L－1，且达到平衡的时间缩短，故对应的点为B。‎ 答案：(1)－92.4 kJ·mol－1　(2)K＝　K或　(3)①大于　②乙　B 8‎