2019-2020高中化学（人教版 选修4）练习：第2章 第3节 第3课时

2019-2020高中化学（人教版 选修4）练习：第2章 第3节 第3课时

第二章　第三节　第3课时 一、选择题 ‎1．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是(　　)‎ ‎①平衡常数K只与反应本身及温度有关　②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K　③加入催化剂不改变平衡常数K　④平衡常数K只与温度有关，与反应的本身及浓度、压强无关 A．①②　　　　　　　　　 B．②③‎ C．③④ D．①③‎ 解析：平衡常数K是一个温度函数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变化学平衡，故加入催化剂不改变平衡常数K。‎ 答案：D ‎2．(2014·经典习题选萃)一定条件下，固定容积的密闭容器中，CO和H2反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。下列判断正确的是(　　)‎ A．T1>T2‎ B．该反应的ΔH>0‎ C．T1时的平衡常数K1>T2时的平衡常数K2‎ D．T1时的平衡常数K1T1；B项，T1到T2为升温的过程，CO的转化率降低，即该反应的ΔH<0；C项、D项，T1平衡时生成物浓度大于T2平衡时生成物浓度，即平衡常数K1>K2。‎ 答案：C ‎3．(2014·郑州检测)一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2>t1)。‎ 反应时间/min ‎0‎ t1‎ t2‎ n(CO)/mol ‎1.20‎ ‎0.80‎ n(H2O)/mol ‎0.60‎ ‎0.20‎ n(CO2)/mol ‎0‎ n(H2)mol ‎0‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝mol·L－1·min－1‎ B．平衡时CO的转化率为66.67%‎ C．该温度下反应的平衡常数为1‎ D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60 mol，n(H2O)＝1.20 mol，则平衡时n(CO2)＝0.20 mol 解析：根据化学方程式可知在t1 min内生成0.40 mol H2，因此在t1 min内的平均速率为v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1，故A错误。根据化学方程式可知t1 min、t2 min时均有n(CO)＝0.80 mol，n(H2O)＝0.20 mol，n(CO2)＝n(H2)＝0.40 mol，故表格中t1 min、t2 min时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO平衡时转化率为0.4mol/1.2mol×100%＝33.33%。故B错误。由于该反应是一个反应前后气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C正确。根据平衡常数值可计算出D项中平衡时n(CO2)＝0.40 mol，故D错误。‎ 答案：C ‎4．(2014·郑州二检)在温度T1和T2(已知T2>T1)下，X2(g)和H2反应生成HX的平衡常数如下表：‎ 化学方程式 K(T1)‎ K(T2)‎ F2＋H22HF ‎1.8×1036‎ ‎1.9×1032‎ Cl2＋H22HCl ‎9.7×1012‎ ‎4.2×1011‎ Br2＋H22HBr ‎5.6×107‎ ‎9.3×106‎ I2＋H22HI ‎43‎ ‎34‎ 仅依据K的变化，随着卤素原子序数的递增，下列推断不正确的是(　　)‎ A．X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱 B．HX的稳定性逐渐减弱 C．HX的生成反应是放热反应 D．在相同条件下，平衡时X2的转化率逐渐降低 解析：本题考查化学平衡和卤素原子的递变规律，意在考查考生分析问题的能力。由表中数据可知，对于同一反应，温度越高平衡常数越小，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以HX的生成反应是放热反应，C项正确；同一温度下，随着卤素原子序数的递增，K递减，说明反应正向进行的程度依次减小，平衡时X2的转化率逐渐降低，HX的稳定性逐渐减弱，B、D项正确；不能依据K的变化判断反应的剧烈程度，故A项错误。‎ 答案：A ‎5．(2014·龙岩一级达标学校联盟联考)1000 ℃时，FeO(s)＋H2Fe(s)＋H2O，K ‎＝0.52。欲使容器中有1.0 mol FeO被还原，反应前容器中应充入a mol H2。则a的值最接近(　　)‎ A．1.0 B．2.0‎ C．3.0 D．4.0‎ 解析：本题考查化学反应分析，涉及化学平衡常数、化学计算等知识，意在考查考生的分析能力与计算能力。1000 ℃时，水是气态。当容器中有1.0 mol FeO被还原时，有1.0 mol H2参与反应，生成1.0 mol H2O。设容器容积为V L，则平衡时c(H2O)＝1/V mol/L，c(H2)＝(a－1)/V mol/L。K＝c(H2O)/c(H2)＝＝0.52，解得a≈2.9，C选项正确。‎ 答案：C ‎6．(2014·绵阳三诊)已知反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)的平衡常数如表。按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列大小比较正确的是(　　)‎ 平衡常数 温度/℃‎ ‎500‎ ‎700‎ ‎800‎ K ‎2.50‎ ‎0.34‎ ‎0.15‎ A.平衡常数：K(a)>K(c)，K(b)＝K(d)‎ B．正反应速率：v(a)>v(c)，v(b)＝v(d)‎ C．达到平衡所需时间：t(a)＝t(c)，t(b)>t(d)‎ D．平均相对分子质量：M(a)＝M(c)，M(b)>M(d)‎ 解析：本题考查了化学平衡知识，意在考查考生的理解能力和观察判断能力。由题给表格可知，随温度升高，平衡常数减小，所以此反应正向为放热反应。再由图像可知，压强一定，CO的平衡转化率α(T1)>α(T2)>α(T3)，所以T1K(c)，因为b、d点处于同一温度下，所以K(b)＝K(d)，A选项正确；c点的温度高于a点，所以c点速率大，b点压强大于d点，所以b点速率大，B选项错误；达到平衡所需时间c点比a点短，b点比d点短，C选项错误；平均相对分子质量M(a)>M(c)，D选项错误。‎ 答案：A ‎7．(2014·东北三校联考)一定温度下，在容积为1 L的密闭容器中，存在如下关系：xH2O(g)(H2O)x(g)，反应物和生成物的物质的量随时间的变化关系如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．x＝3‎ B．该温度下，反应的平衡常数为0.125 L2/mol2‎ C．平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3 g/mol D．t1时刻，保持温度不变，再充入1 mol H2O(g)，重新达到平衡时，将增大 解析：本题以化学平衡图像为载体考查化学平衡的移动、化学平衡常数以及化学平衡的计算，意在考查考生的分析能力和判断能力。根据图像可得如下关系：‎ ‎　　　　　xH2O(g)(H2O)x(g)‎ 起始 5 mol 0 mol 转化 3 mol 1 mol 平衡 2 mol 1 mol 化学方程式中的化学计量数之比等于参加反应各物质的物质的量之比，则x＝3，A项正确；该温度下反应的平衡常数K＝＝0.125 L2/mol2，B项正确；平衡时混合气体的平均摩尔质量＝＝30 g/mol，C项错误；t1时刻，保持温变不变，再充入1 mol水蒸气，相当于增大压强，平衡右移，重新达到平衡时，将增大，D项正确。‎ 答案：C ‎8．(2014·试题调研)已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：‎ ‎①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081‎ ‎③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．NO分解反应NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30‎ B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2‎ D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 解析：A中此反应的平衡常数K＝＝＝＝1015；B中K2与反应条件无关，实际上常温下H2和O2不易反应；C中通过分解方向的平衡常数大小分析分解放出O2的倾向；D中温度升高对三个反应的影响不同，则平衡常数变化不同。‎ 答案：C ‎9．(2014·经典习题选萃)一定温度下的可逆反应：A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH<0。现将1 mol A和2 mol B加入甲容器中，将4 mol C和2 mol D加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示，隔板K不能移动)。则下列说法正确的是(　　)‎ A．保持温度和活塞位置不变，若在甲中再加入1 mol A和2 mol B，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍 B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均减小 C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍 D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示 解析：本题考查化学平衡，考查考生分析、推理能力。难度较大。‎ A项，保持温度和活塞位置不变，若在甲中再加入1 mol A和2 mol B。达到新的平衡相当于对乙平衡加压使容器体积变为原来的一半，加压时乙中平衡会向逆反应方向移动，因此可推知甲中C的浓度小于乙中C的浓度的2倍；B项，因正反应为放热反应，故保持活塞位置不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡后。甲、乙中B的体积分数均增大；C项，甲、乙容器中的原平衡为等效平衡，因此保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，乙中平衡向左移动，因此达到新的平衡后，乙中C的体积分数小于甲中C的体积分数的2倍；D项，充入氦气后，甲容器体积不变，平衡不移动，乙容器因体积增大，相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，综上所述，D项叙述正确。‎ 答案：D ‎10．(2014·安徽皖南八校联考)相同温度下，在体积相等的三个恒容器闭容器中发生可逆反应：2NH3(g)N2(g)＋3H3(g)　ΔH＝＋92.4 kJ/mol。‎ 实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：‎ 容器编号 起始时各物质物质的量/mol 平衡时反应中的能量变化 NH3‎ N2‎ H2‎ ‎①‎ ‎2‎ ‎0‎ ‎0‎ 吸收热量a kJ ‎②‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎3‎ 放出热量b kJ ‎③‎ ‎4‎ ‎0‎ ‎0‎ 吸收热量c kJ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．热量关系：a＝b B．①②③反应的平衡常数：③>①>②‎ C．达平衡时H2的体积分数：①>③‎ D．①中的密度不再改变时说明反应已达到平衡状态 解析：若反应①中NH3的平衡转化率为50%，则a＝b，若反应①中NH3的平衡转化率小于50%，则ab，A选项错误；温度相同，所以反应①、②、③的平衡常数相同，B选择错误；反应③可以看成是在两个相同容器中相同条件下同时进行反应①，达平衡后，把这两个容器中的气体压缩到其中一个容器中，如果平衡不移动，氢气的体积分数应该与反应①相等，但是压强增大，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数减小，所以达平衡时氢气的体积分数：①>③，C选项正确；因为气体总质量始终不变，容器恒容，所以密度始终不变，不能用密度变化来衡量反应是否达到平衡状态，D选项错误。‎ 答案：C 二、非选择题 ‎11．(2014·试题调研)煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ 平衡常数K ‎9.94‎ ‎9‎ ‎1‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________________________。‎ ‎(2)在800 ℃发生上述反应，以下表中物质的物质的量投入恒容反应器中，其中向正反应方向移动的有________(填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”)。‎ n(CO)‎ n(H2O)‎ n(H2)‎ n(CO2)‎ A ‎1‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎3‎ B ‎2‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ C ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ ‎0‎ D ‎0.5‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ E ‎3‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎(3)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g)2CO(g)的平衡常数为K；C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数为K1；CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数为K2；则K、K1、K2之间的关系是____________。‎ ‎(4)向V L密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T ℃时达到平衡，然后快速通过碱石灰，将所得的混合气体燃烧，测得放出的热量为2842 kJ(已知CO的燃烧热为283 kJ·mol－1，H2的燃烧热为286 kJ·mol－1)，则T ℃时的化学平衡常数K＝________。‎ 解析：(1)根据化学平衡常数表达式的书写规则，该反应的化学平衡常数表达式为(1)K＝。‎ ‎(2)A项，Qc＝＝1.2>1，平衡左移；B项，Qc＝＝ ‎<1，平衡右移；C项，从正反应开始，平衡右移；D项，Qc＝＝1，平衡不移动；E项，Qc＝<1，平衡右移。B、C、E项符合题意。‎ ‎(3)由题可知K＝，K1＝，K2＝，所以K＝。‎ ‎(4)设生成的H2为x mol，则剩余的CO为(10－x) mol，故有286x＋(10－x)×283＝2842，则x＝4，K＝＝。‎ 答案：(1)K＝ ‎(2)BCE ‎(3)K＝K1/K2‎ ‎(4)4/9‎ 点评：化学平衡常数是高考考查的热点知识，考查的角度多种多样，如本题重点考查了化学平衡常数的表达式、应用以及几个化学平衡常数之间的关系等。对于化学平衡常数应注意以下几点：‎ ‎(1)化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，不计入化学平衡常数表达式中。(4)化学平衡常数的应用：①可以利用浓度商与化学平衡常数的大小判断可逆反应是否达到平衡，判断化学平衡移动的方向。②利用K可判断反应的热效应，若升高温度，K增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K减小，则正反应为放热反应。‎ ‎12．(2014·新课标全国Ⅱ)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：‎ ‎(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。‎ ‎(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020 mol·L－1·s－1‎ 的平均速率降低，经10 s又达到平衡。‎ ‎①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是________________________。‎ ‎②列式计算温度T时反应的平衡常数K2________________________。‎ ‎(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是________________________。‎ 解析：本题主要考查化学平衡知识。意在考查考生对基础知识的应用能力、计算能力以及分析判断能力。(1)由于NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，温度升高，混合气体的颜色加深，说明NO2气体浓度增大，即升温平衡向生成二氧化氮气体的方向移动，升高温度平衡向吸热反应的方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，即ΔH大于0；根据反应速率的定义可求出N2O4的反应速率；由题中图像可知平衡时NO2和N2O4的浓度，将数据代入平衡常数表达式计算即可。(2)①由题意，改变温度，N2O4的浓度减小，则是升高温度，T大于100 ℃。②根据速率和时间，求出减少的N2O4的浓度为0.02 mol·L－1，则平衡时N2O4的浓度为0.020 mol·L－1，NO2为0.16 mol·L－1，由平衡常数表达式可得K2的值。(3)缩小体积，即增大压强，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，所以平衡逆向移动。‎ 答案：(1)大于　0.0010　0.36 mol·L－1‎ ‎(2)①大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高　②平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.0020 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.16 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.0020 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝＝1.3 mol·L－1‎ ‎(3)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动 ‎13．(2014·衡阳三次联考)实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，回答下列问题：‎ ‎(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K＝，它所对应的化学反应为：________________________。‎ ‎(2)已知在一定温度下，‎ ‎①C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH1＝a kJ/mol　平衡常数K1；‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH2＝b kJ/mol　平衡常数K2；‎ ‎③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH3　平衡常数K3。‎ 则K1、K2、K3之间的关系是________，ΔH3＝____________________(用含a、b的代数式表示)。‎ ‎(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如表所示：‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ 平衡常数K ‎9.94‎ ‎9‎ ‎1‎ 该反应的正反应方向是________反应(填“吸热”或“放热”)，若在500 ℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为________。‎ ‎(4)在催化剂存在条件下反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，CO转化率随蒸气添加量的压强比及温度变化关系如图所示：‎ 对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则该反应的Kp＝________，提高p[H2O(g)]/p(CO)比，则Kp________(填“变大”、“变小”或“不变”)。实际上，在使用铁镁催化剂的工业流程中，一般采用400 ℃左右、p[H2O(g)]/p(CO)＝3～5。其原因可能是________。‎ 解析：本题考查了盖斯定律、化学平衡常数的概念及计算等，意在考查考生运用所学知识分析、解决综合问题的能力。(1)根据化学平衡常数的定义，结合元素守恒可知还有一种生成物，为C，反应的化学方程式为CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)。(2)将三个热化学方程式按顺序依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，将①、②相加可得③，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(a＋b) kJ·mol－1。化学平衡常数K3＝K1·K2。(3)由表中数据看出，随温度升高，化学平衡常数减小，可知该反应为放热反应。设CO的平衡转化率为α，由“三段式”：‎ ‎　　　　　　　　　H2O(g)　　＋　　CO(g)　　CO2(g)＋H2(g)‎ 起始(mol·L－1) 0.020 0.020 0 0‎ 转化(mol·L－1) 0.020α 0.020α 0.020α 0.020α 平衡(mol·L－1) 0.020－0.020α 0.020－0.020α 0.020α 0.020α 则＝9，解得α＝0.75。‎ ‎(4)迁移化学平衡常数的定义，平衡时生成物各压强幂之积与反应物各压强幂之积的比可表示平衡常数，该平衡常数也只与温度有关。‎ 答案：(1)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)‎ ‎(2)K3＝K1·K2　(a＋b)kJ/mol ‎(3)放热　75%‎ ‎(4)　不变 该温度下催化剂活性较大；该压强比下，反应物转化率已经接近98% ‎