课时跟踪检测(十三) 化学平衡常数
[基础巩固练]
知识点一 化学平衡常数及其影响因素
1.(2022·江苏连云港高二月考)下列对化学平衡常数(K)的叙述正确的是( )
A.仅升高温度,K可能增大,也可能减小
B.仅加入催化剂,K可能增大
C.仅增大压强,K可能减小
D.仅减小浓度,K值可能减小
2.(2022·江苏镇江高二检测)在一定条件下,已达平衡的可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g),下列说法中正确的是( )
A.平衡时,此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:K=
B.改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变
C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数随之变化
D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
3.(2021·江苏南京高二检测)反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1;反应HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)( )
A.K1=2K2 B.K1= eq \f(1,K)
C.K1=K D.K1=
4.(2021·河北保定高二月考)在一定温度下,下列反应的化学平衡常数数值如下:
①2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
以下说法正确的是( )
A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值约为5×10-80
C.该温度下,NO、H2O、CO2产生O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
D.以上说法都不正确
知识点二 化学平衡常数、平衡转化率的计算
5.已知热化学方程式:aX(g)+3Y(s)bZ(g) ΔH<0。现在2 L的密闭容器中加入0.9 mol X和1 mol Y,当Y的物质的量减少0.75 mol时,达到平衡状态,此时X、Z的浓度分别是0.2 mol·L-1和0.5 mol·L-1,该温度下,该反应的平衡常数为( )
A. B.
C.35 D.20
6.已知合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,在恒温恒容的密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2,达平衡时放出热量73.0 kJ,则N2的转化率最接近( )
A.40% B.80%
C.30% D.60%
7.(2021·江苏徐州高二检测)对于反应2A(g)+xB(g)4C(g)达到平衡时C的浓度为1.5 mol·L-1,当其他条件不变,把体积扩大1倍时,测得C的浓度为0.8 mol·L-1,则x的值为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
8.向一个300 mL恒容密闭容器中,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表:
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.上述反应为放热反应
B.在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,测得该反应达到平衡状态时,CO浓度为0.5 mol·L-1,则此时Ni(CO)4的浓度为 0.125 mol·L-1
D.在80 ℃达到平衡时,再次充入一定量的Ni(CO)4气体,再次平衡后,CO的体积分数增大,平衡常数减小
9.已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,其平衡常数K和温度的关系如下表:
温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
下列有关叙述错误的是( )
A.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.上述反应的正反应是放热反应
C.在一定容积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol,温度升高到恒定值,5 min后反应达到平衡,此时测得CO2的物质的量为0.4 mol,则该温度为830℃
D.某温度下,若平衡浓度符合下列关系式:=,则此时的温度是1 000 ℃
[素养提升练]
10.(2022·湖南邵阳高二月考) 电石(主要成分为CaC2)是重要的基本化工原料。已知2 000℃时,电石生产原理如下:
①CaO(s)+C(s)===Ca(g)+CO(g)
ΔH1=a kJ·mol-1 平衡常数K1
②Ca(g)+2C(s)===CaC2(s)
ΔH2=b kJ·mol-1 平衡常数K2
以下说法不正确的是( )
A.反应①K1=c(Ca)·c(CO)
B.反应Ca(g)+C(s)===CaC2(s)平衡常数K=
C.2 000 ℃时增大压强,K1减小、K2增大
D.反应2CaO(s)+CaC2(s)===3Ca(g)+2CO(g)
ΔH=(2a-b)kJ·mol-1
11.(2022·福建南平高二期中)已知2A(g)+B(g) nC(g),在密闭容器中进行,K(300 ℃)>K(350 ℃),某温度下,A的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.该反应的正反应是放热反应
B.反应温度升高,B的转化率减小
C.平衡状态由a变到b时,化学平衡常数K(b) 小于K(a)
D.容器内气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到化学平衡状态
12.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:
TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g) ΔH>0
(1)该反应的平衡常数表达式K=______________。
(2)若K=1,向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为________。
课时跟踪检测(十三) 化学平衡常数
[基础巩固练]
知识点一 化学平衡常数及其影响因素
1.(2022·江苏连云港高二月考)下列对化学平衡常数(K)的叙述正确的是( )
A.仅升高温度,K可能增大,也可能减小
B.仅加入催化剂,K可能增大
C.仅增大压强,K可能减小
D.仅减小浓度,K值可能减小
解析:A 升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,则对于吸热反应,升高温度K增大,对于放热反应,升高温度K减小,选项A正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能使平衡移动,则加入催化剂,K不变,选项B错误;K只与温度有关,而与浓度、压强无关,增大压强、减小浓度K均不变,选项C、D错误。
2.(2022·江苏镇江高二检测)在一定条件下,已达平衡的可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g),下列说法中正确的是( )
A.平衡时,此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:K=
B.改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变
C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数随之变化
D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
解析:A 对于确定的反应,K只与温度有关,改变除温度之外的条件都不会引起K的改变。
3.(2021·江苏南京高二检测)反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1;反应HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)( )
A.K1=2K2 B.K1= eq \f(1,K)
C.K1=K D.K1=
解析:B 反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1,则相同温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为,故反应HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数K2=,故K1= eq \f(1,K) ,故选B。
4.(2021·河北保定高二月考)在一定温度下,下列反应的化学平衡常数数值如下:
①2NO(g) N2(g)+O2(g) K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
以下说法正确的是( )
A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.该温度下,反应2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)的平衡常数的数值约为5×10-80
C.该温度下,NO、H2O、CO2产生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:C 由化学平衡常数的定义可知K1=,A项错误;该温度下,水分解反应的平衡常数为==5×10-82,B项错误;该温度下,NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的反应的化学平衡常数分别为1×1030、5×10-82、4×10-92,所以产生O2的倾向:NO>H2O>CO2,C项正确,D项错误。
知识点二 化学平衡常数、平衡转化率的计算
5.已知热化学方程式:aX(g)+3Y(s)bZ(g) ΔH<0。现在2 L的密闭容器中加入0.9 mol X和1 mol Y,当Y的物质的量减少0.75 mol时,达到平衡状态,此时X、Z的浓度分别是0.2 mol·L-1和0.5 mol·L-1,该温度下,该反应的平衡常数为( )
A. B.
C.35 D.20
解析:A aX(g)+3Y(s)bZ(g) ΔH<0
开始/mol 0.9 1 0
反应/mol 0.25a 0.75 0.25b
平衡/mol 0.4 0.25 1
所以0.9-0.25a=0.4,0.25b=1,得a=2,b=4,则该温度下的平衡常数K===,故选A。
6.已知合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,在恒温恒容的密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2,达平衡时放出热量73.0 kJ,则N2的转化率最接近( )
A.40% B.80%
C.30% D.60%
解析:A 由热化学方程式可知,消耗的氮气的物质的量为≈0.80 mol,则转化率为×100%=40%,故选A。
7.(2021·江苏徐州高二检测)对于反应2A(g)+xB(g)4C(g)达到平衡时C的浓度为1.5 mol·L-1,当其他条件不变,把体积扩大1倍时,测得C的浓度为0.8 mol·L-1,则x的值为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:A 其他条件不变,把体积扩大1倍时,假定平衡不移动,C的浓度为0.75 mol·L-1,实际C的浓度为0.8 mol·L-1,大于0.75 mol·L-1,说明体积扩大,降低压强,平衡向生成C的方向移动,降低压强,平衡向气体体积增大的方向移动,则x+2<4,且x为整数,故x=1,故选A。
8.向一个300 mL恒容密闭容器中,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表:
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.上述反应为放热反应
B.在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,测得该反应达到平衡状态时,CO浓度为0.5 mol·L-1,则此时Ni(CO)4的浓度为 0.125 mol·L-1
D.在80 ℃达到平衡时,再次充入一定量的Ni(CO)4气体,再次平衡后,CO的体积分数增大,平衡常数减小
解析:D 由表中数据可知,温度越高,K越小,则生成Ni(CO)4(g) 的反应为放热反应,故A正确;互为逆反应时,K为倒数关系,则25 ℃时,反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+ 4CO(g)的平衡常数为=2×10-5,故B正确;在80 ℃时,测得反应达到平衡时,CO浓度为0.5 mol·L-1,K===2,则c[Ni(CO)4]=0.125 mol·L-1,故C正确;在80 ℃达到平衡时,再次充入一定量的Ni(CO)4气体,再次平衡后,相当于增大压强,平衡正向移动,CO的体积分数减小,而平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,故D错误。
9.已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,其平衡常数K和温度的关系如下表:
温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
下列有关叙述错误的是( )
A.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.上述反应的正反应是放热反应
C.在一定容积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol,温度升高到恒定值,5 min后反应达到平衡,此时测得CO2的物质的量为0.4 mol,则该温度为830℃
D.某温度下,若平衡浓度符合下列关系式:=,则此时的温度是1 000 ℃
解析:C 根据平衡常数表达式知,A项正确;该反应的平衡常数随着温度的升高而减小,故该反应的正反应是放热反应,B项正确;由n(CO2)=0.4 mol可推知,该平衡状态下,n(H2)=0.4 mol、n(H2O)=0.6 mol、n(CO)=0.6 mol,=<1.00,故该温度应该在1 000~1 200℃之间,C项错误;将所给关系式进行变化,可知该条件下平衡常数K=0.60,D项正确。
[素养提升练]
10.(2022·湖南邵阳高二月考) 电石(主要成分为CaC2)是重要的基本化工原料。已知2 000℃时,电石生产原理如下:
①CaO(s)+C(s)===Ca(g)+CO(g)
ΔH1=a kJ·mol-1 平衡常数K1
②Ca(g)+2C(s)===CaC2(s)
ΔH2=b kJ·mol-1 平衡常数K2
以下说法不正确的是( )
A.反应①K1=c(Ca)·c(CO)
B.反应Ca(g)+C(s)===CaC2(s)平衡常数K=
C.2 000 ℃时增大压强,K1减小、K2增大
D.反应2CaO(s)+CaC2(s)===3Ca(g)+2CO(g)
ΔH=(2a-b)kJ·mol-1
解析:C 已知①CaO(s)+C(s)===Ca(g)+CO(g) ΔH1=a kJ·mol-1,则反应①K1=c(Ca)·c(CO), A正确; 已知②Ca(g)+2C(s)===CaC2(s) ΔH2=b kJ·mol-1平衡常数K2,则反应Ca(g)+C(s)===CaC2(s)平衡常数K= , B正确;平衡常数只随温度改变而改变,则2 000 ℃时增大压强,平衡常数不变, C错误; 根据盖斯定律,①×2-②得热化学方程式:2CaO(s)+CaC2(s)===3Ca(g)+2CO(g) ΔH=(2a-b)kJ·mol-1, D正确。
11.(2022·福建南平高二期中)已知2A(g)+B(g) nC(g),在密闭容器中进行,K(300 ℃)>K(350 ℃),某温度下,A的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.该反应的正反应是放热反应
B.反应温度升高,B的转化率减小
C.平衡状态由a变到b时,化学平衡常数K(b) 小于K(a)
D.容器内气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到化学平衡状态
解析:C K(300 ℃)>K(350 ℃),可知温度升高,反应逆向移动,则正反应是放热反应,A正确;正反应是放热反应,则反应温度升高,B的转化率减小,B正确;平衡状态由a变到b时,A的转化率增大,但温度没变,则化学平衡常数不变,C错误;压强变大,平衡正向移动,可知反应前后体积不同,当容器内气体的平均相对分子质量不变时,说明反应达到化学平衡状态,D正确。
12.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应:
TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g) ΔH>0
(1)该反应的平衡常数表达式K=______________。
(2)若K=1,向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化率为________。
解析:(1)根据题意该反应的平衡常数表达式K=;(2)若K=1,设I2的平衡转化率为x,容器容积为V L,则参加反应的I2的物质的量为x mol,平衡时生成TaI4和S2各0.5x mol,剩余I2为(1-x)mol,根据K===1,解得:
x≈66.7%。
答案:(1) (2)66.7%