2022-2023学年 苏教版选择性必修1专题2第二单元　化学反应的方向与限度　第2课时　化学平衡常数 课时练 （含答案）

第2课时　化学平衡常数
1. 下列有关平衡常数的说法正确的是(　　)
A. 改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大
B. 反应：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大
C. 对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等
D. 平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
2. 将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2＋O2 2SO3，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　)
A. 4　　 B. 0.25
C. 0.4　　 D. 0.2
3. 某温度下，2A(g)＋B(g) 3C(g)的平衡常数K＝1.0，下列说法正确的是(　　)
A. K随温度的改变而改变，K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大
B. K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大
C. 对于某一可逆反应，在任何条件下K均为一定值
D. K越大，化学反应的速率越大
4. 汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)＋CO(g) N2(g)＋CO2(g)
ΔH＝－373.4 kJ·mol－1。在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是(　　)
　　
A B C D
5. (2022·扬州邗江区期中)对于反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，下列有关说法正确的是(　　)
A. 只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3
B. 升高温度有利于提高SO2的平衡转化率
C. 使用V2O5作催化剂，降低了反应的活化能，增大了单位体积内活化分子的数目
D. 提高的值可增大O2的转化率
6. (2022·扬州中学期中)对于反应N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＝57 kJ·mol－1，下列有关说法正确的是(　　)
A. 升高体系温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
B. 若容器体积不变，气体颜色不变时说明该反应建立化学平衡
C. 其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡后的值变大
D. 缩小容器体积，N2O4的反应速率和平衡转化率均增大
7. X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于(　　)
A. 33%　　 B. 40%
C. 50%　　 D. 65%
8. 某温度下，反应H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示：
甲 乙 丙
c(H2)/(mol·L－1) 0.010 0.020 0.020
c(CO2)/(mol·L－1) 0.010 0.010 0.020
下列判断不正确的是(　　)
A. 反应开始时，丙容器中化学反应速率最大，甲容器中化学反应速率最小
B. 平衡时，乙容器中CO2的转化率大于60%
C. 平衡时，甲容器中和丙容器中H2的转化率均是60%
D. 平衡时，丙容器中c(CO2)是甲容器中的2倍，是0.012 mol·L－1
9. 某温度下，在2 L的恒容密闭容器中充入气体A和气体B发生反应生成气体C，反应过程中各组分的物质的量随反应时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. t1时刻反应达到平衡状态
B. B的平衡转化率为10%
C. 该反应的化学方程式可表示为A＋3B 2C
D. 该温度下，反应的平衡常数为300
10. 在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，发生如下两个反应：
①2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1＜0　平衡常数K1
②2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　ΔH2＜0　平衡常数K2
10分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10分钟内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1。下列说法正确的是(　　)
A. 平衡时NO2的转化率为50%
B. 平衡后c(NO)＝2.5×10－2 mol·L－1
C. 其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K2增大
D. 反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数为K－K2
11. (2022·扬州中学期中)SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为V L的密闭容器中充入0.2 mol SCl2(g)，发生反应：2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)。图中所示曲线分别表示反应在a min时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是(　　)
A. 2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS<0
B. 当容器中气体密度恒定不变时，反应达到平衡状态
C. 55 ℃，向体积为0.5V L的容器中充入0.2 mol SCl2(g)，a min时SCl2(g)的转化率大于50%
D. 82 ℃，起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1 mol，此时v(逆)＞v(正)
12. T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生二氧化碳重整甲烷反应：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是(　　)
A. 点B的坐标为(5，0.50)
B. 反应进行到5 min时，2v正(CH4)＜v逆(CO)
C. CO2(g)的平衡转化率约为33.3%
D. T ℃时，该反应的平衡常数为
13. 煤化工中常需研究反应在不同温度下的平衡常数，C、CO与水蒸气之间的相互反应是煤化工中的重要反应。
(1) 已知在一定温度下：
C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　K
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　K1
CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　K2
则K、K1、K2之间的关系是K＝________(用K1、K2表示)。
(2) 已知反应CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)在500 ℃时的平衡常数为9。在500 ℃时，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在该条件下，CO的最大转化率为________。
(3) 向V L的密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在t ℃达到平衡时，急速除去水蒸气(除水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为2 842 kJ(已知该条件下1 mol CO 完全燃烧放出283 kJ热量，1 mol H2完全燃烧放出286 kJ热量)，则t ℃ 该反应的平衡常数K＝________。
14. 已知2A2(g)＋B2(g) 2C(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2 mol A2和1 mol B2，在500 ℃时充分反应达到平衡后C的浓度为w mol·L－1，放出热量b kJ。
(1) a________(填“>”“＝”或“<”)b。
(2) 若将反应温度升高到700 ℃，该反应的平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3) 能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。
a. v(C)＝2v(B2)
b. 容器内压强保持不变
c. v逆(A2)＝2v正(B2)
d. 容器内的密度保持不变
(4) 使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的操作是________。
a. 及时分离出C气体
b. 适当升高温度
c. 增大B2的浓度
d. 选择高效的催化剂
15. 已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200
平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4
回答下列问题：
(1) 该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________(填“<”“>”或“＝”)0。
(2) 830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.80 mol B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1。则6 s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；达到平衡后再向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为________。
(3) 判断该反应是否达到平衡的依据为________(填字母)。
A. 压强不随时间改变
B. 气体的密度不随时间改变
C. c(A)不随时间改变
D. 单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4) 1 200℃时，反应C(g)＋D(g) A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。
16. 在恒容密闭容器中，可逆反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，K＝，K只与温度有关，与浓度无关。回答下列问题：
(1) 830 K条件下，若起始时：c(CO)＝2 mol·L－1、c(H2O)＝3 mol·L－1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。
(2) 830 K条件下，若只将起始时c(H2O)改为6 mol·L－1，则水蒸气的转化率为________。
(3) 830 K条件下，起始时：c(CO)＝a mol·L－1、c(H2O)＝b mol·L－1，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol·L－1。
①a、b、c之间的关系式是________(用含a、b的代数式表示c)；
②当a＝b时，a＝________c。
第2课时　化学平衡常数
1. D　解析：改变条件，反应物的转化率增大，若温度不变，则平衡常数不变，A错误；增加c(N2O4)，温度不变，K不变，B错误；对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数互为倒数，C错误；D正确且符合题意，故选D。
2. A　解析：
2SO2＋O2 2SO3
n(初始)/mol　　 4　 2　　0
n(转化)/mol　　 2　 1　　2
n(平衡)/mol　　 2 1　　2
平衡时各物质的浓度c(SO2)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25 mol·L－1，c(SO3)＝0.5 mol·L－1，K＝＝4。
3. A　解析：平衡常数K与温度有关，且平衡常数越大，说明反应进行的程度越大，A正确；K值越大，反应进行的程度越大，转化率越大，B错误；K值与温度有关，C错误；K值大小与反应速率大小无关，D错误。
4. C　解析：该反应为气体分子数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A错误；升高温度，该反应平衡逆向移动，CO的转化率减小，B错误；平衡常数只受温度影响，与NO的物质的量无关，C正确；增加氮气的物质的量，该反应平衡逆向移动，NO的转化率减小，D错误。
5. C　解析：可逆反应正、逆反应速率相等时，反应达到最大限度，即化学平衡状态，所以反应物不能全部转化为生成物，即SO2和O2不能全部转化为SO3，A错误；该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，SO2的平衡转化率降低，B错误；使用V2O5作催化剂，降低了反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，即增大了单位体积内活化分子的数目，增大反应速率，C正确；提高的值，相当于增大氧气浓度，平衡正向移动，但O2的转化率下降，D错误。
6. B　解析：升高温度，活化分子百分数增大，正、逆反应速率均增大，A错误； 若容器体积不变，气体颜色不变时，可知各物质的浓度不变，反应达到平衡状态，B正确；为该反应的平衡常数，平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，则向平衡后的容器中再加入少量 N2O4，新平衡后的值不变，C错误；该反应为气体体积增大的反应，缩小容器体积相当于增大压强，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小，但反应速率增大，D错误。
7. D　解析：假设X和Y物质的量为1 mol，达到平衡时消耗X的物质的量为a mol，则：
　　　　　　 X(g)＋2Y(g) 2Z(g)
n(起始量)/mol　　 1　　 1　　 0
n(转化量)/mol　　 a　　 2a　　2a
n(平衡量)/mol　　 1－a　1－2a　 2a
根据题意有(1－a＋1－2a)∶2a＝3∶2，a＝，Y的转化率＝×100%≈67%，最接近65%。
8. D　解析：该可逆反应两边气体系数相等，在恒容条件下，甲、丙两容器为等效平衡，各物质的百分含量对应相等、后者各物质浓度均为前者的两倍。设H2反应了x。
H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)
　　 0.01　 0.01　　 0　　 0
　　 x　　 x　　 x　　 x
　　 0.01－x 0.01－x x　　 x
根据平衡常数可知＝，很容易计算出x＝0.006，甲、丙两容器中反应物的转化率为60%。丙中反应物的浓度最大，反应速率最大，A正确；乙相当于是在甲的基础上增加氢气的浓度，所以可以提高CO2的转化率，B正确；由于反应前后气体体积是不变的，因此甲和丙的平衡状态是等效的，但平衡时丙中c(CO2)＝2×(0.010－x)＝0.008 mol·L－1，C正确，D错误。
9. C　解析：t1时刻三种物质的物质的量相等，但由于t1后各种物质的物质的量继续变化，故该时刻反应未达到平衡状态，A错误；反应开始时n(B)＝2.0 mol，平衡时n(B)＝0.2 mol，所以B的平衡转化率＝×100%＝90.0%，B错误；根据图示可知A、B的物质的量在减少，C的物质的量在增加，说明A、B是反应物，C是生成物，在前10 min内三种物质的物质的量改变为Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝0.6 mol∶1.8 mol∶1.2 mol＝1∶3∶2，10 min后三种物质都存在，且物质的量不再发生变化，说明该反应为可逆反应，三种物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，故该反应方程式为A＋3B 2C，C正确；根据图示可知平衡时n(A)＝0.6 mol，n(B)＝0.2 mol，n(C)＝1.2 mol，由于容器的容积是2 L，故平衡时各种物质的浓度c(A)＝0.3 mol·L－1，c(B)＝0.1 mol·L－1，c(C)＝0.6 mol·L－1，故该温度下的化学平衡常数K＝＝1 200，D错误。
10. A　解析：10 min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量＝(0.2＋0.2＋0.1) mol×(1－20%)＝0.4 mol，10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡时n(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol，设①中反应的NO2为x mol，②中反应的Cl2为y mol，则：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)
　 0.2　　 0
　 x　　 0.5x
　 (0.2－x)　　 0.5x
2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)
　 0.2　　 0.1　　 0
　 2y　　 y　　 2y
　 0.2－2y　0.1－y　　2y
则0.5x＋2y＝0.15，(0.2－x＋0.2－2y＋0.1－y)＋0.5x＋2y＝0.4，联立方程，解得x＝0.1、y＝0.05，故平衡时NO2的转化率＝×100%＝50%，A正确；平衡后c(NO)＝＝＝0.05 mol·L－1，B错误；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，则其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡常数K2不变，C错误；由盖斯定律可知，由①×2－②可得反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则平衡常数K＝，D错误。
11. C　解析：由图可知，温度升高，SCl2的转化率增大，可知该反应为吸热反应，ΔH>0；由方程式2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)可知该反应气体分子总数不变，ΔS＝0，A错误；ρ＝，该反应在恒容密闭容器进行，V不变，反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，则为一个恒定值，即ρ为定值，所以当容器中气体密度恒定不变时，不能确定该反应是否到达平衡状态，B错误；由图可知82 ℃，SCl2的转化率为90%，得出三段式：
2SCl2(g) S2Cl2(g)＋Cl2(g)
　　 　　 0　　 0
　　 　　 　　
　　 　　 　　 ，求出平衡常数K＝，在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，此时浓度商Qc＝112. B　解析：根据图像可知：在5 min时CH4(g)的浓度减少0.25 mol·L－1，则根据物质反应转化关系可知：反应产生CO的浓度为0.50 mol·L－1，故B点的坐标为(5，0.5)，A正确；反应进行到5 min时，CH4(g)的浓度还在减小，说明反应正向进行，v正(CH4)＞v逆(CH4)，由于v逆(CO)＝2v逆(CH4)，所以2v正(CH4)＞v逆(CO)，B错误；平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)浓度相等，等于 mol·L－1，开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L－1，故CO2(g)的平衡转化率＝×100%≈33.3%，C正确；根据图像可知，在温度为T ℃时，c(CH4)＝c(CO2)＝c(CO)＝c(H2)＝ mol·L－1，则根据平衡常数的含义可知K＝＝，D正确。
13. (1) 　(2) 75%　(3) 0.44
14. (1) >　(2) 减小　(3) bc　(4) c
15. (1) 　<　(2) 0.022　0.09　80%　(3) C　(4) 2.5
16. (1) 40%　1　(2) 25%
(3) ①c＝　②2