选择性必修1 第二章 第二节 第2课时 化学平衡常数 同步练习题(含解析)

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2.2 第2课时 化学平衡常数 同步练习题
一、选择题（本题共有15小题，每小题4分，共60分，每小题只有一个正确选项）
1． 下列关于平衡常数的说法中，正确的是( )
A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示
B．平衡常数越大，表示化学反应速率越大
C．可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度
D．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关
2． 当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化，并建立了N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值( )
A．变大　　　 B．不变 C．变小 D．无法确定
3． 下列反应在某温度下的平衡常数：H2(g)＋S(s)H2S(g) K1 S(s)＋O2(g)SO2(g) K2。则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为( )
A．K1＋K2　　　 B．K1–K2 C．K1×K2 D．K1/K2
4． 只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是( )
A．K值不变，平衡可能移动 B．K值变化，平衡一定移动
C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化
5． 可逆反应：2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商)(　　)
A．Q不变，K变大，O2转化率增大
B．Q不变，K变大，SO2转化率减小
C．Q变小，K不变，O2转化率减小
D．Q增大，K不变，SO2转化率增大
6． 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的关系式为(平衡常数为同温度下的测定值)(　　)
A．K1＝2K2 B．K1＝K
C．K1＝ D．K1＝K2
7． 向某密闭容器中充入NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)。其他条件相同时，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数如下表(已知N2O4为无色气体)。
t/℃ 27 35 49 70
NO2/% 20 25 40 66
N2O4/% 80 75 60 34
下列说法不正确的是(　　)
A．27 ℃时，该平衡体系中NO2的转化率为
B．平衡时，NO2的消耗速率为N2O4消耗速率的2倍
C．室温时，将盛有NO2的密闭玻璃球放入冰水中，其颜色会变浅
D．增大NO2的起始量，可增大相同温度下该反应的化学平衡常数
8． 对于可逆反应SiO2(s)＋C(s)＋N2(g)Si3N4(s)＋CO(g)(未配平)　ΔH<0。下列叙述正确的是(　　)
A．增加焦炭的用量，生成氮化硅的反应速率增大
B．增加SiO2的用量，焦炭的转化率增大
C．增大压强，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．反应的平衡常数可表示为K＝，升高温度，平衡常数K减小
9． 在2 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(s)，所得实验数据如表。
实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
n(X) n(Y) n(M) n(N)
① 800 0.10 0.40 0.080 0.080
② 800 0.20 0.80 a a
③ 900 0.10 0.15 0.060 0.060
下列说法正确的是(　　)
A．实验①5 min达到平衡，平均反应速率v(X)＝0.016 mol·L－1·min－1
B．实验②中，该反应的平衡常数K＝1
C．实验②中，达到平衡时，a小于0.16
D．正反应为吸热反应
10． 温度为T ℃时，向容积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol NO2，发生反应：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)。反应相同时间，测得各容器中NO2的转化率与容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．T ℃时，该反应的化学平衡常数为
B．图中c点所示条件下，v(正)C．向a点平衡体系中充入一定量的NO2，达到平衡时，NO2的转化率比原平衡大
D．容器内的压强：pa∶pb＞6∶7
11． 甲醇是重要的化工原料，具有广泛的开发和应用前景。在容积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图1所示。下列说法正确的是(　　)
A．p总1＜p总2
B．混合气体的密度不再发生变化，说明该反应已达到平衡状态
C．图2中M点能正确表示600 K时该反应平衡常数的对数(lg K)
D．若p总1＝0.25 MPa，则Y点的平衡常数Kp＝32(MPa)－2
12．一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．压强：p1>p2
B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb
C．a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2)
D．a点：NH3的转化率为
13．用O2将HCl转化为Cl2的反应为4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0。在恒温恒容条件下测得反应过程中c(Cl2)的实验数据如下表。下列说法错误的是(　　)
t/min 0 2 4 6
c(Cl2)/(10－3mol·L－1) 0 1.8 3.7 5.4
A．2～6 min用Cl2表示的化学反应速率为0.9 mol·L－1·min－1
B．当容器内气体的平均摩尔质量不变时，可说明反应达到化学平衡状态
C．化学平衡常数：K(200 ℃)>K(400 ℃)
D．增大压强，可以提高HCl的平衡转化率
14． 80 ℃时，在2 L 恒容密闭容器中充入0.40 mol N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol－1(Q>0)，测得如下数据：
时间/s 0 20 40 60 80 100
c(NO2)/(mol·L－1) 0.00 0.12 0.20 0.26 0.30 0.30
下列判断正确的是(　　)
A．升高温度，该反应的平衡常数K减小
B．20～40 s内，v(N2O4)＝0.004 mol·L－1·s－1
C．反应达到平衡时，吸收的热量为0.30Q kJ
D．100 s时再通入0.40 mol N2O4，达到新平衡时N2O4的转化率增大
15．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2==CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应的逆反应为吸热反应
B．平衡常数：KM>KN
C．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)
D．当温度高于250℃，升高温度，催化剂的催化效率降低
二、填空题（本题包括3个小题，共40分）
16．(12分)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
(1)实验2条件下平衡常数K＝____________。
(2)实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b的值________(填具体值或取值范围)。
(3)实验4，若900 ℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1 mol，则此时v正_____v逆(填“<”“>”或“＝”)。
17．(14分)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，如图所示的图示中，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α＝__________。
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)。
18．(14分)甲烷是重要的气体燃料和化工原料。回答下列问题：
(1)利用甲烷制备合成气的化学方程式CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)一定温度下，在恒容的密闭容器中发生上述反应，下列表示反应达到平衡状态的有 (填标号)。
A．v正(CH4) = v逆(H2O)
B．气体压强不再变化
C．单位时间每消耗1 mol CH4，同时产生3 mol H2
D．CH4与H2的物质的量之比为1∶3
(2)在某密闭容器中通入2 mol CH4和2 mol H2O(g)，在不同条件下发生反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)，测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
① p1 p2（填“＜”“＞”或“=”），该反应为__ （填“吸 热”或“放热”）反应。
② m、n、q三点的化学平衡常数大小关系为________。
③ 若q点对应的纵坐标为30，此时甲烷的转化率为 ，该条件 下的化学平衡常数Kp=________（用含有p1的表达式表示。用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数Kp，已知分压＝总压×气体物质的量分数）
1．答案：C
解析：A．因在平衡常数表达式中，无论反应物浓度还是生成物浓度都是指平衡浓度，故A错误；B．因同一类型的可逆反应化学平衡常数较大，所有反应物的转化率一定大，故B错误；C．因定量描述化学反应的限度的量有：化学平衡常数和转化率，故C正确；D．因平衡常数的大小与只与温度有关，与浓度、压强、催化剂无关，故D错误。
2．答案：B
解析：温度不变，K值不变。
3．答案：D
解析：由平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝，反应H2(g)＋SO2(g) O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝，即K＝K1/K2。
4．答案：D
解析：平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡也可能发生移动，则K值不变，平衡可能移动，A正确；K值变化，说明反应的温度一定发生了变化，因此平衡一定移动，B正确；平衡移动，温度可能不变，因此K值可能不变，C正确；平衡移动，温度可能不变，因此K值不一定变化，D错误。
5．答案：C
解析：当可逆反应2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右进行，但O2转化率减小，浓度商Q变小，K不变。
6．答案：C
解析：K1＝c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]，K2＝[c(H2)·c(I2)]/c(HI)，K1＝
7．答案：D
解析：由表中数据可知，27 ℃反应达到平衡时，NO2和N2O4的物质的量之比为1∶4，假设平衡时N2O4为4 mol，则NO2为1 mol，由化学方程式可知，反应消耗的NO2为8 mol，则起始时NO2为8 mol＋1 mol＝9 mol，则NO2的转化率为，A正确；平衡时，正、逆反应速率相等，由化学方程式可知，NO2的消耗速率为N2O4消耗速率的2倍，B正确；由表中数据可知，温度升高，NO2的平衡转化率降低，则2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，NO2的浓度减小，气体颜色变浅，C正确；某反应的化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，D错误。
8．答案：D
解析：焦炭是固体，增加焦炭的用量，反应速率不变，A错误。增加SiO2的用量，平衡不移动，焦炭的转化率不变，B错误。增大压强，正、逆反应速率均增大，C错误。配平反应方程式可得：3SiO2(s)＋6C(s)＋2N2(g)Si3N4(s)＋6CO(g)，则平衡常数可表示为K＝；该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，D正确。
9．答案：D
解析：实验①中，生成M的量为0.080 mol，则X的变化量为0.080 mol,5 min达到平衡，用X表示的平均反应速率v(X)＝＝＝0.008 mol·L－1·min－1，故A错误；①②中温度相同，则平衡常数K相同，由①可知，
　　　　　　　 X(g)＋Y(g)??M(g)＋N(s)
开始量/mol　　　0.10　 0.40 　　0
转化量/mol 0.080 0.080 0.080
平衡量/mol 0.020 0.32 0.080
容器的容积为2 L，则K＝＝＝25，故B错误；①②温度相同、容器容积相同，②中起始时X、Y的物质的量为①的2倍，若平衡不移动，a＝0.16，由①→②相当于增大压强，平衡正向移动，则a大于0.16，故C错误；①③相比，③中
　　　　　 X(g)＋Y(g)??M(g)＋N(s)
开始量/mol　0.10　 0.15 　　0
转化量/mol 0.060 0.060 0.060
平衡量/mol 0.040 0.090 0.060
K＝＝≈33.3＞25，可知升高温度，平衡正向移动，正反应为吸热反应，故D正确。
10．答案：D
解析：反应2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)为反应后气体分子总数增大的反应，恒温下，容器容积越大，气体压强越小，反应速率越慢，反应向右进行的程度越大，NO2的平衡转化率也越大，对比图中a点和b点，a点反应速率快，相同时间内，若a点未达到平衡，其转化率应大于b点，与图不符，则相同条件下，a点反应已达到平衡状态，对应的NO2转化率为平衡转化率，c点反应并未达到平衡状态，对应的NO2转化率不是平衡转化率。a点时反应达到平衡状态，NO2转化率是40%，列三段式：
　　　　 2C(s)＋2NO2(g) N2(g)＋2CO2(g)
开始量/mol　　 1　　　 0　　 0
反应量/mol 0.4 0.2 0.4
平衡量/mol 0.6 0.2 0.4
T ℃时，该反应的化学平衡常数K＝＝＝，A错误。温度不变，化学平衡常数不变，图中c点NO2转化率是40%，Qc＝，由于V3＞V1，故Qc＜K，反应还未达到平衡，则该反应向正方向进行，v(正)＞v(逆)，B错误。向a点平衡体系中充入一定量的NO2，相当于增大压强，平衡逆向移动，NO2平衡转化率降低，C错误。由A项分析可知a点时容器内气体总物质的量n1＝0.6 mol＋0.2 mol＋0.4 mol＝1.2 mol；b点时，列三段式：
　　　　 2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)
开始量/mol　　　　 　1　　　　 0　　　0
反应量/mol 0.8 0.4 0.8
b点时量/mol 0.2 0.4 0.8
所以b点容器内气体总物质的量n2＝1.4 mol，V1＜V2，故＞＝，D正确。
11．答案：B
解析：压强增大，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)平衡正向移动，甲醇物质的量增大，故p总1＞p总2，A错误；ρ＝，气体质量不变，容器容积可变，达到平衡时，容器容积不变，则ρ不变，故混合气体的密度不再发生变化可说明该反应已达到平衡状态，B正确；由图1可知，压强一定时，升高温度，甲醇的物质的量减少，平衡逆向移动，则lg K减小，由图2知，500 K时，lg K对应的点为Q，升温lg K减小，故N点能正确表示600 K时该反应平衡常数的对数(lg K)，C错误；X、Y点温度相同，则平衡常数相同，X点甲醇的物质的量为0.25 mol，则列三段式可得：
　　　　　　CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
起始量/mol　　0.5　　 1　 　　　0
转化量/mol 0.25 0.5 0.25
平衡量/mol 0.25 0.5 0.25
则K(Y)＝K(X)＝
＝64(MPa)－2，D错误。
D．当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低
12．答案：B
解析：该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1Kb，故B正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3??N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨的物质的量为1 mol，反应的氨的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨的转化率为，故D错误。
13．答案：A
解析：2～6 min c(Cl2)由1.8×10－3mol·L－1增大到5.4×10－3mol·L－1，则有v(Cl2)＝＝9×10－4mol·L－1·min－1，A错误；恒温恒容时，平衡建立过程中，混合气体的总质量不变，气体的总物质的量不断变化，则气体的平均摩尔质量不断变化，当容器内气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到化学平衡状态，B正确；该反应的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，则平衡常数：K(200 ℃)>K(400 ℃)，C正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，则HCl的平衡转化率增大，D正确。
14．答案：C
解析：该反应的ΔH>0，升高温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，A错误；20～40 s内，Δc(NO2)＝0.08 mol·L－1，则有v(NO2)＝＝0.004 mol·L－1·s－1，v(N2O4)＝v(NO2)＝0.002 mol·L－1·s－1，B错误；反应达到平衡时，生成的NO2为0.30 mol·L－1×2 L＝0.60 mol，则反应吸收的热量为0.30Q kJ，C正确；达到平衡后，再通入0.40 mol N2O4，相当于保持n(N2O4)不变，缩小容器的容积，而缩小容积、增大压强时，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小，D错误。
15．答案：C
解析：升高温度CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，A正确；该反应的正反应是放热反应，升温平衡常数减小，B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂在250 ℃时催化活性最高，温度继续升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C错误，根据图象，当温度高于250℃，升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则平衡逆向移动，故D正确。
16．答案： (1)或0.17　(2)<1(填0解析：　(1)实验2条件下，平衡时CO的物质的量为1.6 mol，则：
　　　　　　 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
起始量/mol 2 1 0 0
变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡量/mol 1.6 0.6 0.4 0.4
故900 ℃时，K＝＝＝≈0.17。
(2)由于CO与H2O(g)的化学计量数都为1，所以当两者物质的量相等时，二者转化率相等。要使CO的转化率大于水蒸气的转化率，则增大水蒸气的物质的量，即a/b的值小于1。(3)由上面的分析可知，900 ℃时，该反应的平衡常数为0.17。实验4中，在900 ℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1 mol，则此时Qc＝1，Qc>K，故反应向逆反应方向进行，所以v正17．答案：(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　(3)①60%　②或0.255或0.26
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　＋　3H2??2NH3
n(始)/mol 1 3 0
n(变)/mol a 3a 2a
n(平)/mol 1－a 3－3a 2a
有(1－a)＋(3－3a)＋2a＝2.8 mol，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＝＝。
18．答案：(1)AB　 (2)① ＞ 吸热 ② Kq＞Kn＞Km ③ 25% 0.03P12
解析：(1)v正(CH4) = v正(H2O) 可得出v正(H2O) = v逆(H2O) 达到化学平衡，A正确；该反应是反应前后气体体积改变的反应，所以恒容下，压强不变既平衡。B正确；C指相同反应方向 ，不能判断；CH4与H2的物质的量之比为1∶3,不能说明物质的量及物质的量浓度不变，无法判断平衡状态。
(2)①该反应是气体分子数增大的反应，加压平衡逆向移动，甲烷体积分数增多，故P1＞P2；观察图像可知，温度升高，甲烷的体积分数减少，说明平衡正向移动，故该反应为吸热反应。②平衡常数只与温度有关，温度升高，K值增大。
③ CH4(g) ＋ H2O(g)CO(g) ＋ 3H2(g)
起始物质的量/mol 2　 2　　 0　　　 0
转化物质的量/mol x x x 3 x
平衡物质的量/mol 2- x 2- x x 3x
（2- x）/ (2- x＋2- x＋ x＋3x ) = 0.3 x = 0.5 mol, 甲烷的转化率为25%。
CH4(g) 、H2O(g)、CO(g) 、3H2(g)的物质的分数分别为：3/10、3/10、1/10、3/10
KP == 0.03 P12。
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