高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学反应的限度课后练习题

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课时跟踪检测(九)　化学平衡常数

1．在1 000 K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.005 9。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应(　　)
A．已达平衡状态
B．未达平衡状态，反应正向进行
C．未达平衡状态，反应逆向进行
D．无法确定
解析：选C　Q＝＝1＞0.005 9，故反应未达平衡状态，反应逆向进行。
2．羰基硫(COS)可用作粮食熏蒸剂，防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)　K＝0.1。反应前CO的物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol，下列说法正确的是(　　)
A．平衡时，气体的总物质的量为17 mol
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为6 mol
D．CO的平衡转化率为80%
解析：选A　设容器容积为1 L，反应前H2S物质的量为n mol，利用三段式计算：
　　　　 　CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)
　 　10　　　n　　　　　0　　　　0
　 2　 　　2　　　　　2　　　　2
　 　 8　　　n－2　　　　2　　　　2
K＝＝＝0.1，解得n＝7，C错误；该反应前后气体的总物质的量不变，一直为17 mol，A正确；通入CO后瞬间正反应速率增大、平衡正向移动，正反应速率再逐渐减小，B错误；CO的转化率＝×100%＝20%，D错误。
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
解析：选A　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越大，反应进行的程度越大，转化率越大，B错误；K只与温度有关，C错误；K大小与反应速率大小无关，D错误。
4．在5 L的密闭容器中充入2 mol气体A和1 mol气体B，一定条件下发生反应2A(g)＋B(g)2C(g)。达到平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的，则A的转化率为(　　)
A．67% B．50%
C．25% D．5%
解析：选B　同温同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，故反应后混合气体的物质的量为(2＋1)mol×＝2.5 mol，可求得反应中A的消耗量为1 mol，所以A的转化率为×100%＝50%。
5．已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L－1)
0.44
0.6
0.6

下列叙述中正确的是(　　)
A．该反应的平衡常数表达式为
K＝
B．该时刻正、逆反应速率的大小：v正＜v逆
C．平衡时，c平(CH3OH)＝0.04 mol·L－1
D．若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，该时间内反应速率v(CH3OH)＝1.6 mol·L－1·min－1
解析：选C　该反应的平衡常数表达式为K＝，A错误；用所给浓度求得浓度商Q＝≈1.86＜400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆，B错误；由表中数据可知，CH3OH初始浓度为0.44 mol·L－1＋2×0.6 mol·L－1＝1.64 mol·L－1，设平衡时CH3OCH3的浓度为x mol·L－1，则列三段式为
2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)
　　1.64　　　　　　　0　　　　　0
　　 2x　　　 　 　　　x　　　　　x
　 1.64－2x　　　　 　 x　　　　　x
K＝＝400，解得x＝0.8，故平衡时c平(CH3OH)＝1.64 mol·L－1－0.8 mol·L－1×2＝0.04 mol·L－1，C正确；v(CH3OH)＝＝0.16 mol·L－1·min－1，D错误。
6．向某密闭容器中通入N2O4(g)，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡后，保持温度不变，再通入适量N2O4(g)，待反应达到新的平衡时，与原平衡相比，的变化情况(　　)
A．变大 B．不变
C．变小 D．无法确定
解析：选B　温度不变，化学平衡常数K不变，即不变。
7．298 K时，各反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K＝1×10－30；
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　
K＝2×1081 (mol·L－1)－1；
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　
K＝4×10－92 mol·L－1，
则常温下，NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是(　　)
A．① B．②
C．③ D．无法判断
解析：选A　由可逆反应中正反应和逆反应的平衡常数互为倒数可知：
①2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K＝1×1030；
②2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　
K＝5×10－82 mol·L－1；
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　
K＝4×10－92 mol·L－1；
平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。
8．某温度时，可逆反应X(g)＋Y(g)Z(g)的平衡常数K＝1.0(mol·L－1)－1。若该温度下反应物的初始浓度c始(X)＝4 mol·L－1，c始(Y)＝a mol·L－1，达到平衡后c平(Z)＝2 mol·L－1，则a为(　　)
A．1 B．2
C．3 D．4
解析：选C　由题意列三段式为
　　　　　　　　　 X(g)　＋　Y(g)Z(g)
初始浓度/(mol·L－1)　　4　　　 　a　 　　 0
转化浓度/(mol·L－1)　　2　　　 　2　　 　 2
平衡浓度/(mol·L－1)　　2　　　　a－2　 　 2
则K＝＝＝1.0(mol·L－1)－1，解得：a＝3。
9．一定温度下，将2 mol A和2 mol B两种气体混合放入容积为2 L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，2 min末反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L－1，下列说法正确的是(　　)
A.x的值为1
B．A的平衡转化率为40%
C．此温度下该反应的平衡常数K的数值等于0.5
D．A和B的平衡转化率相等
解析：选C　平衡时C的物质的量为0.8 mol，与D相等，则x的值为2；平衡时A消耗了1.2 mol，则其平衡转化率为60%；此温度下该反应的平衡常数K＝＝0.5；由于未按照对应的化学反应系数之比投料，所以A、B的平衡转化率不相等。

10．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L－1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L－1)
0.05
0.05
0.1

下列说法错误的是(　　)
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数的值为1 600
C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
解析：选C　反应达到平衡时，X的转化率为×100%＝50%，故A正确； 根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学计量数之比可知，Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)＝0.05∶0.15∶0.1＝1∶3∶2，则反应的化学方程式为X＋3Y2Z，K＝＝＝1 600(mol·L－1)－2，故B正确； 增大压强平衡向生成Z的方向移动，但平衡常数不变，故C错误；平衡常数只受温度的影响，温度改变时，化学平衡常数一定变化，故D正确。
11．在一定条件下发生反应：3A(g)＋2B(g)xC(g)＋2D(g)，在2 L密闭容器中，把4 mol A和2 mol B混合，2 min后达到平衡时生成1.6 mol C，又测得反应速率v(B)＝0.2 mol·L－1·min－1，则下列说法中正确的是(　　)
A．x＝3
B．B的转化率为20%
C．平衡时气体压强是原来的0.94倍
D．达到平衡时A的浓度为1.4 mol·L－1
解析：选D　Δc(C)＝＝1.6 mol÷2 L＝0.8 mol·L－1，v(C)＝＝(0.8 mol·L－1) ÷2 min＝0.4 mol·L－1·min－1, 根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，x＝4，故A错误；
列三段式为
3A(g)＋2B(g)4C(g)＋2D(g)
初始物质的量/mol　　4　　　2　　　 　0　　　0
转化物质的量/mol　　1.2　　0.8　　　1.6　　0.8
平衡物质的量/mol　　2.8　　1.2　　　1.6　　0.8
则B的转化率为(0.8 mol÷2 mol) ×100%＝40%，故B错误；根据气体物质的量之比等于压强之比，平衡时气体压强是原来的＝倍，故C错误；达到平衡时A的浓度为2.8 mol÷2 L＝1.4 mol·L－1，故D正确。
12．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为 3.4 mol，则t ℃时反应①的平衡常数的值为(　　)
A．10.7 B．8.5
C．9.6 D．10.2
解析：选B　设①中N2O5转化的物质的量为x，②中N2O3转化的物质的量为y。
①　　　　 N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)
初始 8 mol 0 0
转化 x x x
② N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)
转化 y y y
则：解得
故c平(N2O5)＝＝0.9 mol·L－1
c平(N2O3)＝＝1.7 mol·L－1
c平(O2)＝＝4.5 mol·L－1
所以K1＝
＝＝8.5 mol·L－1。
13．在一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入容积为1.0 L的密闭容器中，在该温度下HX(g)的最大分解率接近于(　　)
A．5%　　　　　　　　 B．17%
C．25% D．33%
解析：选B　反应HX(g)H2(g)＋X2(g)在该温度下的平衡常数为，设分解的HX的物质的量浓度为x mol·L－1，列三段式：
　　　　　　　　 HX(g)H2(g)＋X2(g)
初始浓度/(mol·L－1)　　1.0　　　　0　　　　0
转化浓度/(mol·L－1)　　x　　 　　x　　　x
平衡浓度/(mol·L－1)　1.0－x　　　x　　　x

α(HX)＝×100%≈17%。
14．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
下列有关叙述不正确的是(　　)
A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
B．上述反应的正反应是放热反应
C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol，5 min 后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态
D．若平衡浓度符合下列关系式：＝，则此时的温度为1 000 ℃
解析：选C　由平衡常数表达式可判断该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，A正确；分析表中数据，平衡常数随温度的升高而减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，B正确；依据化学平衡三段式列式计算浓度商，并与该温度下的平衡常数进行比较：
　　　　　 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
　　　0　　 　0　　　　　1　　　　1
　 　 0.4　　 0.4　　　　0.4　　　0.4
　　0.4　　 0.4　　　　0.6　　　0.6
Q＝＝2.25≠1.00，此时反应没有达到平衡状态，C错误；依据平衡常数表达式和平衡常数数值计算分析，若平衡浓度符合＝，则＝＝0.60＝K，反应达到平衡状态，说明此时温度为1 000 ℃，D正确。
15．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)　ΔH>0，请回答下列问题：
(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________。
(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1，达到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，a＝________。
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝b mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。
解析：(1)M的转化率为60%，则参加反应的M为0.6 mol·L－1，同时消耗N 0.6 mol·L－1，因此N的转化率为×100%＝25%。
(2)根据化学方程式： 　 M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)
初始浓度/(mol·L－1) 1 2.4 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡浓度/(mol·L－1) 0.4 1.8 0.6 0.6
则K＝＝＝。
由于温度不变，K不变。根据化学方程式
　　　　 　 　　　 M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)
初始浓度/(mol·L－1) 4 a 0 0
平衡浓度/(mol·L－1) 4－2 a－2 2 2
则有K＝
＝＝，
解得：a＝6。
(3)设反应达到平衡后，M的转化率为x，因此有：
K＝＝　解得x≈41%。
答案：(1)25%　(2)6　(3)41%
16．(1)已知反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)
ΔH1，平衡常数为K1；
反应Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　ΔH2，平衡常数为K2。
在不同温度时K1、K2的值如下表：

700 ℃
900 ℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67

反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH，平衡常数为K，则ΔH＝________(用ΔH1和ΔH2表示)，K＝________(用K1和K2表示)，且由上述计算可知，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，发生反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＞0，CO2的浓度与时间的关系如图所示：
该条件下反应的平衡常数为________；若铁粉足量，CO2的起始浓度为2.0 mol ·L－1，则平衡时CO的浓度为________mol·L－1。
解析：(1)目标反应可由上述两个反应相减得到，即ΔH＝ΔH1－ΔH2，K＝，随温度升高，K1增大，K2减小，所以增大，正反应为吸热反应。
(2)平衡时c平(CO2)＝0.5 mol·L－1，c平(CO) ＝1 mol·L－1，K＝2.0。设平衡时c平(CO)＝a mol·L－1，则平衡时c平(CO2)＝(2.0－a)mol·L－1，则K＝2.0＝，解得a＝。
答案：(1)ΔH1－ΔH2　　吸热　(2)2.0