2024届高考化学一轮复习课件 第七章 化学反应速率与化学平衡 热点强化练8 化学平衡常数综合训练

热点强化练8　化学平衡常数综合训练

1.(2022·山东济南模拟)反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是(　C　)

A.升高温度,该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小

B.该反应的化学平衡常数表达式为K=

C.该反应的正反应是吸热反应

D.增大CO2浓度,平衡常数增大

解析:升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;固体物质浓度视为常数,不列入平衡常数的表达式,该反应的化学平衡常数表达式为K=,B项错误;温度升高,K增大,则该反应的正反应为吸热反应,C项正确;平衡常数只与温度有关,故增大反应物浓度,平衡常数不变,D项错误。

2.(2022·河北保定模拟)将2 mol CH4(g)和5 mol H2O(g)通入一密闭容器中,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,下列有关平衡常数的判断正确的是(　B　)

A.KA>KB=KC>KD B.KA<KB=KC<KD

C.KA=KB>KC=KD D.KA=KB<KC=KD

解析:由图可知B、C点温度相同,则平衡常数相同,即KB=KC,压强为p1时,A点到C点随着温度升高,CH4的平衡转化率增大,则说明平衡正向移动,平衡常数也增大,所以KA<KC,同理压强为p2时,B点到D点随着温度升高,CH4的平衡转化率增大,则说明平衡正向移动,平衡常数也增大,所以KB<KD,则平衡常数的大小关系为KA<KB=KC<KD。

3.化学平衡状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相关数据见下表:

根据以上信息判断,下列结论错误的是(　C　)

A.a>b

B.增大压强,平衡状态Ⅱ不移动

C.升高温度,平衡状态Ⅲ向正反应方向移动

D.反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应

解析:由Ⅰ+Ⅱ=Ⅲ,得K3=K1·K2,则a=1.47×1.62≈2.4,b=1.68÷2.15≈0.78,a>b,A项正确;Ⅱ反应前后气体体积不变,增大压强,平衡不移动,B项正确;由A项分析可知,随温度升高,K2、K3均减小,故反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,D项正确;升温时,平衡状态Ⅲ向逆反应方向移动,C项错误。

4.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。一定温度下,在甲、乙、丙三个容积均为2 L的恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g),其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示。下列判断正确的是(　B　)

A.甲中反应的平衡常数小于乙

B.该温度下,平衡常数为400

C.平衡时,丙中c(SO3)是甲中的2倍

D.平衡时,甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率

解析:温度相同时,该反应的平衡常数不变,则甲、乙中反应的平衡常数相等,A错误;根据题意列三段式

　　　　　2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

开始/mol 0.4 0.24 0

转化/mol 0.32 0.16 0.32

平衡/mol 0.08 0.08 0.32

则SO2、O2、SO3的平衡浓度分别为0.04 mol/L、0.04 mol/L、0.16 mol/L,所以该温度下,平衡常数为=400,B正确;容器容积相同,丙中的起始浓度为甲的2倍,压强增大,平衡正向移动,则丙中转化率增大,即丙中c(SO3)大于甲中 c(SO3)的2倍,C错误;由甲、乙可知,氧气的浓度相同,二氧化硫的浓度增大会促进氧气的转化,则乙中O2的转化率大于甲中O2的转化率,D错误。

5.(2022·北大附中三模)某同学设计实验方案,利用沉淀滴定法测定“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”的平衡常数K。一定温度下,先将0.010 0 mol·L-1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L-1 FeSO4溶液(pH=1)等体积混合,待反应达到平衡时,过滤,取V mL滤液用c1 mol·L-1KSCN标准溶液滴定Ag+,至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液V1 mL。

已知:Ag++SCN-AgSCN↓(白色)　K1

Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+(红色)　K2

下列说法正确的是(　B　)

A.Ag2SO4溶液和FeSO4溶液(pH=1)可替换为AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液(pH=1)

B.K1≫K2,Fe3+是滴定终点的指示剂

C.若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定 c(Ag+),则所测K偏大

D.若改为测定滤液中c(Fe3+),选择合适的滴定方法直接滴定滤液,也能达到目的

解析:由于硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,会干扰实验,故不可用AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液(pH=1)替换原试剂,A错误;用KSCN标准溶液滴定Ag+,至出现稳定的浅红色时实验达到终点,说明SCN-先与Ag+反应完全后再与Fe3+反应,故K1≫K2,出现稳定的浅红色时实验达到终点,说明Fe3+是滴定终点的指示剂,B正确;若不过滤,直接用浊液做滴定实验测定c(Ag+),滴入KSCN溶液时发生反应Ag++SCN-AgSCN↓,使Ag++Fe2+Fe3++Ag↓逆向移动,银离子浓度增大,K=,K偏小,C错误;若改为测定滤液中c(Fe3+),Fe2+容易被空气中的氧气氧化为Fe3+,滴定结果不准确,D错误。

6.(不定项)T ℃时,向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g),达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知:初始加入2 mol H2时,容器内气体的总压强为1.2p kPa。下列说法错误的是(　BD　)

A.5 min时反应到达c点,v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1

B.随增大,HCHO的平衡压强不断增大

C.b点时反应的平衡常数Kp= kPa-1

D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使两者分压均增大0.2p kPa,平衡正向移动

解析:根据c点的三段式分析

　　　CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)

开始/mol 1 2 0 0

变化/mol x 2x x x

平衡/mol 1-x 2-2x x x

则平衡时容器内气体的总压强为p(平衡)=×1.2p kPa,故有p(HCHO)=×p(平衡)=××1.2p kPa=0.2p kPa,解得x=0.5,故p(平衡)=p kPa,据此分析解题。A.起始时容器内气体的总压强为1.2p kPa,若5 min时反应到达c点,由分析可知,v(H2)==0.1 mol·L-1·min-1,正确;B.随增大,平衡正向移动,CO2的转化率增大,若H2的物质的量无限制增大,则HCHO的平衡压强肯定减小,即HCHO的平衡压强不是不断增大,错误;C.温度不变,化学平衡常数不变,故b点时反应的平衡常数与c点对应的平衡常数相等,由分析可知,c点平衡下,p(CO2)=×p kPa=0.2p kPa,同理 p(H2)=0.4p kPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2p kPa,故Kp==kPa-1= kPa-1= kPa-1,正确;D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使两者分压均增大0.2p kPa,则此时Qp== kPa-1= kPa-1=Kp,平衡不移动,错误。

7.向甲、乙、丙三个容积均为0.5 L的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:A(g)+xB(g)2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C的浓度随时间变化关系分别如表和如图所示:

下列说法正确的是(　B　)

A.10 min内甲容器中反应的平均速率v(A)=0.1 mol/(L·min)

B.x=1

C.由图可知:T1<T2,且该反应为吸热反应

D.T1 ℃,起始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B,平衡时A的转化率为25%

解析:由图可知,10 min内甲容器中C的浓度变化量为1 mol/L,v(C)==0.1 mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,所以v(A)=v(C)=0.05 mol/(L·min),A错误;乙与丙容器内反应温度相同,丙容器内起始反应物浓度为乙容器的两倍,由图可知,达到平衡时,丙容器内C的浓度为乙容器内C的浓度的两倍,说明增加压强的情况下平衡不移动,由此可知x=1,B正确;甲与乙容器内起始反应物浓度相同,温度不同,由图可知,乙容器内先达到平衡状态,说明乙容器内温度高于甲容器,即T2>T1,升高温度时,C的平衡浓度减小,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,C错误;T1℃时,甲容器内

　　　　　　　A(g)+B(g)2C(g)

起始/(mol/L) 3 1 0

转化/(mol/L) 0.75 0.75 1.5

平衡/(mol/L) 2.25 0.25 1.5

该温度下反应的平衡常数K==4,令T1 ℃,起始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B,反应到达平衡时A的浓度变化量为x mol/L,则

　　　　　　　　A(g)+B(g)2C(g)

起始/(mol/L) 1 3 0

转化/(mol/L) x x 2x

平衡/(mol/L) 1-x 3-x 2x

K==4,解得x=0.75,因此A的转化率为×100%=75%,D错误。

8.在一定容积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:

回答下列问题。

(1)该反应的化学平衡常数表达式为 K=　　　　　　　　。 

(2)该反应的正反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合关系式:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为　　　　。 

(4)若830 ℃时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。 

(5)830 ℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的容积,平衡　　　　(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。 

(6)若1 200 ℃时,在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1,则此时上述反应　　　　　　　　　(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。 

解析:(1)根据化学方程式CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,该反应的平衡常数表达式为K=。(2)根据题干中的表格可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明该反应的正反应为吸热反应。(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合关系式3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),根据平衡常数表达式K=可知,K==0.6,平衡常数只与温度有关,温度一定,平衡常数为定值,所以此时对应的温度为700 ℃。(4)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在830 ℃条件下,该反应平衡常数的数值都为1.0。(5)830 ℃时达到平衡,扩大容器容积的瞬间,反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数,根据平衡常数表达式K=可知,反应物和生成物同时改变相同的倍数,Q=K,平衡不移动。(6)1 200 ℃时,Q=,将各物质的浓度代入可得Q=4,而此温度下的平衡常数为 2.6,即Q>K,所以该反应向逆反应方向进行。

答案:(1)　(2)吸热　(3)700 ℃

(4)等于　(5)不　(6)向逆反应方向进行