高考化学专题复习 跟踪检测（三十四） 化学平衡常数的应用和计算（含解析）

这是一份高考化学专题复习 跟踪检测（三十四） 化学平衡常数的应用和计算（含解析），共10页。试卷主要包含了在恒温、恒容条件下发生下列反应等内容，欢迎下载使用。

跟踪检测（三十四） 化学平衡常数的应用和计算
1．对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)反应的化学平衡常数的表达式为(　　)
A．K＝　 B．K＝
C．K＝ D．K＝
解析：选D　在化学平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质，则3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)反应的化学平衡常数的表达式为K＝。
2．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(　　)
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(FeO)·c(CO)/c(CO2)·c(Fe)
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：选C　A项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B项，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＝，错误；C项，温度升高，K增大，则该反应的正反应为吸热反应，C正确；D项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。
3．某温度下，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数K1＝25，在同一温度下，反应SO3(g)SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K2的值为(　　)
A．0.2 B．5
C．50 D．0.01
解析：选A　K1＝＝25，K2＝＝ ＝0.2，A项正确。
4．O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：
反应①　O3O2＋[O]　ΔH>0　平衡常数为K1；
反应②　[O]＋O32O2　ΔH<0　平衡常数为K2；
总反应：2O33O2　ΔH<0　平衡常数为K。
下列叙述正确的是(　　)
A．降低温度，总反应K减小
B．K＝K1＋K2
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，K2减小
解析：选C　降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1＝、K2＝、K＝＝K1·K2，B项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，反应②平衡向左移动，c([O])增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。
5．(2020·大连阶段考)将固体NH4HS置于密闭容器中，在某温度下发生反应：NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)，H2S(g)H2(g)＋S(g)。当反应达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(H2S)＝4.0 mol·L－1，则第一步的平衡常数为(　　)
A．16　　　 B．18
C．20.25　　　　 D．22
解析：选B　当反应达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(H2S)＝4.0 mol·L－1，则分解的c(H2S)＝0.5 mol·L－1，从而推知第一步反应生成的c(NH3)＝4.0 mol·L－1＋0.5 mol·L－1＝4.5 mol·L－1，故第一步反应的平衡常数K＝c(NH3)·c(H2S)＝4.5×4.0＝18。
6．(2019·福建东山期中)化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志。常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：
①2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K1＝1×1030
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)　K2＝2×1081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92
下列说法正确的是(　　)
A．常温下，NO分解产生O2的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)
B．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值为5×10－80
C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出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：选C　由反应①可知，NO分解产生O2的平衡常数表达式为K1＝，A错误；反应②2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)的平衡常数为K2＝2×1081，则反应2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)的平衡常数为K＝＝＝5×10－82，B错误；常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的平衡常数K逐渐减小，则分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2，C正确；D错误。
7．将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．C点对应状态的平衡常数K(C)＝10－3.638
B．该反应的ΔH>0
C．NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
D．30 ℃时，B点对应状态的v(正) 解析：选C　A项，C点对应平衡常数的负对数(－lg K)＝3.638，该C点对应状态的平衡常数K(C)＝10－3.638，正确；B项，温度升高平衡常数的负对数(－lgK)减小，即温度越高K值越大，所以正反应是吸热反应，则ΔH>0，正确；C项，体系中两种气体的物质的量之比始终不变，所以NH3的体积分数不变时，该反应不一定达到平衡状态，错误；D项，30 ℃时，B点未平衡，最终要达平衡状态，平衡常数的负对数要变大，此时的－lgQ<－lgK，Q>K，因此B点对应状态的v(正) 8．(2019·长安段考)某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(？)＋2D(？)。反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，且反应前后的压强之比为5∶4(相同温度下测量)。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的平衡常数表达式为K＝
B．此时，B的平衡转化率为40%
C．增大压强，平衡向右移动，化学平衡常数K增大
D．增加C的量，B的平衡转化率变小
解析：选B　反应开始时加入4 mol A和2 mol B，平衡时测得反应前后气体的压强之比为5∶4(相同温度下测量)，根据阿伏加德罗定律推知，反应后气体总物质的量为mol＝4.8 mol。达到平衡时，测得生成1.6 mol C，则有：
　　　　3A(g)＋2B(g)4C(？)＋2D(？)
起始量(mol) 4 2 0 0
转化量(mol) 1.2 0.8 1.6 0.8
平衡量(mol) 2.8 1.2 1.6 0.8
由于平衡时气体总物质的量为4.8 mol，则C是固体或纯液体，D是气体，故平衡常数表达式为K＝，A错误；平衡时，B的转化率为×100%＝40%，B正确；增大压强，平衡向右移动，由于温度不变，则化学平衡常数K不变，C错误；C是固体或纯液体，增加C的量，平衡不移动，B的平衡转化率不变，D错误。
9．已知同温同压下，下列反应的焓变和平衡常数分别表示为：
(1)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1＝－197 kJ/mol
K1＝a
(2)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2＝－144 kJ/mol
K2＝b
(3)NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
ΔH3＝m kJ/mol　K3＝c
下列说法正确的是(　　)
A．m＝－26.5　c2＝a/b　　 B．m＝－53 　c2＝a/b
C．m＝－26.5　2c＝a－b D．m＝－53　2c＝a－b
解析：选A　由已知热化学方程式(1)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH1＝－197 kJ/mol　K1＝a，
(2)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)
ΔH2＝－144 kJ/mol　K2＝b，
(3)NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
ΔH3＝m kJ/mol　K3＝c，
结合盖斯定律可知，－＝(3)，则ΔH3＝－，即2m＝－197－(－144)，得m＝－26.5；方程式相加，平衡常数相乘，方程式相减，平衡常数相除，故c＝，即c2＝，A项正确。
10．(2019·大同检测)在恒温、恒容条件下发生下列反应：2X2O5(g)4XO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T ℃下的部分实验数据如下表。下列说法错误的是(　　)
t/s
0
50
100
150
c(X2O5)/(mol·L－1)
4.00
2.50
2.00
2.00

A．T ℃下，反应的平衡常数K＝64；100 s时X2O5的转化率为50%
B．50 s内，X2O5的反应速率为0.03 mol·L－1·s－1
C．已知T1 ℃下反应的平衡常数为K1，T2 ℃下反应的平衡常数为K2，若T1＞T2，则K1＞K2
D．若只将恒容改为恒压，其他条件都不变，则达到新平衡时X2O5的转化率和平衡常数都不变
解析：选D　由表中数据可知，100 s时反应已达到平衡状态，平衡时c(X2O5)＝2.00 mol·L－1，则：
　　　　　　　　　　2X2O5(g)===4XO2(g)＋O2(g)
起始(mol·L－1)　　　 4.00　　　0　　　　0
转化(mol·L－1) 2.00 4.00 1.00
平衡(mol·L－1) 2.00 4.00 1.00
T ℃下反应的平衡常数K＝＝＝64,100 s时X2O5的转化率为×100%＝50%，故A正确；50 s内，X2O5物质的量浓度变化为(4.00－2.50)mol·L－1＝1.5 mol·L－1，则50 s内X2O5的反应速率为＝0.03 mol·L－1·s－1，故B正确；因正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，若T1＞T2，则K1＞K2，故C正确；在恒容条件下，随反应进行容器内压强增大，若只将恒容改为恒压，其他条件都不变，等效为在原平衡基础上减小压强，平衡正向移动，平衡时X2O5的转化率增大，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故D错误。
11．(2020·广西南宁三中期末)在反应2NOg(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2放出166 kJ的热量，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)，其反应包含两步：①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)；②H2O2＋H2===2H2O(快)。T℃时测得有关实验数据如下表：
序号



Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10－4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10－4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10－5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10－4

下列说法错误的是(　　)
A．该反应的速率表达式为v＝5 000·c2(NO)·c(H2)
B．整个反应的反应速率由第①步反应决定
C．正反应的活化能：①＜②
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664 kJ·mol－1
解析：选C　本题考查化学反应速率的表达式及相关计算。将实验Ⅰ、Ⅱ数据代入速率表达式可得1.8×10－4＝k·0.006 0m·0.001 0n,3.6×10－4＝k·0.006 0m·0.002 0n，综合两式可得n＝1；将实验Ⅲ、Ⅳ数据代入速率表达式可得3.0×10－5＝k·0.001 0m·0.006 0n,1.2×10－4＝k·0.002 0m·0.006 0n，综合两式可得m＝2，则速率表达式为v＝k·c2(NO)·c(H2)，将实验Ⅰ数据代入可得1.8×10－4＝k·0.006 02×0.001 0，则有k＝5 000，故该反应速率表达式为v＝5 000·c2(NO)·c(H2)，A正确。第①步反应是慢反应，正反应的活化能较大；第②步反应是快反应，正反应的活化能较小，故整个反应速率由第①步反应决定，且正反应的活化能：①＞②，则B正确，C错误。生成7 g N2(即0.25 mol)放出166 kJ的热量，则生成1 mol N2(g)放出的热量为664 kJ，据此写出热化学方程式，D正确。
12．(2019·平遥段考)温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中均发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v消耗(NO2)＝k正c2(NO2)，v逆＝v消耗(NO)＝2v消耗(O2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　)
容器编号
物质的起始浓度/(mol·L－1)
物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2

Ⅲ
0
0.5
0.35

A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K＝
B．容器Ⅱ中起始反应正向进行最终达到平衡
C．达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数大于50%
D．当温度改变为T2时，若T2>T1，则>1.25
解析：选B　在平衡状态下，v正＝v逆，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，可求出K＝，A错误；
由容器Ⅰ中反应列三段式：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)
起始(mol·L－1) 0.6 0 0
转化(mol·L－1) 0.4 0.4 0.2
平衡(mol·L－1) 0.2 0.4 0.2
可以求出平衡常数K＝＝0.8，根据容器Ⅱ的起始投料，浓度商Q＝＝ 　　　　　　2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)
起始(mol·L－1) 0 0.5 0.35
转化(mol·L－1) 2x 2x x
平衡(mol·L－1) 2x 0.5－2x 0.35－x
由0.5－2x＝2x＋0.35－x，解之得，x＝0.05，求出此时反应的浓度商Q＝＝4.8>0.8，说明反应继续向逆反应方向进行，达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数应小于50%，C错误；由于该反应的正反应是吸热反应，若T2>T1，所以升温至T2时平衡常数增大，即>0.8，则<1.25，D错误。
13．甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
化学反应
平衡常数
温度/℃
500
800
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
K3



(1)在恒容密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是________。
a．平衡正向移动
b．混合气体的平均相对分子质量增大
c．CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是：K3＝________。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2 mol/L H2和1 mol/LCO，则B点时化学平衡常数为________。
(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，起始浓度如下表所示。其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05mol/L，甲中CO2的转化率为________，乙中CO2的转化率________甲。(填“大于”、“等于”或“小于”)
起始浓度
甲
乙
c(H2)/mol/L
0.10
0.20
c(CO2)/mol/L
0.10
0.20
解析：(1)在恒容密闭容器中发生反应②，由表中数据可知，达到平衡后升高温度，该反应的平衡常数变大，说明化学平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应。a.平衡正向移动，正确；b.因为气体的总物质的量和总质量均不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，错误；c.CO2的转化率增大，正确。
(2)由表中信息可知，③＝①＋②，所以，K1、K2、K3的关系是：K3＝K1·K2。
(3)500 ℃时，K3＝K1·K2＝2.5，测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则Q＝＝2.5＝K3，所以此时处于平衡状态，v正＝v逆。
(4)由图可知，B点时，反应①中H2的平衡转化率为0.80。开始加入2 mol/L H2和1 mol/L CO，两种反应物的投料比为化学计量数之比，故两种反应物的转化率相同。则B点时，c(H2)＝2 mol/L×(1－0.80)＝0.40 mol/L，c(CO)＝1 mol/L×(1－0.80)＝0.20 mol/L，CH3OH的变化量与CO的变化量相同，所以c(CH3OH)＝1 mol/L×0.80＝0.80 mol/L，化学平衡常数为＝25。
(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，其中甲经2 min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05 mol/L，由此可以求出CO2的变化量为0.05 mol/L，所以甲中CO2的转化率为×100%＝50%，乙中的投料为甲中的2倍，故容器内的压强也是甲的2倍，但是因为该反应前后气体的分子数不变，所以压强不能使该化学平衡发生移动，CO2的转化率等于甲。
答案：(1)ac　(2)K1·K2　(3)＝　(4)25　(5)50%　等于
14．(2019·湘潭模拟)NO、NO2是汽车尾气中重要的含氮氧化物。回答下列问题：
(1)某温度下，反应的平衡常数如下：
a．2NO2(g)N2(g)＋2O2(g)　K1＝6.7×1016
b．2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K2＝2.2×1030
分解反应趋势较大的反应是________(填“a”或“b”)；反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的K＝________。
(2)已知反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的正反应速率v(正)＝k1·cm(NO)·cn(O2)，其中k1为速率常数，可通过下列实验数据计算k1、m、n。
组别
起始浓度/(mol·L－1)

NO
O2
1
0.02
0.012 5
7.98×10－3
2
0.02
0.025 0
15.96×10－3
3
0.04
0.012 5
31.92×10－3

则k1＝________，m＝________，n＝________。
(3)已知反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的历程可表示为
第一步：NO＋NON2O2　快速平衡
第二步：N2O2＋O22NO2　慢反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)＝k1·c2(NO)，v(逆)＝k－1·c(N2O2)。下列叙述正确的是________(填序号)。
A．第一步反应的平衡常数K＝
B．v(第一步的正反应)＜v(第二步的反应)
C．第二步的活化能比第一步的活化能高
D．第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效
(4)一定条件下测得恒容容器中NO、O2、NO2浓度发生如图变化。

①NO的平衡转化率为________。
②该温度下反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数为________(保留整数)。
解析：(1)平衡常数越大，反应越容易进行，反应b的平衡常数大于反应a，则b的分解反应趋势较大；根据盖斯定律，由反应b－a可得：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，则该反应的平衡常数为K＝＝＝3.28×1013。
(2)由组1和2可知，NO浓度不变时，氧气的浓度增大1倍，正反应速率增大1倍，故n＝1；由组1和3可知，氧气的浓度不变时，NO的浓度增大1倍，正反应速率变为原来的4倍，故m＝2；将m＝2和n＝1代入第1组数据：7.98×10－3mol·L－1·s－1＝k1×(0.02 mol·L－1)2×0.012 5 mol·L－1，解得k1＝1 596 L2·mol－2·s－1。
(3)第一步反应的平衡常数K＝，达到平衡时v(正)＝v(逆)，则有k1·c2(NO)＝k－1·c(N2O2)，得＝，K＝＝，A正确；v(第一步的正反应)是快反应，v(第二步的反应)是慢反应，则有v(第一步的正反应)＞v(第二步的反应)，B错误；第二步的反应慢，活化能高，第二步的活化能比第一步的活化能高，C正确；第二步是慢反应，说明N2O2与O2的有效碰撞的几率较小，不可能达到100%，D错误。
(4)①由题图可知，经过6 000 s达到平衡时，Δc(NO)＝0.010 mol·L－1－0.004 mol·L－1＝0.006 mol·L－1，则NO的平衡转化率为×100%＝60%。
②该温度下反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数为K＝＝≈321。
答案：(1)b　3.28×1013　(2)1 596 L2·mol－2·s－1　2　1　(3)AC　(4)①60%　②321