2024届高考化学一轮复习 课时分层作业37　化学平衡状态和平衡常数 （含答案）

课时分层作业(三十七)　化学平衡状态和平衡常数

一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)

1．一定条件下，在恒压绝热容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是(　　)

A．达到化学平衡状态时，v正(N2)＝3v逆(H2)

B．容器内的压强不再变化说明反应达到化学平衡状态

C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率增大

D．加入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后放出热量92.4 kJ

2．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　)

A．H2(g)＋Br2(g)⥫⥬2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变

B．2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变

C．CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变

D．N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1

3．一定温度下，在一体积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－196 kJ·mol-1，达到平衡后放出热量156.8 kJ，下列说法不正确的是(　　)

A．平衡时SO2的转化率为80%

B．若升高温度，该反应的平衡常数将减小

C．反应过程中转移3.2 mol e－

D．相同条件下初始若向容器中只充入2 mol SO3，达到平衡时吸收热量156.8 kJ

4．某温度下气体反应达到化学平衡状态，平衡常数K＝，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增大。下列说法中正确的是(　　)

A．该反应的方程式为A(g)＋2B(g)⥫⥬2E(g)＋F(g)

B．该反应的焓变ΔH<0

C．升高温度，平衡常数增大

D．增大c(E)，平衡常数减小

5．在淀粉­KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)⥫⥬I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：

下列说法正确的是(　　)

A．反应I2(aq)＋I－(aq)⥫⥬I(aq)的ΔH>0

B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小

C．该反应的平衡常数表达式为K＝　

D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K为689

6．利用CH4可消除NO2的污染，反应原理为CH4(g)＋2NO2(g)⥫⥬N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，在10 L恒容密闭容器中分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2，测得不同温度下n(CH4)随时间变化的有关实验数据如表所示。

下列说法错误的是(　　)

A．该反应为吸热反应，M＝0.15

B．T1 K下，0～10 min内，NO2的平均反应速率为0.003 mol·L-1·min-1　

C．T2 K下，化学平衡常数K＝

D．T1 K下，50 min时再往容器中投入与起始等量的反应物，CH4的平衡转化率会增大

7．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应

B．25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10-5

C．在80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v(正)<v(逆)

D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1

二、非选择题

8．(1)对于反应4CO(g)＋2NO2(g)⥫⥬4CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0。恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。

A．容器内混合气体颜色不再变化

B．容器内的压强保持不变

C．2v逆(NO2)＝v正(N2)

D．容器内混合气体密度保持不变

(2)在密闭容器中，CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)达到平衡状态后，测得如下数据(假设不考虑副反应)。

①实验1中，CCl4的转化率α1________50%(填“大于”“小于”或“等于”)。

②实验2中，反应进行到10 h时达到平衡，在这10 h内，H2的平均反应速率约为________ mol·L-1·min-1。

③110 ℃时，该反应的化学平衡常数的数值为________。　

④实验3中，α3的值________。

A．等于50% 　 B．大于50%

C．小于50%     D．依题所给信息无法判断

9．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A

在0.2 mol·L-1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)⥫⥬B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a mol·L-1时，A的转化率随时间的变化如下表所示：

(1)反应进行到100 min时，B的浓度为________ mol·L-1。

(2)v正(t＝50 min)________v逆(t＝∞ min)(填“>”“<”或“＝”)。

(3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L-1，平衡时B的转化率为________。

10．环戊烯()常用于有机合成及树脂交联等。在催化剂作用下，可通过环戊二烯()选择性氢化制得，体系中同时存在如下反应：

反应Ⅰ：(g)＋H2(g)(g)　ΔH1＝－100.3 kJ·mol-1

反应Ⅱ：(g)＋H2(g)(g)　ΔH2＝－109.4 kJ·mol-1

反应Ⅲ：(g)＋(g)2(g)　ΔH3

已知选择性指生成目标产物所消耗的原料量在全部消耗原料量中所占的比例。回答下列问题：

(1)反应Ⅲ的ΔH3＝　　　　 kJ·mol-1。

(2)为研究上述反应的平衡关系，在T ℃下，向某密闭容器中加入a mol环戊二烯和4 mol H2，测得平衡时，容器中环戊二烯和环戊烷（）的物质的量相等，环戊烯的选择性为80%，此时H2的转化率为　　　　%（用含a的式子表示），反应Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx3＝　　　　。

课时分层作业（三十七）

1．C　[A项，达到化学平衡状态时，3v正(N2)＝v逆(H2)，A错误；B项，反应在恒压绝热容器中进行，压强始终不变，因此不能说明反应达到化学平衡状态，B错误；C项，升高温度，正、逆反应速率均增大，C正确；D项，反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以加入1 mol N2和3 mol H2，反应达到平衡状态时，充分反应后放出热量小于92.4 kJ，D错误。]

2．D

3．D　[D项，相同条件下，从正、逆两向建立平衡的过程中，转化量不同，能量变化不同，错误。]

4．C

5．BD　[A项，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；B项，升高温度，平衡逆向移动，c（I）减小，正确；C项，K＝，错误；D项，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，正确。]

6．AD　[对比题表中实验数据发现，反应物起始浓度相同，未达平衡时，相同时间内，T2 K比T1 K对应的平均反应速率大，说明T1<T2，T1 K下40 min时反应已经达到平衡，则T2 K下40 min时反应也已达到平衡状态，M＝0.15，且在温度升高时甲烷的平衡转化率减小，说明该反应为放热反应，A错误；T1 K下，0～10  min内，v(NO2)＝2v(CH4)＝2×＝0.003 mol·L-1·min-1，故B正确；T2 K下，反应达平衡时，CH4的物质的量为0.15 mol，据此列出三段式：

CH4(g)＋2NO2(g)⥫⥬N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)

    0.50    1.2         0     0       0

    0.35    0.7        0.35   0.35    0.7

    0.15    0.5       0.35    0.35    0.7

依据化学平衡常数表达式求出K＝＝，故C正确；T1 K下，反应达到平衡后，再往恒容密闭容器中投入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2，相当于增大压强，而增大压强该平衡逆向移动，故CH4的平衡转化率会减小，D错误。]

7．A　[根据表中数据可知，温度升高平衡常数减小，则该反应为放热反应，A项错误；25 ℃时，K′＝＝＝＝2×10-5，B项正确；Q＝＝＝8>2，反应逆向进行，故v（正）<v（逆），C项正确；80 ℃时，c(CO)＝＝1 mol·L-1，K＝，解得c[Ni(CO)4]＝2 mol·L-1，D项正确。]

8．解析：(2)①实验1中，当H2的初始浓度为0.8 mol·L-1时，CCl4的转化率为50%，现增大H2的浓度为1.2 mol·L-1，平衡正向移动，CCl4的转化率增大，从而得出CCl4的转化率α1大于50%；②实验2中，

　　　　　　　　　　CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)

    　1    　1　    　0　    　0

    　0.5    　0.5    　0.5    　0.5

    　0.5    　0.5    　0.5    　0.5

反应进行到10 h时达到平衡，  H2的平均反应速率为≈8.3×10-4 mol·L-1·min-1；

③110 ℃时，该反应的化学平衡常数的数值为＝1；④与实验2进行比较，可认为实验3是在实验2的基础上完成的，由于不知反应的焓变，所以无法确定降温时平衡移动的方向。

答案：(1)CD　(2)①大于　②8.3×10-4　③1　④D

9．解析：(1)由表知，反应进行到100 min时，A的转化率为45.0%，则根据化学方程式A(aq)⥫⥬B(aq)可知，B的浓度为0.45a mol·L-1。(2)一定温度下，化学反应速率受反应物浓度影响，在反应建立平衡的过程中，反应物浓度在不断减小，所以v正(t＝50 min)>v正(t＝∞ min)＝v逆(t＝∞ min)。(3)设A的转化率为α，

　　　　　　　       A(aq)⥫⥬B(aq)

起始/(mol·L-1)         c      0

转化/(mol·L-1)        c α    cα

平衡/(mol·L-1)     c－c α    cα

K＝＝，温度一定时，K是常数，则增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将不变。(4)由表知，该温度下，A在t＝∞ min时转化率为75%，则平衡常数K＝＝＝＝3；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L-1，设B的浓度变化为x mol·L-1，则

　　　　　　　　A(aq)⥫⥬B(aq)

起始/(mol·L-1)    0    a

转化/(mol·L-1)    x    x

平衡/(mol·L-1)    x    a－x

则K＝＝3，得x＝0.25a，平衡时B的转化率为×100%＝25%。

答案：(1)0.45a　(2)>　(3)不变　(4)3　25%

10．解析：(2)设反应Ⅰ中消耗x mol环戊二烯，反应Ⅲ中消耗y mol环戊二烯，根据题意可知，达到平衡时n（环戊二烯）＝n（环戊烷）＝(a－x－y)mol，反应Ⅲ中消耗y mol环戊二烯的同时消耗环戊烷的物质的量为y mol，则反应Ⅱ共生成环戊烷的物质的量为(a－x－y＋y)mol＝(a－x)mol，反应Ⅱ消耗氢气的物质的量为(a－x)mol，因此达到平衡时整个容器共消耗氢气的物质的量为(a－x＋x)mol＝a mol，氢气的转化率为×100%＝25a%；依据选择性的定义，推出生成环戊烯的物质的量为0.8(x＋y)mol，达到平衡时环戊二烯的物质的量为0.2(x＋y)mol，环戊烷的物质的量也为0.2(x＋y)mol，根据反应Ⅲ的特点，反应前后气体化学计量数之和相等，以物质的量分数表示的平衡常数与以物质的量表示的平衡常数是相等的，即Kx3＝＝16。

答案：(1)＋9.1　(2)25a　16