專題05 化學平衡常數(shù)及應(yīng)用一、化學平衡常數(shù)及應(yīng)用1在一定條件下，有已達平衡的可逆反應(yīng)：2A(g)B(g)2C(g)，下列說法中正確的是()A平衡時，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K與各物質(zhì)的濃度有如下關(guān)系：KB改變條件后，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K一定不變C如果改變壓強并加入催化劑，平衡常數(shù)會隨之變化D若平衡時增加A和B的濃度，則平衡常數(shù)會減小【答案】A【解析】K只隨溫度的改變而改變，除改變溫度外，改變其他條件都不會引起平衡常數(shù)的改變。2某溫度下2 L密閉容器中3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時的物質(zhì)的量(n)如表所示，下列說法正確的是()A.該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是KB其他條件不變，升高溫度，若W的體積分數(shù)減小，則此反應(yīng)H<0C其他條件不變，使用催化劑，正、逆反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大，平衡不移動D其他條件不變，當密閉容器中混合氣體密度不變時，表明反應(yīng)已達到平衡【答案】B3某溫度T1時，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的H2和I2(g)，發(fā)生反應(yīng)：H2(g)I2(g)2HI(g)，反應(yīng)過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表(表中t2>t1)。反應(yīng)時間/minn(H2)/moln(I2)/mol00.90.3t10.8t20.2下列說法正確的是()A反應(yīng)在t1 min內(nèi)的平均速率為：v(H2) molL1min1B保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2，與原平衡相比，達到新平衡時I2(g)轉(zhuǎn)化率增大，H2的體積分數(shù)不變C保持其他條件不變，起始時向容器中充入的H2和I2(g)都為0.5 mol，達到平衡時n(HI)0.2 molD升高溫度至T2時，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.18，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)【答案】Ct1時，H2(g)I2(g)2HI(g)起始0.90.3轉(zhuǎn)化0.10.10.2平衡0.80.20.2平衡常數(shù)K0.25，t2時，H2(g)I2(g)2HI(g)起始0.50.5轉(zhuǎn)化xx2x平衡0.5x0.5x2xK0.25，解得x0.1 mol，故平衡時n(HI)0.1 mol20.2 mol，故C正確；升高溫度至T2時，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.18<0.25，說明升高溫度，平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故D錯誤。4在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應(yīng)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式K_。(2)該反應(yīng)為_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合下式：3c(CO2)c(H2)5c(CO)c(H2O)，試判斷此時的溫度為_。(4)若830 時，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反應(yīng)達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K_(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。(5)830 時，容器中的反應(yīng)已達到平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的體積，平衡_(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動。(6)若1 200 時，在某時刻平衡體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，則此時上述反應(yīng)的平衡移動方向為_(填“正反應(yīng)方向”“逆反應(yīng)方向”或“不移動”)?！敬鸢浮?1)(2)吸熱(3)700 (4)等于(5)不(6)逆反應(yīng)方向(4)只要溫度不變，K數(shù)值就不變，故830 條件下，K的數(shù)值是1.0。(5)830 時達到平衡，擴大容器體積，由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，則平衡不移動。(6)該條件下Qc4>K2.6，故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動。二、化學平衡常數(shù)的有關(guān)計算5N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H>0T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)如下表：t/s05001 0001 500c(N2O5)/(mol/L)5.003.522.502.50下列說法不正確的是()A500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.96103 mol/(Ls)BT1溫度下的平衡常數(shù)為K1125,1 000 s時N2O5轉(zhuǎn)化率為50%C其他條件不變時，T2溫度下反應(yīng)到達1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 mol/L，則T1<T2DT1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T3溫度下的平衡常數(shù)為K3，若K1>K3，則T1>T3【答案】C【解析】T2溫度下的N2O5濃度大于T1溫度下的濃度，則改變溫度使平衡逆向移動，逆向是放熱反應(yīng)，則降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動，即T2<T1，C項錯誤。6將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：NH4I(s)NH3(g)HI(g)2HI(g)H2(g)I2(g)達到平衡時，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為()A9 B16C20 D25【答案】C7已知反應(yīng)X(g)Y(g)R(g)Q(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表所示。830 時，向一個2 L的密閉容器中充入0.2 mol X和0.8 mol Y，反應(yīng)初始4 s內(nèi)v(X)0.005 mol/(Ls)。下列說法正確的是()溫度/7008008301 0001 200平衡常數(shù)1.71.11.00.60.4A.4 s時容器內(nèi)c(Y)0.76 mol/LB830 達平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為80%C反應(yīng)達平衡后，升高溫度，平衡正向移動D1 200 時反應(yīng)R(g)Q(g)X(g)Y(g)的平衡常數(shù)K0.4【答案】B【解析】反應(yīng)初始4 s內(nèi)X的平均反應(yīng)速率v(X)0.005 mol/(Ls)，根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比，可知v(Y)v(X)0.005 mol/(Ls)，則4 s內(nèi)c(Y)0.005 molL1s14 s0.02 mol/L，Y的起始濃度為0.4 mol/L，故4 s時c(Y)0.4 mol/L0.02 mol/L0.38 mol/L，A錯誤；設(shè)平衡時A的濃度變化量為x，則： X(g) Y(g)R(g)Q(g)開始(mol/L): 0.1 0.4 0 0變化(mol/L): x x x x平衡(mol/L): 0.1x 0.4x x x故1.0，解得x0.08，所以平衡時X的轉(zhuǎn)化率為100%80%，B正確；由表格可知，溫度升高，化學平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動，C錯誤；1 200 時反應(yīng)X(g)Y(g)R(g)Q(g)的平衡常數(shù)值為0.4，所以1 200 時反應(yīng)R(g)Q(g)X(g)Y(g)的平衡常數(shù)的值為2.5，D錯誤。8t 時，在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)3Y(g)2Z(g)，各組分在不同時刻的濃度如表所示，下列說法正確的是()物質(zhì)XYZ初始濃度/molL10.10.202 min末濃度/molL10.08ab平衡濃度/molL10.050.050.1A.平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為20%Bt 時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為40C增大平衡后的體系壓強，v正增大，v逆減小，平衡向正反應(yīng)方向移動D前2 min內(nèi)，用Y的變化量表示的平均反應(yīng)速率v(Y)0.03 molL1min1【答案】DX(g)3Y(g)2Z(g)起始/(molL1) 0.1 0.2 0轉(zhuǎn)化/(molL1) 0.02 0.06 0.042 min末/(molL1) 0.08 0.14 0.04前2 min內(nèi)，用Y的變化量表示的平均反應(yīng)速率v(Y)0.03 molL1min1，D項正確。9在10 L密閉容器中，1 mol A和3 mol B在一定條件下反應(yīng)：A(g)xB(g)2C(g)，2 min后反應(yīng)達到平衡時，測得混合氣體共3.4 mol，生成0.4 mol C，則下列計算結(jié)果正確的是()A平衡時，物質(zhì)的量之比n(A)n(B)n(C)2114Bx值等于3CA的轉(zhuǎn)化率為20%DB的平均反應(yīng)速率為0.4 molL1min1【答案】C【解析】設(shè)轉(zhuǎn)化的A的物質(zhì)的量為a，則A(g)xB(g)2C(g)起始物質(zhì)的量(mol)130轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol)axa2a平衡物質(zhì)的量(mol) 1a 3xa 2a2a0.4 mol，a0.2 mol。平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量為3.4 mol,1a3xa2a3.4 mol，x4，B錯；平衡時A、B、C的物質(zhì)的量分別為0.8 mol、2.2 mol、0.4 mol，所以比值為4112，A錯；A的轉(zhuǎn)化率為0.2 mol/1 mol100%20%，C正確；B的平均反應(yīng)速率為0.8 mol/(10 L2 min)0.04 molL1min1， D錯。10在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)Y(g)M(g)N(g)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表：下列說法正確的是()A實驗中，若5 min時測得n(M)0.050 mol，則0至5 min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)1.0102 mol/(Lmin)B實驗中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2.0C實驗中，達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為60%D實驗中，達到平衡時，b>0.060【答案】C【解析】A項，0至5 min內(nèi)，v(M)1103 mol/(Lmin)，v(N)v(M)1103 mol/(Lmin)，A項錯誤；B項，根據(jù)“三段式”： X(g)Y(g)M(g)N(g) X(g) Y(g)M(g)N(g)初始(mol/L) 0.020 0.030 0 0轉(zhuǎn)化(mol/L) x x x x平衡(mol/L) 0.020x 0.030x x x根據(jù)溫度不變，K不變可得1，x0.012X的轉(zhuǎn)化率100%60%，C項正確；由實驗中數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，900 時的平衡常數(shù)應(yīng)小于800 時的平衡常數(shù)，假設(shè)實驗中K1，則1b0.06綜上所述，900 達到平衡時b<0.06，D錯誤。4一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：已知：氣體分壓(p分)氣體總壓(p總)體積分數(shù)。下列說法正確的是()A550 時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動B650 時，反應(yīng)達平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%CT 時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應(yīng)方向移動D925 時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp24.0p總【答案】B因此有：100%40%，解得x0.25，則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為100%25%，B項正確。由圖可知，T 時，CO與CO2的體積分數(shù)相等，在等壓下充入等體積的CO和CO2，對原平衡條件無影響，平衡不移動，C項錯誤。925 時，CO的體積分數(shù)為96%，故Kp23.04p總，D項錯誤。5已知可逆反應(yīng)：M(g)N(g)P(g)Q(g)H>0，請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；達到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時N的轉(zhuǎn)化率為_。(2)若反應(yīng)溫度升高，M的轉(zhuǎn)化率_(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)4 molL1，c(N)a molL1；達到平衡后，c(P)2 molL1，a_。(4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M)c(N)b molL1，達到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為_?！敬鸢浮?1)25%(2)增大(3)6(4)41%【解析】(1)M(g) N(g)P(g)Q(g)始態(tài)/molL1 1 2.4 0 0變化量/molL1 160% 160%因此N的轉(zhuǎn)化率為100%25%。(2)由于該反應(yīng)的H>0，即該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，平衡右移，M的轉(zhuǎn)化率增大。(3)根據(jù)(1)可求出各平衡濃度：c(M)0.4 molL1c(N)1.8 molL1c(P)0.6 molL1c(Q)0.6 molL1因此化學平衡常數(shù)K由于溫度不變，因此K不變，新狀態(tài)達到平衡后c(P)2 molL1c(Q)2 molL1c(M)2 molL1c(N)(a2) molL1K解得a6。(4)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x，則達到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(M)b(1x) molL1c(N)b(1x) molL1c(P)bx molL1c(Q)bx molL1K解得x41%。