1、第二节第二节 化学平衡化学平衡 第第 2 2 课时课时 化学化学平衡平衡常数常数 基础过关基础过关 1下列关于化学平衡常数的说法中正确的是( ) A在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B根据化学平衡常数 K 可以推断一个可逆反应进行的限度 C化学平衡常数 K 与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D当改变反应物的浓度时，化学平衡常数一定会发生改变 21 000 K 时，已知反应 Ni(s)H2O(g)NiO(s)H2(g)的平衡常数 K0.005 9。当水蒸气 和氢气的物质的量浓度相等时，下列说法正确的是( ) A该反应已达到平衡状态 B该反应未达到平衡状态，反应正向进行 C该反应未达到平
2、衡状态，反应逆向进行 D无法确定该反应是否达到平衡状态 3已知下列反应的平衡常数： S(s)O2(g)SO2(g)， K1； H2(g)S(s)H2S(g)， K2； 则反应 H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数是( ) AK1K2 BK2K1 C.K2 K1 D.K1 K2 4 两个容积均为 2 L 的密闭容器和中充入 NO 及 CO 气体， 发生反应： 2NO(g)2CO(g) N2(g)2CO2(g) H；起始物质的量见表。实验测得两容器不同温度下达到平衡时 CO2 的物质的量如图所示，下列说法错误的是( ) 容器 起始物质的量 NO CO 1 mol 3 mol 6
3、mol 2 mol AH0 BN 点的平衡常数为 0.04 C若将容器的容积改为 1 L，T1温度下达到平衡时 NO 的转化率为 25% D图中 M 点所示条件下，再通入 CO、N2各 2 mol，此时 v正(CO)v逆(CO) 5温度为 T0时，在容积固定的密闭容器中发生反应 X(g)Y(g)Z(g)(未配平)，4 min 时 达到平衡，各物质浓度随时间变化的关系如图(a)所示。其他条件相同，温度分别为 T1、T2 时发生反应，Z 的浓度随时间变化的关系如图(b)所示。下列叙述正确的是( ) AT0时，该反应的平衡常数为 33.3(单位略) B图(a)中反应达到平衡时，Y 的转化率为 37.
4、5% C发生反应时，各物质的反应速率大小关系为 v(X)v(Y)2v(Z) D该反应正反应的反应热 H0 6O3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O3O2O H0 平衡常数为 K1； 反应OO32O2 H0 平衡常数为 K2； 总反应：2O33O2 H0 平衡常数为 K； 下列叙述不正确的是( ) A降低压强，总反应 K 不变 BKK1 K2 C适当升温，可提高消毒效率 D当 2v正(O3)3v逆(O3)时，反应达到平衡 7 向体积为1 L的恒容密闭容器中充入0.5 m
5、ol SO2和0.6 mol NO， 发生反应： SO2(g)2NO(g) 2NO2(g)S(s) H；平衡时 c(NO)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A该反应的 H0 B压强 p(a)p(b)2021 C 维持容器温度 T1K 不变， 起始时向容器中投入 0.2 mol SO2、 0.2 mol NO 和 0.1 mol NO2， 此时 v(正)v(逆) D维持容器温度 T2 K 不变，起始时向容器中投入 1 mol SO2和 1.2 mol NO，达到平衡时， c(NO)1.0 mol L 1 8H2和 CO2在高温下发生反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)。
6、下表是 986 时，在 容积不变的密闭容器中进行反应的四组数据： 编 号 起始浓度/(mol L 1) 平衡浓度/(mol L 1) c0(H2) c0(CO2) c0(H2O) c0(CO) c(H2) c(CO2) c(H2O) c(CO) 1 1.0 1.0 0 0 0.44 0.44 0.56 0.56 2 1.0 2.0 0 0 0.27 1.27 0.73 0.73 3 0 0 2.0 2.0 0.88 0.88 1.12 1.12 4 0.2 0.4 0.6 0.8 0.344 0.544 0.456 0.656 下列叙述正确的是( ) A此温度下反应的平衡常数约为 1.62 B
7、该反应的平衡常数与反应的起始浓度有关 C增大 CO2的起始浓度，可使 CO2的转化率增大 D从反应开始至达到平衡状态，混合气体的密度增大 能力提升能力提升 9 目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。 一定条件下发生反应： CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)。 (1)恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是_(填字母)。 a升高温度 B充入 He c加入催化剂 D降低压强 (2)在容积为 2 L 的密闭容器中，充入 1 mol CO2和 3 mol H2，测得 CO2的物质的量随时间变 化如表所示。 t/min 0 2 5 10 15 n(CO2)/mol 1 0.
8、75 0.5 0.25 0.25 从反应开始到 5 min 末，用 H2浓度变化表示的平均反应速率 v(H2)_； 反应达到平衡状态时，此时 H2的转化率为_。 (3)在相同温度、容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是_(填字母)。 aCO2、H2、CH3OH、H2O 的浓度均不再变化 bv生成(CH3OH)v消耗(CO2) cn(CO2)n(H2)n(CH3OH)n(H2O)1111 d容器中混合气体的密度保持不变 eH2的消耗速率与 CH3OH 的消耗速率之比为 31 10一定温度下，在 10 L 密闭容器中加入 5 mol SO2和 3 mol O2，发生反应：2SO2(g)O2
9、(g) 2SO3(g)，10 min 时，反应达到平衡状态，此时有 3 mol SO2发生了反应。 (1)反应生成了_ mol SO3，v(SO2)_。 (2)平衡时 SO3的浓度是_，SO2的转化率是_。 (3)平衡时容器内气体的总物质的量为_ mol。 (4)物质的浓度不再改变标志着该反应已达平衡，下列还可以说明该反应已达平衡的是 _(填序号)。 体系内压强不再改变 容器内气体的密度不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变 v正(SO3)2v逆(O2) n(SO3)n(O2)n(SO2)212 11 把 7 mol A 气体和 5 mol B 气体混合放入 2 L 密闭容器中， 在一定
10、条件下发生反应： 3A(g) B(g)2C(s)xD(g)，经 5 min 达到平衡，此时生成 2 mol C，测得 D 的平均反应速率为 0.2 mol (L min) 1，求： (1)B 的转化率_。 (2)x 的值_。 (3)平衡时压强与初始时压强之比_。 (4)该温度下此反应的平衡常数_。 12已知可逆反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，K 为平衡常数，只与温度有关，与浓 度无关。 (1)830 K 时， 若起始浓度： CO 为 1 mol L 1， H 2O 为 1.5 mol L 1， 平衡时 CO 转化率为 60%， 则 H2O 的转化率为_；K 为_。 (2)8
11、30 K 时，若起始浓度改为 CO 为 1 mol L 1，H 2O 为 3 mol L 1，平衡时 H 2O 的转化率为 _。 参考答案 基础过关基础过关 1 【答案】B 【解析】K 与温度有关，温度不同时化学平衡常数不同，故 A 错误；根据化学平衡常数 K 可以推断一个可逆反应进行的程度，K 越大，正向进行的趋势越大，故 B 正确；化学平衡 常数 K 只与温度有关，与反应物浓度、体系的压强无关，故 C 错误；当改变反应物的浓度 时，如温度不变，则化学平衡常数不变，故 D 错误。 2 【答案】C 【解析】当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，Q c(H2) c(H2O)1K，则该反应未达到平衡
12、 状态，反应逆向进行，C 正确。 3 【答案】C 【解析】 由题干方程式可知， K1c(SO2) c(O2) ， K2c(H2S) c(H2) ， 反应 H2(g)SO2 2(g)H2S(g) 的平衡常数 Kc(H2S) c(O2) c(SO2) c(H2) c(H2S) c(H2) c(SO2) c(O2) K2 K1。 4 【答案】C 【解析】根据图知，恒容条件下升高温度，n(CO2)减小，则平衡逆向移动，则逆反应为吸热 反应，正反应为放热反应，所以 H0，A 正确；M、N 点温度相同，则这两点平衡常数相 等，平衡时 n(CO2)1 mol，可逆反应 2NO(g)2CO(g)N2(g)2C
13、O2(g) 起始/(mol L 1) 3 1 0 0 变化/(mol L 1) 0.5 0.5 0.25 0.5 平衡/(mol L 1) 2.5 0.5 0.25 0.5 化学平衡常数 K c(N2) c2(CO2) c2(NO) c2(CO) 0.25 (0.5)2 (2.5)2 (0.5)20.04， B 正确； 若将容器的容积改为 1 L， 假设 T1温度下达到平衡时 NO 的转化率为 25%，温度不变平衡常数不变，可逆反应 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g) 起始/(mol L 1) 1 3 0 0 变化/(mol L 1) 0.25 0.25 0.125 0.25 平
14、衡/(mol L 1) 0.75 2.75 0.125 0.25 平衡常数 K c(N2) c2(CO2) c2(NO) c2(CO) 0.125 (0.25)2 (0.75)2 (2.75)20.001 80.04，要达到平衡点，反应还需要正 向进行， NO 转化率大于 25%， C 错误； M 点再通入 CO、 N2各 2 mol， 浓度商 Q c(N2) c2(CO2) c2(NO) c2(CO) 1.25 (0.5)2 (2.5)2 (1.5)20.0220.04，平衡正向移动，则 v 正(CO)v逆(CO)，D 正确。 5 【答案】A 【解析】T0时，根据图像得到各物质的物质的量浓度
15、改变量为 c(Z)0.5 mol L 1，c(X) 0.25 mol L 1，c(Y)0.25 mol L1，则反应方程式为 X(g)Y(g) 2Z(g)，反应的平衡 常数为 K 0.52 0.15 0.0533.3，故 A 正确；图(a)中反应达到平衡时，Y 的转化率为 0.25 mol L 1 0.4 mol L 1 100%62.5%，故 B 错误；发生反应时，速率之比等于化学计量数之比，因此各物质的反 应速率大小关系为 2v(X)2v(Y)v(Z)，故 C 错误；根据图(b)，先拐先平衡，数字大，T1 T2，从 T1到 T2，温度降低，Z 的浓度降低，平衡逆向移动，逆向是放热反应，则反
16、应正 反应的反应热 H0，故 D 错误。 6 【答案】D 【解析】平衡常数只受温度影响，降低压强，温度不变，平衡常数不变，故 A 正确；由盖 斯定律可知反应可得总反应，则 KK1 K2，故 B 正确；适当升温，反应速率增大， 则可提高消毒效率，故 C 正确；当 v正(O3)v逆(O3)时，反应达到平衡，故 D 错误。 7 【答案】D 【解析】 升高温度， NO 浓度增大， 说明平衡逆向移动， 逆向是吸热反应， 正向是放热反应， 故 A 错误；在温度 T1K 下， SO2(g) 2NO(g)2NO2(g) S(s) 开始 0.5 mol 0.6 mol 0 0 T1转 0.1 mol 0.2 m
17、ol 0.2 mol 0.1 mol T1平 0.4 mol 0.4 mol 0.2 mol 0.1 mol 在温度 T2 K 下， SO2(g) 2NO(g)2NO2(g) S(s) 开始 0.5 mol 0.6 mol 0 0 T2转 0.05 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol T2平 0.45 mol 0.5 mol 0.1 mol 0.05 mol 因此容器中物质的量之比 n(a)n(b)1 mol1.05 mol2021， 由于 T1T2， 因此压强 p(a) p(b)2021， 故 B 错误； 根据 B 选项建立的三段式， 维持容器温度 T1K 不变， K
18、0.2 1 2 0.4 1 0.4 1 2 0.625， 起始时向容器中投入 0.2 mol SO2、 0.2 mol NO 和 0.1 mol NO2， Q 0.1 1 2 0.2 1 0.2 1 21.25 K，因此反应逆向进行，v(正)v(逆)，故 C 错误；向体积为 1 L 的恒容密闭容器中充入 0.5 mol SO2和 0.6 mol NO，维持容器温度 T2 K 不变，根据 B 选项分析得到平衡时 c(NO) 0.5 mol L 1，起始时向容器中投入 1 mol SO 2和 1.2 mol NO，可以理解为将起始物质的量加 入 2 个 1 L 容器中，每个容器中充入 0.5 mo
19、l SO2和 0.6 mol NO，达到平衡时，每个容器中 c(NO)0.5 mol L 1，再将两个容器压缩到一起，加压，平衡向体积减小的方向移动即正向 移动，NO 的浓度减小，因此 c(NO)1.0 mol L 1，故 D 正确。 8 【答案】A 【解析】此温度下 Kc(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) 0.56 2 0.4421.62，平衡常数 K 只受温度的影响，与起始浓 度无关，A 项正确，B 项错误；增大 CO2的起始浓度，CO2转化率降低，C 项错误；反应体 系中各物质均为气体，且容积不变，故从始至终混合气体的密度不变，D 项错误。 能力提升能力提升 9 【答案】(
20、1)ac (2)0.15 mol L 1 min1 75% (3)ae 【解析】(1)升高温度，能增加活化分子百分数，可以加快反应速率，故 a 选；恒容容器， 充入 He，没有增大反应物浓度，不能加快反应速率，故 b 不选；催化剂能降低反应的活化 能，可以加快反应速率，故 c 选；降低压强，会降低浓度，降低反应速率，故 d 不选； (2)从反应开始到 5 min 末，消耗的 CO2为 0.5 mol，则消耗的 H2为 1.5 mol，用 H2浓度变 化表示的平均反应速率 v(H2) 1.5 mol 2 L 5 min 0.15 mol L 1 min1； 反应达到平衡状态时， 消耗的 CO2为
21、 1 mol0.25 mol0.75 mol， 消耗的 H2为 0.75 mol 3 2.25 mol，则此时 H2的转化率为2.25 mol 3 mol 100%75%； (3)化学平衡状态的特征是各物质的浓度保持不变和正反应速率等于逆反应速率。 a各物质的浓度均不再变化可以说明反应达到平衡状态，故 a 符合题意； b生成 CH3OH 的同时一定消耗 CO2，v消耗(CH3OH)v消耗(CO2)可以说明反应达到平衡状 态，v生成(CH3OH)v消耗(CO2)不能说明反应达到平衡状态，故 b 不符合题意； c平衡时各组分物质的量之比，与反应物转化率和起始量有关，而且该比值不能说明各组 分的浓度
22、保持不变，故 c 不符合题意； d混合气体的密度等于混合气体的总质量除以混合气体的总物质的量，该反应的反应物和 生成物均为气体，混合气的总质量是不变的，容器的容积恒定，所以混合气体的密度是一定 值，故容器中混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，故 d 不符合题意； eH2的消耗速率与 CH3OH 的消耗速率之比为 31，说明正、逆反应速率相等，故 e 符合 题意。 10 【答案】(1)3 0.03 mol L 1 min1 (2)0.3 mol L1 60% (3)6.5 (4) 【解析】v(SO2)c(SO2) t 3 mol 10 L 10 min0.03 mol L 1 min
23、1 2SO2 O22SO3 开始/mol 5 3 0 变化/mol 3 1.5 3 平衡/mol 2 1.5 3 则平衡时 SO3的浓度为3 mol 10 L 0.3 mol L 1， SO 2的转化率为3 mol 5 mol 100%60%， 平衡时混合 气体的总物质的量为 2 mol1.5 mol3 mol6.5 mol。 (4)根据反应方程式知： 中体系压强不变， 说明反应已达平衡状态； 中容器的容积不变， 混合气体的质量不变，则反应过程中密度始终不变，密度不变不能说明反应已达平衡状态； 中混合气体的总质量不变， 但反应过程中混合气体的总物质的量改变， 若平均相对分子质 量不变，则说明反
24、应已达平衡状态；表示 v正v逆，说明反应已达平衡状态；中三者的 物质的量之比等于化学计量数之比，不能说明反应已达平衡状态。 11 【答案】(1)20% (2)2 (3)5 6 (4) 1 16 【解析】 把 7 mol A 气体和 5 mol B 气体混合放入 2 L 密闭容器中， 在一定条件下发生反应： 3A(g)B(g)2C(s)xD(g)，经 5 min 达到平衡，此时生成 2 mol C，测得 D 的平均反应 速率为 0.2 mol L 1 min1，则生成的 D 的物质的量为 0.2 mol L1 min1 2 L 5 min2 mol， 则可列出三段式(单位为 mol)： 3A(g
25、)B(g)2C(s)xD(g) 开始/mol 7 5 0 0 变化/mol 3 1 2 2 平衡/mol 4 4 2 2 (1)B 的转化率1 mol 5 mol 100%20%； (2)根据化学计量数之比等于各物质的物质的量的变化量之比可知，x 的值为 2； (3)恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，则平衡时压强与初始时压强之比为442 75 5 6； (4)物质 C 为固体，平衡时，其余气体物质的浓度为 3A(g)B(g)2C(s)2D(g)， 平衡/( mol L 1) 2 2 1 则该温度下此反应的平衡常数 K 12 23 2 1 16。 12 【答案】(1)40% 1 (2)25%
26、 【解析】(1)对于可逆反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，若起始浓度：CO 为1 mol L 1， H2O 为 1.5 mol L 1，达到平衡时，CO 转化率为 60%，则 CO 的浓度变化为 1 mol L1 60% 0.6 mol L 1，则水的浓度变化为 0.6 mol L1，而二氧化碳的平衡浓度为 0.6 mol L1，氢 气平衡浓度为 0.6 mol L 1，则水的平衡浓度为 1.5 mol L10.6 mol L10.9 mol L1，一氧 化碳的平衡浓度为1 mol L 10.6 mol L10.4 mol L1， 则H 2O的转化率为0.6 mol L 1 1
27、.5 mol L 1 100% 40%，平衡常数 K c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O) 0.6 mol L 1 0.6 mol L1 0.9 mol L 1 0.4 mol L11； (2)830 K 时，若起始浓度改为 CO 为 1 mol L 1，H 2O 为 3 mol L 1，达到平衡时，一氧化碳 的浓度变化为 x mol L 1，则水的浓度变化为 x mol L1，二氧化碳的平衡浓度为 x mol L1， 氢气的平衡浓度为 x mol L 1，则水的平衡浓度为(3x) mol L1，一氧化碳的平衡浓度为(1 x)mol L 1，则根据平衡常数可知： x mol L 1 x mol L1 (3x)mol L 1 (1x)mol L11，求出 x0.75 mol L 1, H 2O 的转化率为0.75 mol L 1 3 mol L 125%。