课时作业(二十一) 化学平衡状态 化学平衡常数(对应学生用书P255)一、选择题(本题包括10个小题，每小题5分，共50分)1．在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( )A．体系的压强不再发生变化B．v正(CO)＝v逆(H2O)C．生成nmolCO的同时生成nmolH2D．1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键解析：不论反应达到平衡，还是未达到平衡，生成nmolCO的同时都会生成nmolH2。答案：C2．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述中正确的是( )A．达到化学平衡时4v正(O2)＝5v逆(NO)B．若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态C．达到化学平衡时，若增大容器的体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D．化学反应速率的关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)3．一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)。2min末该反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的浓度为0.2mol/L。下列判断正确的是( )A．该条件下此反应的化学平衡常数约为0.91(L/mol)3B．A的平均反应速率为0.3mol/(L·s)C．B的转化率为60%D．若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态解析：v(D)＝＝0.2mol/(L·min)，则v(A)＝v(D)＝0.3mol/(L·min)，B项错；B转化的物质的量n(B)＝n(D)＝0.4mol，则B的转化率为10\n×100%＝40%，C项错；由于平衡时c(C)∶c(D)＝0.2mol/L∶0.4mol/L＝x∶2，则x＝1，平衡时A、B、C的浓度分别为0.9mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，则平衡常数K＝＝0.91(L/mol)3，A项对；该反应前后气体分子数不相等，且气体质量也不相等，因此混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态，D项错。答案：A4．在一定条件下，向1L密闭容器中充入3molX气体和1molY气体，发生反应2X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋2W(g)，达到化学平衡时，测出的下列各生成物浓度的数据中肯定错误的是( )A．c(Z)＝0.75mol/L B．c(Z)＝1.2mol/LC．c(W)＝0.8mol/LD．c(W)＝1mol/L解析：采用极值法讨论，假设反应正向进行到底，剩余2molX，Y完全反应掉，此时各物质的浓度分别为c(X)＝2mol/L，c(Y)＝0，c(Z)＝1.5mol/L，c(W)＝1mol/L，但该反应为可逆反应，不能正向反应完全，故达到平衡时：2＜c(X)＜3，0＜c(Y)＜1,0＜c(Z)＜1.5,0＜c(W)＜1，因此D项错误。答案：D5．某可逆反应正向反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是( )A．该反应为吸热反应B．当反应达到平衡时，降低温度，A的转化率减小C．升高温度平衡常数K增大；压强增大，平衡向正反应方向移动D．加入催化剂，反应速率增大，E1减小，E2减小，反应热不变6．COCl2俗名称作光气，是有毒气体。在一定条件下，可发生的化学反应为：COCl2(g)催化剂,CO(g)＋Cl2(g) ΔH<010\n下列有关说法正确的是( )A．在一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率B．当反应达平衡时，恒温恒压条件下通入Ar，能提高COCl2的转化率C．单位时间内生成CO和Cl2的物质的量比为1∶1时，反应达到平衡状态D．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大解析：A项，使用催化剂能加快反应速率但不能改变平衡；B项，恒温恒压下通入Ar，只能增大体积，对反应体系相当于减小压强，该反应正反应为体积增大的反应，减小压强，平衡向正反应方向移动，COCl2的转化率增大；C项，判断可逆反应平衡的标志是v正＝v逆，单位时间内生成CO和Cl2的物质的量之比一直等于1，不能说明反应达到平衡状态；该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡向正向移动，化学平衡常数增大，D项错。答案：B7．如图表示某可逆反应在使用和未使用催化剂时，反应过程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是( )A．a与b相比，b的活化能更高B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量C．a与b相比，反应的平衡常数一定不同D．a与b相比，a的反应速率更快8．某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)ΔH＝＋QkJ·mol－1(Q>0)，下列叙述正确的是( )A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率B．若反应开始时SiCl4为1mol，则达平衡时，吸收热量为QkJC．若单位时间内生成xmolHCl的同时，生成xmolH2，则反应达到平衡状态D．使用过量的H2或升高温度都可以提高SiCl4的转化率解析：增大压强，平衡逆向移动，SiCl4的转化率降低，A项错误；SiCl4的起始量为110\nmol，则其转化量必小于1mol，因此吸收热量必小于QkJ，B项错误；v正(HCl)与v逆(H2)速率之比为2∶1时，反应才达到平衡状态，则C项错误；增大H2的量，SiCl4转化率增大，升高温度平衡正向移动，SiCl4转化率也增大，D项正确。答案：D9．已知在一定条件下N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－akJ·mol－1。向一密闭容器中加入1molN2和3molH2，达平衡时N2的转化率为20%，放出的热量为a1；向另一相同容器中加入2molNH3，在相同条件下，达平衡时吸收的热量为a2，则下列关系中正确的是( )A．a>a1>a2B．a>a2>a1C．a1>a>a2D．a1＝a2>a解析：由题意知，从生成物出发转变为反应物达平衡时要转化80%，故吸收的热量a2要大于a1，再根据热化学方程式中放出热量a是代表生成2molNH3所放出的热量，故有a>a2>a1。答案：B10．T0时，在2L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，各物质的物质的量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，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )A．该反应的正反应是吸热反应B．T0时，从反应开始到平衡时：v(X)＝0.083mol·L－1·min－1C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%D．T1时，若该反应的平衡常数K＝50，则T1<T0解析：根据图b，反应在T1时先达平衡，则T1>T2，T1→T2，温度降低，n(X)减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，A项错；根据图a，反应在3min达平衡，v(X)＝＝0.042mol·L－1·min－1，B项错；图a中反应达到平衡时，Y的转化率为10\n×100%＝62.5%，C项错；根据图a，平衡建立过程中X、Y、Z分别改变的物质的量为0.3－0.05＝0.25(mol)，0.4－0.15＝0.25(mol)、0.5－0＝0.5(mol)，则X、Y、Z的化学计量数之比为1∶1∶2，故该反应为X(g)＋Y(g)2Z(g)，平衡时X、Y、Z的物质的量浓度分别为0.025mol/L、0.075mol/L、0.25mol/L，则T0时平衡常数K＝＝33.33，由于T1时K＝50，说明T0→T1时平衡向正反应方向移动，而温度降低，平衡向正反应方向移动，故T1<T0，D对。答案：D二、非选择题(本题包括4个小题，共50分)11．(10分)已知可逆反应CO＋H2O(g)CO2＋H2，(1)在830K时，若起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。(2)830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为________。(3)若830K时，起始浓度c(CO)＝amol/L，c(H2O)＝bmol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝cmol/L，则①a、b、c之间的关系式是________；②当a＝b时，a＝________c。10\n答案：(1)40% 1 (2)25% (3)①c＝ ②212．(12分)在一体积不变的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)2W(g)；反应前按n(X)∶n(Y)＝3∶1加入反应物，反应过程中W的物质的量随时间的变化如图所示。(1)分析曲线A和B的不同，可能是以下________原因造成的。A．是否使用催化剂B．反应温度不同C．外界的压强不同D．初始充入的反应物的物质的量不同(2)该反应的化学平衡常数K的表达式为________，并比较K500℃________K600℃(填“>”、“<”或“＝”)。(3)如果曲线B达到平衡时，体系的压强为反应前的85%，在图上作出B条件下Y的物质的量的变化曲线；当容器的体积为1L时，计算：曲线A从开始达到平衡，X的反应速率10\nv(X)为________。Y的转化率为________。不通过计算能否判断出X、Y转化率是否相同________(填“能”或“否”)。(4)不能说明该反应已达到平衡状态的是________。A．v正(W)＝v逆(W)B．c(X)＝c(W)C．气体的平均摩尔质量不变D．气体的密度保持不变解析：(1)A项，使用催化剂只能改变反应速率，即改变到达平衡的时间，不能改变平衡时各物质的物质的量；B项，B曲线的温度较高，但生成W的物质的量较少，说明升高温度，平衡左移，所以该反应属于放热反应；C项，外界压强增大，则混合体系中各物质的浓度增大，到达平衡的时间缩短，平衡时W的物质的量增大，图示中达到平衡的时间与W的物质的量关系不正确；D项，B曲线到达平衡的时间短，反应速率快。加入的反应物的物质的量较多，则生成W的物质的量应较多，不正确。(2)由(1)可知，正反应为放热反应，故温度越高，平衡常数越小。(3) 2X(g) ＋ Y(g) 2W(g)起始：3amolamol0反应：1.2mol0.6mol1.2mol平衡：(3a－1.2)mol(a－0.6)mol1.2mol所以有关系式：[(3a－1.2)mol＋(a－0.6)mol＋1.2mol]/(3a＋a)mol＝85%，得出a＝1，即X、Y的初始物质的量分别为3mol、1mol。v(X)＝v(W)＝1.6mol·L－1/10s＝0.16mol·L－1·s－1。Y的转化率为0.8mol÷1mol×100%＝80%。因为加入的X、Y的物质的量之比与化学方程式中的计量系数比不同，所以两者转化率不同。(4)一个可逆反应中，同一种物质的正反应速率与逆反应速率相等时，则达到平衡；X与W的浓度相等只是反应过程中的一个特殊点，与是否达到平衡无关；达到平衡前，反应体系中混合物的质量不变，而其物质的量在逐渐减小，直到达到平衡，物质的量不再变化，故平衡时其平均摩尔质量不再变化；由于整个体系混合物的质量不变，体积不变，所以反应过程中密度一直相等，因此气体的密度不变不能作为判断平衡的标准。答案：(1)B (2) >(3)曲线如图所示 0.16mol·L－1·s－1 80% 能10\n(4)BD13．(12分)298K时，某容积固定为1L的密闭容器中发生如下可逆反应：A(g)2B(g) ΔH＝akJ/mol。其中B的物质的量浓度随时间变化如图所示。试回答下列问题：(1)已知298K时60s达到平衡，则前60s内A的平均反应速率为________mol/(L·s)。(2)该反应平衡常数的表达式为________________________________________________________________________。(3)若298K时B的平衡浓度为A的3倍，323K时(其他条件不变)，B的平衡浓度为A的2倍。且达到平衡所需时间为298K时的。①该反应中ΔH________0(填“>”或“<”)。②请在图中画出323K时A的物质的量浓度随时间的变化曲线。(4)若反应在298K进行，在1L密闭容器中加入1molB、0.2molNe，达到平衡时B的转化率为________。A．等于60% B．等于40%C．小于40%D．介于40%～60%之间(5)已知曲线上任意两点之间连线的斜率表示该时段内B的平均反应速率(例如直线EF的斜率表示20s～60s内B的平均反应速率)，则曲线上任意一点的切线斜率的意义是________________________________________________________________________。解析：(1)由图像可知，60s时，B的物质的量浓度为0.6mol/L，则A减小0.3mol/L，故它的反应速率为：v(A)＝＝0.005mol/(L·s)；(2)该反应的平衡常数表达式为K＝；(3)从298K→323K，为升温，结果B的浓度减小，即表明平衡向逆反应方向移动，则推出正反应为放热反应，ΔH<0；②见答案；(4)由于在恒温恒容条件下，通入稀有气体Ne，不影响化学平衡，故平衡时B的物质的量浓度仍为0.6mol/L，即转化0.4mol/L，则B的转化率为40%；(5)曲线上任意一点的切线斜率代表的是某一时刻的反应速率。10\n答案：(1)0.005 (2)K＝(3)①< ②如图 (4)B(5)某一时刻的反应速率(或即时速率、瞬时速率)14．(16分)已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)ΔH＞0，请回答下列问题：(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________________________________________________________________________。(2)若反应温度升高，M的转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，a＝______。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。解析：(1)N的转化率为：×100%＝25%。(2)由于该反应的ΔH＞0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)＝0.4mol·L－1，c(N)＝1.8mol·L－1，c(P)＝0.6mol·L－1，c(Q)＝0.6mol·L－1，因此化学平衡常数K＝＝＝。由于温度不变，因此K不变，达到平衡后K＝＝＝，10\n解得a＝6。10
