2024-2025學年新教材高中化學第2章化學反應的方向限度與速率第2節(jié)化學反應的限度1化學平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率練習含解析魯科版選擇性必修1

PAGE11-化學平衡常數(shù)平衡轉(zhuǎn)化率(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括10小題,每小題4分,共40分)1.(2024·淮安高二檢測)在肯定條件下,將0.3molCO2和0.2molH2通入2L密閉容器中,進行反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。下列關(guān)于該反應建立平衡的說法正確的是 ()A.反應剛起先時,生成物濃度最大,正反應速率最小B.隨著反應的進行,反應物濃度漸漸減小,正反應速率漸漸增大C.達到平衡狀態(tài)時反應體系中CO2的濃度為0mol·L-1D.該反應建立平衡過程中v-t(時間)圖象如圖【解析】選A。A項,由于該反應從逆反應起先進行,故反應剛起先時,生成物濃度最大,正反應速率最小,A項正確;隨著反應的進行,生成物濃度漸漸減小,逆反應速率漸漸減小,反應物濃度漸漸增大,正反應速率漸漸增大,B項不正確;C項,該反應不能進行徹底,且起始時n(CO2)>n(H2),故平衡時CO2的濃度不行能是0mol·L-1,C項不正確;D項,該反應建立平衡的過程中,逆反應速率大于正反應速率,且逆反應速率漸漸減小,正反應速率漸漸增大,達到平衡時正、逆反應速率相等,D項不正確。2.肯定條件下,在體積為1L的密閉容器中,1molX和1molY進行反應:2X(g)+Y(g)Z(g),下列敘述能證明該反應已達到化學平衡狀態(tài)的是()A.X的百分含量不再發(fā)生變更B.c(X)∶c(Y)∶c(Z)=2∶1∶1C.容器內(nèi)原子總數(shù)不再發(fā)生變更D.同一時間內(nèi)消耗2nmolX的同時生成nmolZ【解析】選A。反應過程中原子個數(shù)守恒,所以C不合題意;消耗2nmolX與生成nmolZ是同一反應方向,也不能說明反應已達平衡,D錯誤;濃度之比為2∶1∶1,不能說明濃度保持不變,B錯誤。3.(2024·石家莊高二檢測)下列關(guān)于化學平衡常數(shù)的說法中,正確的是()A.在任何條件下,化學平衡常數(shù)都是一個定值B.當變更反應物的濃度時,化學平衡常數(shù)會發(fā)生變更C.化學平衡常數(shù)K與溫度、反應物濃度、體系的壓強都有關(guān)D.化學平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應進行的程度【解析】選D。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),所以選項A、B、C均錯誤。【補償訓練】(2024·株洲高二檢測)在肯定條件下,已達平衡的可逆反應:2A(g)+B(g)2C(g),下列說法中正確的是 ()A.平衡時,此反應的平衡常數(shù)與各物質(zhì)的濃度有如下關(guān)系:K=B.變更條件后,該反應的平衡常數(shù)肯定不變C.假如變更壓強并加入催化劑,平衡常數(shù)會隨之變更D.若平衡時增加A和B的濃度,則平衡常數(shù)會減小【解析】選A?；瘜W平衡常數(shù)只受溫度影響,B、C、D三項錯誤。4.(2024·泉州高二檢測)在肯定條件下,有下列反應前后分子數(shù)相同的可逆反應,其平衡常數(shù)K值分別是 ()①H2+F22HFK=1047②H2+Cl22HClK=1017③H2+Br22HBrK=109④H2+I22HIK=1比較K值大小,可知各反應的正反應進行的程度由大到小的依次是 ()A.①②③④ B.④②③①C.①④③② D.無法確定【解析】選A?；瘜W平衡常數(shù)越大,表示該反應的正反應進行的程度越大,故A正確。5.(2024·太原高二檢測)不同溫度時反應2HI(g)I2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)如下:350℃時為66.9,425℃時為54.4,490℃時為45.9。在上述溫度中HI的轉(zhuǎn)化率最高是在 ()A.490℃ B.425℃C.350℃ D.無法確定【解析】選C。對于可逆反應,在肯定溫度下達到化學平衡,對應一個化學平衡常數(shù),溫度發(fā)生變更時,化學平衡被破壞,達到新的平衡時,平衡常數(shù)也會隨之發(fā)生變更。平衡常數(shù)不受壓強和濃度影響,只隨溫度的變更而變更,而且平衡常數(shù)越大,反應越徹底。比較題中所給的三個溫度的平衡常數(shù)可知,350℃時的平衡常數(shù)最大,故350℃時,HI的轉(zhuǎn)化率最高。6.工業(yè)上常用煤和水作原料經(jīng)過多步反應制得氫氣,其中一步反應原理為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),下面選項的條件中可推斷該反應達到平衡狀態(tài)的是 ()A.單位時間內(nèi)消耗1mol的H2O同時生成1mol的H2B.兩個H—O鍵斷裂的同時有兩個CO鍵斷裂C.反應容器內(nèi)的氣體密度不再發(fā)生變更D.混合氣體的相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變更【解析】選B。單位時間內(nèi)消耗1mol的H2O,表示的是正反應速率,生成1mol的H2表示的也是正反應速率,無法說明反應達到平衡狀態(tài),A項錯誤;兩個H—O鍵斷裂表示的是正反應速率,兩個CO鍵斷裂表示的是逆反應速率,且正、逆反應速率相等,說明反應達到平衡狀態(tài),B項正確;在恒容密閉容器中,混合氣體的質(zhì)量和體積始終不變,則混合氣體的密度始終不變,所以反應容器內(nèi)的氣體密度不再發(fā)生變更不能說明反應達到平衡狀態(tài),C項錯誤;該反應是氣體的總物質(zhì)的量不變的可逆反應,依據(jù)M=,混合氣體的相對分子質(zhì)量始終不發(fā)生變更,所以相對分子質(zhì)量不變不能說明反應達到平衡狀態(tài),D項錯誤。7.(2024·肇慶高二檢測)將等物質(zhì)的量的CH4(g)和H2O(g)充入1L恒容密閉反應容器,發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),某溫度下反應達平衡,平衡常數(shù)K=27,此時測得CO的物質(zhì)的量為0.10mol,則CH4的平衡轉(zhuǎn)化率(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)是 世紀金榜導學號()A.61% B.71% C.81% D.91%【解析】選D。CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)起始(mol·L-1) n n 0 0轉(zhuǎn)化(mol·L-1) 0.1 0.1 0.1 0.3平衡(mol·L-1) n-0.1 n-0.1 0.1 0.3K==27,n=0.11mol轉(zhuǎn)化率=×100%≈91%。8.(2024·泰安高二檢測)在肯定溫度下的密閉容器中,加入1molCO和1molH2O發(fā)生反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),達到平衡時測得n(H2)=0.5mol,下列說法不正確的是 ()A.在該溫度下,反應的平衡常數(shù)K=1B.平衡常數(shù)與反應溫度無關(guān)C.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%D.平衡時n(H2O)=0.5mol【解析】選B。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始/mol 1 1 0 0轉(zhuǎn)化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5由化學方程式及以上數(shù)據(jù)推斷可得A、C、D項正確。平衡常數(shù)與反應溫度有關(guān),B項錯誤。9.溫度為T1時,向容積為2L的密閉容器甲、乙中分別充入肯定量的CO(g)和H2O(g),發(fā)生反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1。數(shù)據(jù)如下,下列說法不正確的是 ()容器甲乙反應物COH2OCOH2O起始時物質(zhì)的量(mol)1.20.62.41.2平衡時物質(zhì)的量(mol)0.80.2abA.甲容器中,平衡時,反應放出的熱量為16.4kJB.T1時,反應的平衡常數(shù)K甲=1C.平衡時,乙中CO的濃度是甲中的2倍D.乙容器中,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率約為75%【解析】選D。A.甲容器中平衡時,消耗的CO的物質(zhì)的量為1.2mol-0.8mol=0.4mol,依據(jù)反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ·mol-1,可知平衡時放出熱量為:41kJ·mol-1×0.4mol=16.4kJ,故A正確;B.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始(mol) 1.2 0.6 0 0轉(zhuǎn)化(mol) 0.4 0.4 0.4 0.4平衡(mol) 0.8 0.2 0.4 0.4在T1達到平衡狀態(tài)時甲容器中,c(CO)=0.4mol·L-1,c(H2O)=0.1mol·L-1,c(CO2)=0.2mol·L-1,c(H2)=0.2mol·L-1,則該溫度下反應的平衡常數(shù)K甲=0.2×0.2/(0.4×0.1)=1,故B正確;C.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)為氣體體積不變的反應,壓強不影響化學平衡,則甲、乙互為等效平衡,達到平衡時反應物轉(zhuǎn)化率相等,則=,解得a=1.6,故C正確;D.依據(jù)C項可知a=1.6,乙容器中,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為×100%≈33%,故D錯誤?！狙a償訓練】(2024·青島高二檢測)已知某化學反應的平衡常數(shù)表達式為K=,在不同溫度下該反應的平衡常數(shù)如表所示溫度/℃70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有關(guān)敘述錯誤的是 ()A.該反應的化學方程式為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.該反應的正反應是放熱反應C.假如在肯定容積的密閉容器中加入CO2和H2各1mol,5min后,溫度上升到830℃,此時測得CO2為0.4mol,則該反應達到平衡狀態(tài)D.某溫度下,假如平衡濃度符合下列關(guān)系式:=,推斷此時的溫度是1000℃【解析】選C。平衡常數(shù)表達式中,分子中的物質(zhì)是生成物,分母中的物質(zhì)是反應物,A項正確;該反應的平衡常數(shù)隨著溫度的上升而減小,故正反應是放熱反應,B項正確;由n(CO2)=0.4mol可推知,該狀態(tài)下,n(H2)=0.4mol、n(H2O)=0.6mol、n(CO)=0.6mol,K=≠1.00,由此可知,該反應沒有達到化學平衡狀態(tài),C項錯誤;將所給關(guān)系式進行變更,可知該條件下平衡常數(shù)為0.60,D項正確。10.(2024·昆明高二檢測)在溫度為T時,將NH4HS(s)置于抽真空的容器中,當反應NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)達到平衡時,測得總壓強為p,則該反應的平衡常數(shù)K為 ()A.pB.p2C.p2D.p【解析】選C。NH4HS(s) NH3(g)+ H2S(g)起先時 0 0平衡時 p p則該反應的平衡常數(shù)K=p(H2S)·p(NH3)=p·p=p2。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)11.(15分)(2024·杭州高二檢測)反應SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在肯定溫度下,將物質(zhì)的量濃度均為2mol·L-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中,當達到平衡狀態(tài)時,測得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,則在該溫度下: 世紀金榜導學號(1)此反應的平衡常數(shù)為____________。

(2)在上述溫度下,若SO2(g)的初始濃度增大到3mol·L-1,NO2(g)的初始濃度仍為2mol·L-1,達到化學平衡狀態(tài)時,計算下列各物質(zhì)的濃度及SO2和NO2的平衡轉(zhuǎn)化率。①c平(SO3)=______mol·L-1,c平(SO2)=______mol·L-1。

②α(SO2)=____________,α(NO2)=____________。

【解析】(1)設平衡時SO2的濃度為xmol·L-1SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)初始濃度(mol·L-1) 2 2 0 0平衡濃度(mol·L-1) x x 2-x 2-x由題意可知×100%=50%,x=1,K===1。(2)設達平衡時NO的濃度為ymol·L-1SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)初始濃度(mol·L-1) 3 2 0 0平衡濃度(mol·L-1) 3-y 2-y y y因為溫度不變,平衡常數(shù)不變,K=1則=1,y=1.2①平衡濃度:c平(SO3)=1.2mol·L-1,c平(SO2)=3mol·L-1-1.2mol·L-1=1.8mol·L-1;②α(SO2)=×100%=40%;α(NO2)=×100%=60%。答案:(1)1(2)①1.21.8②40%60%12.(15分)(2024·濟南高二檢測)已知可逆反應:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)ΔH>0,請回答下列問題:(1)在t℃下,反應物的起始濃度分別為c(M)=1mol·L-1,c(N)=2.4mol·L-1,達到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時N的轉(zhuǎn)化率為____________。

(2)若反應溫度不變,反應物的起始濃度分別為c(M)=4mol·L-1,c(N)=amol·L-1,達到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=____________。

(3)若反應溫度不變,反應物的起始濃度為c(M)=c(N)=bmol·L-1,達到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為___________。

【解析】(1)M的轉(zhuǎn)化率為60%,則參與反應的M為0.6mol·L-1,同時消耗N0.6mol·L-1,因此N的轉(zhuǎn)化率為×100%=25%。(2)依據(jù)化學方程式:M(g)+ N(g)P(g)+Q(g)起始濃度/mol·L-1 1 2.4 0 0轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1 0.6 0.6 0.6 0.6平衡濃度/mol·L-1 0.4 1.8 0.6 0.6則K===。由于溫度不變,K不變。依據(jù)化學方程式M(g)+N(g)P(g)+Q(g)起始濃度/mol·L-1 4 a 0 0平衡濃度/mol·L-1 4-2 a-2 2 2則有K===解得a=6。(3)設反應達到平衡后M的轉(zhuǎn)化率為x,因此有:K==,解得x≈41%。答案:(1)25%(2)6(3)41%(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)13.(2024·鹽城高二檢測)在5L的密閉容器中充入2mol氣體A和1mol氣體B,肯定條件下發(fā)生反應2A(g)+B(g)2C(g)。達到平衡時,在相同溫度下測得容器內(nèi)混合氣體的壓強是反應前的,則A的轉(zhuǎn)化率為()A.67% B.50% C.25% D.5%【解析】選B。同溫同體積時,氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強之比,故反應后混合氣體的物質(zhì)的量為(2+1)mol×=2.5mol,再由“三段式”法可求得反應中A的消耗量為1mol,所以A的轉(zhuǎn)化率為×100%=50%。14.(2024·西城區(qū)高二檢測)已知反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-43kJ·mol-1,在850℃時K=1。今在某密閉容器中充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和xmolH2,下列說法不正確的是 ()A.900℃時,該反應的平衡常數(shù)K<1B.850℃時,若x=5.0,則起始時反應向逆反應方向進行C.850℃達到化學平衡后,通入CO,化學平衡逆向移動D.850℃時,若要使上述反應起先時向正反應方向進行,則x應滿意x<3.0【解析】選C。由于該反應是一個放熱反應,上升溫度平衡常數(shù)減小,A項正確;850℃,x=5.0時,Q=>K=1,反應向逆反應方向進行,B項正確;達到平衡時,通入CO,反應物濃度增大,化學平衡正向移動,C項錯誤;850℃時,若要使上述反應起先時向正反應方向進行,由K=1,可求得x應滿意x<3.0,D項正確?！狙a償訓練】(2024·寧波高二檢測)已知830℃時,反應CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=1,將各物質(zhì)按表中的物質(zhì)的量(單位:mol)投入恒容容器中,則起先時反應逆向進行的是 ()ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232【解析】選A。Q(A)==1.2,Q(B)==0.25,Q(C)=0,Q(D)==1。Q(B)、Q(C)均小于平衡常數(shù)1,所以B、C兩種狀況下反應正向進行;Q(D)=1,反應處于平衡狀態(tài);Q(A)大于1,反應逆向進行。二、非選擇題(本題包括1小題,共18分)15.(2024·衡水高二檢測)(1)已知反應Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)ΔH1,平衡常數(shù)為