课时跟踪检测(九)化学平衡常数1.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是()①平衡常数K只与反应本身及温度有关②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K③加入催化剂不改变平衡常数K④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关A.①②B.②③C.③④D.①③解析:选D平衡常数K是一个温度常数,只与反应本身及温度有关,催化剂不能改变化学平衡,故加入催化剂不改变平衡常数K。
2.可逆反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在t℃下达到平衡,其平衡常数可表示为()A.K=c(C)·c(H2O)c(CO)·c(H2)B.K=c(CO)·c(H2)c(C)·c(H2O)C.K=c(H2O)c(CO)·c(H2)D.K=c(CO)·c(H2)c(H2O)解析:选D C是固体,它的浓度视为“1”,在平衡常数表达式中不出现。
3.在一定条件下,有下列分子数之比相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是①H2+F22HF K=1047②H2+Cl22HCl K=1017③H2+Br22HBr K=109④H2+I22HI K=1比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是()A.①②③④B.④②③①C.①④③②D.无法确定解析:选A化学平衡常数越大,表示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。
4.对于可逆反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),在一定温度下其平衡常数为K。
下列条件的变化中,能使K值发生变化的是()A.将C(s)的表面积增大B.增大体系的压强C.升高体系的温度D.使用合适的催化剂解析:选C化学平衡常数只受温度的影响,温度变化,K值才发生变化;平衡常数的大小与浓度、压强以及是否使用催化剂无关。
5.某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K =c (A )·c 2(B )c 2(E )·c (F ),恒容时,若温度适当降低,F 的浓度增加。
下列说法中正确的是( )A .增大c (A)、c (B),K 增大B .降低温度,正反应速率增大C .该反应的焓变为负值D .该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)解析:选D A 项,平衡常数K 只随温度变化,不随浓度变化,故不正确;B 项,降低温度,正、逆反应速率均减小,不正确;C 项,降温,F 浓度增大,表明平衡逆向移动,正反应是吸热反应,则焓变为正值,不正确;D 项,根据化学平衡常数表达式可知A 、B 是生成物,E 、F 为反应物,且对应指数为其化学方程式前的计量数,正确。
6.将固体NH 4I 置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH 4I(s)NH 3(g)+HI(g);②2HI(g)H 2(g)+I 2(g)。
达到平衡时,c (H 2)=0.5 mol·L -1,c (HI)=4 mol·L -1,则此温度下反应①的平衡常数为( )A .9B .16C .20D .25解析:选C 由H 2和HI 的平衡浓度可推算出①反应生成的HI 和NH 3的浓度都为 0.5 mol·L -1×2+4 mol·L -1=5 mol·L -1,由于NH 3没有转化,其平衡浓度仍为5 mol·L -1,而HI 的平衡浓度由题意可知为4 mol·L -1,则①的平衡常数K 1=c (NH 3)·c (HI)=5×4=20。
7.高温、催化剂条件下,某反应达到平衡,平衡常数K =c (CO )·c (H 2O )c (CO 2)·c (H 2)。
恒容时,温度升高,H 2浓度减小。
下列说法正确的是( )A .该反应的焓变为正值B .恒温恒容下,增大压强,H 2浓度一定减小C .升高温度,逆反应速率减小D .该反应的化学方程式为CO +H 2O 催化剂高温CO 2+H 2解析:选A 因为该可逆反应的化学平衡常数K =c (CO )·c (H 2O )c (CO 2)·c (H 2),可得出该反应的化学方程式为CO 2(g)+H 2(g)催化剂高温CO(g)+H 2O(g),D 项错误;由于恒容时,温度升高,氢气浓度减小,说明平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,即焓变为正值,A 项正确;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,恒温恒容下,如充入稀有气体使压强增大,H 2浓度不变,B 项错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,C 项错误。
8.已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数K 值与温度的关系如表所示。
830 ℃时,向一个2 L 的密闭容器中充入0.20 mol A 和0.20 mol B,10 s 时达到平衡。
下列说法不正确的是( )温度/℃ 700 830 1 200 K 值 1.7 1.0 0.4A .达到平衡后,B 的转化率为50%B .增大压强,正、逆反应速率均加快C .该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动D .反应初始至平衡,A 的平均反应速率v (A)=0.005 mol·L -1·s -1解析:选C 设平衡时B 减少的物质的量浓度为x mol·L -1,则:A(g) + B(g)C(g)+D(g) 开始/(mol·L -1) 0.1 0.1 0 0变化/(mol·L -1) x x x x平衡/(mol·L -1) 0.1-x 0.1-x x x故K =x 2(0.1-x )2=1.0,解得x =0.05,则平衡时B 的转化率=0.050.1×100%=50%,A 项正确;增大压强,正、逆反应速率都增大,B 项正确;由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升温平衡向逆反应方向移动,故正反应是放热反应,C 项错误;反应初始至平衡,v (A)=0.05 mol·L -110 s=0.005 mol·L -1·s -1,D 项正确。
9.某校课外活动小组利用NO 2与N 2O 4的反应来探究温度对化学平衡的影响。
已知: 2NO 2(g)N 2O 4(g) ΔH (298 K)=-52.7 kJ·mol -1 (1)该化学反应的平衡常数表达式为_______________________________________。
(2)该小组的同学取了两个水槽A 和B ,分别加入相同浓度的NO 2与N 2O 4的混合气体,中间用夹子夹紧,并将A 和B 浸入到已盛有水的两个水槽中(如下图所示),然后分别向两个水槽中加入浓硫酸和NH 4NO 3固体。
请回答:①A 中的现象为________________。
②由上述实验现象可知,降低温度,该反应化学平衡向____________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
③升高温度,该反应的化学平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:(1)平衡常数表达式K =c (N 2O 4)/c 2(NO 2)。
(2)①浓硫酸稀释时放出热量,导致溶液的温度升高,硝酸铵溶解时吸收热量,导致溶液的温度降低,反应2NO 2(g)N 2O 4(g)是放热反应,A 所在的水槽中,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO 2气体浓度增大,气体颜色加深,降低温度,平衡向正反应方向移动,NO 2浓度降低,气体颜色变浅 。
②由①知,降低温度,平衡向正反应方向移动。
③升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小。
答案:(1)K =c (N 2O 4)/c 2(NO 2)(2)①A 中气体的颜色加深 ②正 ③减小10.在一定温度下,发生反应:Fe 2O 3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO 2(g)。
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:温度/℃1 000 1 150 1 300 平衡常数64.0 50.7 42.9 请回答下列问题:(1)该反应的平衡常数表达式K =______,ΔH ______0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一个容积为10 L 的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe 、Fe 2O 3、CO 、CO 2各1.0 mol ,反应经过10 min 后达到平衡。
求该时间范围内反应的平均反应速率v (CO 2)=________,CO 的平衡转化率为________。
(3)1 000 ℃时,在(2)的平衡体系中,各加0.5 mol CO 和0.5 mol CO 2,v 正________v 逆(填“<”“>”或“=”),平衡向________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
解析:(1)反应Fe 2O 3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO 2(g)的平衡常数K =c 3(CO 2)c 3(CO ),由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,故升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应, ΔH <0。
(2)设平衡时CO 的物质的量变化为n mol ,则Fe 2O 3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO 2(g)开始(mol):1 1变化(mol):n 1+n平衡(mol):1-n1+n所以⎝⎛⎭⎪⎫1+nV3⎝⎛⎭⎪⎫1-nV3=64,解得n=0.6,所以v(CO2)=0.6 mol10 L10 min=0.006 mol·L-1·min-1,CO的平衡转化率为0.6 mol1 mol×100%=60%。
(3)1 000 ℃时,在(2)的平衡体系中,各加0.5 mol CO和0.5 mol CO2,CO的浓度为0.09 mol·L-1,CO2的浓度为0.21 mol·L-1,此时Q c=0.2130.093<64,平衡向正反应方向移动,v正>v逆。
答案:(1)c3(CO2)/c3(CO)<(2)0.006 mol·L-1·min-160%(3)>正向1.当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化,并建立了N2O42NO2平衡后,保持温度不变,再通入若干N2O4气体,待反应达到新的平衡时,则新平衡与旧平衡相比,其c2(NO2)c(N2O4)值()A.变大B.不变C.变小D.无法确定解析:选Bc2(NO2)c(N2O4)=K,温度不变,K不变。
2.已知下列反应的平衡常数:①H2(g)+S(s)H2S(g),K1;②S(s)+O2(g)SO2(g),K2;则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是()A.K1+K2B.K1-K2C.K1×K2 D.K1K2解析:选D K1=c(H2S)c(H2),K2=c(SO2)c(O2)第三个反应的平衡常数K3=c(H2S)·c(O2)c(H2)·c(SO2)=c(H2S)c(H2)×1c(SO2)c(O2)=K1×1K2=K1K2。