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2025魯科版化學選擇性必修1
分層作業9　化學平衡常數與平衡轉化率
A級必備知識基礎練
題組1.化學平衡狀態的標志
1.下列標志可表明對應反應達到平衡狀態的是(　　)
選項 反應條件 可逆反應 標志
A 恒溫恒容 H2(g)+I2(g)2HI(g) 混合氣體的密度不變
B 恒溫恒容 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) 混合氣體顏色不變
C 恒溫恒壓 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合氣體中的百分含量不變
D 恒溫恒壓 2NO2(g)N2O4(g) c(NO2)=2c(N2O4)
2.一定溫度下,反應N2O4(g)2NO2(g)的焓變為ΔH。現將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖能說明反應達到平衡狀態的是(　　)
A.①② B.②④
C.③④ D.①④
題組2.化學平衡常數的含義
3.關于化學平衡常數,下列說法不正確的是(　　)
A.化學平衡常數不隨反應物或反應產物的濃度的改變而改變
B.對于一定溫度下的同一個反應,其正反應和逆反應的化學平衡常數的乘積等于1
C.溫度越高,K值越大
D.化學平衡常數隨溫度的改變而改變
4.某溫度下,2A(g)+B(g)3C(g)的平衡常數K=1.0,下列說法正確的是(　　)
A.達到平衡時,存在n3(C)=n2(A)·n(B)
B.K越小,達到平衡時,反應物的轉化率越大
C.對于某一可逆反應,在任何條件下K均為一定值
D.K越大,化學反應的速率越大
題組3.化學平衡常數的應用與計算
5.某溫度下,向容積為2 L的密閉反應器中充入0.10 mol SO3,當反應器中的氣體壓強不再變化時測得SO3的轉化率為20%,則該溫度下反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數為(　　)
A.3.2×103 mol-1·L B.1.6×103 mol-1·L
C.8.0×102 mol-1·L D.4.0×102 mol-1·L
6.將NH4I固體置于密閉容器中,在某溫度下發生反應:Ⅰ.NH4I(s)NH3(g)+HI(g),Ⅱ.2HI(g)H2(g)+I2(g)。當反應達到平衡時,c(H2)=0.75 mol·L-1,c(HI)=5.5 mol·L-1,則反應Ⅰ的平衡常數為(　　)
A.20.25 mol2·L-2 B.30.25 mol2·L-2
C.34.375 mol2·L-2 D.38.5 mol2·L-2
7.在一定溫度下的密閉容器中,加入1 mol CO和1 mol H2O發生反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),達到平衡時測得n(H2)=0.5 mol,下列說法不正確的是(　　)
A.在該溫度下,反應的平衡常數K=1
B.平衡時c(CO2)=0.5 mol·L-1
C.CO的平衡轉化率為50%
D.平衡時n(H2O)=0.5 mol
8.一定溫度下,將2 mol A和2 mol B兩種氣體混合放入容積為2 L的密閉剛性容器中,發生反應3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),2 min末反應達到平衡,生成0.8 mol D,并測得C的物質的量濃度為0.4 mol·L-1,下列說法正確的是(　　)
A.x的值為1
B.A的平衡轉化率為40%
C.此溫度下該反應的平衡常數K的數值等于0.5
D.A和B的平衡轉化率相等
B級關鍵能力提升練
以下選擇題中有1~2個選項符合題意。
9.汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0。若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態的是(　　)
10.在25 ℃時,密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表:
物質 X Y Z
初始濃度/(mol·L-1) 0.1 0.2 0
平衡濃度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.1
下列說法錯誤的是(　　)
A.反應達到平衡時,X的轉化率為40%
B.反應可表示為X+3Y2Z,其平衡常數為1 600 mol-2·L2
C.增大壓強使平衡向生成Z的方向移動,平衡常數增大
D.改變溫度可以改變此反應的平衡常數
11.加熱N2O5,依次發生的分解反應為①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol N2O5,加熱到t ℃,達到平衡狀態后O2為9 mol,N2O3為3.4 mol,則t ℃時反應①的平衡常數數值為(　　)
A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2
12.將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于密閉容器中,發生反應:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。該反應的平衡常數的負對數(-lg K)值隨溫度(T)的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.溫度升高,K增大
B.A點對應狀態的平衡常數K=10-2.294 mol3·L-3
C.30 ℃時,B點對應狀態的v(正)>v(逆)
D.NH3的體積分數不變時,該反應一定達到平衡狀態
13.已知可逆反應:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)　ΔH>0,請回答下列問題:
(1)在某溫度下,反應物的起始濃度分別為c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1,達到平衡后,M的轉化率為60%,此時N的轉化率為　　　　。
(2)若反應溫度不變,反應物的起始濃度分別為c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1,達到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=　　　　。
(3)若反應溫度不變,反應物的起始濃度為c(M)=c(N)=b mol·L-1,達到平衡后,M的轉化率為　　　　。
C級學科素養拔高練
14.(1)已知反應Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH1,平衡常數為K1;
反應Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)　ΔH2,平衡常數為K2。
在不同溫度時K1、K2的值如下表:
溫度/℃ 700 900
K1 1.47 2.15
K2 2.38 1.67
反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH,平衡常數為K,則ΔH=　　　　(用ΔH1和ΔH2表示),K=　　　　　　　　(用K1和K2表示)。
(2)一定溫度下,向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體,發生反應Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH>0,CO2的濃度與時間的關系如圖所示:
該條件下反應的平衡常數為　　　　;若鐵粉足量,CO2的起始濃度為2.0 mol·L-1,則平衡時CO的濃度為　　　　 mol·L-1。
(3)700 ℃,反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)達到平衡。若其他條件不變,溫度升高至900 ℃,重新達到平衡時,CO2的平衡轉化率　　　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。
分層作業9　化學平衡常數與平衡轉化率
1.B　解析 反應前后混合氣體的質量和容器容積均是不變的,混合氣體的密度一直不變,所以不一定是平衡狀態,A錯誤。NO2為紅棕色氣體,容器內混合氣體的顏色不變,則NO2濃度不變,化學反應達到平衡狀態,B正確。反應中生成的NH3和CO2物質的量之比始終為2∶1,故NH3在混合氣體中的百分含量始終保持不變,無法判斷反應是否達到平衡狀態,C錯誤。c(NO2)=2c(N2O4),無法判斷正逆反應速率相等,故無法判斷化學反應是否達到平衡狀態,D錯誤。
2.D　解析 因反應容器保持恒壓,且反應前后氣體分子數不相等,所以達到平衡前容器容積隨反應進行而不斷變化,結合ρ=可知,若氣體密度不再變化,說明容器容積不再變化,即氣體的物質的量不再變化,反應達到平衡狀態,①符合題意;無論是否達到平衡,反應的ΔH都不變,②不符合題意;反應開始時,加入1 mol N2O4,隨著反應的進行,N2O4的濃度逐漸變小,故v(正)逐漸變小,直至達到平衡,而圖像與之不符,③不符合題意;N2O4的轉化率不再變化,說明N2O4的物質的量不再變化,反應達到平衡狀態,④符合題意。綜上所述,D項正確。
3.C　解析 同一反應,化學平衡常數只受溫度影響,與反應物的濃度無關,故A、D正確;同一可逆反應的正、逆反應平衡常數互為倒數,對于一定溫度下的同一個反應,其正反應和逆反應的化學平衡常數的乘積等于1,故B正確;平衡常數越大,說明可逆反應進行的程度越大,一個化學反應可能是吸熱反應或放熱反應,升溫,平衡向吸熱反應方向進行,平衡常數不一定增大,故C錯誤。
4.A　解析 該反應K==1.0,因此n3(C)=n2(A)·n(B),A正確;K值越大,反應進行的程度越大,轉化率越大,B錯誤;K值只與溫度有關,C錯誤;K值大小與反應速率大小無關,D錯誤。
5.A　解析
　　　　　　　 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
開始濃度/(mol·L-1) 0 0 0.05
轉化濃度/(mol·L-1) 0.01 0.005 0.01
平衡濃度/(mol·L-1) 0.01 0.005 0.04
K==3.2×103 mol-1·L。
6.D　解析 兩個平衡的計算。
信息 信息應用(原子守恒)
NH4I(s)NH3(g)+HI(g),c平(HI)=5.5 mol·L-1 c平(NH3)=c平(HI)+2c平(I2)= c平(HI)+2c平(H2)= 5.5 mol·L-1+2×0.75 mol·L-1=7.0 mol·L-1
2HI(g)H2(g)+I2(g), c平(H2)=0.75 mol·L-1
反應Ⅰ的平衡常數K=c平(NH3)·c平(HI)=7.0 mol·L-1×5.5 mol·L-1=38.5 mol2·L-2,故選D。
7.B　解析 　 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始/mol 1 1 0 0
轉化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
因此平衡常數K=1,α(CO)=50%,平衡時n(H2O)=0.5 mol,A、C、D項正確。由于容器的容積不確定,因此無法計算平衡時的c平(CO2),B項錯誤。
8.C　解析 平衡時n(C)=0.8 mol,與D的物質的量相等,則x的值為2,A錯誤;
　　　　　　　　3A(g) + B(g) 2C(g) + 2D(g)
初始濃度/(mol·L-1) 1 1 0 0
變化濃度/(mol·L-1) 0.6 0.2 0.4 0.4
平衡濃度/(mol·L-1) 0.4 0.8 0.4 0.4
α(A)=60%,α(B)=20%,K==0.5,所以B、D錯誤,C正確。
9.BC　解析 A中t1時刻v(正)最大,之后隨反應進行速率發生變化,未到達平衡,A錯誤;B中t1時刻之后,NO的質量分數不再改變,說明t1時刻反應處于平衡狀態,B正確;該反應是放熱反應,在絕熱容器中進行,隨著反應進行,容器溫度上升,C中t1時刻之后隨反應進行溫度不再發生變化,說明反應達到平衡狀態,C正確;焓變是定值,不隨時間的變化而變化,不能說明反應達到平衡狀態,D錯誤。
10.AC　解析 反應達到平衡時,X的轉化率為×100%=50%,故A錯誤;根據反應速率之比等于濃度變化量之比等于化學式前系數之比可知:Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=0.05∶0.15∶0.1=1∶3∶2,則反應的方程式為X+3Y2Z,K==1 600(mol·L-1)-2,故B正確;增大壓強平衡發生移動,但平衡常數不變,故C錯誤;平衡常數只受溫度的影響,溫度改變時,化學平衡常數一定變化,故D正確。
11.B　解析 利用“三段式”中的Δn列式計算。
　　　①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)
Δn1/mol x x x
　　　②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)
Δn2/mol y y y
x+y=9,x-y=3.4　　解得x=6.2,y=2.8
平衡時Δn(N2O5)=8 mol-6.2 mol=1.8 mol
故平衡時c平(N2O5)==0.9 mol·L-1,c平(N2O3)==1.7 mol·L-1,c平(O2)==4.5 mol·L-1,所以K1==
=8.5 mol·L-1。
方法指導 根據已知條件,利用“三段式”中的Δn(或Δc)列式計算,求出平衡時n(或c),進而求平衡常數,對于多步連續反應平衡的計算比較方便。
12.AB　解析 由圖可知,溫度升高,-lg K減小,所以K增大,故A正確;A點-lg K=2.294,則平衡常數K=10-2.294 mol3·L-3,故B正確;30 ℃時,B點未平衡,最終要達平衡狀態,平衡常數的負對數值要變大,所以此時的(-lg Qc)<(-lg K),所以Qc>K,B點濃度商大于平衡常數,反應向逆反應方向進行,則B點對應狀態的v(正)13.答案 (1)25%　(2)6　(3)41%
解析 (1)M的轉化率為60%,則參加反應的M為0.6 mol·L-1,同時消耗N 0.6 mol·L-1,因此N的轉化率為×100%=25%。
(2)根據化學方程式:
　　　　　　　 M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
轉化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
則K=。
由于溫度不變,K不變。根據化學方程式
　　　　　　　　 M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
起始/(mol·L-1) 4 a 0 0
轉化/(mol·L-1) 2 2 2 2
平衡/(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的轉化率為x,因此有:
K=,解得x≈41%。
14.答案 (1)ΔH1-ΔH2　　(2)2.0　　(3)增大
解析 (1)目標反應可由題述兩個反應相減得到,即ΔH=ΔH1-ΔH2,K=。
(2)平衡時c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=1 mol·L-1,K=2.0。設平衡時c(CO)=a mol·L-1,則平衡時c(CO2)=(2.0-a) mol·L-1,則K=2.0=,解得a=。
(3)對于反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),700 ℃,K(700 ℃)=,900 ℃,K(900 ℃)=>K(700 ℃),所以CO2的平衡轉化率增大。
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