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【红对勾】2014高中化学 2-3-3化学平衡常数和化学平衡计算45分钟作业 新人教版选修4


【红对勾】2014 高中化学 2-3-3 化学平衡常数和化学平衡计算 45 分钟作业 新人教版选修 4
一、选择题(每小题 4 分,每小题有 1-2 个正确选项) 1 .在密闭容器中将 CO 和水蒸气的混合物加热到 800 ℃时,有下列平衡: CO + H2 O CO2 + H2 ,且 K=1。若用 2molCO 和 10mol H2 O 相互混合并加热到 800℃,则

CO ( ) B.50% D.83.3%

的转化率为 A.16.7% C.66.7% 答案:D

2 .在容积为 1L 的密闭容器里,装有 4molNO2 ,在一定温度时进行下面的反应: 2NO2 (g) 量为 ( A.0mol C.2mol 答案:C 3.某温度下 H2 (g)+I2 (g) 2HI(g) 的平衡常数为 50。开始时,c(H2 )=1mol· L-1 ,达平 ( ) N2 O4(g),该温度下反应的平衡常数 K=0.25,则平衡时该容器中 NO2 的物质的 ) B.1mol D.3mol

衡时,c(HI)=1mol· L -1 ,则开始时 I2 (g)的物质的量浓度为 A.0.04mol· L -1 C.0.54mol· L 答案:C
-1

B.0.5mol· L-1 D.1mol· L
-1

4. 在一个容积为 6 L 的密闭容器中, 放入 3 L X(g)和 2 L Y(g) , 在一定条件下发生反应: 4X(g)+nY(g) 2Q(g) +6R(g)反应达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来 )

增加了 5%,X 的浓度减小 1/3,则该反应中的 n 值为( A.3 C.5 B.4 D.6

解析:因 X 的浓度减小,说明反应向正反应方向进行,又因混合气体的压强比原来增 加了 5%,说明正反应为气体总体积扩大的反应,则有:4+n<2+6,所以 n<4。 答案:A 5.在一定条件下,可逆反应 X(g)十 3Y(g) 2Z(g)达到平衡时,X 的转化率与 Y 的转 )

化率之比为 1∶2,则起始充入容器中的 X 与 Y 的物质的量之比为( A.1∶1 C.2∶3 B.1∶3 D.3∶2

1 3 n?X? 2 解析:由题意可得: ∶ =1∶2, = 。 n?X? n?Y? n?Y? 3
1

答案:C 6. 将等物质的量的 CO 和 H2 O(g)混合, 在一定条件下发生反应: CO(g)+H2 O(g) CO2 (g)

+H2 (g),反应至 4min 时,得知 CO 的转化率为 31.23%,则这时混合气体对氢气的相对密度 为( ) A. 11.5 C.25 B.23 D.28

解析:由于反应前后气体的质量和物质的量不变,所以,气体的平均相对分子质量也不 变。 M r= 28+18 =23, 2

混合气体对 H2 的相对密度为 11.5。 答案:A 7.在一固定容积的密闭容器中,加入 4 L X(g) 和 6 L Y(g) ,发生如下反应:X(g)+ nY(g) 2R(g)+W(g),反应达到平衡时,测知 X 和 Y 的转化率分别为 25%和 50%,则化学 ) B.3 D.1

方程式中的 n 值为( A.4 C.2

解析:设反应消耗 X 的体积为 x。 则 开始体积/L: 转化体积/L: X(g)+nY(g) 4 x 6 nx 0 2R(g)+W(g) 0

×100%=25% ?x 4 据题意? nx ? 6 ×100%=50% 解得:?
?x=1 ? ?n=3 ?

答案:B 8. 将固体 NH4 I 置于密闭容器中, 在某温度下发生下列反应: NH4 I(s) 2HI(g) NH3 (g)+HI(g),

H2 (g)+I2 (g)。当反应达到平衡时,c(H2 )=0.5mol· L -1 ,c(HI)=4mol· L -1 ,则 NH3 ) B.4mol· L -1 D.5mol· L
-1

的浓度为(

A.3.5mol· L -1 C.4.5mol· L
-1

解析:若 HI 不分解时,其总浓度应为 4mol· L- 1 +0.5mol· L- 1 ×2=5mol· L- 1 ,则 NH3 的 浓度等于 HI 不分解时的总浓度。
2

答案:D 9.体积可变的密闭容器,盛有适量的 A 和 B 的混合气体,在一定条件下发生反应 A(g) +3B(g) 2C(g)。若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为 V L,其中 C 气体 ( )

的体积占 10%。下列判断中正确的是 A.原混合气体的体积为 1.2V L B.原混合气体的体积为 1.1V L

C.反应达到平衡时气体 A 消耗掉 0.05V L D.反应达到平衡时气体 B 消耗掉 0.05V L 答案:B、 C 10. 在 nL 密闭容器中, 使 1molX 和 2molY 在一定条件下反应: aX(g)+bY(g) c Z(g)。

达到平衡时,Y 的转化率为 20%,混合气体压强比原来下降 20%,Z 的浓度为 Y 的浓度的 0.25 倍,则 a,c 的值依次为( A.1,2 C.2,1 ) B.3,2 D.2,3

解析:根据题意,可设 n=1,根据方程式可得出当 Y 转化 20%时,其他各物质的物质 的量变化: a X(g) + b Y(g) cZ(g) c ×0.4mol b

a ×0.4mol 0.4mol b

由题意可得,Y 的浓度为 1.6mol/L,故 c(Z)=0.25×c(Y)=0.25×1.6mol/L=0.4mol/L, c 即有 ×0.4mol=0.4mol/L× l L,所以 b=c。又根据压强比等于其物质的量之比,可得出 b ?1- 0.4a ? mol+1.6 mol+0.4 mol 1-0.2 b = , 1 mol+2 mol 1

即有 3b=2a,结合 b=c,可得 a=3 时,c=2。 答案:B 11.在一定条件下,1mol N2 和 3mol H2 混合后反应,达到平衡时测得混合气体的密度 是同温同压下氢气的 5 倍,则氮气的转化率为( A.20% C.40% 解析: N2 + 3H2 3 3x 2NH3 0 2x 2x ) B.30% D.50%

起始量/mol 1 转化量/mol x

平衡量/mol 1-x 3-3x

n 总 =1mol-x+3mol-3x+2x=4mol-2x,
3

m 总 =28g· mol- 1 ×lmol+2g· mol- 1 ×3mol=34g, 故 M= m总 34 g = =5M(H2 )=10g· mol- 1 , n总 4 mol-2x

x=0.3mol,即 α(N2 )=30%。 答案:B 二、非选择题(共 56 分) 12.已知 CO(g)+H2 O(g) CO2 (g)+H2 (g)的正反应为放热反应,850℃时 K=1。

(1)若温度升高到 900° C,达平衡时 K________1( 填“大于”、“小于”或“等于”)。 (2)850℃时,固定容积的密闭容器中,放入混合物,起始浓度为 c(CO)=0.01mol· L , c(H2 O)=0.03mol· L-1 ,c(CO2 )=0.01mol· L-1 ,c(H2 )=0.05mol· L-1 。则反应开始时,H2 O 消耗 速率比生成速率________( 填“大”、“小”或“不能确定”)。 (3)恒温恒容时,若向容器内充入适量 H2 S 气体,则重新达平衡时,CO 的反应速率比充 H2 S 之 前 ________( 填 “ 大 ” 、 “ 小 ” 或 “ 不 能 确 定 ”) , 理 由 是
-1

______________________________。 答案:(1)小于 (2)小 (3)大 因 H2 S 气体会建立如下平衡:H2 S H2 +S,H2 增大浓

度,使反应 CO(g) +H2 O(g) 反应速率加快

CO2 (g)+H2 (g)平衡向左移动,CO 浓度增大,达新平衡时,

13.0.96mol CO 和 0.75mol O2 在 100mL 密闭容器中混合,加热到某一温度反应并达到 平衡时,有 0.8mol CO2 生成,反应在此温度下的平衡常数为________。如果向平衡混合物 中加入 O2 时,CO 的转化率将会________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡 常数会________。 答案:7.14 增大 不变 CO(g)+H2 O(g),

14.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2 (g)+H2 (g) 其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表: t/° C K 回答下列问题: (1)该反应的化学平衡常数表达式为 K=_________________。 (2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是( A.容器中压强不变 B.混合气体中 c(CO)不变 C.v 正(H2 )=v 逆(H2 O) )。 700 0.6 800 0.9 830 1.0 1000 1.7 1200 2.6

4

D.c(CO2 )=c(CO) (4)某温度下,平衡浓度符合下式: c(CO2 )· c(H2 )=c(CO)· c(H2 O),试判断此时的温度为_______℃。 解析:(1)根据化学平衡常数的定义式即可写出 K= c?CO?· c?H2 O? 。 c?CO2 ?· c?H2 ?

(2)由表中数据可以看出温度越高,平衡常数越大,说明反应混合物中 CO 或水的浓度 越大,即升温,平衡向右移动,正反应为吸热反应。 (3)该反应为物质的量不变的反应,反应过程中压强始终不变,与平衡与否无关。 (4)当 c(CO2 )· c(H2 )=c(CO)· c(H2 O)时,K=1,此时的温度由表中数据可知为 830° C。 c?CO?· c?H2 O? 答案:(1) c?CO2 ?· c?H2 ? (2)吸热 (3)B、C (4)830

15.恒温下,将 amol N2 与 bmol H2 的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生 如下反应:N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)

(1)若反应进行到某时刻 t 时,nt (N2 )=13mol,nt (NH3 )=6mol,计算 a 的值。 (2)反应达平衡时, 混合气体的体积为 716.8 L( 标准状况下), 其中 NH3 的体积分数为 25%。 计算平衡时 NH3 的物质的量。 (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比, 下同), n(始): n(平) =____________________________。 (4)原混合气体中,a∶b=________。 (5)达到平衡时,N2 和 H2 的转化率之比,α(N2 )∶α(H2 )=________。 (6)平衡混合气体中,n(N2 )∶n(H2 )∶n(NH3 )=________。 解析: (1)由反应的化学方程式得知, 反应掉的 N2 和生成的 NH3 的物质的量之比为 1∶2, 设反应掉的 N2 的物质的量为 x。 则 x∶6mol=1∶2 解得:x=3mol a=13+3=16。 716.8 L (2)n 平 (NH3 )= - 1×25% =8mol。 22.4 L· mol 716.8 L (3)平衡时:n 平 = =32mol 22.4 L· mol- 1 n 平 (NH3 )=8mol 所以 n 始 =40mol n 始 ∶n 平 =40mol∶32mol=5∶4。 (4)a+b=40 a=16

5

所以 b 为 24 所以 a∶b=16∶24=2∶3 4 12 (5)α(N2 )∶α(H2 )= ∶ =l∶2。 16 24 (6)平衡时:n(NH3 )=8mol,n(N2 )=12mol,n(H2 )=12mol, 所以 n(N2 )∶n(H2 )∶n(NH3 )=3∶3∶2。 答案:(1)16 (2)8mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)1∶2 (6)3∶3∶2

16.在 373k 时,把 11.5gN2 O4 气体通入体积为 500mL 的真空密闭容器中,立即出现红 棕色的 NO2 气体,反应原理为 N2 O4 2NO2 。反应进行到 2s 时,NO2 含量为 0.01mol,进

行到 60s 时达到平衡,此时容器内混合气体密度是氢气密度的 28.75 倍。试通过计算求: (1)开始 2s 内,以 N2 O4 表示的反应速率为___mol· L-1 · s -1 。 (2)达到平衡时,体系的压强是开始时的____倍。 (3)平衡时还有_______mol N2 O4 。 (4)平衡后, 若压缩容器体积, 则再达到平衡后 NO2 的浓度将________(填“增大”、 “减 少”或“不变”)。 答案:(1)0.005 (2)1.6 (3)0.05 (4)增大 催化剂 17.(10 分)一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2 (g)+O2 (g) △ c 始(SO2 )=0.4mol· L-1 ,c 始(O2 )=1mol· L-1 ,经测定该反应在该温度下的平衡常数 K≈19,试 判断: (1)当 SO2 转化率为 50%时,该反应是否达到平衡状态?若未达到,向哪个方向进行? (2)达到平衡状态时,SO2 的转化率应为多少? 解析:(1) 开始/mol· L- 1 转化/mol· L- 1 转化后/mol· L- 1 2SO2 +O2 0.4 0.2 0.2 1 0.1 0.9 2SO3 0 0.2 0.2 2SO3 (g),知

c2 ?SO3 ? 0.22 1 此时: 2 = 2 = =1.11<19。可知当 SO2 转化率为 50%时,反应未达 c ?SO2 ?· c?O2 ? 0.2 ×0.9 0.9 到平衡状态,反应向正反应方向进行。(2)设达到平衡时,SO2 转化的物质的量为 x,则 O2 x 转化 ,生成 SO3 为 x。 2 所以 K= x2 x ?0.4-x? · ?1- ? 2
2

≈19,x=0.32mol· L- 1 。

0.32 mol· L 所以 SO2 的转化率为 ×100%=80%。 0.4 mol· L- 1
6

-1

答案:(1)反应 Qc<K,反应未达到平衡,向正向进行。 (2)80% 18.(10 分)在一定条件下,将 N2 和 H2 混合气体 100mL 通入密闭的容器内,达到平衡 1 时,容器内的压强比反应前减小 ,又测得此时混合气体的平均相对分子质量为 9。试求: 5 (1)原混合气中 N2 、H2 各多少毫升? (2)H2 的转化率是多少? 解析:设原 100mL 混合气体中含 H2 体积为 x,则含 N2 为(100mL-x),再设反应的 H2 体积为 3y,则: N2 + 3H2 x 3y 2NH3 0 2y 2y

开始体积:(100mL-x) 变化体积: y

平衡体积:(100mL-x-y) (x-3y) 平衡时总体积为(100mL-2y) p?前? V ?前? 据题意: = , p?平? V ?平? 即 p0 100 mL = , 1 ?100 mL-2y? ?1- ?p0 5

解得 y=10mL。 又 即 ?100 mL-x-y?×28+?x-3y?×2+2y×17 =9, 100-2y ?90 mL-x?×28+?x-30 mL?×2+20 mL×17 =9, 80 mL 10 mL×3 ×100%=37.5%。 80 mL

解得 x=80mL。所以 α(H2 )=

答案:(1)V (N2 )=20mL,V (H2 )=80mL (2)α(H2 )=37.5%

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