7-2化学平衡状态 化学平衡常数一、选择题1．(2012·辽宁省大连市高三双基测试)一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )A．混合气体的密度不再变化B．反应容器中Y的质量分数不变C．X的分解速率与Y的消耗速率相等D．单位时间内生成1molY的同时生成2molX解析：A选项是平衡标志，因为如果平衡移动，密度会发生变化；B选项是平衡标志；C选项不是平衡标志，因为X分解与Y生成都是正反应；D选项是平衡标志，可以分析出此时正逆反应速率相等。答案：C2．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L，则下列判断不合理的是( )A．c1:c2＝1:3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2:3C．X、Y的转化率相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14mol/L解析：本题考查化学平衡问题。X与Y转化按系数比(1:3)进行，平衡时X与Y的浓度比也为1:3，则初始时X、Y的浓度比也为1:3(已知c1、c2、c3不为零)，所以A正确；Y和Z的生成速率与转化的量有关，在平衡状态下，Z和Y转化的浓度比为系数比(2:3)，所以速率比为2:3，所以B错误；当反应物初始物料比为系数比时，则转化率相等，所以C正确；对反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)由平衡时的浓度进行一边倒计算，则得出c1的取值范围为0<c1<0.14mol/L，所以D正确。答案：B3．(2011·广东调研)已知下列反应的平衡常数：H2＋SH2S，K1S＋O2SO2，K2则反应H2＋SO2O2＋H2S的平衡常数为( )A．K1＋K2 B．K1－K2C．K1×K2D．K1/K2解析：在反应中应注意S为固体，与平衡常数无关，则K1＝，K2＝13\n。H2＋SO2O2＋H2S的平衡常数为＝。答案：D4．低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)ΔH<0在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是( )A．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B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1:2时，反应达到平衡D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大解析：在该反应中，正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，增加NH3的浓度，化学平衡向正反应方向移动，NO和NO2的转化率增大，使用催化剂不影响化学平衡的移动。当2v(NO)消耗＝v(N2)消耗时，即v(正)＝v(逆)，可逆反应达到平衡。答案：C5．(2011·青岛质检)下列关于平衡常数的说法中，正确的是( )A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示B．化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大C．可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度D．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关解析：平衡常数中的浓度都是平衡浓度，平衡常数仅受温度影响，其大小可以描述反应的限度大小，A、D错误，C正确。转化率不但受平衡常数的影响，而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响，B错误。答案：C6．(2011·山东泰安)将CoCl2溶解于盐酸中可以形成CoCl，在溶液中存在下面的化学平衡：Co2＋＋4Cl－CoCl ΔH>0粉红色 蓝色下列说法正确的是( )A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小B．该反应的平衡常数K＝C．将盛有CoCl2和盐酸混合液的试管置于热水中，试管内溶液为红色D．增大Cl－浓度，平衡向正反应方向移动，Co2＋、Cl－浓度都减小13\n解析：升高温度，正、逆反应速率都增大，A错；该反应的正反应为吸热反应，所以在热水中平衡向正反应方向移动，溶液变为蓝色，C错；增大Cl－浓度，平衡向正反应方向移动，至新平衡时Co2＋浓度减小，而Cl－浓度比原平衡时增大，D错。答案：B7．(2011·潍坊质检)某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，则下列说法正确的是( )A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝B．此时，B的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大解析：化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质C是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的B物质的量是1.6mol×0.5＝0.8mol，所以B的转化率为40%，B正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，C错误；增加B后平衡右移，A的转化率增大，而B的转化率减小，D错误。答案：B8．(2012·郑州市高中毕业班质检(一))一定温度下，在容积为2L的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2>t1)：反应时间/minn(CO)/molH2O/moln(CO2)/moln(H2)/mol01.200.6000t10.80t20.20下列说法正确的是( )A．反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝mol·L－1·min－1B．平衡时CO的转化率为66.67%C．该温度下反应的平衡常数为1D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60mol，n(H2O)＝1.20mol，则平衡时n(CO2)＝0.20mol解析：本题考查有关化学平衡的计算。难度较大。根据反应方程式和表中数据可知在0～t1时间内，发生变化的各物质分别为n(CO)＝n(H2O)＝n(CO2)＝n(H2)＝0.4mol，且反应在t1时达到平衡，平衡时n(CO)＝0.8mol，n(H2O)＝0.2mol，n(CO2)＝n(H2)＝0.4mol，故v(H213\n)＝＝mol·L－1·min－1，A项错误；CO的转化率为＝33.33%，B项错误；平衡常数K＝＝1，C项正确；设新条件下生成CO2的物质的量为x，则有K＝＝1，解得x＝0.4mol，D项错误。答案：C9．(2012·南昌市高三调研测试)1molX气体跟amolY气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X(g)＋aY(g)b(Z)(g)反应达到平衡后，测得X的转化率为50%。而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的，则a和b的数值可能是( )A．a＝1，b＝1 B．a＝2，b＝1C．a＝2，b＝2D．a＝3，b＝3解析：本题考查化学平衡及简单计算，考查考生的计算能力。难度中等。先根据X的转化率为50%列出三段式； X(g) ＋ aY(g)bZ(g)起始：1molamol0mol转化：0.5mol0.5amol0.5bmol平衡：0.5mol0.5amol0.5bmol再根据密度与物质的量成反比，结合三段式，得等式：(1＋a)/(0.5＋0.5a＋0.5b)＝4/3，只有A选项符合该等式。答案：A10．(2012·南昌市高三调研测试)下列有关反应限度的叙述正确的是( )A．可逆反应达到平衡状态后，改变外界条件后，若反应速率发生变化，则平衡一定发生移动B．大多数化学反应在一定条件都有一定限度C．使用催化剂可降低反应活化能，加快反应速率，改变反应限度D．FeCl3溶液与KSCN溶液反应达到平衡时，加入少量KCl固体，因K＋，Cl－与溶液颜色无关，所以溶液颜色不会变化解析：本题考查化学反应原理及反应限度等知识。难度中等。A，C错，催化剂能改变反应速率，但不能使平衡移动，D错，由于K＋，Cl－不能使平衡移动而不使溶液颜色变化。答案：B11．(2011·长春质检)对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H213\nO(g)，下列叙述正确的是( )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，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D．化学反应速率关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)解析：当4v正(O2)＝5v逆(NO)即＝时，表明正反应消耗的O2与逆反应消耗的NO之比为5:4，反应达到平衡，A正确；无论是否达到平衡，生成xmolNO的同时必然消耗xmolNH3，B错误；达到平衡时，若增大容器体积即减小压强，v(正)、v(逆)都减小，C错误；v正(NH3)v正(H2O)＝4:6，即3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D错误。答案：A12．(2012·石家庄市高中毕业班质检测(一))在一定温度下，向体积恒定为2L的密闭容器里充入2molm和一定量的N，发生反应：M(g)＋N(g)E(g)。当反应进行到4min时达到平衡，测得M的浓度为0.2mol·L－1。下列说法正确的是( )A．4min时，M的转化率为80%B．4min时，用M表示的反应速率为0.8mol·L－1·min－1C．4min后，向容器中充入不参与反应的稀有气体，M的物质的量减小D．2min时，M的物质的量浓度为0.6mol·L－1解析：本题考查化学反应速率、化学平衡的相关计算。难度中等。M(g)＋N(g)E(g)初(mol·L－1)1一定量0转(mol·L－1)0.80.80.8平(mol·L－1)0.20.8M的转化率＝×100%＝80%，故A选项正确；v(M)＝Δc/Δt＝0.2mol·L－1·min－1，B选项错误；在恒温恒容下，向平衡后的体系中充入不参与反应的气体，平衡不移动，C选项错误；随反应进行，M的浓度逐渐减小，反应速率也逐渐减小，所以前2minm的浓度减少得快，D选项错误。答案：A13．在一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( )A．5% B．17%C．25%D．33%解析：本题考查平衡常数、分解率的计算。设分解率为x13\n H2(g)＋X2(g)HX(g)始态 0 0 1mol·L－1平衡态xmol·L－1 xmol·L－1 (1－x)mol·L－1K＝＝10解得x＝≈17%答案：B14．(2012·湖南省十二校高三联考(一))在容积均为500mL的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个密闭容器(容器体积恒定不变)中分别充入1molN2和2.5molH2，三个容器的反应温度分别为T1，T2，T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下发生反应：N2＋3H22NH3 ΔH<0。实验测得反应均进行到tmin时N2的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )A．当v(H2)＝3v(N2)时，可以说明三个容器中的反应达平衡状态B．在tmin时，一定达化学平衡状态的是Ⅱ和ⅢC．在tmin时测得c(N2)Ⅲ＝1mol/L，若再向Ⅲ中充入1.5molN2和1molNH3，H2的转化率不变D．三个容器中的反应均达到平衡后，容器Ⅰ中混合气体的平均相对分子质量最小解析：本题考查化学平衡的移动，意在考查考生对图象的分析能力以及对化学平衡的理解。难度较大。A项，没有指明H2和N2的正逆反应速率，不能说明反应达到了平衡状态，错；B项，从图中不能看出N2含量随时间的变化情况，故无法说明已达平衡，错；C项，tmin时Ⅲ中的平衡常数为＝4，再充入N2和NH3，此时Q＝＝4，平衡不移动，则H2的转化率不变，正确；D项，平衡相对分子质量＝总质量÷总物质的量，由质量守恒定律知，总质量不变，该反应为体积缩小的反应，Ⅲ中N2的含量最大，故总物质的量最大，平均相对分子质量最小，错。13\n答案：C15．在一定温度下，对于已达到平衡的可逆反应：FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3，在此溶液中做如下处理，化学平衡逆向移动的是( )A．加入少量KCl固体B．加入少量FeCl3固体C．减少Fe(SCN)3的浓度D．加水稀释解析：该反应的本质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，任意时刻的浓度商为QC＝。因为KCl没有参加反应，因此改变KCl的量不会影响到平衡的移动，故A项错误；加入少量FeCl3固体或减少Fe(SCN)3的浓度，均会使QC<K，平衡正向移动，故B、C均错误；加水稀释，使c(Fe3＋)、c(SCN－)和c[Fe(SCN)3]的浓度均减小，但c(Fe3＋)·c(SCN－)减小的更快，使QC>K，平衡逆向移动，故D项正确。答案：D二、非选择题16．(2012·河北石家庄第二次质检)将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为2L的恒温密闭容器中，各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。请回答：(1)图1中，曲线________(填“X”或“Y”)表示NO2浓度随时间的变化情况；前10min内v(NO2)＝________mol/(L·min)(2)下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填选项字母)。A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化13\n(3)反应进行到10min时，共吸收热量22.76kJ，则该反应的热化学方程式为__________________________________；该反应的平均常数K＝________。(4)反应进行到20min时，再向容器内充入一定量NO2,10min后达到新的平衡，此时测得c(NO2)＝0.9mol/L。①第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为ω1，达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为ω2，则ω1________ω2(填“>”、“＝”或“<”)；②请在图2中画出20min后各物质的浓度随时间变化的曲线(曲线上必须标出“X”和“Y”)解析：(1)相同时间内X与Y的浓度变化量之比为21，故X应表示NO2。根据v＝可知，v(NO2)＝＝0.04mol/(L·min)。(2)对于反应N2O4(g)2NO2(g)，恒容条件下，压强、颜色、气体的平均相对分子质量均为变量，密度是定值，故A、C、D均可说明该反应已达平衡，只有B不能说明。(3)反应进行到10min时N2O4消耗0.4mol，吸收22.76kJ热量，则反应消耗1molN2O4时，吸收56.9kJ热量；平衡常数K＝＝＝0.9。(4)平衡后再向容器内充入一定量NO2，相当于增大平衡体系的压强，促使反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡左移；温度不变，平衡常数不变，则0.9＝，即达到新平衡时c(N2O4)＝0.9mol/L。第二次平衡时NO2的体积分数ω2＝×100%＝50%；第一次平衡时NO2的体积分数ω1＝×100%＝60%。由此得出ω1>ω2。答案：(1)X 0.04 (2)B(3)N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋56.9kJ/mol 0.9(4)①>②13\n17．(2010·海南化学)高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5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10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)＝________、CO的平衡转化率＝________；(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是________。A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2D．提高反应温度E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂解析：(1)注意物质的状态，在平衡常数K中只有气体和溶液的浓度才出现；观察表格中的数据，随着温度升高K逐渐减小，所以此反应是放热反应。(2)三部曲： Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)始态(mol·L－1)0.10.1终态(mol·L－1)0.1－x0.1＋x反应(mol·L－1)xx13\n温度为1000℃，所以K＝＝＝4.0，所以x＝0.06，v(CO2)＝＝0.006mol·(L·min)－1；CO的转化率＝×100%＝60%。(3)Fe2O3、Fe均是固体，改变Fe、Fe2O3的量不影响反应速率和化学平衡，故A、B反应速率、化学平衡均不改变；C移出部分CO2，平衡右移，正确；D此反应为放热反应，升高温度，平衡左移，错误；E减小容器容积，相当于加压，平衡不移动，错误；F催化剂只影响化学反应速率，对平衡移动无影响，错误。答案：(1) <(2)0.006mol·(L·min)－1 60% (3)C18．根据下表所示化学反应与数据关系：化学反应平衡常数温度973k1173k①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)K11.472.15②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)K22.381.67③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)K3？？请回答：(1)反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)写出反应③的平衡常数K3的表达式________________________________________________________________________。(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有________(填写字母序号)。A．缩小反应容器的容积B．扩大反应容器的容积C．升高温度D．使用合适的催化剂E．设法减小平衡体系中CO浓度(5)若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：13\n①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时________；t8时________。②若t4时降压，t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。解析：(1)由表可知，温度升高，反应①的K1增大，故该反应为吸热反应。(2)反应③的平衡常数K3＝。(3)K3＝，K1＝，K2＝，故K3＝。(4)反应①为吸热反应，其逆反应为放热反应，反应②是放热反应，而反应③是反应①的逆反应与反应②的和，故反应③是放热反应，且反应前后气体的体积不变，故只有C、E可使平衡逆向移动。(5)①由图可知，t1时改变的条件使反应速率增大，且平衡逆向移动，故改变的条件是升高温度或增大CO2的浓度(增大H2的浓度)；t8时改变的条件使反应速率加快且平衡不移动，故改变的条件是使用催化剂或加压(减小容器的容积)。②若t4时降压，则反应速率减小，曲线在原来平衡曲线的下方，平衡不移动，故该曲线为水平直线，且纵坐标为t6时的v逆。答案：(1)吸热(2)K3＝(3)(4)CE(5)①升高温度或增大CO2的浓度(增大H2的浓度)使用催化剂或加压②13\n19．(2012·广东深圳中高三模拟)300℃时，将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g) ΔH＝Q,2min末达到平衡，生成0.8molD。(1)300℃时，该反应的平衡常数表达式为K＝________。已知K300℃<K350℃，则ΔH＝________0(填“>”或“<”)。(2)在2min末时，B的平衡浓度为________，D的平均反应速率为________。(3)若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向进行，开始时若加入C、D各mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入B________mol。解析：(1)若温度越高，K越大，则说明升温，平衡正向移动，即正反应为吸热反应，ΔH>0。(2)生成0.8molD，则反应掉0.4molB，剩余1.6molB，c(B)＝1.6mol÷2L＝0.8mol·L－1。v(B)＝＝0.1mol·L－1·min－1，由化学计量数知，D的反应速率应为B的2倍，故v(D)＝2v(B)＝2×0.1mol·L－1·min－1＝0.2mol·L－1·min－1。(3)该反应为反应前后气体的总物质的量不变的反应，加压平衡不移动，故A的转化率不变。(4)将C、D折算成A、B，则相当加入2molA和2/3molB，容器体积固定，若浓度相同，则说明起始时物质的量相等，故B还应加入2mol－mol＝mol。答案：(1) >(2)0.8mol·L－1 0.2mol·L－1·min－1(3)不变 反应前后气体的总物质的量不变，压强对平衡无影响(4)4/313\n13
