化学平衡状态化学平衡常数一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是( )A．开启啤酒后，瓶中马上泛起大量泡沫B．钢铁在潮湿的空气中容易生锈C．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气D．工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率解析：钢铁生锈是发生了电化学腐蚀，与勒夏特列原理无关，A中CO2＋H2OH2CO3，减压后平衡逆移，产生大量CO2；C中Cl2＋H2OHCl＋HClO，饱和食盐水中含有大量Cl－，故平衡逆移，减小Cl2的溶解；D中增大O2的量，提高SO2的转化率。答案：B2．(2022·铁力模拟)在5L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。起始反应时NO和CO各为3mol，保持密闭容器体积不变，10秒钟达到化学平衡，测得N2为1mol。下列有关反应速率的说法中，正确的是( )A．达到平衡后，若将容器体积压缩为2L，则正反应速率将增大，逆反应速率将减小B．反应前5秒钟内，用CO表示的平均反应速率为0.04mol·L－1·s－1C．当v正(CO)＝2v逆(N2)时，该反应中NO的物质的量不再改变D．保持压强不变，往容器中充入1molHe，正、逆反应速率都不改变解析：达到平衡后，若将容器体积压缩，则正反应速率和逆反应速率均增大，A项错。10s内，v(N2)＝×＝0.02(mol·L－1·s－1)，v(NO)＝0.04mol·L－1·s－1，所以5s内的速率大于0.04mol·L－1·s－1，B项错。由方程式知，v正(CO)＝2v正(N2)，结合C项中的关系，可说明v正(N2)＝v逆(N2)，即为平衡状态，C项正确。保持压强不变，充入He，体积增大，则正反应速率和逆反应速率均减小，D项错。答案：C3．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，化学平衡常数增大D．增加B，B的平衡转化率增大9\n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的物质的量是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：B4．实验室用4molSO2与2molO2进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.64kJ/mol，当放出314.624kJ热量时，SO2的转化率为( )A．40% B．50% C．80% D．90%5．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述中正确的是( )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，若增大容器的体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D．化学反应速率的关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)解析：由4v正(O2)＝5v逆(NO)可得v正(O2)＝v逆(NO)，而v逆(NO)＝v逆(O2)，即v正(O2)＝v逆(O2)，正、逆反应速率相等，A正确；B项都表示正反应速率，错误；C项，若增大容器体积，正、逆反应速率都减小，错误。D项应为3v(NH3)＝2v(H2O)。答案：A6．在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，不能说明反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡状态的是( )A．混合气体的压强B．混合气体的密度C．B的物质的量浓度D．气体的平均相对分子质量解析：解答该题，首先明确：反应条件——定温定容，反应特点——A为固体，气体体积不变。气体的体积不变，则反应过程中压强始终不变，A不能说明；气体的密度ρ＝，气体的相对分子质量r＝，V、n不变，反应未达到平衡时气体的m发生变化，ρ、r随之发生变化，平衡时m不变，ρ、r不变，B、D能说明；C项属于根本标志，能说明。9\n答案：A7．某可逆反应正向反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是( )A．该反应为吸热反应B．当反应达到平衡时，降低温度，A的转化率减小C．升高温度平衡常数K增大；压强增大，平衡向正反应方向移动D．加入催化剂，反应速率增大，E1减小，E2减小，反应热不变解析：由图中的信息可知反应后能量降低，故为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，A的转化率提高，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K减小，故A、B、C项错误；加入催化剂，可以降低反应的活化能，故D项正确。答案：D8．(2022·临川模拟)对于反应N2O4(g)2NO2(g)在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应压强下的平衡点)，下列说法正确的是( )A．A、C两点的正反应速率的关系为A＞CB．A、B、C、D、E各状态中，v(正)＜v(逆)的是状态EC．维持p1不变，E→A所需时间为x；维持p2不变，D→C所需时间为y，则x＜yD．使E状态从水平方向到达C状态后，再沿平衡曲线到达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是从p1突然加压至p2，再由p2无限缓慢降压至p1解析：A、C两点正反应速率应相等，A项错；五点中v(正)＜v(逆)的是状态D，B项错；因为p2＞p1，故所需时间x＞y，C项错。答案：D9．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度9\n下该反应的平衡常数如表所示：t℃70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是( )A．该反应的化学方程式是：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)B．上述反应的正反应是放热反应C．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1mol，5min后温度升高到830℃，此时测得CO2为0.4mol时，该反应达到平衡状态D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：＝解析：根据平衡常数的表达式可知A项正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，故该反应是放热反应，B项正确；利用化学反应方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式得值不等于该温度时的平衡常数，可知该反应没有达到平衡，C项不正确；将所给关系式进行变化，可知该条件下平衡常数K＝＝，所以D项正确。答案：C10．一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)。2min末该反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的浓度为0.2mol/L。下列判断正确的是( )A．该条件下此反应的化学平衡常数约为0.91(L/mol)3B．A的平均反应速率为0.3mol/(L·s)C．B的转化率为60%D．若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态解析：v(D)＝＝0.2mol/(L·min)，则v(A)＝v(D)＝0.3mol/(L·min)，B项错；B转化的物质的量n(B)＝n(D)＝0.4mol，则B的转化率为×100%＝40%，C项错；由于平衡时c(C)∶c(D)＝0.2mol/L∶0.4mol/L＝x∶2，则x＝1，平衡时A、B、C的浓度分别为0.9mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，则平衡常数K＝＝0.91(L/mol)3，A项对；该反应前后气体分子数不相等，且气体质量也不9\n相等，因此混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态，D项错。答案：A二、非选择题(本题共4个小题，共50分)11．(10分)高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)－Q其平衡常数可表达为：K＝(已知：1100℃时K＝0.263)。(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值______，平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol/L，c(CO)＝0.1mol/L，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态_____(填“是”或“否”)，此时化学反应速率是v(正)_____v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是____________________________________________________________________________________________________。12．(12分)已知可逆反应CO＋H2O(g)CO2＋H2，(1)在830K时，若起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。(2)830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为________。(3)若830K时，起始浓度c(CO)＝amol/L，c(H2O)＝bmol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝cmol/L，则①a、b、c之间的关系式是________；②当a＝b时，a＝________c。解析：(1)CO的转化率为60%，即转化1.2mol/L，则水蒸气也转化1.2mol/L，转化率＝×100%＝40%，平衡时各物质的浓度分别为CO：0.8mol/L，H2O：1.8mol/L，CO2：1.2mol/L，H2：1.2mol/L，平衡常数K＝9\n＝＝1。(2)若c(H2O)改为6mol/L，平衡常数不变，则有：CO＋H2O(g)CO2＋H2起始2 6 0 0转化x x x x平衡2－x 6－x x xK＝＝＝1，解得x＝1.5mol/L，水蒸气的转化率＝×100%＝25%。(3)c(H2)的平衡浓度与CO2的平衡浓度相等，即有：CO＋H2O(g)CO2＋H2起始a b 0 0转化c c c c平衡a－c b－c c cK＝＝＝1，得出c＝；当a＝b时，a＝2c。答案：(1)40% 1 (2)25% (3)①c＝ ②213．(14分)在一体积不变的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)2W(g)；反应前按n(X)∶n(Y)＝3∶1加入反应物，反应过程中W的物质的量随时间的变化如图所示。(1)分析曲线A和B的不同，可能是以下________原因造成的。A．是否使用催化剂B．反应温度不同9\nC．外界的压强不同D．初始充入的反应物的物质的量不同(2)该反应的化学平衡常数K的表达式为________，并比较K500℃________K600℃(填“>”、“<”或“＝”)。(3)如果曲线B达到平衡时，体系的压强为反应前的85%，在图上作出B条件下Y的物质的量的变化曲线；当容器的体积为1L时，计算：曲线A从开始达到平衡，X的反应速率v(X)为__________。Y的转化率为________。不通过计算能否判断出X、Y转化率是否相同________(填“能”或“否”)。(4)不能说明该反应已达到平衡状态的是________。A．v正(W)＝v逆(W)B．c(X)＝c(W)C．气体的平均摩尔质量不变D．气体的密度保持不变解析：(1)A项，使用催化剂只能改变反应速率，即改变到达平衡的时间，不能改变平衡时各物质的物质的量；B项，B曲线的温度较高，但生成W的物质的量较少，说明升高温度，平衡左移，所以该反应属于放热反应；C项，外界压强增大，则混合体系中各物质的浓度增大，到达平衡的时间缩短，平衡时W的物质的量增大，图示中达到平衡的时间与W的物质的量关系不正确；D项，B曲线到达平衡的时间短，反应速率快。加入的反应物的物质的量较多，则生成W的物质的量应较多，不正确。(2)由(1)可知，正反应为放热反应，故温度越高，平衡常数越小。(3) 2X(g)＋Y(g)2W(g)起始： 3a a 0反应： 1.2 0.6 1.2平衡：3a－1.2a－0.6 1.2所以有关系式：[(3a－1.2)mol＋(a－0.6)mol＋1.2mol]/(3a＋a)mol＝85%，得出a＝1，即X、Y的初始物质的量分别为3mol、1mol。v(X)＝v(W)＝1.6mol·L－1/10s＝0.16mol·L－1·s－1。Y的转化率为0.8mol÷1mol×100%＝80%。因为加入的X、Y的物质的量之比与化学方程式中的计量系数比不同，所以两者转化率不同。(4)一个可逆反应中，同一种物质的正反应速率与逆反应速率相等时，则达到平衡；X与W的浓度相等只是反应过程中的一个特殊点，与是否达到平衡无关；达到平衡前，反应体系中混合物的质量不变，而其物质的量在逐渐减小，直到达到平衡，物质的量不再变化，故平衡时其平均摩尔质量不再变化；由于整个体系混合物的质量不变，体积不变，所以反应过程中密度一直相等，因此气体的密度不变不能作为判断平衡的标准。9\n答案：(1)B (2) >(3)曲线如图所示 0.16mol·L－1·s－1 80% 能(4)BD14．(14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。(1)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ/mol2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0kJ/mol则反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝________kJ/mol。一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。a．体系压强保持不变b．混合气体颜色保持不变c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝________。(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH________0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是____________________________________________________________________。解析：(1)设所给的两个反应方程式分别标注为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH1＝－196.6kJ/mol、2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH2＝－113.0kJ/mol，9\n所求总反应方程式的ΔH为ΔH3，ΔH3＝＝＝－41.8kJ/mol。第2问，由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，故体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断标志，a错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误；根据“异方向，量相当”的原理可知d错误。设NO2和SO2的起始加入量分别为1mol和2mol，容器体积为V。则有：(设NO2的转化量为x)NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)起始1 2 0 0转化x x x x平衡1－x 2－x x x据题意有＝，则x＝0.8mol，平衡常数K＝＝或2.67。(2)从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率变小，故ΔH＜0，综合温度、压强对CO转化率的影响来看，在题给压强下，CO的转化率已经很大。答案：(1)－41.8 b 2.67或(2)＜ 在1.3×104kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失9
