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2025鲁科版化学选择性必修1
分层作业9　化学平衡常数与平衡转化率
A级必备知识基础练
题组1.化学平衡状态的标志
1.下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是(　　)
选项 反应条件 可逆反应 标志
A 恒温恒容 H2(g)+I2(g)2HI(g) 混合气体的密度不变
B 恒温恒容 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) 混合气体颜色不变
C 恒温恒压 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变
D 恒温恒压 2NO2(g)N2O4(g) c(NO2)=2c(N2O4)
2.一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A.①② B.②④
C.③④ D.①④
题组2.化学平衡常数的含义
3.关于化学平衡常数,下列说法不正确的是(　　)
A.化学平衡常数不随反应物或反应产物的浓度的改变而改变
B.对于一定温度下的同一个反应,其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1
C.温度越高,K值越大
D.化学平衡常数随温度的改变而改变
4.某温度下,2A(g)+B(g)3C(g)的平衡常数K=1.0,下列说法正确的是(　　)
A.达到平衡时,存在n3(C)=n2(A)·n(B)
B.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
C.对于某一可逆反应,在任何条件下K均为一定值
D.K越大,化学反应的速率越大
题组3.化学平衡常数的应用与计算
5.某温度下,向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为(　　)
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.将NH4I固体置于密闭容器中,在某温度下发生反应:Ⅰ.NH4I(s)NH3(g)+HI(g),Ⅱ.2HI(g)H2(g)+I2(g)。当反应达到平衡时,c(H2)=0.75 mol·L-1,c(HI)=5.5 mol·L-1,则反应Ⅰ的平衡常数为(　　)
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.在一定温度下的密闭容器中,加入1 mol CO和1 mol H2O发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时测得n(H2)=0.5 mol,下列说法不正确的是(　　)
A.在该温度下,反应的平衡常数K=1
B.平衡时c(CO2)=0.5 mol·L-1
C.CO的平衡转化率为50%
D.平衡时n(H2O)=0.5 mol
8.一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体混合放入容积为2 L的密闭刚性容器中,发生反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),2 min末反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L-1,下列说法正确的是(　　)
A.x的值为1
B.A的平衡转化率为40%
C.此温度下该反应的平衡常数K的数值等于0.5
D.A和B的平衡转化率相等
B级关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
9.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(　　)
10.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质 X Y Z
初始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.2 0
平衡浓度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.1
下列说法错误的是(　　)
A.反应达到平衡时,X的转化率为40%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1 600 mol-2·L2
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
11.加热N2O5,依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ℃,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol,则t ℃时反应①的平衡常数数值为(　　)
A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2
12.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lg K)值随温度(T)的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.温度升高,K增大
B.A点对应状态的平衡常数K=10-2.294 mol3·L-3
C.30 ℃时,B点对应状态的v(正)>v(逆)
D.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态
13.已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)　ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为　　　　。
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1,达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a=　　　　。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为　　　　。
C级学科素养拔高练
14.(1)已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH1,平衡常数为K1;
反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)　ΔH2,平衡常数为K2。
在不同温度时K1、K2的值如下表:
温度/℃ 700 900
K1 1.47 2.15
K2 2.38 1.67
反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH,平衡常数为K,则ΔH=　　　　(用ΔH1和ΔH2表示),K=　　　　　　　　(用K1和K2表示)。
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH>0,CO2的浓度与时间的关系如图所示:
该条件下反应的平衡常数为　　　　;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO的浓度为　　　　 mol·L-1。
(3)700 ℃,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)达到平衡。若其他条件不变,温度升高至900 ℃,重新达到平衡时,CO2的平衡转化率　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
分层作业9　化学平衡常数与平衡转化率
1.B　解析 反应前后混合气体的质量和容器容积均是不变的,混合气体的密度一直不变,所以不一定是平衡状态,A错误。NO2为红棕色气体,容器内混合气体的颜色不变,则NO2浓度不变,化学反应达到平衡状态,B正确。反应中生成的NH3和CO2物质的量之比始终为2∶1,故NH3在混合气体中的百分含量始终保持不变,无法判断反应是否达到平衡状态,C错误。c(NO2)=2c(N2O4),无法判断正逆反应速率相等,故无法判断化学反应是否达到平衡状态,D错误。
2.D　解析 因反应容器保持恒压,且反应前后气体分子数不相等,所以达到平衡前容器容积随反应进行而不断变化,结合ρ=可知,若气体密度不再变化,说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否达到平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v(正)逐渐变小,直至达到平衡,而图像与之不符,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意。综上所述,D项正确。
3.C　解析 同一反应,化学平衡常数只受温度影响,与反应物的浓度无关,故A、D正确;同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数,对于一定温度下的同一个反应,其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1,故B正确;平衡常数越大,说明可逆反应进行的程度越大,一个化学反应可能是吸热反应或放热反应,升温,平衡向吸热反应方向进行,平衡常数不一定增大,故C错误。
4.A　解析 该反应K==1.0,因此n3(C)=n2(A)·n(B),A正确;K值越大,反应进行的程度越大,转化率越大,B错误;K值只与温度有关,C错误;K值大小与反应速率大小无关,D错误。
5.A　解析
　　　　　　　 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
开始浓度/(mol·L-1) 0 0 0.05
转化浓度/(mol·L-1) 0.01 0.005 0.01
平衡浓度/(mol·L-1) 0.01 0.005 0.04
K==3.2×103 mol-1·L。
6.D　解析 两个平衡的计算。
信息 信息应用(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
反应Ⅰ的平衡常数K=c平(NH3)·c平(HI)=7.0 mol·L-1×5.5 mol·L-1=38.5 mol2·L-2,故选D。
7.B　解析 　 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
因此平衡常数K=1,α(CO)=50%,平衡时n(H2O)=0.5 mol,A、C、D项正确。由于容器的容积不确定,因此无法计算平衡时的c平(CO2),B项错误。
8.C　解析 平衡时n(C)=0.8 mol,与D的物质的量相等,则x的值为2,A错误;
　　　　　　　　3A(g) + B(g) 2C(g) + 2D(g)
初始浓度/(mol·L-1) 1 1 0 0
变化浓度/(mol·L-1) 0.6 0.2 0.4 0.4
平衡浓度/(mol·L-1) 0.4 0.8 0.4 0.4
α(A)=60%,α(B)=20%,K==0.5,所以B、D错误,C正确。
9.BC　解析 A中t1时刻v(正)最大,之后随反应进行速率发生变化,未到达平衡,A错误;B中t1时刻之后,NO的质量分数不再改变,说明t1时刻反应处于平衡状态,B正确;该反应是放热反应,在绝热容器中进行,随着反应进行,容器温度上升,C中t1时刻之后随反应进行温度不再发生变化,说明反应达到平衡状态,C正确;焓变是定值,不随时间的变化而变化,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
10.AC　解析 反应达到平衡时,X的转化率为×100%=50%,故A错误;根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学式前系数之比可知:Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=0.05∶0.15∶0.1=1∶3∶2,则反应的方程式为X+3Y2Z,K==1 600(mol·L-1)-2,故B正确;增大压强平衡发生移动,但平衡常数不变,故C错误;平衡常数只受温度的影响,温度改变时,化学平衡常数一定变化,故D正确。
11.B　解析 利用“三段式”中的Δn列式计算。
　　　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
平衡时Δn(N2O5)=8 mol-6.2 mol=1.8 mol
故平衡时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。
方法指导 根据已知条件,利用“三段式”中的Δn(或Δc)列式计算,求出平衡时n(或c),进而求平衡常数,对于多步连续反应平衡的计算比较方便。
12.AB　解析 由图可知,温度升高,-lg K减小,所以K增大,故A正确;A点-lg K=2.294,则平衡常数K=10-2.294 mol3·L-3,故B正确;30 ℃时,B点未平衡,最终要达平衡状态,平衡常数的负对数值要变大,所以此时的(-lg Qc)<(-lg K),所以Qc>K,B点浓度商大于平衡常数,反应向逆反应方向进行,则B点对应状态的v(正)13.答案 (1)25%　(2)6　(3)41%
解析 (1)M的转化率为60%,则参加反应的M为0.6 mol·L-1,同时消耗N 0.6 mol·L-1,因此N的转化率为×100%=25%。
(2)根据化学方程式:
　　　　　　　 M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
转化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
则K=。
由于温度不变,K不变。根据化学方程式
　　　　　　　　 M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
起始/(mol·L-1) 4 a 0 0
转化/(mol·L-1) 2 2 2 2
平衡/(mol·L-1) 4-2 a-2 2 2
则有K==,解得:a=6。
(3)设反应达到平衡后,M的转化率为x,因此有:
K=,解得x≈41%。
14.答案 (1)ΔH1-ΔH2　　(2)2.0　　(3)增大
解析 (1)目标反应可由题述两个反应相减得到,即ΔH=ΔH1-ΔH2,K=。
(2)平衡时c(CO2)=0.5 mol·L-1,c(CO)=1 mol·L-1,K=2.0。设平衡时c(CO)=a mol·L-1,则平衡时c(CO2)=(2.0-a) mol·L-1,则K=2.0=,解得a=。
(3)对于反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),700 ℃,K(700 ℃)=,900 ℃,K(900 ℃)=>K(700 ℃),所以CO2的平衡转化率增大。
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