高中化学化学平衡常数及其计算练习题
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高中化学化学平衡常数及其计算练习题
1
．
O
3
是一种很好
的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。
O
3
可溶于水，在水
中易分解，
产生的
[O]
为游离氧原子，
有很强的杀菌消毒能力。
常温常压下发生的反应如下：
反应①
O
3
反应②
[O]
＋
O
3
总反应：
2O
3
2
2
＋
[O]
Δ
H
>0
平
衡常数为
K
1
；
2
Δ
H
<0
平
衡常数为
K
2
；
Δ
H
<0
平
衡常数为
K
。
下列叙述正确的是
(
)
A
．降低温度，总反应
K
减小
B
．
K
＝
K
< br>1
＋
K
2
C
．适当升温，可提高消毒效率
D
．压强增大，
K
2
减小
解析：选
C
降温，总反应平衡向右移
动，
K
增大，
A
项错误；
K
1
＝
c
2
c
c
3
、
K
2
＝<
/p>
c
c
2
2
c
3
c
3
、
K
＝
2
c
2
3
＝
K
1
·
K
2
，
B
项错误；升高温度，反应①平衡
向右移动，
反应②平衡向左移动，
c
(
[O])
增大，可提高消毒效率，
C
项
正确；对于给定的反应，平衡常
数只与温度有关，
D
项错误。
2
．
将一定量氨基甲酸铵
(NH
2
< br>COONH
4
)
加入密闭容器中
，发生反
应
NH
2
COONH
4
3
(g)
＋
CO
2
(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，下列说法中不正确
的是
(
)
A
．该
反应的
Δ
H
>0
B
．
NH
3
的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
C
．
A
点对应状态的平衡常数
K
(A)
的值为
10
D
．30 ℃时，
B
点对应状
态的
v
正
<
v
逆
解析：选
B
此题的关键是弄清－
lg
K
越小，
K
越大，由图中数据可知随温度的升高，
－
lg
K
逐
渐减小，说明随温度的升高，化学平衡向右移动，正反应为吸热反应，
A
项正确；
由
NH
2
COONH
4
3
－
2.294
2
(g
)
＋
CO
2
(
g)
，可知氨气的体积分数始终为
，
B
项错误；
A
点时，－
< br>3
lg
K
＝
< br>2.294
，
C
项正确；由
B
点对应的数值可知此时
Q
>
K
，反应向逆反应方向进行，
v
正
<
v
逆
，
D
项正确
。
3
．工业上制备合成气的工艺主要
是水蒸气重整甲烷：
CH
4
(g)
＋
H
2
＋
3H
2
(g)
Δ
H
＞
0
，在一定条
件下，向体积为
1
L
的密闭容器中充入
1
mol
CH
4
(g)
和<
/p>
1
mol
H
2
O(g)
，
测得
H
2
O(g)
和
< br>H
2
(g)
1
的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是
(
)
A
．达
到平衡时，
CH
4
(g)
的转化率为
75%
B
．<
/p>
0
～
10 min
内，
v
(CO)
＝0.075
mol·L
·min
C
．该反应的化学平衡常数
K
＝
0.187 5
D
．当
CH
4
(g)
的消耗速率与
H
2
(g)
的消耗速率相等时，反应
到达平衡
解析：
选
C
由图可知，
10
min
时反应到达平衡，平衡时水蒸气、氢气的浓度均为
0.75
mol·L
，则：
CH
4
(g)
＋
H
2
O(g)
－
1
－
1
－
1
－<
/p>
1
CO(g)
＋
3H
2
(g)
开始/(mol·L
)
1
1
0
0
转化/(mol·L
) 0.25 0.25
0.25 0.75
平衡/(mol·L
)
0.75 0.75 0.25 0.75
0.25 mol·L
平衡时甲烷转化率＝
－
1
×100%＝
25%
，故
A
项错误；
0
～
10 min
内，
v
(CO)
1 mol·L
0.25 mol·L
c
－
1
－
1
＝
＝0.025 mol·L
·min
，故
B
项错误；平衡常数
K
＝
10 min
c
< br>3
－
1
－
1
－
1
－
1
4
c
3
c
2
2
0.25×0.75
< br>＝
＝
0.187
5
，故
C
项正确；同一物质的消耗速率与其生成速率
相等时，反应到
0.75×0.75
达平衡，由方程式可知当<
/p>
CH
4
(g)
的
消耗速率与
H
2
(g)
的消耗速率为
1∶3
时，反应到达平衡，
故
D
项错误。
4
．(2015·天津高考
)
某温度下，在
2
L
的密闭容器中，加入
1
mol
X(g)
和
2
mol
Y(g)
发生反应：
X(g)
＋
m
。平衡时
，
X
、
Y
、<
/p>
Z
的体积分数分别为
30%
、
60%
、
10%
。
在此平衡体系中加入
1
mol
Z(g)
，再次达到平衡后，
X
、
Y
、
Z
的体积分数不变。下列叙述不
正确的是<
/p>
(
)
A<
/p>
．
m
＝
2
B
．两次平衡的平衡常数相同
C
．
X
与
Y
的平衡转化率之比为
1∶1
D
．第二次平衡时，
Z
的浓度为
0.4 mol·L
解析：选
D
A
项，根据再次加入
1 mol Z(
g)
，平衡后，
X
、
< br>Y
、
Z
的体积分数不变，可
知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，
因此
m
＝
2
。
< br>B
项，由于温度没有变化，故
两次平衡的平衡常数相同。
C
项，因为是按照化学方程式中化学计量数之比充入的反应物，
因此二者的平衡转化率相等。
D
项，该
反应前后气体分子数不变，因此反应后气体的物质的
量与反应前一样，都为
4 mol
，而平衡后
Z
的
体积分数为
10%
，平衡时
Z
的物质的量为
4
mo
l×10%＝
0.4
mol
，容器体积为
2 L
，
Z
的浓度为
0.2
mol·L
。
5
．
N
2
O
5
是一种新型硝化剂，
在一定温度下
可发生下列反应：
2N
2
O
5
2
2
－
1
－
1
< br>(g)
＋
O
2
< br>(g)
Δ
H
>0
，
T
1
温度下的部分实验数
据：
t
/s
c
(N
2
O
5
)/(mol·L
－
1
)
下列说法不正确的是
(
)
0
5.00
500
3.52
1 000
2.50
1 500
2.50
A
．
500 s
内
N
2
O
5
分解速率为
2.96×10
mol·L
·s
B
．
T
1
温度下的平衡常数为
K
1
＝
125,1 000 s
时
N
2
O
5
的转化率为
50%
C
．其他条件不变时，
T
2
温度下反应到
1 000 s<
/p>
时测得
N
2
O<
/p>
5
的浓度为
2.98 mol·L
，则
－
1
－
3
－
1
－
1
T
1
<
< br>T
2
D
．
T
1
温度下的平衡常数为
K
1
，
T
3
温度下的平衡常数为
K
3
，若
K
1
><
/p>
K
3
，则
T
1
>
T
3
解析：选
C
v
(N
2
O
5
)
＝
－
500 s<
/p>
－
1
＝2.96×10
< br>
mol·L
·s
，
A
正确；
－
3
－
1
－
1
1 000 s
后
N
2
O
5
的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡
，列出三段式：
2N
2
O
5
(g)
－
1
4NO<
/p>
2
(g)
＋
O<
/p>
2
(g)
起始/(mol·L
)
5.00
0
0
转化/(mol·L
) 2.50 5.00
1.25
平衡/(mol·L
) 2.50
5.00 1.25
则
K
＝
－
1
－
1
c
4
c
2
2
c
2
5
2
O
5.00
×1.25<
/p>
2.50 mol·L
＝
＝
125
，
α
(N
2
O
5
)
＝
2
－
1
×100%＝
50%
，
2.50<
/p>
5.00 mol·L
4
－
1
B
正确；
1 000 s
时，
T
2
温度
下的
N
2
O
5
浓度大于
T
1
温度下的
N
2
O
5
浓度，则改变温度使平衡逆
向移动了，逆向是放热反应，则
降低温度平衡向放热反应方向移动，即
T
2
<
T
1
，
C
错误；对于
吸热反应来说，
T
越高，
K
越大，若
K
1
>
K
3
，则
T
1
>
T
3
，
D
正确。
6
．
T
1
℃时，
向容器为
2
< br>L
的密闭容器中充入一定量的
A(g)
< br>和
B(g)
，
发生如下反应
A(g)
＋
。反应过程中测定的部分数据如
下表：
反应时间
/min
0
10
30
下列说法错误的是
(
)
A
．前
10
min
内反应的平均速率为
n
(A)/mol
1.00
0.50
n
(B)/mol
1.20
0.20
v
(C)
＝0.025 0 mol·
L
－
1
·min
－
1
B
．
其他条件不变，起始时向容器中充入
0.50 mol
A(g)
和
0.60 mol B(g)
，达到平衡时
n
(C)
＜
0.25 mol
3
C
．其他条件不变时，向平衡体系中再充入
0.50 mol
A
，与原平衡相比，达到平衡时
B
的转
化率增大，
A
的体积分数增大
D
．温度为
T
2
℃时
(
T
1
＞
T
2
)
，上述反应的平衡常数为
20
< br>，则该反应的正反应为放热反应
0.50
mol
解析：
选
D
前
10
min
内消耗
0.50
mol
A
，
同时生成
0.50
mol
C
，
则有
v
(C)
＝
2 L×10 min
＝0.025
0
mol·L
·min
，
A
正确。
10
min
时，反应的
n
(
B)
＝
2
n
(
A)
＝2×(1.00
mol－
0.50
mol)
＝
1.00
mol
，则
10
min
时，
B
的物质的量为
0.20
mol
，与
30
min
时
B
的物质的量相等，
则反应
10 min
时已达到平衡状态；其
他条件不变，若起始时向容器中充入
0.50 mol
A(g)
1
和
0.60 mol B(
g)
，将容积缩小为原来的
时与原平衡等效，达到平衡时
n
(C)
＝
0.25
mol
，
2
但扩大容积，恢复到原体积
，压强减小，平衡逆向移动，故达到平衡时
n
(C)
＜
0.25
mol
，<
/p>
B
正确。其他条件不变时，向平衡体系中再充入
< br>0.50 mol A
，平衡正向移动，与原平衡相比，
达到平衡时
B
的转化率增大，
A
的体积分数增大，
C
正确。由上述分析可知，
10
min
时
n
(A)
＝
0.50 mol
，此时达到平衡状态，
A
、
< br>B
、
C
的浓度(mol·L
)
分别为
0.25
、
0.10
和
0.25
，
则有
K
(
< br>T
1
)
＝
－
1
－
1
－
1
c
c
2
c
＝
0.25
＝<
/p>
100
＞
K
(<
/p>
T
2
)
＝
20
，
说明升高温度，
平衡正向移
2
0.10
×0.25<
/p>
动，则该反应的正反应为吸热反应，
D
错
误。
催化剂
7
．工业合成氨反应为
N
2
(g)
＋
3H
2
(g)<
/p>
高温、高压
2NH
3
(g)
，对其研究如下：
(1)
已知
H
—
H<
/p>
键的键能为
436 kJ·mol
，
N
—
H
键的键能为
391 kJ·mol
，N≡N
键的<
/p>
键能是
945.6 kJ·mol
，则上
述反应的
Δ
H
＝
________
。
(2)
上述反应的平衡常数
K
的表达式为
______________________________________
。
1
3
< br>若反应方程式改写为
N
2
(g)
＋
H
2
2
2
(
用
K
表示
)
。
(3)
在
773
K
时，分别将
2 mol
N
2
和
6 mol
H
2
充入一个固定容积为
1 L
的密闭容器中，
随着反应的进行，气体混合物中
n
(H
2
)
、
n
(NH
3
)
与反应时间
t
的关系如下表：
3
－
1
－
1
－
1
(g)
，在该温度下的平衡常数
K
1
＝
______
t
/min
n
(H
2
)/mol
n
(NH
3
)/mol
0
6.00
0
5
4.50
1.00
10
3.60
1.60
15
3.30
1.80
20
3.03
1.98
25
3.00
2.00
30
3.00
2.00
①该温度下，若向同容积的另一容器中投入的
N
2
、
H
2
、<
/p>
NH
3
的浓度分别为
3
mol·L
、
3
mol·L
、3 mol·L
，则此时
v
正
________(
填“大于”“小于”或“等于”)
v
逆
。
②由上表中的实验数据计算得到“浓度－时间”
的关系可用下图中的曲线表示，表示
－
1
－
1
－
1
c
(N
2
)
<
/p>
t
的曲线是
_____________
______________________________________________
。
4
在此温度下，若起始充入
4 mol
N
2
和
12 mol H
2
，则反应刚达到平衡时，表示
c
< br>(H
2
)
t
的曲线上相应的点为
________________
____________________________________________
。
解析：
(1)
根据
Δ
H
＝
E
(
反应物的总键能<
/p>
)
－
E
(
生成物的总键能
)
，
知
Δ
H
＝945.6
kJ·mol
－
1
－
1
－
1
－
1
＋436 kJ·mol
×3－391
kJ·mol
×6＝－92.4
kJ·mol
。
(2)
该反应的平衡常数
K
＝
c<
/p>
2
2
c
c
c
2
2
3
3
2
，
3
3
2
K
1
＝
1
c
2
c
2
3
c<
/p>
3
2
＝
c
2
c
2
＝
K
2
。
－
1
1
1
(3)①该温度下，
25 min
时反应处于平衡状态，平衡时
c
(N<
/p>
2
)
＝1 mol·L
< br>、
c
(H
2
)
＝
3
2
4
mol·L
、
c
< br>(NH
3
)
＝2 mol·L<
/p>
，则
K
＝
＝
。在该温度下，若向同容积的另一容器中
3
1×3
27
－
1
－
1
2
投入的
N
2
、
H
2
和
NH
3
的浓
度均为
3 mol·L
，则
Q
＝
－
1
c
2
2
c
c
< br>3
3
2
3
1
＝
3
＝
＜
K
，反应
3×3
9
2
向正反应方向进行，故
v
正
大于
v
逆
；②起始充入
4
mol
N
2
和
12
mol
H
2
，相当于将充入
2
mol
N
2
和
6
mol
H
2
的两个容器“压缩”为一个容器，
假设平衡不移动，
则平衡时<
/p>
c
(H
2
)
＝6
mol·L
－
1
，而“压缩”后压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，故平衡时
3 mol·L
＜
c
(H
2
)
－
1
－
1
＜6 mol·L
，且达到平衡的时间缩短，故对应的点为
B
。
< br>
答案：
(1)
－92.4
kJ·mol
(2)
K
＝
乙
B
8
．甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相
裂解反
应的原理及其应用。
(1)<
/p>
已知：
CH
4
(
g)
＋
2O
2
(g)===CO
2
(g)
＋
2H
2
O(l)
Δ<
/p>
H
1
＝－890.3
kJ·mol
5
C
< br>2
H
2
(g)
< br>＋
O
2
(g)===2CO
2
(g)
＋
H
2
O(l)
2
Δ
H
2
＝－1 299.6
kJ·mol
2H
2
(g)
＋
O
2
(g)===2H
2
O(l)
Δ
H
3
＝－571.6
kJ·mol
－
1
< br>－
1
－
1
－
1
c
2
c
2
c
3
3
2
K
(
或
K
)
(3)①大于
②
1
2
5