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化学平衡常数和化学平衡计算练习题


第二章《化学反应速率和化学平衡》第三节《化学平衡》 周考卷十一 ——化学平衡常数和化学平衡计算
满分:100 分

时间:45 分钟 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 +H2, 且 K=1。 若用 2molCO 和 10mol H2O 相互混合并加热到 800℃, 则 CO 的转化率为 A.16.7% C.66.7% 答案:D B.50% D.83.3% (

2

)

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 ( ) A.0mol C.2mol 答案:C 3.某温度下 H2(g)+I2
-1 2 4

O (g),该温度下反应的平衡常数 K=0.25,则平衡时该容器中 NO2 的物质的量为

B.1mol D.3mol

的平衡常数为 50。开始时,c(H2)=1mol·L ,达 (
-1

-1

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

)

B.0.5mol·L D.1mol·L
-1

-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)+n +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 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

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解析:由题意可得: 答案:C

1

n



3

n

=1∶2,

n n

2 = 。 3

6.将等物质的量的 CO 和 H2O(g)混合,在一定条件下发生反应:CO(g)+H2

2

(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)+

n

+W(g),反应达到平衡时,测知 X 和 Y 的转化率分别为 25%和 50%,则化学方 ) B.3 D.1

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 X(g)+n 6 0 +W(g) 0

开始体积/L: 4 转化体积/L: x

nx

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

答案:B 8.将固体 NH4I 置于密闭容器中,在某温度下发生下列反应:NH4
-1 2 3

(g)+HI(g),
-1

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

NH3 的浓度为(

A.3.5mol·L

B.4mol·L

-1

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C.4.5mol·L

-1

D.5mol·L
-1

-1

解析:若 HI 不分解时,其总浓度应为 4mol·L +0.5mol·L ×2=5mol·L ,则 NH3 的浓度等于 HI 不分解时的总浓度。 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) + 。若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为 VL,其中 C 气体 ( )

-1

-1

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

C.反应达到平衡时气体 A 消耗掉 0.05VL D.反应达到平衡时气体 B 消耗掉 0.05VL 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)+b

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) a ×0.4mol 0.4mol b

cZ(g) c ×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, 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 0.4a - +1.6 mol+0.4 mol 1 mol+2 mol =

c b

b

1-0.2 , 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% ) B.30% D.50%

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解析:

N2+ 3H2 3 3x

3

起始量/mol 1 转化量/mol x

0 2x 2x

平衡量/mol 1-x 3-3x

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

m总 34 g -1 = =5M(H2)=10g·mol , 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
2

(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 ,
-1

c(H2O)=0.03mol·L-1,c(CO2)=0.01mol·L-1,c(H2)=0.05mol·L-1。则反应开始时,H2O 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 H2S 气体,则重新达平衡时,CO 的反应速率比充 H2S 之 前 ________( 填 “ 大 ” 、 “ 小 ” 或 “ 不 能 确 定 ”) , 理 由 是 ______________________________。 答案: (1)小于 (2)小 (3)大 因 H2S 气体会建立如下平衡: H2 使反应 CO(g)+H2 加快 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 14.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2 其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表: +H2O(g),
2 2

+S, H2 增大浓度,

(g)+H2(g)平衡向左移动,CO 浓度增大,达新平衡时,反应速率

t/°C K
回答下列问题:

700 0.6

800 0.9

830 1.0

1000 1.7

1200 2.6

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(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(H2O) 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(H2O),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

c K= c

2

c c

2 2



(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(H2O)时,K=1,此时的温度由表中数据可知为 830°C。 答案:(1)

c c

2

c c

2 2

(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
3

(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。

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716.8 L (2)n 平(NH3)= -1×25%=8mol。 22.4 L·mol 716.8 L (3)平衡时:n 平= -1=32mol 22.4 L·mol

n 平(NH3)=8mol
所以 n 始=40mol

n 始∶n 平=40mol∶32mol=5∶4。
(4)a+b=40 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

a=16

16.在 373k 时,把 11.5gN2O4 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 N2O4
2

。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 N2O4 表示的反应速率为___mol·L ·s 。 (2)达到平衡时,体系的压强是开始时的____倍。 (3)平衡时还有_______mol N2O4。 (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) △ 知 c 始(SO2)=0.4mol·L ,c 始(O2)=1mol·L ,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 转化/mol·L
-1 -1 -1 -1 -1

2SO3(g),

2SO2+O2 0.4 0.2 1 0.1

3

0 0.2

-1

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转化后/mol·L 此时:

-1

0.2
3

0.9
2

0.2

c2
2

c2

c

2

0.2 1 = 2 = =1.11<19。可知当 SO2 转化率为 50%时,反应 0.2 ×0.9 0.9

未达到平衡状态,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 转化 ,生成 SO3 为 x。 2 所以 K= -x

x

x2
2

- 2
-1

x

≈19,x=0.32mol·L 。

-1

0.32 mol·L 所以 SO2 的转化率为 -1 ×100%=80%。 0.4 mol·L 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,达到平衡时, 1 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 + 开始体积:(100mL-x) 变化体积: 3H2 2NH3 0 2y 2y

x
3y

y

平衡体积:(100mL-x-y) (x-3y) 平衡时总体积为(100mL-2y) 据题意: 即

p 前 V 前 = , p 平 V 平
= 100 mL , -2y

p0
1 - 5

p0

解得 y=10mL。 又 即 -x-y -x + x-3y 100-2y + x- 80 mL +2y×17 =9, +20 mL×17 =9,

10 mL×3 解得 x=80mL。所以 α (H2)= ×100%=37.5%。 80 mL

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

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