2011高二化学导学同步测试：2.2.2化学平衡常数(苏教版选修4)

专题2 第2单元 第2课时
一、选择题
1．在相同的温度下，已知反应：①N 2(g)＋O 2(g)2NO(g)的平衡常数K ＝3.84×10
－31
；②2SO 2(g)
＋O 2(g)
2SO 3(g)的平衡常数K ＝3.10×1026(mol·L －
1)－
1。

则在该温度下，两个化学反应的反应程度
之间的关系为( )
A ．①＞②
B ．①＜②
C ．①＝②
D ．不能确定
【解析】 平衡常数越大，可逆反应进行的程度越大。

【答案】 B
2．(2009年天津高考)人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O 2结合生成HbO 2，因此具有输氧能力。

CO 吸入肺中发生反应：CO ＋HbO 2
O 2＋HbCO,37 ℃时，该反应的平衡常数K ＝220。

HbCO 的浓度达到
HbO 2浓度的0.02倍，会使人智力受损。

据此，下列结论错误的是( )
A ．CO 与HbO 2反应的平衡常数为K ＝c (O 2)·c (HbCO )
c (CO )·c (HbO 2)
B ．人体吸入的CO 越多，与血红蛋白结合的O 2越少
C ．当吸入的CO 与O 2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损
D ．把CO 中毒的病人放入高压氧舱中解毒，其原理是使上述平衡向左移动
【解析】 该平衡的平衡常数表达式为K ＝c (O 2)·c (HbCO )
c (CO )·c (HbO 2)，A 项正确；根据平衡移动原理，c (CO)越
大，平衡正向移动，会使HbO 2减少，B 正确；C 项中，因为K ＝c (O 2)·c (HbCO )c (CO )·c (HbO 2)＝220，且c (HbCO )
c (HbO 2)＝0.02
时，会使人智力受损，将两式合并，可知：220＝c (O 2)c (CO )×0.02，c (CO )c (O 2)＝11.1×104，所以c (CO )c (O 2)≥1
1.1×104时，人的智力才会受损，C 项说法错。

【答案】 C
3．反应2NH 3(g)＋CO 2(g)
CO(NH 2)2(s)＋H 2O(g)的平衡常数表达式正确的是( )
Z §xx §k
A ．K ＝n (H 2O )
{n (NH 3)}2·n (CO 2)
B ．K ＝{n (NH 3)}2·n (CO 2)
n (H 2O )
C ．K ＝c [CO (NH 2)2]·c (H 2O )
c 2(NH 3)·c (CO 2)
D ．K ＝
c (H 2O )
c 2
(NH 3)·c (CO 2)
【解析】 纯固体及纯液体不写入平衡常数表达式，且平衡常数表达式中，是用各物质平衡浓度表示。

【答案】 D
4．已知下列反应的平衡常数：①H 2(g)＋S(s)H 2S(g)，K 1；②S(s)＋O 2(g)
SO 2(g)，K 2。

则
反应H 2(g)＋SO 2(g)
O 2(g)＋H 2S(g)的平衡常数是( )
A ．K 1＋K 2
B ．K 1－K 2
C ．K 1×K 2
D.K 1K 2
【解析】 由于所求的反应式③可用反应式①－反应式②得到，故由化学平衡常数的意义知，K 3＝K 1
K 2。

【答案】 D
5．将2 mol X 和2 mol Y 充入2 L 密闭容器中发生如下反应：
X(g)＋3Y(g)
2Z(g)＋a Q(g)
达到平衡时生成0.8 mol Z ，测得Q 的浓度为0.4 mol/L ，下列叙述错误的是( ) A ．a 的值为2
B ．平衡时X 的浓度为0.2 mol/L
C ．平衡时Y 的转化率为60%
D ．平衡时Z 的体积百分含量为20%
【解析】 本题考查化学平衡的计算，中等难度。

由题意知生成Q 的物质的量为0.8 mol ，与生成Z 的物质的量相等。

由转化的物质的物质的量之比等于化学计量数之比得a ＝2，A 正确。

X 反应了0.4 mol ，Y 反应了1.2 mol ，平衡时X 的物质的量为1.6 mol ，Y 的物质的量为0.8 mol ，则平衡时X 的浓度为0.8 mol/L ，Y 的转化率为60%，所以B 错误，C 正确。

平衡时总物质的量为4 mol ，所以平衡时Z 的体积百分含量为20%。

故叙述错误的为B 。

【答案】 B
6．某温度下反应H 2(g)＋I 2(g)
2HI(g)的平衡常数K ＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入
0.2 mol·L －
1H 2(g)、0.5 mol·L －
1I 2(g)及0.3 mol·L －
1HI(g)，则下列说法中正确的是( )
A ．反应正好达平衡
B ．反应向左进行
C ．反应向某方向进行一段时间后K <57.0
D ．反应向某方向进行一段时间后c (H 2)<0.2 mol·L －
1
【解析】 Q ＝c 2(HI )
c (H 2)c (I 2)＝(0.3 mol·L －1)20.2 mol·L －1×0.5 mol·L －1＝0.9<K 故平衡右移。

【答案】 D
7．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)
2Z(g)，若X 、Y 、Z 的起始浓度分别为c 1、c 2、c 3(均
不为零)，到达平衡时，X 、Y 、Z 的浓度分别为0.1 mol·L －
1、0.3 mol·L －
1、0.08 mol·L －
1，则下列判断不合理的是( )
A ．c 1∶c 2＝1∶3
B ．平衡时，Y 和Z 的生成速率之比为2∶3
C ．X 、Y 的转化率相等
D ．c 1的取值范围为0<c 1<0.14 mol·L －
1
【解析】 设X 、Y 的转化浓度分别为x 、y
则：X(g)＋3Y(g)2Z(g) 起始浓度：c1c2c3
平衡浓度/mol·L－1: 0.1 0.3 0.08
转化浓度：c1－0.1 c2－0.3 0.08－c3
或0.1－c10.3－c2c3－0.08 (反应开始向哪个方向进行都可能)
则x
y＝
c1－0.1
c2－0.3
＝
0.1－c1
0.3－c2
＝
1
3，解之得：
c1
c2＝
1
3，故A正确；平衡时，v正＝v逆，
v(Y)
v(Z)＝
3
2，故B不正确。

当反应物初始投料比为化学计量数比时，则反应物X、Y转化率相等，C正确。

由平衡时的浓度进行一边倒计算。

c1的最小值为0，最大值为(0.1＋0.04) mol/L，结合题意，c1、c2、c3均不为零，故c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L－1，所以D正确。

【答案】 B
8．一定温度下，在一密闭容器中充入一定量的H2(g)和I2(g)发生如下反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，并达到平衡状态，此时H2的转化率为x%，向平衡混合体系中充入一定量的I2(g)，重新达到平衡后H2的转化率将()
A．增大B．减小
C．不变D．无法确定
【解析】在其他条件一定时，增大一种反应物的浓度可以提高其他反应物的转化率，即当反应物I2的浓度增大时，另一种反应物H2的转化率将增大。

【答案】 A
9．(2009年江苏化学卷)I2在KI溶液中存在下列平衡：Z*xx*k
I2(aq)＋I－(aq)I3－(aq)
某I2、KI混合溶液中，I3－的物质的量浓度c(I3－)与温度T的关系如图所示(曲
线上任何一点都表示平衡状态)。

下列说法正确的是(多选)()
A．反应I2(aq)＋I－(aq)===I3－(aq)的ΔH>0
B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2
C．若反应进行到状态D时，一定有v正>v逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大
【解析】由图象知：c(I3－)随温度升高而减小，故该可逆反应正向为放热反应，ΔH<0，A错误；升高温度，可逆反应逆向移动，反应的化学平衡常数减小，K1>K2，B正确；反应进行到状态D时，c(I3－)<c 平
(I3－)。

故可逆反应正向进行的程度大，即v正>v逆，C正确；状态A→状态B，c(I3－)减小，化学平衡逆
向移动，c(I2)增大，即状态B的c(I2)大，D错误。

【答案】BC
10．(2008年海南)X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X＋2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于()
A．33%B．40%
C．50% D．65%
【解析】由题意知X和Y是按1∶1的物质的量之比混合的，故可取X和Y各1 mol，设X的转化量为a mol：
X＋2Y 2Z
起始： 1 mol 1 mo l 0
转化：a mol 2a mol 2a mol
平衡：(1－a) mol (1－2a) mol 2a mol
到达平衡后，反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，即[(1－a) mol＋(1－2a) mol]∶2a mol＝3∶2，解得a＝1/3。

则Y的转化率为：2a mol/1 mol＝2/3，最接近65%。

【答案】 D
二、非选择题
11．平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：2NO(g)N2(g)＋O2(g)；K1＝1×1030
2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)；K2＝2×1081
2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)；K3＝4×10－92
(1)常温下，NO分解产生O2反应的平衡常数表达式为__________。

(2)常温下，水分解产生O2，此时平衡常数值约为__________。

(3)常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为______>______>______。

(4)随着轿车进入家庭，汽车尾气污染成为倍受关注的环境问题，市政府要求全市所有汽车尾气处理装置完成改装，以求基本除去氮氧化物、一氧化碳污染气体排放。

而改装后的尾气处理装置主要是加入了有效催化剂，请你根据以上有关数据分析，仅仅使用催化剂________(填“能”或“否”)促进污染气体间的反应，而除去污染气体。

【解析】由于互为可逆反应的平衡常数互为倒数，所以水分解产生O2的K c＝1
K2＝
1
2×1081
＝5×10
－82，K越大，反应进行越彻底，比较K1、K c、K3大小可知放出O2的倾向大小为NO>H2O>CO2又对于反应2NO＋2CO===N2＋2CO2，
其K ′c ＝c 2(CO 2)·c (N 2)c 2(NO )·c 2(CO ) K 1
＝c (N 2)·c (O 2)
c 2(NO )
1K 3＝c 2(CO 2)c 2(CO )·c (O 2)，所以K ′c ＝K 1·1
K 3＝2.5×1012≫105，故反应进行完全，仅可用催化剂加快反应速率。

【答案】 (1)K ＝c (N 2)·c (O 2)c 2(NO )
(2)5×10－82 (3)NO H 2O CO 2 (4)能
12．氮化硅(Si 3N 4)是一种新型陶瓷材料，它可由石英和焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得。

学,科,
(1)配平上述反应的化学方程式(将化学计量数填在方框内)。

(2)该反应中的氧化剂是________，其还原产物是________。

(3)该反应的平衡常数表达式为K ＝________。

(4)若知上述反应为放热反应，则其反应热ΔH ＝________(填“大于”、“小于”或“等于”)零；升高温度，其平衡常数值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(5)若使压强增大，则上述平衡向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。

(6)若已知CO 生成速率为v (CO)＝18 mol/(L·min)，则N 2消耗速率为v (N 2)＝________mol/(L·min)， 【解析】 (1)注意Si 3N 4中，Si 为＋4价N 为－3价，用观察法或化合价升降法很容易配平。

(2)N 2在反应中得电子是氧化剂，C 是还原剂，Si 3N 4是还原产物。

(3)必须注意各物质的聚集状态：SiO 2、C 、Si 3N 4都是固体。

(4)放热反应ΔH <0，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即向逆反应方向移动，故K 值变小。

(5)据3SiO 2(s)＋6C(s)＋2N 2(g)
Si 3N 4(s)＋6CO(g) ΔH <0，显然加压平衡逆向移动。

(6)据：1
2
v (N 2)
＝16v (CO)或v (N 2)v (CO )＝13
得：v (N 2)＝13v (CO)＝1
3×18 mol/(L·min)＝6 mol/(L·min)。

【答案】 (1)3 6 2 1 6 (2)N 2 Si 3N 4 (3)c 6(CO )c 2(N 2)(或[CO]6[N 2]2) (4)小于 减小 (5)逆 (6)6
13．在一定温度下的密闭容器中存在如下反应： 2SO 2(g)＋O 2(g)
催化剂△
2SO 3
(g)，已知c 始(SO 2)＝0.4 mol·L －1，c 始(O 2)＝1 mol·L －1
，经测定该反应在该温度下的平衡常数K ≈19。

试判断：
(1)当SO 2转化率为50%时，该反应是否处于平衡状态，若未达到平衡状态，向哪个方向进行？ (2)到达平衡状态时，SO 2的转化率应为多少？ 【解析】 (1) 2SO 2＋O 2
催化剂
△2SO 3
起始/mol·L －1 0.4 1 0
转化/mol·L －1 0.2 0.1 0.2 转化后/mol·L －1 0.2 0.9 0.2
此时：Q c ＝c 2(SO 3)c 2(SO 2)·c (O 2)＝(0.2 mol·L －1)2(0.2 mol·L －1)2·0.9 mol·L －1＝1.1 L·mol －1＜K ， 所以当SO 2转化率为50%时，反应未达平衡状态，反应向正反应方向进行。

(2)设达平衡时转化的SO 2的物质的量浓度为x 2SO 2 ＋ O 2
催化剂
△2SO 3
c 始/mol·L －1 0.4 1 0 c 转/mol·L －1 x x 2 x
c 平/mol·L －1 0.4－x 1－x
2 x
K ＝x 2
(0.4－x )2·⎝⎛⎭⎫1－x 2≈19，
解得：x ＝0.32
α(SO 2)＝0.32
0.4
×100%＝80%。

从此题解法可以看出，像SO 3合成反应这样较简单的方程式计算都要用到3次方程，这是中学教学不要求的，所以关键是知道原理，复杂的计算不要求。

【答案】 (1)未平衡；反应向正反应方向进行。

(2)80%
14．557 ℃时在密闭容器中进行反应CO(g)＋H 2O(g)
CO 2(g)＋H 2(g)，若CO 的起始浓度为2
mol·L －
1，水蒸气的起始浓度为2 mol·L －
1，达平衡后，测得CO 2的浓度为1.2 mol·L －
1。

(1)求该温度下反应的平衡常数及此状态下CO 的平衡转化率。

(2)求当起始投料c 0(CO)＝2 mol·L －
1，c 0(H 2O)＝3 mol·L
－1
时CO 的平衡转化率。

【解析】 (1)设达到平衡的过程中实际转化(消耗)的CO 的浓度为c ，根据化学方程式计算： CO(g)＋H 2O(g)
CO 2(g)＋H 2(g)
起始浓度/mol·L －1 2 2 0 0 转化浓度/mol·L －1 c c c c 平衡浓度/mol·L －1 2－c 2－c c c
由于达平衡后，CO 2的浓度为1.2 mol·L －1，故c ＝1.2 mol·L －1。

则平衡后c (H 2)＝1.2 mol·L －1，c (CO)＝c (H 2O)＝(2－1.2)mol·L －1＝0.8 mol·L －1
K ＝c (CO 2)·c (H 2)c (CO )·c (H 2O )＝1.2 mol·L －1×1.2 mol·L －10.8 mol·L －1×0.8 mol·L －1＝2.25，
CO 的平衡转化率α(CO)＝c 0(CO )－c (CO )c 0(CO )×100%
＝
2 mol·L －1－0.8 mol·L －1
2 mol·L －1
×100%＝60%。

(2)设达到平衡的过程中实际转化(消耗)的CO 的浓度为x ，根据化学方程式计算： CO(g)＋H 2O(g)
CO 2(g)＋H 2(g)
起始浓度/mol·L －1 2 3 0 0 转化浓度/mol·L －1 x x x x 平衡浓度/mol·L －1 2－x 3－x x x K ＝c (CO 2)·c (H 2)c (CO )·c (H 2O )＝x 2(2－x )×(3－x )
＝2.25
解得：x 1＝1.43 mol·L －1，x 2＝7.57 mol·L －1>2 mol·L －1(无意义，舍去)，
CO 的平衡转化率α(CO)＝c 0(CO )－c (CO )c 0(CO )×100%＝1.43 mol·L －12 mol·L －1×100%＝71.5%。

【答案】 (1)K ＝2.25 α(CO)＝60% (2)α(CO)＝71.5%。