高中化学 化学平衡常数及其计算

化学平衡常数及其计算

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

O 2＋[O] ΔH >0 平衡常数为K 1；

反应② [O]＋O 32O 2 ΔH <0 平衡常数为K 2； 总反应：2O 3

3O 2 ΔH <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 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 (O 2)·c ([O])

c (O 3)

、K 2

＝c 2(O 2)c ([O])·c (O 3)、K ＝c 3(O 2)c 2(O 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 2COONH 4)加入密闭容器中，发生反应NH 2COONH 4(s)

2NH 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ΔH >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10－2.294

D ．30 ℃时，B 点对应状态的v 正

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 2COONH 4(s)

2NH 3(g)＋CO 2(g)，可知氨气的体积分数始终为2

3

，B 项错误；A 点

时，－lg K ＝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

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 2O(g)

CO(g)＋3H 2(g) ΔH ＞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1 mol H 2O(g)，测得H 2O(g)和H 2(g)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 ．0～10 min 内，v (CO)＝0.075 mol·L －

1·min －

1 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 －

1，则：

CH 4(g)＋H 2O(g)

CO(g)＋3H 2(g)

开始/(mol·L －

1) 1 1 0 0 转化/(mol·L －

1) 0.25 0.25 0.25 0.75 平衡/(mol·L －1) 0.75 0.75 0.25 0.75

平衡时甲烷转化率＝0.25 mol·L －

11 mol·L －

1

×100%＝25%，故A 项错误；0～10 min 内，v (CO)＝0.25 mol·L －

110 min ＝0.025 mol·L －1·min －1

，故B 项错误；平衡常数K ＝c (CO )·c 3(H 2)c (CH 4)·c (H 2O )＝

0.25×0.753

0.75×0.75

＝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，反应到达

平衡，由方程式可知当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 Y(g)

3Z(g)。平衡时，X 、Y 、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( )

A ．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 －

1

解析：选D A 项，根据再次加入1 mol Z(g)，平衡后，X 、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。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 mol ×10%＝0.4 mol ，容器体积为2 L ，Z 的浓度为0.2 mol·L －

1。

5．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH>0，T1温度下的部分实验数据：

t/s 0 500 1 000 1 500

c(N2O5)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.50 2.50

下列说法不正确的是()

A．500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1

B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1 000 s时N2O5的转化率为50%

C．其他条件不变时，T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5的浓度为2.98 mol·L－1，则T1

D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1>K3，则T1>T3

解析：选C v(N2O5)＝(5.00－3.52)mol·L－1

500 s＝2.96×10

－3 mol·L－1·s－1，A正确；1 000 s

后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三段式：

2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)

起始/(mol·L－1) 5.0000

转化/(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25

平衡/(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25

则K＝c4(NO2)·c(O2)

c2(N2O5)

＝

5.004×1.25

2.502＝125，α(N2O5)＝

2.50 mol·L－1

5.00 mol·L－1

×100%＝50%，B正

确；1 000 s时，T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的N2O5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T2K3，则T1>T3，D正确。

6．T1℃时，向容器为2 L的密闭容器中充入一定量的A(g)和B(g)，发生如下反应A(g)＋2B(g)C(g)。反应过程中测定的部分数据如下表：

反应时间/min n(A)/mol n(B)/mol

0 1.00 1.20

10 0.50

30 0.20

下列说法错误的是()

A．前10 min内反应的平均速率为

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