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高二化学化学平衡常数平衡转化率考试题  

2012-04-07 15:59:01|  分类: 【高二试题】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 高二化学化学平衡常数平衡转化率考试题

 

 一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.下列对可逆反应的认识正确的是(  )
A.SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)===Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应
B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应
C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应
D.在一定条件下SO2被氧化成SO3的反应不是可逆反应
解析: 分析可逆反应这个概念时一定要注意两个关键点:“同一条件”和“同时”。
答案: C
2.在密闭容器中进行反应:X2(g)+3Y2(g)2Z2(g),若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1 mol?L-1、0.3 mol?L-1、0.2 mol?L-1,当反应达到平衡后,各物质的浓度有可能的是(  )
①X2为0.2 mol?L-1 ②Y2为0.1 mol?L-1 ③Z2为0.3 mol?L-1 ④Y2为0.6 mol?L-1
A.①②           B.②③
C.③④   D.①④
解析: 对于一个可逆反应而言,不管反应进行到什么程度,其正逆反应始终同时存在,也就是说:在可逆反应中,反应物不可能百分之百地转化为生成物,平衡时不可能出现某物质浓度为零的情况。对于A,X2为0.2 mol?L-1,就意味着Z2全部转化为X2和Y2了,显然不成立,①错;同理;④错;正确的为②③。
答案: B
3.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在800  ℃达到平衡时,分别改变下列条件,K值会发生变化的是(  )
A.将体积减小至原来的一半 B.将反应温度升高至1 000 ℃
C.加入催化剂 D.增大水蒸气的浓度
解析: 对于一个特定的化学反应来讲,其平衡常数只与温度有关。
答案: B
4.在相同的温度下,已知反应:①N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数K=3.84×10-31;②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=3.10×1026 L?mol-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,说明反应进行越彻底,题中反应①K很小,进行的程度很小;反应②K值很大,进行的程度很大,故选B。
答案: B
5.在1 000 K时,已知反应Ni(s)+H2O(g)NiO(s)+H2(g)的平衡常数K=0.005 9。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时,此反应(  )
A.已达平衡状态 B.未达平衡状态,反应正向进行
C.未达平衡状态,反应逆向进行 D.无法确定
解析: Q=[H2][H2O]=1,Q>K,故反应未达平衡,向逆反应方向进行。
答案: C
6.反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1;反应HI(g)12H2(g)+12I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)(  )
A.K1=2K2   B.K1=K22
C.K1=1K22   D.K1=12K2
解析: K1=[HI]2[H2]?[I2],K2=[H2]12?[I2]12[HI]
所以K1=1K22。
答案: C
7.(2011?铜川高二质检)1 000 K时反应C(s)+2H2(g)CH4(g)的K=8.28×107(mol?L-1)-1,当各气体物质的量浓度分别为H2:0.7 mol?L-1,CH4:0.2 mol?L-1时,上述反应(  )
A.正向进行   B.逆向进行
C.达到平衡   D.不一定
解析: Qc=0.2 mol?L-1?0.7 mol?L-1?2=1.43 L?mol-1<K反应向正向进行。
答案: A
8.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)
②2HI(g)H2(g)+I2(g)
达到平衡时,[H2]=0.5 mol?L-1,[HI]=4 mol?L-1,则此温度下反应①的平衡常数为(  )
A.9   B.16
C.20   D.25
解析: 反应的先后顺序为先①后②,由②知[H2]=[I2]=0.5 mol/L,则反应②分解的[HI]=1.0 mol/L,由①知[NH3]=[HI]总=1.0 mol/L+4 mol/L=5 mol/L,则反应①的化学平衡常数为K=[NH3]?[HI]=5 mol/L?4 mol/L=20(mol/L)2。
答案: C
9.一定温度下,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: 达到平衡时,浓度商与平衡常数相等,当再充入一定量的I2(g)时,Q小于K,反应又正向进行直到平衡,转化的H2的量增加,转化率增大。
答案: A
10.在容积为1 L的密闭容器中,将CO和水蒸气的混合气体加热到800 ℃时,有下列平衡CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),且K=1,若用2 mol CO和10 mol H2O(g)相互混合并加热到800 ℃,则CO的转化率为(  )
A.16.7%   B.50%
C.66.7%   D.83.3%
解析: 在一定温度下,K是定值。
        CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol?L-1)  2      10       0      0
转化浓度(mol?L-1)  a      a        a      a
平衡浓度(mol?L-1)  2-a  10-a     a      a
则K=[CO2][H2][CO][H2O]=a2?2-a??10-a?=1 a=53
故CO的转化率为a2×100%=532×100%=83.3%
答案: D
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(9分)下列反应在210 ℃达到平衡;
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH1>0 K1=1 mol?L-1①
CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) ΔH2<0 K2=5×104 (mol?L-1)-1②
COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH3>0 K3=?③
(1)根据反应①的平衡常数K表达式,下列等式必定成立的是(  )
A.[PCl5]=[PCl3]=[Cl2]=1
B.[PCl5]=[PCl3]?[Cl2]=1
C.[PCl5]=[PCl3]?[Cl2]
(2)反应②和反应③的平衡常数K表达式______(填“相同”或“不同”),K3=________。
(3)降低Cl2浓度,反应③的平衡常数K3值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)要使反应①和反应②的K值相等,应采取的措施是(  )
A.反应①、反应②同时升高温度
B.反应①、反应②同时降低温度
C.反应①降低温度,反应②维持210 ℃
解析: (1)反应①K1=[PCl3][Cl2][PCl5]=1,
故[PCl3]?[Cl2]=[PCl5],但不一定均等于1,故选C。
(2)反应②③互为可逆反应,所以K2与K3不同,K3=1K2=2×10-5 mol?L-1
(3)平衡常数只随温度变化而变化,故Cl2浓度变,K3不变。
(4)对于吸热反应,升温,K值增大,放热反应,升温,K值减小,故选A。
答案: (1)C (2)不同 2×10-5 mol?L-1 (3)不变 (4)A
12.(10分)二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)催化剂△2SO3(g)
某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题:
(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于________。
(2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)________K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
解析: (1)由题意知,当容器中总压强为0.10 MPa时,SO2的平衡转化率为0.80,据此可计算得出平衡时[SO2]=2.0 mol×?1-80%?10 L=0.040 mol?L-1,[O2]=1.0 mol-12×2.0 mol×80%10 L=0.020 mol?L-1,[SO3]=2.0 mol×80%10 L=0.16 mol?L-1。根据平衡常数的计算式:K=(0.16 mol?L-1)2/[(0.040 mol?L-1)2×0.020 mol?L-1]=800 mol-1?L。
(2)只要温度不变,平衡常数就不改变,在此变化过程中,只有压强改变,温度未发生变化,故K(A)=K(B)。
答案: (1)800 mol-1?L (2)=
13.(16分)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:[M]=1 mol?L-1,[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)若反应温度升高,M的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:[M]=4 mol?L-1,[N]=a mol?L-1;达到平衡后,[P]=2 mol?L-1,a=________。
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:[M]=[N]=b mol?L-1,达到平衡后,M的转化率为________。
解析: (1)由方程式知反应消耗的N与M物质的量相等,则N的转化率为:1 mol/L?60%2.4 mol/L=25%。
(2)由于该反应正反应吸热,温度升高,平衡常数增大,则M的转化率增大。
(3)若反应温度不变,则平衡常数不变。
K=0.6×0.6?1-0.6?×?2.4-0.6?=2×2?4-2?×?a-2?=12,
解得a=6
(4)根据(3)的结果,设M的转化率为x,则
K=bx×bxb?1-x?×b?1-x?=12,则x1-x=12,
解得x=41%。
答案: (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%
14.(15分)一定条件下向容积为20 L的密闭容器中充入1 mol NO2气体,发生反应2NO2N2O4。反应中测得相关数据如下表所示:
反应时间/min 0 10 20 30 40 50
气体相对分子质量 46 57 64 69 69 69
(1)此条件下该反应的化学平衡常数Kc=________。
(2)在50 min末,向容器中加入23 mol NO2,若要保持平衡不发生移动,则应加入N2O4________mol。
(3)若保持容器体积不发生变化,升高温度,则可得如图图像,据此判断该反应ΔH________0(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)若在体积不变的情况下,再充入1 mol NO2,则达到新平衡时转化率α=________。
解析: (1)由表中数据可知,反应在30 min时达到平衡状态,此时混合气体的平均相对分子质量M=69。
设转化生成的N2O4为x mol,则
           2NO2N2O4
初/mol      1       0
变/mol       2x      x
平/mol     1-2x     x
M=m总n总=1 mol×46 g?mol-1?1-2x+x? mol=69 g?mol-1
解得x=13
则平衡时[N2O4]=[NO2]=13 mol20 L=160 mol?L-1
Kc=[N2O4][NO2]2=160 mol?L-1?160 mol?L-1?2=60 mol-1?L
(2)若保持平衡不发生移动,则浓度商Qc应等于Kc,设加入N2O4的物质的量为a
则Qc=13 mol+a20 L13 mol+23 mol20 L2=60 mol-1?L
a=83 mol
(3)由图象可知,温度升高,平衡常数减小,联系温度与平衡常数的关系可知,正反应为放热反应,即ΔH<0。
(4)若再充入1 mol NO2,设达到新平衡时转化率为α,则
    2NO2N2O4
初/mol  2         0
变/mol  2α        α
平/mol  2-2α     α
平衡时两气体的浓度分别为[NO2]=?2-2α? mol20 L
[N2O4]=α mol20 L,温度不变,K值不变,即K=[N2O4][NO2]2=α mol20 L?2-2α? mol20 L2=60 mol-1?L
α=75%
答案: (1)60 mol-1?L (2)83 (3)小于 (4)75%

 

 

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