化学平衡常数的应用习题

化学平衡常数的应用

1、关于化学平衡常数K的叙述正确的是

A、K越大，表示化学反应速率越大 B、对任一可逆反应，温度升高，则K值增大。 C、对任一可逆反应，K越大；表示反应物的转化率越大 D、加入催化剂或增大反应物的浓度时，K值就增大

2、（10分）随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。w.w.w.k.s.5.u. c.o.m

⑴目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49.0kJ/mol 测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 ①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝___________mol/(L·min)。

②该反应的平衡常数表达式为__________________。 ③下列措施中能使n(CH3OH)／n(CO2)增大的是___________。

A．升高温度 B．充入He(g)，使体系压强增大 C．将H2O(g)从体系中分离 D．再充入1mol CO2和3mol H2

1.00 0.75 0.50 0.25 0 3 10 CO2 t(min) c(mol/L) CH3OH ⑵在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2 CO2＝2 CO＋O2，CO可用作燃料。 已知该反应的阳极反应为：4OH――4e―＝O2↑＋2H2O 则阴极反应式为：________________________________。

有人提出，可以设计反应2CO＝2C＋O2（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由：__________________________________________。 3、(10分)工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。

能量/kJ/mol 419 1molCO a b 510 CO

＋2molH2 1molCH3OH(g) (图1)

反应过程

(图2)

(1)图1是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡，用CO浓度 变化表示平均反应速率v(CO)=___ _____；

(2) 图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化， 曲线b表示使用催化剂后的能量变化。该反应是_______（选填“吸热”或“放热”）反应， 写出反应的热化学方程式________________________；选择适宜的催化剂，______（填 “能”或“不能”）改变该反应的反应热；

(3) 该反应平衡常数K的表达式为____________，温度升高，平衡常数K______(填“增

1

大”、“不变”或“减小”)； (4)恒容条件下，下列措施中能使

n(CH3OH)

增大的有_____ 。

n(CO)

a．升高温度； b．充入He气 c．再充入1molCO和2molH2 d．使用催化剂

4、在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定条件下发生如下

反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＜0反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如右图所示，请回答下列问题：

（1）根据右图，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率

v(NH3)为 。

（2）该反应到平衡时H2的转化率 。

（3）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为 。（填序号）。 a 0.20mol·L b 0.12 mol·L

-1

-1

c 0.10 mol·L d 0.08 mol·L

-1-1

（4）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向 移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”），化学平衡常数 （填“增大”、“减少”或“不变”）。

（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时NH3的

浓度约为0.25 mol·L），请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH3浓度的变化曲线。 5．（10分）控制、治理氮氧化物对大气的污染是改善大气质量的重要方面。 （1）光化学烟雾白天生成，傍晚消失，其主要成分为RH（烃）、NO、NO2、O3、PAN（CH3COOONO2），某地早上至中午这些物质的相对浓度变化如右图所示，则下列叙述合理的是 。（填字母）

a．早上8时交通繁忙期，光化学烟雾的主要成分为RH、NO b．14时，光化学烟雾的主要成分为O3、PAN c．PAN、O3由RH和NO直接反应生成 d．PAN直接由O3转化生成

（2）火力发电厂的燃煤排烟中含大麓的氮氧化物（NOx），可利用甲烷和NOx在一定条件下反应消除其污染，则CH4与NO2反应的化学方程式为 。 （3）在一密闭容器中发生反应2NO2

2NO+O2，反应过程中NO2的

-1

浓度随时间变化的情况如右下图所示。请回答：

① 依曲线A，反应在前3 min内氧气的平均反应速率为 。② 若曲线A、B分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是 （填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）。

③ 曲线A、B分剐对应的反应平衡常数的大小关系是KA KB。（填“>”、“<”或“=”）

2

（4）一定温度下，在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应：2N2O5（g）+O（Ⅰ 2NO（2g）2g）4NO2（g）

2NO（g）+O（Ⅱ 则反应Ⅰ的平衡常数表达式为 。2g）

若达平衡时，c（NO2）=0．4 mol·L?1，c（O2）=1．3 mol·L?1，则反应Ⅱ中NO2的转化率为 ，N2O5（g）的起始浓度应不低于 mo1·L?1。

6．（10分）汽车尾气治理的方法之一是在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”。

－

已知反应2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) △H＝－113kJ·mol1

①实验发现该反应在100℃～400℃的温度范围内，温度每升高10℃，反应速率约为原来的3倍，在400℃～450℃时，温度每升高10℃，反应速率却约为原来的10倍，而温度高于450℃时，温度每升高10℃，反应速率又约为原来的3倍。若其他反应条件不变，试分析造成这种现象的可能原因是 ；

②为了模拟催化转化器的工作原理，在t℃时，将2 molNO与1 mol CO充入1L反应容器中，反应过程中NO (g)、CO(g)、N2(g)的物质的量浓度变化如右下图所示， 则反应进行到15min时，NO的平均反应速率为 ； ③请在图中画出20 min～30 min内NO、CO 发生变化的曲线，引起该变化的条件可能 是 ；（填字母） a．加入催化剂b．降低温度

c．缩小容器体积d．增加CO2的物质的量 ④当25 min达到平衡后，若保持体系温度 为t1℃，再向容器中充入NO、N2气体各 1mol ，平衡将 移动（填“向左”、“向

右”或“不”）。 7、（10分）利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知： §SO2（g） ＋1/2O2（g）

SO3（g） △H＝－98 kJ·mol1。

－

（1）某温度下该反应的平衡常数K＝10/3，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时 v（正） v（逆）（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，达到平衡后体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为 。

（3）在（2）中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小

的是

A．保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2 B．保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3 C．降低温度D．移动活塞压缩气体

（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写

出通入O2电极的电极反应式为 。

（4）汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过如下反应降 低其浓度：CO(g)+1/2O2(g) CO2(g)。

3

气体隔膜

(仅不允许气体通过)

①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。 容器编号 I Ⅱ c(CO)／mol·L-1 c (O2)／mol·L-1 c (CO2)／mol·L-1 2.0×10-4 3.0×10-4 4.0×10-4 4.0×10-4 4.0×10-2 5.0×10-2 v(正)和v (逆) 比较 v(正)=v(逆) ②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol·L-1和1.0×10-4mol·L-1。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O2并使其浓度保持为1.0×10-4mol·L-1，则最终尾气中CO的浓度为_________mol·L-1。 8、已知：I2能与I反应成I3，并在溶液中建立如下平衡：I2 +Ic(I2)、c(I)和c(I3)，就可求得该反应的平衡常数。

I、某同学为测定上述平衡体系中c(I2)，采用如下方法：取V1 mL平衡混合溶液，用c mol·L

－1

－

－－

－

－

I3。通过测平衡体系中

－

的Na2S2O3溶液进行滴定(反应为I2＋2Na2S2O3＝2NaI＋Na2S4O6)，消耗V2 mL的Na2S2O3溶液。根据V1、V2和c可求得c(I2)。

（1）上述滴定时，可采用___________做指示剂，滴定终点的现象是________。 （2）下列对该同学设计方案的分析，正确的是____________（填字母）。

A．方案可行。能准确测定溶液中的c(I2) B．不可行。因为I能与Na2S2O3发生反应C．不可行。只能测得溶液中c(I2)与c(I3)之和

Ⅱ、化学兴趣小组对上述方案进行改进，拟采用下述方法来测定该反应的平衡常数（室温条件下进行，溶液体积变化忽略不计）： 10.0mL －

－

－

－

上层液体0.1mol/L KI水溶液 一定质量I2 (完全溶解) 用Na2S2O3溶液滴定 10.0mL 溶液 加入10.0mL CCl4，振荡， 静置后，进行操作Ⅰ 10.0mL 一定条件下用0.1mol/L 下层液体10.0mL Na2S2O3溶液滴定，终点时消耗Na2S2O3溶液17.0mL。 已知：①I和I3不溶于CCl4；②一定温度下碘单质在四氯化碳和水混合液体中，碘单质的浓度比值即

c[I2(CCl4)]是一个常数(用Kd表示，称为分配系数)，且室温条件下Kd＝85。

c[I2(H2O)]回答下列问题：

（3）操作Ⅰ使用的玻璃仪器中，除烧杯、玻璃棒外，还需要的仪器是________(填名称)。

试指出该操作中应注意的事项为 。（任写一条） （4）下层液体中碘单质的物质的量浓度是________________。

（5）实验测得上层溶液中c(I3)=0.049 mol·L1，结合上述有关数据，计算室温条件下反应I2+I

－

－

－

I3的平衡常数K=____________________（用具体数据列出计算式即可）。）

－

9、用Na2CO3溶液可以将BaSO4转化为较疏松而易清除的BaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝_________(写数值)。[已知Ksp (BaSO4)=1.1x10-10，Ksp (BaCO3)=5.1×10-9]今有0.15L1.5 mol·L-1的Na2CO3溶液，可以使多少克BaSO4固体转化掉？

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