高中 | 化学平衡常数 题目答案及解析

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选修四

第二章 化学反应速率和化学平衡

第三节 化学平衡

化学平衡常数

一定温度下,反应${{\text{N}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\text{+3}{{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons \text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{g} \right)$在密闭容器中达到平衡时,测得$c\rm (N_{2})=0.10\;\rm mol/L$$c\rm (H_{2})=0.20\;\rm mol/L$$c\rm (NH_{3})=0.20\;\rm mol/L$。相同温度下,按下列$4$组初始浓度进行实验,下列说法不正确的是$(\qquad)$

$c\rm (N_{2})/(mol·L^{-1})$$\rm 0.40$$\rm 0.20$$\rm 0.20$$\rm 0.20$
$c\rm (H_{2})/(mol·L^{-1})$$\rm 1.00$$\rm 0.40$$\rm 0.20$$\rm 0.50$
$c\rm (NH_{3})/(mol·L^{-1})$$\rm 0$$\rm 0.40$$\rm 0.20$$\rm 0$
["

平衡时$\\rm NH_{3}$的体积分数:①$\\rm =$

","

③中:$v_{正}\\gt v_{逆}$

","

④中反应达到平衡时,$\\rm N_{2}$的转化率为$\\rm 50\\%$

","

该温度下,③中反应的平衡常数$K=5$

"]
[["D"]]

一定温度下,反应${{\text{N}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\text{+3}{{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons \text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{g} \right)$在密闭容器中达到平衡时,测得$c\rm (N_{2})=0.10\;\rm mol/L$$c\rm (H_{2})=0.20\;\rm mol/L$$c\rm (NH_{3})=0.20\;\rm mol/L$,则平衡常数$ K= \dfrac{{{{c}}^{2}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}{{c}\left( {{\text{N}}_{\text{2}}} \right)\cdot {{{c}}^{3}}\left( {{\text{H}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{{{0.2}^{2}}}{0.1\times {{0.2}^{3}}}=50$,据此分析。

$\rm A$.反应②相当于加入$\rm 0.4\;\rm mol\; N_{2}$$\rm 1.0\;\rm mol\;H_{2}$,则实验①与实验②互为等效平衡,则平衡时$\rm NH_{3}$的体积分数:①$\rm =$②,$\rm A$正确;

$\rm B$.③中,${{ {Q}}_{\rm {c}}}=\dfrac{{{{c}}^{2}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}{{c}\left( {{\text{N}}_{\text{2}}} \right)\cdot {{{c}}^{3}}\left( {{\text{H}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{{{0.2}^{2}}}{0.2\times {{0.2}^{3}}}=25\lt {K}$,则平衡正向移动,即$v_{正}\gt v_{逆}$$\rm B$正确;

$\rm C$.设氮气的变化量为$x\rm \;mol/L$,根据题中信息列出三段式:

$\begin{matrix} {} & {{\text{N}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)+ & \text{3}{{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\rightleftharpoons & \text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{g} \right) \\ 起始量\left( \text{mol}/\text{L} \right) & 0.2 & 0.5 & 0 \\变化量 \left( \text{mol}/\text{L} \right) & {x} & 3{x} & 2{x} \\ 平衡量\left( \text{mol}/\text{L} \right) & 0.2 -x & 0.5-3{x} & 2{x} \\ \end{matrix}$

由于温度不变,则平衡常数不变,则$ K= \dfrac{{{{c}}^{2}}\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}{{c}\left( {{\text{N}}_{\text{2}}} \right)\cdot {{{c}}^{3}}\left( {{\text{H}}_{\text{2}}} \right)}=\dfrac{{{\left( 2{x} \right)}^{2}}}{\left( 0.2 -x \right)\times {{\left( 0.5-3{x} \right)}^{3}}}=50$,解得$x=0.1\;\rm mol/L$,则$\rm N_{2}$的转化率为$\dfrac{0.1\;\rm \text{mol}/\text{L}}{0.2\;\rm \text{mol}/\text{L}}\times 100\%=50\%$$\rm C$正确;

$\rm D$.由分析可知,该温度下,③中反应的平衡常数$K=50$$\rm D$错误。

故选:$\rm D$

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