高考化學一輪復習訓練第7章第3節(jié)化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向

第七章第三節(jié)[A組·基礎練習]1．下列關于化學平衡常數(shù)的說法，正確的是()A．在任何條件下，化學平衡常數(shù)都是一個定值B．當改變反應物的濃度時，化學平衡常數(shù)會發(fā)生改變C．化學平衡常數(shù)與溫度、反應物濃度、體系的壓強都有關D．由化學平衡常數(shù)可以推斷一個可逆反應進行的程度【答案】D【解析】化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與濃度、壓強、催化劑無關。2．下列說法中不正確的是()A．SiO2(s)＋2C(s)Si(s)＋2CO(g)只能在高溫下自發(fā)進行，則該反應的ΔH>0B．3C(s)＋CaO(s)CaC2(s)＋CO(g)在常溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH>0C．BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)在室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH<0D．常溫下，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)能夠自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0【答案】C3．(2021·江西南昌模擬)向容積固定為2L的密閉容器中充入9.6molNO和4.8molO2，①2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0②2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0測得NO2和N2O4的濃度變化如下圖所示，0～10min維持容器溫度為T℃，10min時改變某反應條件，一段時間后再次平衡。下列說法正確的是()A．前5min反應的平均速率v(NO)＝0.24mol·L－1·min－1B．T℃時反應①的化學平衡常數(shù)K＝0.36C．10min時改變反應條件可能是降低溫度D．若起始時向該容器中充入1.6molNO2和4.0molN2O4，T℃達到平衡時，NO2的物質(zhì)的量濃度與圖中5～10min的不同【答案】B【解析】5min時容器內(nèi)NO2、N2O4的濃度分別為1.2mol·L－1、0.8mol·L－1，v(NO)＝v(NO2)，則前5min的平均反應速率為v(NO)＝2.8mol·L－1÷5min＝0.56mol·L－1·min－1，A錯誤；結合以上分析知，5min后到達平衡時c(NO)＝4.8mol·L－1－2.8mol·L－1＝2mol·L－1、c(O2)＝1mol·L－1、c(NO2)＝1.2mol·L－1，故T℃時，反應①的K＝eq\f(1.22,22×1)＝0.36L·mol－1，B正確；10min時NO2、N2O4的濃度均減小，可能改變的條件是升高溫度，C錯誤；利用原子守恒知，起始時充入1.6molNO2與4.0molN2O4，同原平衡是等效平衡，則NO2的物質(zhì)的量濃度與圖中5～104．低溫脫硝技術可用于處理廢氣中的氮氧化物，發(fā)生的化學反應為2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)eq\o(,\s\up7(130℃),\s\do5(催化劑))2N2(g)＋3H2O(g)ΔH<0，在恒容的密閉容器中，下列有關說法正確的是()A．平衡時，其他條件不變，升高溫度可使該反應的平衡常數(shù)增大B．平衡時，其他條件不變，增加NH3的濃度，廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率減小C．單位時間內(nèi)消耗NO和N2的物質(zhì)的量之比為1∶2時，反應達到平衡D．其他條件不變，使用高效催化劑，廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率增大【答案】C【解析】正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小，A錯誤；增大一種反應物濃度，其他反應物轉(zhuǎn)化率增大，B錯誤；單位時間內(nèi)消耗NO和N2屬于不同的反應方向，物質(zhì)的量之比為1∶2時，等于化學計量數(shù)之比，反應達到平衡，C正確；使用催化劑平衡不移動，廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率不變，D錯誤。5．(2020·山西太原聯(lián)考)CO常用于工業(yè)冶煉金屬。在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達平衡后氣體中l(wèi)geq\f(cCO,cCO2)與溫度(T)的關系曲線如下圖。下列說法正確的是()A．通過增高反應爐的高度，延長礦石和CO接觸的時間，能減少尾氣中CO的含量B．CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬CrC．CO還原PbO2的反應ΔH＞0D．工業(yè)冶煉金屬Cu時，高溫有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率【答案】B【解析】增高反應爐的高度，延長CO與礦石的接觸時間，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，A錯誤；由圖像可知用CO冶煉金屬鉻時，lgeq\f(cCO,cCO2)一直很大，說明CO轉(zhuǎn)化率很低，不適宜，B正確；由圖像可知CO還原PbO2的溫度越高，lgeq\f(cCO,cCO2)越大，說明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動，故ΔH＜0，C錯誤；由圖像可知用CO冶煉金屬銅時，溫度越高lgeq\f(cCO,cCO2)越大，故CO轉(zhuǎn)化率越低，D錯誤。6．(2020·廣東廣州五校聯(lián)考)FeCl3溶液與KSCN溶液混合時存在下列平衡：Fe3＋(aq)＋SCN－(aq)Fe(SCN)2＋(aq)。已知某一條件下，反應達到平衡時，F(xiàn)e(SCN)2＋的物質(zhì)的量濃度與溫度的關系如下圖所示，下列說法正確的是()A．該反應為吸熱反應B．T1、T2時反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1>K2C．反應處于D點時，一定有v正小于v逆D．A點的c(Fe3＋)比B點的c(Fe3＋)大【答案】B【解析】隨著溫度的升高，c[Fe(SCN)2＋]逐漸減小，說明正反應放熱，ΔH<0，A錯誤；正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則K減小，所以溫度T1<T2時，反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1>K2，B正確；在曲線下方，未處于平衡狀態(tài)，c[Fe(SCN)2＋]比平衡狀態(tài)時小，反應向正反應方向進行，v(正)>v(逆)，C錯誤；升高溫度，平衡向逆反應方向移動，A點溫度小于B點，所以A點的c(Fe3＋)小，D錯誤。7．甲醇脫氫可制取甲醛：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如下圖所示(已知反應在1L的密閉容器中進行)。A．平衡常數(shù)：K600K>K750KB．從Y到Z點可通過增大壓強實現(xiàn)C．在T1點溫度時，該反應的平衡常數(shù)為8.1D．若工業(yè)上利用此反應進行生產(chǎn)，為了提高經(jīng)濟效益，可將反應溫度升高至1050K以上【答案】C【解析】在T1點溫度下，CH3OH轉(zhuǎn)化率為90%，其平衡常數(shù)為eq\f(0.9×0.9,0.1)＝8.1，C正確。[B組·提高練習]8．N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH>0T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)如下表：t/s050010001500c(N2O5)/(mol·L－1)5.003.522.502.50下列說法不正確的是()A．500s內(nèi)N2O5的分解速率為2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1溫度下的平衡常數(shù)K1＝125,1000s時轉(zhuǎn)化率為50%C．其他條件不變時，T2溫度下反應平衡時測得N2O5(g)濃度為2.98mol·L－1，則T1<T2D．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T3溫度下的平衡常數(shù)為K3，若K1>K3，則T1>T3【答案】C【解析】v(N2O5)＝eq\f(5.00－3.52mol·L－1,500s)＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正確；1000s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化，即達到了化學平衡，列出兩種量如下：2N2O54NO2＋O2起始(mol·L－1)5.0000平衡(mol·L－1)2.505.001.25則K1＝eq\f(c4NO2·cO2,c2N2O5)＝eq\f(5.004×1.25,2.502)＝125，α(N2O5)＝eq\f(2.50,5.00)×100%＝50%，B正確；T2溫度下的N2O5平衡濃度大于T1溫度下的，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆反應是放熱反應，則降低溫度平衡向放熱方向移動，即T2<T1，C錯誤；對于吸熱反應來說，T越高，K越大，若K1>K3，則T1>T3，D正確。9．一定條件下存在反應：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH<0，現(xiàn)有三個相同的1L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molH2和1molI2(g)，在Ⅱ中充入2molHI(g)，在Ⅲ中充入2molH2和2molI2(g)，700℃條件下開始反應。A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反應速率相同B．容器Ⅰ、Ⅲ中反應的平衡常數(shù)相同C．容器Ⅰ中的氣體顏色比容器Ⅱ中的氣體顏色深D．容器Ⅰ中H2的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中HI的轉(zhuǎn)化率之和等于1【答案】C【解析】在恒容絕熱條件下，容器Ⅰ、Ⅱ中分別從正、逆反應方向達平衡，Ⅰ中放熱，Ⅱ中吸熱，兩反應達平衡時溫度不同，所以正反應速率不相同，A錯誤；Ⅲ中放出的熱量較多，故容器Ⅰ、Ⅲ中平衡時溫度不同，反應的平衡常數(shù)不相同，B錯誤；Ⅰ中放熱，Ⅱ中吸熱，達到平衡時容器Ⅰ中溫度比Ⅱ中高，升溫平衡逆向移動，c(I2)增大，故容器Ⅰ中的氣體顏色比容器Ⅱ中的氣體顏色深，C正確；若恒溫時容器Ⅰ、Ⅱ中形成等效平衡，容器Ⅰ中H2的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中HI的轉(zhuǎn)化率之和等于1，但本題條件是恒容絕熱條件，平衡時溫度不同，D錯誤。10．(2020·河北秦皇島一診)在一個體積為2L的真空密閉容器中加入0.5molCaCO3，發(fā)生反應CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，測得二氧化碳的物質(zhì)的量濃度隨溫度的變化關系如下圖所示，圖中A曲線表示CO2的平衡濃度與溫度的關系，B曲線表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間時CO2的物質(zhì)的量濃度的變化。(1)該反應正反應為________(填“吸”或“放”)熱反應；溫度為T5時，該反應耗時40s達到平衡，則此溫度下，該反應的平衡常數(shù)數(shù)值為__。(2)如果該反應的平衡常數(shù)K值變大，該反應______(填編號)。a．一定向逆反應方向移動b．在平衡移動時正反應速率先增大后減小c．一定向正反應方向移動d．在平衡移動時逆反應速率先減小后增大(3)請說明隨溫度的升高，曲線B向曲線A逼近的原因：____________________。(4)保持溫度、體積不變，充入CO2氣體，則CaCO3的質(zhì)量________，CaO的質(zhì)量________，CO2的濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)?！敬鸢浮?1)吸0.20(2)bc(3)隨著溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需要的時間變短(4)增大減小不變【解析】(1)T5時，c(CO2)＝0.20mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。(4)體積不變，增大c(CO2)，平衡逆向移動，CaCO3質(zhì)量增大，CaO質(zhì)量減小，由于溫度不變，K不變，所以c(CO2)不變。11．已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝Q，其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示：溫度/℃400500850平衡常數(shù)9.9491(1)上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為__________________，該反應的Q________0(填“>”或“<”)。(2)850℃時，在體積為10L的反應器中通入一定量的CO和H2O(g)，發(fā)生上述反應，CO和H2O(g)濃度變化如下圖所示，則0～4min時平均反應速率v((3)若在500℃時進行，且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.02mol·L－1，該條件下，(4)若在850℃時進行，設起始時CO和H2O(g)共為1mol，其中水蒸氣的體積分數(shù)為x，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為y，試推導y隨x變化的函數(shù)關系式：______(5)有人提出可以設計反應2CO2C＋O2(ΔH>0)來消除CO的污染。請判斷上述反應能否自發(fā)進行：______(填“可能”或“不可能”)，理由是____________________________?！敬鸢浮?1)K＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)<(2)0.03mol·L－1·min－1(3)75%(4)y＝x(5)不可能ΔH>0且ΔS<0，不能自發(fā)進行【解析】(1)依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動，故正反應為放熱反應，ΔH<0。(2)v(CO)＝(0.20mol·L－1－0.08mol·L－1)÷4min＝0.03mol·L－1·min－1。(3)設CO的濃度變化量為a，則CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)起始(mol·L－1)0.020.0200變化(mol·L－1)aaaa平衡(mol·L－1)0.02－a0.02－aaa代入500K＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq\f(a×a,0.02－a·0.02－a)＝9，解得a＝0.015CO的最大轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.015,0.02)×100%＝75%。(4)因850℃時反應平衡常數(shù)為1。設起始時H2O(g)的物質(zhì)的量為xmol，CO的物質(zhì)的量為(1－x)mol，則CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)起始：(1－x)x00轉(zhuǎn)化：(1－x)y(1－x)y(1－x)y(1－x)y平衡：(1－x)(1－y)(x－y＋xy)(1－x)y(1－x)y所以平衡常數(shù)K＝eq\f(1－xy×1－xy,1－x1－y×x－y＋xy)＝1，解得y＝x。(5)反應2CO2C＋O2(ΔH>0)，則ΔG＝ΔH－TΔS>0，反應吸熱ΔH>0且ΔS<0，依據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS判斷該反應在任何情況下不能自發(fā)進行。12．在某溫度下，將2molCO與5molH2的混合氣體充入容積為2L的密閉容器中，在催化劑的作用下發(fā)生反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。經(jīng)過5min后，反應達到平衡，此時轉(zhuǎn)移電子6(1)該反應的平衡常數(shù)為__________，v(CH3OH)＝______mol·L－1·min－1。若保持體積不變，再充入2molCO和1.5molCH3OH，此時v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。(2)在其他條件不變的情況下，再增加2molCO與5molH2，達到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)下列不能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a．CH3OH的質(zhì)量不變b．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變c．v逆(CO)＝2v正(H2)d．混合氣體的密度不再發(fā)生改變(4)在一定壓強下，容積為VL的容器充入amolCO與2amolH2，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如下圖所示則p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”，下同)。ΔH________0，該反應在________(填“高溫”或“低溫”)下能自發(fā)進行。(5)能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是________(填字母)。a．及時分離出CH3OH氣體b．適當升高溫度c．增大H2的濃度d．選擇高效催化劑【答案】(1)30.15>(2)增大(3)cd(4)小于小于低溫(5)c【解析】(1)某溫度，將2molCO與5molH2的混合氣體充入容積為2L的密閉容器中，經(jīng)過5min后，反應達到平衡，依據(jù)化學方程式可知轉(zhuǎn)移電子4mol消耗CO物質(zhì)的量為1mol，則此時轉(zhuǎn)移電子6mol，消耗CO物質(zhì)的量＝eq\f(6mol,4mol)×1mol＝1.5mol，則CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始量(mol)250變化量(mol)1.531.5平衡量(mol)0.521.5平衡常數(shù)K＝eq\f(\f(1.5,2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,2)))2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,2))))＝3；甲醇表示的反應速率v(CH3OH)＝eq\f(\f(1.5mol,2L),5min)＝0.15mol·L－1·min－1，若保持體積不變，再充入2molCO和1.5molCH3OH，計算此時濃度商Qc＝eq\f(\f(1.5＋1.5mol,2L),\f(0.5＋2mol,2L)×1mol·L－12)＝1.2<3，說明平衡正向進行，此時v(正)>v(逆)。(2)在其他條件不變的情況下，再增加2molCO與5molH2，相當于增大壓強，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反應是氣體體積減小的反應，平衡正向移動，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大。(3)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，當滿足2v逆(CO)＝v正(H2)時，說明氫氣的正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，但v逆(CO)＝2v正(H2)不能說明反應達到平衡狀態(tài)，c符合；反應前后氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，混合氣體的密度始終不發(fā)生改變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，d符合。(4)相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖像知，p1小于p2；溫度升高，一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，ΔH<0；CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反應是氣體體積減小的反應，ΔS<0，低溫下滿足ΔH－TΔS<0，即低溫下能自發(fā)進行。(5)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0，反應是氣體體積減小的放熱反應。及時分離出CH3OH，減少生成物濃度，平衡正向移動，但反應速率減小，a錯誤；升高溫度，平衡逆向移動，b錯誤；增大H2的濃度，化學反應速率加快，平衡正向移動，c正確；選擇高效催化劑，化學反應速率加快，平衡不移動，d錯誤。13．(2021·河北晉州月考)亞硝酰氯(ClNO)是有機合成中的重要試劑，可通過反應獲得：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)。(1)氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時會生成亞硝酰氯，涉及如下反應：①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)K1②4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)K2③2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)K3則K3＝___