2019高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)課時練23 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向.doc

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基礎(chǔ)課時練(二十三)化學(xué)平衡常數(shù)　化學(xué)反應(yīng)進行的方向 1．(2018哈爾濱三中調(diào)研)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(yīng)的ΔH＞0 B．3C(s)＋CaO(s)===CaC2(s)＋CO(g)在常溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的ΔH＞0 C．BaSO4(s)＋4C(s)===BaS(s)＋4CO(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的ΔH＜0 D．常溫下，2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)能夠自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH＜0 答案：C 2．(2018濟南槐陰區(qū)質(zhì)檢)可逆反應(yīng)：2SO2＋O22SO3達到平衡狀態(tài)時，保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2。下列說法正確的是(K為平衡常數(shù)，Q為濃度商)(　　) A．Q不變，K變大，O2轉(zhuǎn)化率增大 B．Q不變，K變大，SO2轉(zhuǎn)化率減小 C．Q變小，K不變，O2轉(zhuǎn)化率減小 D．Q增大，K不變，SO2轉(zhuǎn)化率增大 答案：C 3．某溫度下，向容積為1 L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol SO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強不再變化時測得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)為(　　) A．8.0102 molL－1　　　 B．1.6103 molL－1 C．3.2103 molL－1 D．4.0102 molL－1 解析：選B　　　　　　2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) 起始(mol) 0.10 0 0 平衡(mol) 0.10－2x 2x x 100%＝20%　x＝0.01 mol K＝＝＝ 所以逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為1 600，B正確。 4．(2018北海市統(tǒng)考)已知X(g)＋Y(g)Z(g)＋G(g)　ΔH的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表所示。 溫度/℃ 600 700 830 1 000 1 200 平衡常數(shù)K 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 在830℃時，向2 L密閉容器中投入a mol X、b mol Y氣體，反應(yīng)并達到平衡狀態(tài)。下列說法不正確的是(　　) A．600℃和1 200℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式相同 B．該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) C．上述反應(yīng)達到平衡時X的最大轉(zhuǎn)化率為50% D．上述反應(yīng)達到平衡時密度、相對分子質(zhì)量都不變 解析：選B　A項，化學(xué)方程式相同，則化學(xué)平衡常數(shù)表達式相同，溫度不同，化學(xué)平衡常數(shù)的值不同，正確；B項，由表可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，錯誤；C項，當(dāng)a＝b時，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率最大，由于830℃ K＝1.0可計算X的最大轉(zhuǎn)化率為50%，正確；D項，反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變，總的物質(zhì)的量不變，體積也不變，則達到平衡時的密度、相對分子質(zhì)量都不變，正確。 5．(2017華中師大附中期末)一定條件下，發(fā)生反應(yīng)：X(g)＋2Y(g)2Z(g)?，F(xiàn)有三個容積均為2 L的恒容密閉容器甲、乙、丙，起始投料如下： 甲 乙 丙 X/g 1 mol 0 2 mol Y/g 2 mol 0 4 mol Z/g 0 2 mol 0 三個容器置于同一恒溫環(huán)境中進行反應(yīng)。下列判斷不正確的是(　　) A．三個容器中平衡常數(shù)大?。杭祝家遥急? B．三個容器中X的平均反應(yīng)速率不相等 C．達到平衡時，丙容器中的n(Z)大于甲容器中的2倍 D．若丙容器中X的轉(zhuǎn)化率為80%，則平衡常數(shù)K為80 Lmol－1 解析：選A　溫度相同，三個容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)大小相等，A項錯誤；三個容器中起始物質(zhì)或濃度不相同，在相同條件下反應(yīng)速率不等，B項正確；若將甲容器容積縮小一半，甲、丙兩容器中起始反應(yīng)物的濃度相等，兩個平衡等效，Z的體積分數(shù)相等，n(Z)丙＝2n(Z)甲，但由于正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，甲容器體積恢復(fù)為2 L，平衡逆向移動，甲容器中Z的體積分數(shù)減小，故平衡時丙容器中Z的物質(zhì)的量大于甲容器中的2倍，C項正確；丙容器中X的轉(zhuǎn)化率為80%，達到平衡：c(X)＝0.2 molL－1，c(Y)＝0.4 molL－1，c(Z)＝1.6 molL－1，K＝＝ Lmol－1＝80 Lmol－1，D項正確。 6．在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表： 物質(zhì) X Y Z 初始濃度/(molL－1) 0.1 0.2 0 平衡濃度/(molL－1) 0.05 0.05 0.1 下列說法錯誤的是(　　) A．反應(yīng)達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50% B．反應(yīng)可表示為X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常數(shù)為1 600 C．增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數(shù)增大 D．升高溫度平衡常數(shù)增大，則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 解析：選C　平衡建立的過程中，X的轉(zhuǎn)化濃度為0.05 molL－1。其轉(zhuǎn)化率為100%＝50%，A項對；平衡建立過程中，X、Y、Z轉(zhuǎn)化的濃度分別為0.05 molL－1,0.15 molL－1,0.1 molL－1，三者的化學(xué)計量數(shù)之比為1∶3∶2，反應(yīng)可表示為X＋3Y2Z，平衡常數(shù)K＝＝1 600，B項對；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，C項錯；對于吸熱反應(yīng)，升溫K值增大，D項正確。 7．800℃時，在容積為2 L的密閉容器中，充入0.20 mol X(g)和0.10 mol的Y(g)的混合氣，發(fā)生反應(yīng)2X(g)＋Y2(g)2XY(g)，n(X)隨時間變化如表： 時間/s 0 1 2 3 4 5 n(X)/mol 0.20 0.10 0.08 0.06 0.06 0.06 下列說法正確的是(　　) A．達到平衡后，升高溫度，K減小，則該反應(yīng)的ΔH＞0 B．前2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(Y2)＝0.015 molL－1s－1 C．該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ D．其他條件不變時，向平衡體系中再充入0.06 mol X、0.03 mol Y2和0.14 mol XY，則Y的轉(zhuǎn)化率減小 解析：選B　A項，升高溫度，K減小，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，錯誤；B項，前2 s內(nèi)v(Y2)＝＝0.015 molL－1s－1，正確；C項，　　　　　　　　　 2X(g)　＋Y2(g)2XY(g) 初始濃度(molL－1) 0.10 0.05 0 變化濃度(molL－1) 0.07 0.035 0.07 平衡濃度(molL－1) 0.03 0.015 0.07 K＝＝，錯誤；D項，再充入0.06 mol X、0.03 mol Y2和0.14 mol XY，則充入各物質(zhì)的量與平衡時各物質(zhì)的量相等，相當(dāng)于將容器體積縮小一半，平衡向右移動，可判斷出Y的轉(zhuǎn)化率增大，錯誤。 8．活性炭可處理大氣污染物NO，反應(yīng)原理：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。T℃時，在2 L密閉容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol活性炭(無雜質(zhì))，平衡時活性炭物質(zhì)的量是2.000 mol。下列說法不合理的是(　　) A．該溫度下的平衡常數(shù)：K＝ B．達到平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率是60% C．3 min未達到平衡，則v(NO)＝0.01 molL－1min－1 D．升高溫度有利于活性炭處理更多的污染物NO 解析：選D　利用三段式分析。 　　　　　 C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) 2.030 0.100 0 0 0.030 0.060 0.030 0.030 2.000 0.04 0.030 0.030 平衡時各物質(zhì)的濃度：c(NO)＝0.02 molL－1，c(N2)＝0.015 molL－1，c(CO2)＝0.015 molL－1。A項，該溫度下的平衡常數(shù)：K＝＝，正確；B項，達到平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率：100%＝60%，正確；C項，3 min末達到平衡，則v(NO)＝＝0.01 molL－1min－1，正確；D項，不知道反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，無法確定溫度對該反應(yīng)限度的影響，錯誤。 9．(2018四川師大附中模擬)恒溫下，容積均為2 L的密閉容器M、N中，分別有以下兩種起始投料建立的可逆反應(yīng)3A(g)＋2B(g)2C(g)＋xD(s)的化學(xué)平衡狀態(tài)，相關(guān)數(shù)據(jù)如下： M：3 mol A、2 mol B,2 min達到平衡，生成D 1.2 mol，測得從反應(yīng)開始到平衡C的速率為0.3 molL－1min－1；N：2 mol C、y mol D，達到平衡時c(A)＝0.6 molL－1。下列結(jié)論中不正確的是(　　) A．x＝2 B．平衡時M中c(A)＝0.6 molL－1 C．y<0.8 D．M中B的轉(zhuǎn)化率與N中C的轉(zhuǎn)化率之和為1 解析：選C　M中n(D)＝1.2 mol n(C)＝0.3 molL－1min－12 min 2 L＝1.2 mol 所以x＝2。 　　　　　3A(g)＋2B(g)2C(g)＋2D(s) n(起始)/mol 3 2 0 0 n(轉(zhuǎn)化)/mol 1.8 1.2 1.2 1.2 n(平衡)/mol 1.2 0.8 1.2 1.2 N中，平衡時n(A)＝1.2 mol。 　　　　　3A(g)＋2B(g)2C(g)＋2D(s) n(起始)/mol 0 0 2 y n(轉(zhuǎn)化)/mol 1.2 0.8 0.8 0.8 n(平衡)/mol 1.2 0.8 1.2 y－0.8 C項，因平衡時D不能完全轉(zhuǎn)化，所以其物質(zhì)的量一定大于0.8 mol，即y>0.8；D項，M中α(B)＝60%，N中α(C)＝40%，之和為1。 10．(2018湖南師大附中模擬)N2O5是一種新型硝化劑，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為： t/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/(molL－1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列說法不正確的是(　　) A．500 s內(nèi)，N2O5的分解速率為2.9610－3molL－1s－1 B．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1＝125,1 000 s時N2O5的轉(zhuǎn)化率為50% C．其他條件不變時，T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 molL－1，則有T1＜T2 D．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1＞T2，則有K1＞K2 解析：選C　500 s內(nèi)c(N2O5)由5.00 molL－1降低到3.52 molL－1，則有v(N2O5)＝＝2.9610－3molL－1s－1，A正確。1 000 s時，c(N2O5)＝2.50 molL－1，則c(NO2)＝5 molL－1，c(O2)＝1.25 molL－1，此時N2O5的轉(zhuǎn)化率為＝50%；化學(xué)平衡常數(shù)K1＝＝＝125，B正確。T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 molL－1＞2.50 molL－1，說明反應(yīng)正向進行的程度減小，即反應(yīng)速率小，故有T1＞T2，C錯誤。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，由于T1＞T2，則有K1＞K2，D正確。 11．(2017哈爾濱六中期中)甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示： 化學(xué)反應(yīng) 平衡 常數(shù) 溫度/℃ 500 800 ①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.5 ③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3 回答下列問題： (1)反應(yīng)②是____________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 (2)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(p)的關(guān)系如圖甲所示，則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)____________K(B)(填“＞”“＜”或“＝”)。 (3)根據(jù)反應(yīng)①、②與③可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝____________________(用K1、K2表示)。500℃時測得反應(yīng)③在某時刻時，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度(molL－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v(正)____________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)。 (4)在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，已知c(CO)～t(反應(yīng)時間)變化曲線Ⅰ如圖乙所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ和曲線Ⅲ： ①當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅱ時，改變的條件是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍€Ⅲ時，改變的條件是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)②的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，說明升高溫度，平衡正向移動，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。 (2)依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化而不隨壓強變化分析，圖像中平衡狀態(tài)由A變到B時，壓強增大而溫度不變，故A、B兩點的平衡常數(shù)相等。 (3)反應(yīng)③為3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，依據(jù)蓋斯定律，由反應(yīng)①＋②可得反應(yīng)③，故平衡常數(shù)K3＝K1K2。500℃時測得反應(yīng)③在某時刻時，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度(molL－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，此時濃度商為Qc＝＝≈0.88＜K(500℃)＝2.5，故此時反應(yīng)正向進行，則有v(正)＞v(逆)。 (4)①曲線Ⅰ→曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，由于容器的容積可變，故此時改變的條件是加入了催化劑。②曲線Ⅰ→曲線Ⅲ：c(CO)瞬間增大，由于反應(yīng)②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)是氣體總分子數(shù)不變的反應(yīng)，可變?nèi)萜髦袣怏w的體積和濃度成反比，氣體的物質(zhì)的量不變；曲線Ⅰ對應(yīng)的容器容積為3 L，c平衡(CO)＝3 molL－1；改變條件后為曲線Ⅲ，此時c平衡(CO)＝4.5 molL－1，則氣體的體積為V＝＝2 L，故將容器的容積快速壓縮至2 L符合圖像變化。 答案：(1)吸熱　(2)＝　(3)K1K2?。? (4)①加入催化劑　②將容器的容積快速縮小至2 L 12．(2018綿陽南山中學(xué)月考)科學(xué)家研究出一種以天然氣為燃料的“燃燒前捕獲系統(tǒng)”，其簡單流程如圖所示(條件及物質(zhì)未標出)。 (1)已知：CH4、CO、H2的燃燒熱分別為890.0 kJmol－1、283.0 kJmol－1、285.8 kJmol－1，則上述流程中第一步反應(yīng)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)的ΔH＝________________________________________________________________________。 (2)工業(yè)上可用H2和CO2制備甲醇，其反應(yīng)方程式為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，某溫度下，將1 mol CO2和3 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，測得不同時刻反應(yīng)前后的壓強關(guān)系如下表： 時間/h 1 2 3 4 5 6 0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80 ①用H2表示前2 h的平均反應(yīng)速率v(H2)＝_____________________________________ ____________； ②該溫度下，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為____________。 (3)在300℃、8 MPa下，將CO2和H2按物質(zhì)的量之比1∶3通入一密閉容器中發(fā)生(2)中反應(yīng)，達到平衡時，測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)為Kp＝____________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù))。 (4)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa時，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如圖所示為不同溫度(T)下，平衡時四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)關(guān)系。 ①該反應(yīng)的ΔH____________0(填“＞”或“＜”)。 ②曲線c表示的物質(zhì)為____________。 ③為提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是___________________。 解析：(2)①恒溫恒容時，氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，2 h時，＝0.85，設(shè)消耗CO2的物質(zhì)的量為x mol， CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔV 1 2 x mol 2x mol 則有＝0.85，解得x＝0.3，故前2 h的平均反應(yīng)速率v(H2)＝＝0.225 molL－1h－1。 ②該溫度下，反應(yīng)進行5 h時達到平衡狀態(tài)，此時＝0.80，設(shè)消耗CO2的物質(zhì)的量為y mol，則有＝0.80，解得y＝0.4，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為100%＝40%。 (3)設(shè)開始時投入CO2和H2的物質(zhì)的量分別為1 mol、3 mol，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則有： 　　　　　　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol 1 3 0 0 轉(zhuǎn)化量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5 平衡量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5 則平衡時p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2O)＝8 MPa＝ MPa，p(H2)＝8 MPa＝4 MPa，故該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)為Kp＝＝。 (4)①由圖可知，隨著溫度的升高，n(H2)逐漸增大，說明平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故有ΔH＜0。②隨著溫度的升高，n(H2)逐漸增大，由于H2是反應(yīng)物，則另一條逐漸增大的曲線a代表CO2；C2H4(g)、H2O(g)都是生成物，隨著平衡逆向移動，二者的物質(zhì)的量逐漸減小，根據(jù)化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系可知，曲線b代表H2O(g)，曲線c代表C2H4(g)。③該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)減少的放熱反應(yīng)，欲提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可以增大壓強或不斷分離出產(chǎn)物H2O(g)。 答案：(1)－71.4 kJmol－1 (2)①0.225 molL－1h－1?、?0%　(3) (4)①＜?、贑2H4　③加壓(或不斷分離出水蒸氣)