2021届高考化学一轮复习 化学平衡常数 化学反应进行的方向作业 10页

化学平衡常数　化学反应进行的方向 ‎(建议用时：35分钟)‎ ‎1．(2019·南阳一中模拟)下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　)‎ A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成 B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成 C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温时可自发进行 ‎[答案]　D ‎2．已知‎450 ℃‎时，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的K＝50，由此推测在‎450 ℃‎时，反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)的化学平衡常数为(　　)‎ A．50　　　　　　　　 B．0.02‎ C．100 D．无法确定 B　[K′＝＝＝0.02，B正确。]‎ ‎3．已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2，其能量变化随反应过程的图示如下。‎ ‎①2NO(g) N2O2(g)　ΔH1，平衡常数K1‎ ‎②N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)　ΔH2，平衡常数K2‎ 下列说法中不正确的是(　　)‎ A．ΔH1<0，ΔH2<0‎ B．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K＝K1/K2‎ C．表示2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ D．反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率 B　[由题图可知反应①和反应②的反应物总能量高于生成物总能量，所以ΔH1<0，ΔH2<0，A项正确；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，所以K＝K1×K2，B项错误；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2，C项正确；反应速率主要取决于慢反应的反应速率，反应②的活化能大于反应①，所以反应②的反应速率小于反应①，故反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率，D项正确。]‎ ‎4．密闭容器中，由H2和CO直接制备二甲醚(CH3OCH3)，其过程包含以下反应：‎ ⅰ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝‎ ‎－90.1 kJ·mol－1‎ ⅱ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 　ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1‎ 当其他条件相同时，由H2和CO直接制备二甲醚的反应中，CO平衡转化率随条件X的变化曲线如图所示。下列说法中正确的是 (　　)‎ A．由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应 B．条件X为压强 C．X增大，二甲醚的产率一定增大 D．X增大，该反应的平衡常数一定减小 A　[根据盖斯定律，将ⅰ×2＋ⅱ得：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol－1，因此由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应，A项正确；若X表示压强，根据2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，压强越大，CO的平衡转化率越大，与图像不符，B项错误；根据图像可知，X可能是温度，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，二甲醚的产率减小，C项错误；根据图像可知，X可能是CO的浓度，增大CO的浓度，CO的平衡转化率减小，但平衡常数不变，D项错误。]‎ ‎5．(2019·试题调研)已知T1温度下在容积为‎10 L的密闭容器中发生可逆反应X(g)＋Y(g) 2Z(g)＋2W(s)　ΔH，起始时充入15 mol X与15 mol Y,10 min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(Z)＝0.12 mol·L－1·min－1。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．T1温度下该反应的平衡常数为2.56‎ B．平衡时再充入一定量的X，平衡正向移动，X的转化率增大 C．若T2>T1，T2时K＝1.52，则该反应的ΔH>0‎ D．若其他条件不变，T3温度下，K＝1.96，则Y的平衡转化率约为41.3%‎ D　[根据Z的反应速率可知平衡时c(Z)＝1.2 mol·L－1，则平衡时，c(X)＝0.9 mol·L－1，c(Y)＝0.9 mol·L－1，W为固体，平衡常数K＝＝≈1.78，A项错误；平衡时，再充入一定量的X，平衡正向移动，但X的转化率减小，Y的转化率增大，B项错误；温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，C项错误；T3温度下，K＝1.96，则 ‎　　　　　　　X(g)＋　Y(g) 2Z(g)＋2W(s)‎ 起始/(mol·L－1) 1.5 1.5 0‎ 转化/(mol·L－1) x x 2x 平衡/(mol·L－1) 1.5－x 1.5－x 2x 平衡常数K＝＝1.96，解得x≈0.62，则Y的平衡转化率为×100%≈41.3%，D项正确。]‎ ‎6．在一密闭容器中加入等物质的量的A、B，发生如下反应：‎ ‎2A‎(g)＋2B(g) ‎3C(s)＋2D(g)，其平衡常数随温度和压强的变化如表所示：‎ 压强/Mpa 平衡常数 温度/℃‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎300‎ a b ‎16‎ ‎516‎ c ‎64‎ e ‎800‎ ‎160‎ f g 下列判断正确的是(　　)‎ A．ΔH＜0‎ B．其他条件相同，反应速率：v(1.0 MPa)＞v(1.5 MPa)‎ C．g＞f D．压强为2.0 MPa，温度为‎800 ℃‎时，A的转化率最大 D　[由表格中的数据知，平衡常数随温度升高而增大，故正反应为吸热反应，‎ ΔH＞0，A项错误。增大压强，反应速率增大，B项错误。平衡常数只与温度有关，温度不变，K值不变，所以g＝f，C项错误。该反应的正反应为气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强时，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，该反应的正反应为吸热反应，升温使平衡正向移动，A的转化率增大，D项正确。]‎ ‎7．元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)(绿色)、Cr2O(橙红色)、CrO(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：‎ CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图所示。‎ ‎(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)由图可知，溶液酸性增大，CrO的平衡转化率________(填“增大” “减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。‎ ‎(3)升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎[解析]　(1)由信息CrO和Cr2O在溶液中可相互转化，再结合图像知，Na2CrO4溶液中的转化反应为2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。(2)由图可知，溶液的酸性增强，Cr2O的浓度越大，平衡向正反应方向移动，因此CrO的平衡转化率增大；由反应2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O得该转化反应的平衡常数表达式为，根据A点数据可以得出c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1、c(Cr2O)＝0.25 mol·L－1，可求出转化的c(CrO)＝0.25 mol·L－1×2＝0.5 mol·L－1，进一步可得平衡时c(CrO)＝0.5 mol·L－1，代入表达式中得平衡常数K＝1.0×1014‎ ‎。(3)溶液中CrO的平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，由升高温度平衡向吸热的方向移动，得出正反应为放热反应，ΔH小于0。‎ ‎[答案]　(1)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O　(2)增大　1.0×1014　(3)小于 ‎8．(2019·许昌一诊)温度为T1时，在容积为‎1 L的恒容密闭容器中充入0.6 mol的NO2，达平衡时c(O2)＝0.2 mol·L－1，仅发生反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)　ΔH>0。实验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，仅受温度影响。请回答：‎ ‎(1)T1温度时， K＝________，＝________；‎ ‎(2)当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T1________T2(填“>”或“<”)，其理由是____________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)由反应：‎ ‎　　　　 　2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)　ΔH>0‎ 起始(mol·L－1)　0.6　　　　0　　　　0‎ 转化(mol·L－1) 2x 2x x 平衡时(mol·L－1) 0.6－2x 2x x 温度为T1时，由题可知，x＝0.2，K＝＝＝0.8。‎ 平衡时v正＝v逆，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，知K＝＝0.8。‎ ‎(2)当k正＝k逆时K′＝1>K，说明平衡右移，又因正反应为吸热，故T2>T1。‎ ‎[答案]　(1)0.8　0.8‎ ‎(2)<　k正＝k逆时，K＝＝1>0.8，又因该反应为吸热反应，升高温度，右移，K增大，故T10‎ 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表所示：‎ t/min ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎120‎ x(HI)‎ ‎1‎ ‎0.91‎ ‎0.85‎ ‎0.815‎ ‎0.795‎ ‎0.784‎ x(HI)‎ ‎0‎ ‎0.60‎ ‎0.73‎ ‎0.773‎ ‎0.780‎ ‎0.784‎ ‎(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为______(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 ‎ min－1，则在t＝40 min时，v正＝________min－1。‎ ‎[解析]　(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：‎ ‎　　　　　　　 　2HI(g) H2(g)＋I2(g)‎ 初始浓度/(mol·L－1) 1 0 0‎ 0.216 0.108 0.108‎ 0.784 0.108 0.108‎ K＝＝。‎ ‎(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在40 min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。‎ ‎[答案]　(1)　(2)k正/K　1.95×10－3‎ ‎11．(2019·广东名校联考)Cu2O与ZnO组成的催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) 　ΔH＝a kJ·mol－1。按n(H2)/n(CO)＝2将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。‎ ‎(1)该反应的ΔH________(填“<”或“>”)0，图中p1、p2、p3由大到小的顺序是________。‎ ‎(2)起始时，甲容器中c(H2)＝0.20 mol·L－1，c(CO)＝0.10 mol·L－1，在p3及T‎1 ℃‎下反应达到平衡，此时反应的平衡常数为________。起始时，乙容器中c(H2)＝0.40 mol·L－1，c(CO)＝0.20 mol·L－1，T‎1 ℃‎下反应达到平衡，CO的平衡转化率________。‎ A．大于40%　　　　　　 B．小于40%‎ C．等于40% D．等于80%‎ ‎[解析]　(1)从题图可看出，在压强相同时，升高温度，CO的平衡转化率降低，即升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，ΔH<0。该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下，压强越大，CO的平衡转化率越高，即p1>p2>p3。(2)由题图可知在p3、T‎1 ℃‎时CO的平衡转化率为40%，Δc(CO)＝Δc(CH3OH)＝0.04 mol·L－1、Δc(H2)＝0.08 mol·L－1，即平衡时c(CO)＝‎ ‎0.06 mol·L－1、c(H2)＝0.12 mol·L－1、c(CH3OH)＝0.04 mol·L－1，故平衡常数K＝‎ ≈46.3。乙容器中反应物起始浓度为甲容器中的2倍，则乙容器中反应达到的平衡相当于将甲容器体积压缩一半所达到的平衡，增大压强，平衡正向移动，故乙容器中CO的平衡转化率大于40%，A项正确。‎ ‎[答案]　(1)<　p1>p2>p3　(2)‎46.3　‎A ‎12．(2019·湖南四校联考)工业上可用排放的CO2与NH3合成尿素的方法达到NH3减排的目的：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH<0。‎ ‎(1)一定条件下，在‎1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和一定量的NH3，模拟工业生产得到CO2的平衡转化率(α)随氨碳比[＝x]的变化如图所示，其他条件不变，α随x增大而增大的原因是_______________________________________‎ ‎__________________________________________________________________；‎ 实际工业生产中氨碳比控制在4.0左右，而不是4.5的原因是_____________‎ ‎___________________________________________________________________；‎ 该温度下反应的平衡常数K＝________。‎ ‎(2)若x＝2.0，在‎1 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和NH3，此时体系压强为p1 kPa,5 min达到平衡时生成1 mol CO(NH2)2，此时容器内压强为p1 kPa，则 用NH3表示该反应的平均反应速率为________，CO2的平衡转化率为________。‎ ‎[解析]　(1)x增大，即NH3的浓度增大，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，故α随x增大而增大。由题图知，实际工业生产中氨碳比控制在4.0左右，而不是4.5的原因是氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2的平衡转化率增大较少，提高了生产成本。当＝4，即氨气的物质的量为4 mol时二氧化碳的平衡转化率为0.50，通过三段式法进行计算： ‎ ‎　2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)‎ 4　　　　1　　　　　　　　　　　0‎ 1　　　　0.50　　　　　　　　　0.50‎ 3　　　　0.50　　　　　　　　　0.50‎ K＝＝。(2)若x＝2.0，设充入的二氧化碳为m mol，则氨气为‎2m mol，根据三段式法进行计算：‎ ‎　 2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)‎ 　‎2m　　 m　　　　　0　　　　　　0‎ 2 1 1 1‎ ‎2m－‎2 m－1 1 1‎ 根据压强之比等于物质的量之比可得‎2m－2＋m－1＋1＝(‎2m＋m)，解得m＝2，则NH3的平均反应速率＝＝0.4 mol·L－1·min－1。CO2的平衡转化率＝×100%＝50%。‎ ‎[答案]　(1)x增大，NH3的浓度增大，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大　氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2的平衡转化率增大较少，提高了生产成本　　(2)0.4 mol·L－1·min－1　50%‎