2021届新高考选考化学一轮复习人教版化学平衡常数化学反应进行的方向作业 9页

化学平衡常数 化学反应进行的方向 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。‎ ‎1．只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)‎ A．K不变，平衡可能移动 B．平衡向右移动时，K不一定变化 C．K有变化，平衡一定移动 D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K也增大2倍 解析：选D。因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K不变，A、B项正确；K只与温度有关，K发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，化学平衡常数应变为K2，D项错误。‎ ‎2．下列有关说法正确的是(　　)‎ A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大 B．SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行 C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH<0，低温下能自发进行 D．某温度下SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　K＝ 解析：选C。A中气体生成液体是熵减的反应，不正确；B中ΔH>0，ΔS>0，反应在高温下自发进行，不正确；C中是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS<0可知，低温下能自发进行，正确；D中K＝，不正确。‎ ‎3．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：‎ ‎①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30‎ ‎②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081‎ ‎③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．NO分解反应：NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30‎ B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2‎ D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 解析：选C。A项，NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为＝1×1015，错误；B项，根据K2的值可知H2和O2之间反应的趋势很大，但需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。‎ ‎4．在淀粉KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：‎ t/℃‎ ‎5‎ ‎15‎ ‎25‎ ‎35‎ ‎50‎ K ‎1 100‎ ‎841‎ ‎689‎ ‎533‎ ‎409‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0‎ B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小 C．该反应的平衡常数表达式为K＝ D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689‎ 解析：选B。选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；选项B，温度升高，平衡逆向移动，c(I)减小，正确；选项C，K＝，错误；选项D，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。‎ ‎5．(2020·山西实验中学月考)已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)，在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　)‎ A．反应①的平衡常数K1＝ B．反应③的平衡常数K＝ C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值 D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 解析：选B。在书写平衡常数表达式时，固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝，B正确；反应③中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH<0，C错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。‎ ‎6．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则下列说法正确的是(　　)‎ A．a＝3　　　　　　　　　　 B．a＝2‎ C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%‎ 解析：选C。若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则可以确定该反应前后气体体积不变，所以a＝1，选项A、B错误；设B的转化率为x，列出三段式：‎ A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)‎ 初始物质的量/mol 2 3 0 0‎ 变化物质的量/mol 3x 3x 3x 3x 平衡物质的量/mol 2－3x 3－3x 3x 3x ＝1，解得x＝0.4，即B的转化率为40%，选项C正确，选项D错误。‎ 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。‎ ‎7．在一定条件下发生反应：4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH<0，T1时，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入NO2和O2，部分实验数据如表所示。下列说法不正确的是(　　)‎ 时间/s ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ c(NO2)/(mol·L－1)‎ ‎4.00‎ ‎2.52‎ ‎2.00‎ c3‎ c(O2)/(mol·L－1)‎ ‎1.00‎ c1‎ c2‎ ‎0.50‎ A.0～5 s内N2O5的平均反应速率为0.148 mol·L－1·s－1‎ B．其他条件不变，将容器体积压缩一半，则重新达到平衡时c(N2O5)<2.00 mol·L－1‎ C．设T1时平衡常数为K1，T2时平衡常数为K2，若T1K2‎ D．T1时平衡常数为0.125，平衡时NO2和O2的转化率均为50%‎ 解析：选B。0～5 s内，v(N2O5)＝v(NO2)＝×＝0.148 mol·L－1·s－1，A项正确；根据反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比，可得c1＝0.63，c2＝0.50，c3＝2.00，由此可知10 s时达到平衡，平衡时c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，将容器体积压缩一半，此时c(N2O5)＝2.00 mol·L－1，随后平衡正向移动，c(N2O5)>2.00 mol·L－1，B项错误；对于放热反应，温度越高，平衡常数越小，C项正确；达到平衡时c(NO2)＝2.00 mol·L－1，c(O2)＝0.50 mol·L－1，c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，K＝＝0.125，平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，O2的转化率为×100%＝50%，D项正确。‎ ‎8．(改编题)在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．上述反应的ΔH<0‎ B．压强：p4>p3>p2>p1‎ C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64‎ D．压强为p4时，在Y点：v正0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4的平衡转化率越小，故p4>p3>p2>p1，B项正确；1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即该温度下的平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，Y点反应未达到平衡状态，需增大CH4的转化率才能达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。‎ ‎9. (2020·烟台自主练习)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如图所示。‎ ‎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．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 解析：选B。由题图可知，反应①和反应②的反应物总能量均高于生成物总能量，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，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，B项错误，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。‎ 三、非选择题 ‎10．(2020·惠州模拟)工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。相关信息如下表：‎ 化学反应及平衡常数 平衡常数数值 ‎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 ‎2.5‎ ‎0.375‎ ‎(1)反应②的化学平衡常数表达式为K2＝________，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2c(CO)·c(H2O)，试判断此时温度为________。‎ ‎(2)500 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，发生反应②，达到平衡后，其化学平衡常数K2________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)；在其他条件不变的情况下，扩大容器容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)，化学平衡常数K2____________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(3)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系，K3＝________(用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(4)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示，则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v(H2)＝________。若某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示，则平衡状态由A变到B时，平衡常数KA________KB(填“>”“<”或“＝”)。‎ 解析：(1)根据反应②写出平衡常数的表达式为K2＝，随温度升高，平衡常数增大，说明正反应为吸热反应。某温度下，平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2‎ c(CO)·c(H2O)，K2＝＝＝2.5，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为800 ℃。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在500 ℃，反应②平衡常数的数值都是1.0；压强的改变不影响平衡常数，且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应，压强的改变也不会影响化学平衡。(3)根据三反应之间的关系，③＝①＋②，故K3＝K1·K2；根据反应③在500 ℃时的浓度值可知，此时Qc≈0.88<2.5，说明反应正向进行，故正反应速率大于逆反应速率。(4)根据图1，10 min时达到平衡，此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075 mol·L－1·min－1，则用H2表示的化学反应速率为0.15 mol·L－1·min－1；化学平衡常数只与温度有关，故在图2中温度不变时，平衡常数保持不变。‎ 答案：(1)　吸热　800 ℃‎ ‎(2)等于　不　不变 ‎(3)K1·K2　>‎ ‎(4)0.15 mol·L－1·min－1　＝‎ ‎11．(2020·山东等级考模拟)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为 CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)‎ 已知v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。‎ ‎(1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。‎ 该醇解反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。348 K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx＝______(保留2位有效数字)。在曲线①②③中，k正－k逆值最大的曲线是________；A、B、C、D四点中，v正最大的是________，v逆最大的是________。‎ ‎(2)343 K时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2 和2∶1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比为________时，乙酸甲酯转化率最大；与按1∶2投料相比，按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)该醇解反应使用离子交换树脂做催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是________。‎ a．参与了醇解反应，但并不改变反应历程 b．使k正和k逆增大相同的倍数 c．降低了醇解反应的活化能 d．提高乙酸甲酯的平衡转化率 解析：(1)根据图像，①的速率最快，说明①对应的是最高温度348 K，温度升高，平衡转化率增大，说明正向是吸热反应，所以ΔH>0。348 K时，设初始投入己醇和乙酸甲酯均为1 mol，则有 CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)‎ 　　 1　　　　 1　　　　 　 　0　 　　　　0‎ 　 0.64 0.64 0.64　 0.64‎ 　 0.36 0.36 0.64　 0.64‎ 代入平衡常数表达式：Kx＝x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]＝0.32×0.32/(0.18×0.18)≈3.2。‎ k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更多，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此k正－k逆值最大的曲线是①。根据v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，A点温度高且x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大，因此A点v正最大，C点温度高且x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大，因此C点v逆最大。‎ ‎(2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此，初始投料比为 2∶1 时乙酸甲酯转化率最大。化学平衡常数Kx只与温度有关，因此不变。‎ ‎(3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，a错误；催化剂不影响化学平衡，说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数，b正确；催化剂能够降低反应的活化能，c正确；催化剂不改变化学平衡，d错误。因此选择bc。‎ 答案：(1)>　3.2　①　A　C ‎(2)2∶1　不变 ‎(3)bc ‎12．(2020·辽宁五校协作体联考)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为我国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：‎ ‎(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221 kJ·mol－1‎ 若某反应的平衡常数表达式为K＝，则此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中充入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ c(N2O5)/ (mol·L－1)‎ ‎1.00‎ ‎0.71‎ ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.17‎ ‎①反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。2～5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________________。‎ ‎②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。‎ a．NO2和O2的浓度比保持不变 b．容器中压强不再变化 c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5)‎ d．气体的密度保持不变 ‎(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________________(用k正、k逆表示)。‎ ‎(4)如图是密闭反应容器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。‎ ‎①曲线a对应的温度是________。‎ ‎②M点对应的H2的转化率是________。‎ 解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为K＝，则其化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，将题中3个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由②×2－①－③可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)－(－221 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①根据题表中数据及三段式法有：‎ ‎2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)‎ 开始/(mol·L－1) 1.00 0 0‎ 转化/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25‎ ‎2 min时/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25‎ 该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物质的量浓度之比，所以p1∶p0＝(0.50＋1.00＋0.25) mol·L－1∶1.00 mol·L－1＝7∶4。2～5 min内，v(N2O5)＝＝0.11 mol·L－1·min－1，v(NO2)＝2v(N2O5)＝0.22 mol·L－1·min－1。②反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变，a项不能说明反应已经达到化学平衡状态；该反应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器中压强为变量，容器中压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b项符合题意；v正(NO2)＝2v逆(N2O5)时，正、逆反应速率相等，而2v正(NO2)＝v逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c项不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应过程中气体密度始终不变，d项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kp＝，v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，平衡时正、逆反应速率相等，即k正·p(NO2)·p(CO)＝k逆·p(NO)·p(CO2)，则＝，故Kp＝。(4)①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NH3的产率降低，NH3的物质的量分数减小，曲线a、b、c中，在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高，其反应温度最低，所以曲线a对应的温度为200 ℃。②M点NH3的物质的量分数为60%，设NH3为0.6a mol，则N2、H2共为0.4a mol，因为反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料，故M点时H2为0.3a mol，结合N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，转化的H2的物质的量为0.9a mol，所以M点对应H2的转化率＝×100%＝75%。‎ 答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1‎ ‎(2)①7∶4(或1.75∶1)　0.22 mol·L－1·min－1　②b ‎(3)　(4)①200 ℃　②75%‎