2021届高考化学一轮复习化学平衡状态　化学平衡常数作业 7页

考点规范练20　化学平衡状态　化学平衡常数 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ ‎　考点规范练第40页　 ‎ 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)‎ ‎1.对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(　　)。‎ A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)‎ B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态 C.达到化学平衡时,若增加容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大 D.化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v正(H2O)‎ 答案:A ‎2.某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B,发生反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡状态,测得生成1.6 mol C。下列说法正确的是(　　)。‎ A.该反应的化学平衡常数K=‎c‎4‎‎(C)·c‎2‎(D)‎c‎3‎‎(A)·c‎2‎(B)‎ B.B的平衡转化率是40%‎ C.增大压强,化学平衡常数增大 D.增加B的量,B的平衡转化率增大 答案:B 解析:化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体物质,物质C是固体,A项错误;根据化学方程式可知,平衡时B减少的物质的量是0.8 mol,B的平衡转化率为40%,B项正确;化学平衡常数只与温度有关,增大压强时化学平衡常数不变,C项错误;增加B的量,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,而B的转化率减小,D项错误。‎ ‎3.已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他条件不变,平衡时c(CO2)与温度t的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)。‎ A.平衡状态A与C相比,平衡状态A的c(CO)较小 B.在t2时,D点的反应速率:v(逆)>v(正)‎ C.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0‎ D.若t1、t2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1p2‎ B.F、G两点对应的平衡常数:KFp1,A项错误;由图像可知该反应为吸热反应,所以温度越高,K越大,B项正确;E点为平衡点,应为3v正(NH3)=2v逆(H2),C项错误;假设E点反应后气体总体积为1 L,则N2为0.1 L、H2为0.3 L,未反应的NH3为0.6 L,参加反应的NH3为0.2 L,所以氨气的转化率为‎0.2‎‎0.6+0.2‎×100%=25%,D项错误。‎ ‎8.将E(s)和F(g)加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(s)+4F(g)G(g),已知该反应的平衡常数如表所示。下列说法正确的是(　　)。‎ 温度/℃‎ ‎25‎ ‎80‎ ‎230‎ 平衡常数 ‎5×104‎ ‎2‎ ‎1.9×10-5‎ A.上述反应是熵增反应 B.25 ℃时,反应G(g)E(s)+4F(g)的平衡常数是0.5‎ C.在80 ℃时,测得某时刻F、G的浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v(正)>v(逆)‎ D.恒温恒容下,向容器中再充入少量G(g),达新平衡时,G的体积分数将增大 答案:D 解析:由化学方程式可知,该反应为反应后气体分子总数减小的反应,故该反应为熵减反应,A项错误;正反应和逆反应的平衡常数互为倒数,故25 ℃时,反应G(g)E(s)+4F(g)的平衡常数是2×10-5,B项错误;80 ℃时,浓度商为Q=c(G)‎c‎4‎‎(F)‎‎=‎‎0.5‎‎0.‎‎5‎‎4‎=8>2,此时v(逆)>v(正),C项错误;再充入G(g),相当于对该反应体系加压,平衡正向移动,G(g)的体积分数增大,D项正确。‎ ‎9.科学家研究以太阳能为热源分解Fe3O4,最终循环分解水制H2,其中一步重要反应为2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)　ΔH=a kJ·mol-1。在一定压强下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的α(Fe3O4)-T曲线如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)。‎ A.a>0‎ B.压强p1>p2‎ C.升高温度,该反应的平衡常数增大 D.将体系中O2分离出去,能提高Fe3O4的转化率 答案:B 解析:根据图像分析,压强一定,升高温度,Fe3O4的平衡转化率升高,因此该反应为吸热反应,ΔH>0,即a>0,A项正确;温度一定时,增大压强,平衡逆向移动,Fe3O4的平衡转化率降低,故p1v(第二步反应)‎ B.反应的中间产物只有NO3‎ C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高 答案:(1)①+53.1　②30.0　6.0×10-2　③大于　温度升高,体积不变,总压强增大;NO2二聚为放热反应,温度升高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强增大　④13.4　(2)AC 解析:(1)①由盖斯定律可知,(第一个已知反应×‎1‎‎2‎)-(第二个已知反应)可得反应:N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g),则该反应的ΔH=-4.4 kJ·mol-1×‎1‎‎2‎-(-55.3 kJ·mol-1)=+53.1 kJ·mol-1。②依据反应:N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)及气体的物质的量与其形成的压强成正比,生成的O2的压强p(O2)=2.9 kPa,则剩余N2O5形成的压强p(N2O5)=35.8 kPa-2.9 kPa×2=30.0 kPa。则N2O5的分解速率v=2×10-3×30.0 kPa·min-1=6.0×10-2 kPa·min-1。③若升高反应温度至35 ℃,由于体积不变,但温度升高,总压强增大,且2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1为放热反应,温度升高,平衡左移,气体的物质的量增大,总压强增大,所以N2O5完全分解后体系压强p∞大于63.1 kPa。④当t=∞时,体系的总压强为63.1 kPa,此时N2O5完全分解,生成的氧气的压强为p(O2)=‎35.8 kPa‎2‎=17.9 kPa。若NO2不生成N2O4,则此时的总压强应为35.8 kPa×‎5‎‎2‎=89.5 kPa,而实际压强为63.1 kPa,压强差为89.5 kPa-63.1 kPa=26.4 kPa ‎2NO2N2O4　压强差 ‎ 2　　　 　1 1‎ ‎26.4 kPa　26.4 kPa 则平衡时NO2的分压为63.1 kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8 kPa 由此可求反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数为‎(18.8 kPa‎)‎‎2‎‎26.4 kPa≈13.4 kPa。‎ ‎(2)根据第一步能“快速平衡”及第二步“慢反应”可判断A项正确;反应的中间产物有NO3及NO,B项错误;根据第二步反应:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2没有参加反应,C项正确;第三步为“快反应”,则该步反应的活化能较低,D项错误。‎ ‎12.(2019全国Ⅲ节选)(16分)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:‎ ‎(1)Deacon发明的直接氧化法:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:‎ 可知反应平衡常数K(300 ℃)　　　　　(填“大于”或“小于”)K(400 ℃)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400 ℃)=　　　　　　　　　　(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:‎ CuCl2(s)CuCl(s)+‎1‎‎2‎Cl2(g)　ΔH1=83 kJ·mol-1‎ CuCl(s)+‎1‎‎2‎O2(g)CuO(s)+‎1‎‎2‎Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1‎ CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1‎ 则4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的 ΔH=　　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是　　　　　　　　　　　　　。(写出2种) ‎ 答案:(1)大于　‎0.4‎2‎‎2‎×0.4‎‎2‎‎2‎‎(1-0.84‎)‎‎4‎×(1-0.21)‎c‎0‎　O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 ‎(2)-116‎ ‎(3)增加反应体系压强、及时除去产物 解析: 本题为热化学、电化学与化学平衡综合题,难度中等。‎ ‎(1)分析任意一条平衡曲线可知,在进料浓度比固定的条件下,随着温度的升高,HCl的平衡转化率降低,说明正反应为放热反应,由于K只与温度有关,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。‎ 根据进料浓度比及HCl的平衡转化率间的关系可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1的曲线为最上面的那条曲线,由该曲线可知:温度为400 ℃时HCl的平衡转化率为84%。‎ 根据条件可列三段式如下:‎ ‎　 4HCl(g)　+　O2(g)　2Cl2(g) + 2H2O(g)‎ 初始mol·‎L‎-1‎‎　　c0　　　 　　c0　　 　　0　　　　　0‎ 转化mol·‎L‎-1‎‎:c0×0.84　　　c0×0.21　　c0×0.42　c0×0.42‎ 平衡mol·‎L‎-1‎‎:c0×(1-0.84)　c0×(1-0.21) c0×0.42　c0×0.42‎ K(400 ℃)=c‎2‎‎(Cl‎2‎)·c‎2‎(H‎2‎O)‎c‎4‎‎(HCl)·c(O‎2‎)‎=‎(c‎0‎×0.42‎)‎‎2‎·(c‎0‎×0.42‎‎)‎‎2‎‎[c‎0‎×(1-0.84)‎]‎‎4‎·[c‎0‎×(1-0.21)]‎=‎‎0.4‎2‎‎2‎×0.4‎‎2‎‎2‎‎(1-0.84‎)‎‎4‎×(1-0.21)‎c‎0‎ 进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低,导致产品Cl2混有大量O2,则分离两气体时导致能耗较高。而进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高,则导致HCl的转化率过低,浪费原料。‎ ‎(2)由盖斯定律可知,将题给催化过程的三个反应直接相加可得2HCl(g)+‎1‎‎2‎O2(g)Cl2(g)+H2O(g)‎ ΔH'=(83-20-121)kJ·mol-1=-58 kJ·mol-1,则ΔH=2ΔH'=-116 kJ·mol-1‎ ‎(3)在温度一定时,要增大HCl的平衡转化率,可采取的措施有及时移走部分产物、增大体系压强等。‎ ‎13.(18分)(1)甲醇制氢方式主要有以下三种。反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH1=+49.4 kJ·mol-1;反应Ⅱ甲醇分解制氢:‎ CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH2=+90.6 kJ·mol-1;反应Ⅲ气态甲醇氧化重整制氢同时生成二氧化碳和氢气。‎ ‎①已知CO的燃烧热为283.0 kJ·mol-1,则反应Ⅲ的热化学方程式为 　 。 ‎ ‎②该三种制氢方式中,等量的甲醇产生氢气最多的是反应　　　　。(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”) ‎ ‎(2)实验室模拟反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢,合成气组成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1时,体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示。‎ ‎①该反应的平衡常数表达式为　 。 ‎ ‎②当温度为250 ℃、压强为p2时,反应达平衡时H2的体积分数为　　　　　　　　。 ‎ ‎③图中的压强由小到大的顺序是　 。 ‎ ‎(3)MFC30燃料电池是以氢气为燃料,Li2CO3与K2CO3混合碳酸盐为电解质的高温型燃料电池,其负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　,正极上通入的气体为　 。 ‎ 答案:(1)①CH3OH(g)+‎1‎‎2‎O2(g)CO2(g)+2H2(g)‎ ΔH=-192.4 kJ·mol-1　②Ⅰ ‎(2)①K=c(CO‎2‎)·c‎3‎(H‎2‎)‎c(CH‎3‎OH)·c(H‎2‎O)‎　②67.6%或0.676或0.68　③p1