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 16页

核心素养提升练 二十一　‎ 化学平衡常数　化学反应进行的方向 ‎(25分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括3小题,每题8分,共24分)‎ ‎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值不变,平衡可能移动 B.平衡向右移动时,K值不一定变化 C.K值有变化,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值也增大两倍 ‎【解析】选D。因改变压强或浓度引起化学平衡移动时,K值不变,K只与温度有关,A项和B项均正确;K值只与温度有关,K值发生了变化,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,K值应该变为K2(原),D项错误。‎ ‎2.加热N2O5,依次发生分解反应:①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)、②N2O3(g)N2O(g)‎ ‎+O2(g)。在体积为‎2 L的恒容密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到T ℃时反应达到平衡状态,此时O2和N2O3的物质的量分别为9 mol、3.4 mol,则T ℃时反应①的平衡常数为(　　)‎ A.10.7　　　　‎‎　 B.8.5‎ C.9.6 D.10.2‎ ‎【解析】选B。设分解的N2O5的浓度为x mol·L-1,生成的N2O浓度为y mol·L-1。‎ ‎　　　　　　　　　N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)‎ c(始)(mol·L-1) 4 0 0‎ c(变)(mol·L-1) x x x c(平)(mol·L-1) 4-x x x ‎　　　　　　　　N2O3(g)N2O(g)+ O2(g)‎ c(始)(mol·L-1) x 0 x c(变)(mol·L-1) y y y c(平)(mol·L-1) x-y y x+y 根据题意有x-y=1.7,x+y=4.5,解得x=3.1,y=1.4,则平衡时,c(N2O5)=‎ ‎0.9 mol·L-1,c(N2O3)=1.7 mol·L-1,c(O2)=4.5 mol·L-1。K===8.5。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:‎ 化学反应 平衡常数 温度/℃‎ ‎500‎ ‎800‎ ‎①2H2(g)+CO(g)‎ CH3OH(g)‎ K1‎ ‎2.5‎ ‎0.15‎ ‎②H2(g)+CO2(g)‎ H2O(g)+CO(g)‎ K 2‎ ‎1.0‎ ‎2.50‎ ‎③3H2(g)+CO2(g)‎ CH3OH(g)+H2O(g)‎ K 3‎ ‎(1)据反应①与②可推导出K 1、K 2与K 3之间的关系,则K3=________(用K1、K2表示)。 ‎ ‎(2)反应③的ΔH________(填“>”或“<”)0。 ‎ ‎【解析】(1) K 1=, K 2=, K 3=,‎ K 3= K 1·K 2。‎ ‎(2)根据K 3= K 1·K ‎2,500 ℃‎、‎800 ℃‎时,反应③的平衡常数分别为2.5,0.375;升温,K减小,平衡左移,正反应为放热反应,所以ΔH<0。‎ 答案:(1) K 1·K2　(2)<‎ ‎3.(新题预测)温度为T K时,将0.40 mol A气体充入‎2.0 L固定容积的密闭容器中,发生反应A(g)2B(g)　ΔH>0,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表: ‎ 时间/s ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎100‎ n(A)/mol ‎0.40‎ ‎0.20‎ ‎0.10‎ n(B)/mol ‎0‎ ‎0.24‎ ‎0.60‎ ‎0.60‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.0～40 s的平均反应速率v(B)=0.01 mol·L-1·s-1‎ B.T K时该反应的平衡常数为3.6‎ C.相同条件下,若起始时充入0.80 mol A,则达到平衡时c(B)小于0.60 mol·L-1‎ D.相同条件下,若起始时向容器中充入0.05 mol A、0.70 mol B,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)‎ ‎【解析】选C。0～40 s内的平均反应速率v(B)=2v(A)=2×=‎ ‎0.005 mol·L-1·s-1,A项错误。100 s时反应处于平衡状态,平衡常数K=‎ ‎==1.8,B项错误。相同条件下,若起始时投入0.80 mol A,则达到的平衡相当于原平衡缩小一半容器体积的效果,平衡向左移动,C项正确。Qc==4.9>‎ ‎1.8,达到平衡前反应逆向进行,故反应达到平衡前v(正)0分别在三种不同的实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(A)=0.100 mol·L-1、c(B)=0.200 mol·L-1、c(C)=0。反应物A的浓度随时间的变化如图所示:‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.若反应①、②的平衡常数分别为K1、K2,则K1”“<”或“=”)。 ‎ 物质 H2‎ CO2‎ CH3OH H2O 浓度/mol·L-1‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.4‎ ‎(2)研究人员发现,将煤炭在O2/CO2的气氛下燃烧,能够降低煤燃烧时NO的排放,主要反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。在一定温度下,于‎2 L的恒容密闭容器中充入0.1 mol NO和0.3 mol CO发生该反应,如图为容器内的压强(p)与起始压强(p0)的比值随时间的变化曲线。‎ ‎①0～5 min内,该反应的平均反应速率v(N2)=________;平衡时NO的转化率为________。 ‎ ‎②若13 min时,向该容器中再充入0.06 mol CO,15 min时再次达到平衡,此时容器内的比值应在图中A点的________(填“上方”或“下方”)。 ‎ ‎【解析】(1)①反应ⅲ=反应ⅰ+反应ⅱ,所以ΔH3=ΔH1+ΔH2=-90.8 kJ·mol-1‎ ‎+(-41.2kJ·mol-1)=-132.0 kJ·mol-1。该反应的平衡常数表达式为K=‎ ‎。注意这里的水不是溶剂,应有浓度,不能视为1。‎ ‎②10 min时反应ⅰ的浓度商Q==100v(逆)。‎ ‎(2)①同温同体积下,压强的比等于气体的物质的量的比,5分钟的时候压强是初始压强的0.925倍,所以气体的物质的量是初始物质的量的0.925倍,即5分钟的时候物质的量为(0.1+0.3)×0.925=0.37 mol,减少了0.03 mol 气体。反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),每反应2 mol NO和2 mol CO生成1 mol N2和2 mol CO2,气体的物质的量会减少1 mol,所以可以认为每生成1 mol N2会减少 ‎1 mol 气体。上面计算出来气体减少了0.03 mol,所以生成0.03 mol N2,则v(N2)==0.003 mol·L-1·min-1。达平衡时的压强是初始压强的0.9倍,所以平衡时的总物质的量为(0.1+0.3)×0.9=0.36 mol,气体的物质的量一共减少0.04 mol,由上所述可以得到:生成0.04 mol N2,所以反应的NO为0.08 mol,其转化率为×100%=80%。②根据①中计算的数据,第一次达平衡时,总物质的量为0.36 mol,加入0.06 mol CO,瞬间总物质的量变为0.42 mol,此时=‎ ‎=1.05(就是A点的纵坐标)。因为加入CO,所以反应的平衡向正反应方向移动,气体的物质的量还会减少,所以的数值会减小,达到新平衡时,的数值一定在A点下方。‎ 答案:(1)①-132.0 kJ·mol-1‎ ‎　②>‎ ‎(2)①3×10-3 mol·L-1 ·min-1　80%　②下方 ‎(30分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括3小题,每题8分,共24分)‎ ‎1.FeCl3溶液与KSCN溶液混合时存在下列平衡:Fe3+(aq)+SCN-(aq)‎ Fe(SCN)2+(aq)。已知某条件下,反应达到平衡时,Fe(SCN)2+的物质的量浓度与温度的关系如图所示,下列说法正确的是 (　　)‎ A.该反应为吸热反应 B.T1、T2时反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2‎ C.反应处于D点时,一定有v(正)K2,故B项正确;在曲线下方,未处于平衡状态,c[Fe(SCN)2+]比平衡状态小,应向正反应方向移动,v(正)>v(逆),故C项错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,A点温度小于B点,所以A点的c(Fe3+)小,故D项错误。‎ ‎2.O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水,在水中易分解,产生的[O]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。在常温常压下发生的反应如下: ‎ 反应①O3O2+[O]　ΔH>0　平衡常数为K1;‎ 反应②[O]+O32O2　ΔH<0　平衡常数为K2;‎ 总反应:2O33O2　ΔH<0　平衡常数为K。‎ 下列叙述正确的是 (　　)‎ A.降低温度,总反应K减小 B. K=K1+‎K2‎ C.适当升温,可提高消毒效率 D.压强增大,K2减小 ‎【解析】选C。降温,总反应平衡向右移动, K增大,A项错误; K1=、K2=、K==K1·K2,B项错误;升高温度,反应①平衡向右移动,c([O])增大,可提高消毒效率,C项正确;对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,D项错误。‎ ‎3.(新题预测)利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)‎2Ac]溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH3)‎2Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:‎ T/℃‎ ‎15‎ ‎50‎ ‎100‎ K ‎5×104‎ ‎2‎ ‎1.9×10-5‎ 下列说法正确的是 (　　)‎ A.上述逆反应为放热反应 B‎.15 ℃‎时,该反应的逆反应K=2×10-5‎ C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率升高 D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响 ‎【解析】选B。根据题给数据知,温度降低,平衡常数增大,说明降低温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,故A项错误;正逆反应的平衡常数互为倒数。故‎15℃‎时该反应的逆反应K==2×10-5,B项正确;‎ 减小压强,平衡逆向移动,CO的转化率降低,C项错误;增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收,D项错误。‎ ‎【加固训练】‎ 在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s)‎ ‎+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示,则下列说法正确的是 (　　)‎ A.该反应的ΔH>0‎ B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1pB D.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v(正)>v(逆)‎ ‎【解析】选D。温度升高,NO的平衡浓度增大,说明平衡左移,该反应的ΔH<0,故A错误;ΔH<0,升高温度平衡常数减小,则K1>K2,故B错误;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,体系的压强与温度有关,恒容条件下,温度越高压强越大,pC>pD=pB,故C错误;在T2时,若反应体系处于状态D,则达到平衡时NO浓度要减小,反应正向进行,则此时v(正)>v(逆),故D正确。‎ 二、非选择题(本题包括2小题,共26分)‎ ‎4.(13分)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO和Cl2反应得到,反应的化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。 ‎ ‎(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:‎ ‎①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g)‎ ‎②4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)‎ ‎③2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)‎ 设反应①②③对应的平衡常数依次为K1、K2、K3,则K1、K2、K3之间的关系为____。 ‎ ‎(2)‎300 ℃‎时,2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)。正反应速率的表达式为v(正)=k·‎ cn(NOCl)(k为速率常数,只与温度有关),测得速率与浓度的关系如表所示:‎ 序号 c(NOCl)/mol·L-1‎ v/mol·L-1·s-1‎ ‎①‎ ‎0.30‎ ‎3.60×10-9‎ ‎②‎ ‎0.60‎ ‎1.44×10-8‎ ‎③‎ ‎0.90‎ ‎3.24×10-8‎ n=________,k=________。 ‎ ‎(3)在‎1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示:‎ ‎①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)=________ mol·L-1·min-1。 ‎ ‎②T2时该反应的平衡常数K为________。 ‎ ‎③Cl2的平衡转化率为________________。 ‎ ‎(4)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g),改变外界条件,NO的转化率变化关系如图B所示。X代表________。 ‎ ‎【解析】(1)根据盖斯定律知,①×2-②=③,从而可推知平衡常数之间的关系。‎ ‎(2)将①②组数据代入表达式计算,n==4,解得n=2。再代入任意一组数据可计算出k值。‎ ‎(3)①10 min时,c(NOCl)=1 mol·L-1,则转化的NO的物质的量为1 mol,则v(NO)==0.1 mol·L-1·min-1。②平衡常数K==2。③Cl2的平衡转化率为×100%=50%。‎ ‎(4)根据图A,T2下反应速率较大,说明T2大于T1,而T2下达到平衡状态时,c(NOCl)较小,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,故正反应是放热反应。观察图B,随着X的增大,NO的转化率增大,说明平衡向正反应方向移动,则该可逆反应的正反应是气体分子数减小的反应,且正反应是放热反应,X代表压强或。与催化剂的接触面积大小只影响化学反应速率,不会使平衡移动,即不改变转化率。‎ 答案:(1)K2·K3=‎ ‎(2)2　4.0×10‎-8 L·mol-1·s-1‎ ‎(3)①0.1　②2　③50%‎ ‎(4)压强或 ‎5.(13分)合成氨工业的核心反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=‎ Q kJ·mol-1。反应过程中能量变化如图所示,回答下列问题:‎ ‎(1)在反应体系中加入催化剂,随着反应速率增大,E1和E2的变化是:‎ E1________,E2________。(填“增大”“减小”或“不变”) ‎ ‎(2)在‎500 ℃‎、2×107 Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和 ‎1.5 mol H2,充分反应后,放出的热量________(填“<”“>”或“=”)46.2 kJ,理由是________________________________ __。 ‎ ‎(3)下列关于该反应的说法中,正确的是________(填字母)。 ‎ A.ΔH>0,ΔS>0　　　　　 B.ΔH>0,ΔS<0‎ C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0‎ ‎(4)将0.45 mol H2(g)和0.15 mol N2(g)放入‎1 L密闭容器中,在‎500 ℃‎、2×‎ ‎107 Pa下达到平衡,测得N2为0.10 mol ,H2为0.30 mol ,NH3为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H2的转化率为________。该温度下的平衡常数K=________。若升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎(5)在上述(4)反应条件的密闭容器中,欲提高合成氨的转化率,下列措施可行的是________(填字母)。 ‎ A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中充入惰性气体 C.改变反应的催化剂 D.分离出氨 ‎【解析】(1)在反应体系中加入催化剂,降低了活化能,故E1和E2均减小。‎ ‎(3)根据题给的图象可以看出合成氨的反应为放热反应,故ΔH<0;又因为合成氨的反应为气体体积减小的反应,故ΔS<0。‎ ‎(4)根据“三段法”进行计算:‎ N2(g)+3H2(g)2NH3(g)‎ 起始浓度(mol·L-1): 0.15 0.45 0‎ 改变浓度(mol·L-1): 0.05 0.15 0.10‎ 平衡浓度(mol·L-1): 0.10 0.30 0.10‎ 故达到平衡时H2的转化率为×100%=33.3%。‎ 该温度下,平衡常数K==3.7;若升高温度,平衡向逆反应方向移动,故K值将减小。‎ ‎(5)向容器中按原比例再充入原料气,相当于增大压强,平衡正向移动;分离出氨气,平衡正向移动;而向容器中再充入惰性气体、改变反应的催化剂均不能使平衡发生移动。‎ 答案:(1)减小　减小 ‎(2)<　此反应为可逆反应,0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应,所以放出的热量小于46.2 kJ ‎(3)D ‎(4)33.3%　3.7　减小 ‎(5)A、D 关闭Word文档返回原板块