2020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(1) 7页

跟踪检测（二十三） 化学平衡常数 化学反应进行的方向 ‎1．对于反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．平衡常数表达式为K＝ B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化 C．升高体系温度，平衡常数K减小 D．增加C(s)的量，平衡正向移动 解析：选B　平衡常数表达式应为K＝，A错误；增大体系压强，温度不变，故平衡常数K不发生变化，B正确；升高体系温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，C错误；增加C(s)的量，平衡不移动，D错误。‎ ‎2．(2019·黄石模拟)已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不能自发进行的是(　　)‎ A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0‎ B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0‎ C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0‎ D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0‎ 解析：选B　在任何温度下都不能自发进行的反应符合ΔH－TΔS>0，即ΔH>0、ΔS<0，故B项反应符合题意。‎ ‎3．(2019·潍坊质检)某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol X和2 mol Y进行如下反应：3X(g)＋2Y(g) 4Z(s)＋2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol Z，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的平衡常数表达式是K＝ B．此时Y的平衡转化率是40%‎ C．增大该体系的压强，平衡常数增大 D．增加Y，Y的平衡转化率增大 解析：选B　平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质，而物质Z是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6 mol×＝0.8 mol，所以Y的转化率为×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变， C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。‎ ‎4．(2019·安徽省“江淮十校”联考)300 ℃时，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表所示：‎ t/min ‎2‎ ‎4‎ ‎7‎ ‎9‎ n(Y)/mol ‎0.12‎ ‎0.11‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．前2 min的平均反应速率v(X)＝2.0×10－2 mol·L－1·min－1‎ B．其他条件不变，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y，再次平衡时Y的转化率不变 C．当v逆(Y)＝2v正(Z)时，说明反应达到平衡 D．该反应在250 ℃时的平衡常数小于1.44‎ 解析：选B　A项，前2 min的平均反应速率v(X)＝v(Y)＝(0.04÷10÷2) mol·L－1·min－1＝2.0×10－3 mol·L－1·min－1，错误；B项，其他条件不变，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y，相当于加压，因为反应前后气体分子数不变，加压平衡不移动，再次平衡时Y的转化率不变，正确；C项，当v逆(Y)＝2v正(Z)时，反应未达到平衡，错误；D项，该反应在300 ℃时平衡常数为1.44，降温平衡右移，250 ℃时的平衡常数大于1.44，错误。 ‎ ‎5．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)　‎ K＝0.1，反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为 8 mol。下列说法正确的是(　　)‎ A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应 B．通入CO后，正反应速率逐渐增大 C．反应前H2S物质的量为7 mol D．CO的平衡转化率为80%‎ 解析：选C　升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，故A错误；通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故B错误；设反应前H2S的物质的量为 a mol，容器的容积为1 L，列“三段式”进行解题：‎ ‎　　　　　　 CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)‎ 10 a 0 0‎ 2 2 2 2‎ 8 a－2 2 2‎ 平衡常数K＝＝0.1，解得a＝7，故C正确；CO的平衡转化率为×100%＝20%，故D错误。‎ ‎6．某温度下，H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和 CO2(g)，其起始浓度如表所示：‎ 起始浓度 甲 乙 丙 c(H2)/(mol·L－1)‎ ‎0.010‎ ‎0.020‎ ‎0.020‎ c(CO2)/(mol·L－1)‎ ‎0.010‎ ‎0.010‎ ‎0.020‎ 下列判断不正确的是(　　)‎ A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%‎ B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%‎ C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol·L－1‎ D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 解析：选C　设平衡时甲中CO2的转化浓度为x mol·L－1，‎ ‎　　 　 　　 H2(g) ＋ CO2(g) H2O(g)＋CO(g)‎ 起始/(mol·L－1) 0.010 0.010 0 0‎ 转化/(mol·L－1) x x x x 平衡/(mol·L－1) 0.010－x 0.010－x x x 根据平衡常数表达式：K＝＝，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为×100%＝60%，由于乙相对甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确；丙与甲为等效平衡，转化率相等，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.010 mol·L－1－0.006 mol·L－1＝0.004 mol·L－1，丙中CO2的平衡浓度是甲中的两倍为0.008 mol·L－1，C项错误；丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。‎ ‎7．T1 ℃时，在一容积为2 L的密闭容器中发生反应：C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g)。向密闭容器中加入NO和足量的活性炭，反应进行到不同时间测得各物质的物质的量如表：‎ 时间/min ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ n(NO)/mol ‎3.0‎ ‎1.6‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ a a n(N2)/mol ‎0‎ ‎0.7‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ ‎1.2‎ n(CO2)/mol ‎0‎ ‎0.7‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎0.3‎ ‎0.3‎ 综合表中数据判断，下列说法正确的是(　　)‎ A．30 min时改变的条件一定是充入氮气 B．在10～20 min内，v(CO2)＝0.03 mol·L－1·min－1‎ C．若升温至T2 ℃时，反应的平衡常数K＝0.062 5，则ΔH>0‎ D．容器中混合气体的密度保持不变，标志着达到化学平衡状态 解析：选D　A项，根据题意知，T1 ℃时平衡常数K＝＝1，则可得＝1，a＝0.6，则30 min时改变条件导致平衡右移，且CO2的量减小，因此30 min时改变的条件是减小CO2的量，错误；B项，在10～20 min内，v(CO2)＝0.015 mol·L－1·min－1，错误；C项，T1 ℃时，K＝1，若升温至T2 ℃时，反应的平衡常数K＝0.062 5，K减小，则升温使平衡左移，说明逆反应为吸热反应，则ΔH<0，错误；D项，由题意可知，反应前后气体体积不变，反应前后气体质量发生变化，因此容器中混合气体的密度保持不变时，可以判断反应已达到化学平衡状态，正确。‎ ‎8.在容积均为1 L的三个密闭容器中，分别放入镍粉并充入1 mol CO，控制在不同温度下发生反应：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)，当反应进行到5 min时，测得Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)>K(T2)‎ B．反应进行到5 min时，b容器中v正＝v逆 C．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为b>a>c D．减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态 解析：选D　温度越低，反应速率越慢，因此再结合a、b、c三容器对应数值知，a容器中反应未达到平衡，b→c的变化则说明随温度升高化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，A错误；反应进行到5 min时，b容器未必达到平衡状态，则b容器中v正不一定等于v逆，B错误；其他条件相同时，随温度升高平衡左移，K值减小，CO转化率减小，达到平衡时，CO的转化率为a>b>c，C错误；结合A项分析知，升温可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态，减压平衡逆向移动，导致Ni(CO)4浓度变小，即可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态，D正确。‎ ‎9.t ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) C(s)　ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是(　　)‎ A．t ℃时，该反应的平衡常数值为4‎ B．c点没有达到平衡，此时反应向逆向进行 C．若c为平衡点，则此时容器内的温度高于t ℃‎ D．t ℃时，直线cd上的点均为平衡状态 解析：选C　A项，平衡常数K＝＝＝0.25，错误；B项，分析图像可知，c点浓度商Q1‎ B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数 C．温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%‎ D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将增大 解析：选C　增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2>1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中，A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平衡常数K＝1、w＝2时，设CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为a、2a，参加反应的Cl2的物质的量为b，利用三段式可列关系式＝1，解得＝，则Cl2的转化率为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。‎ ‎11．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。‎ ‎(1)平衡常数K可用反应体系中气体物质的分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数[例如：p(NO2)＝p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数Kp的表达式________________(用p总、各气体物质的量分数x表示)；影响Kp的因素为________。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________(以k正、k逆表示)。‎ 解析：(1)Kp＝＝，与用浓度表示的平衡常数K一样，影响Kp的因素为温度。(2)Kp＝，达到平衡时，v正＝v逆，即k正·p(N2O4)＝k逆·p2(NO2)，＝，故Kp＝。‎ 答案：(1)　温度　(2) ‎12．(2019·山东名校联盟联考)氮和碳一样也存在一系列氢化物如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。‎ ‎(1)上述氮的一系列氢化物的通式为________________；N3H5的电子式为______________________。‎ ‎(2)已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1　K1①；‎ ‎4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1　K2②；‎ 写出N2与O2反应生成1 mol NO气体的热化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 该反应式的平衡常数表达式K＝__________(用K1、K2表示)。‎ ‎(3)已知NH3·H2O为一元弱碱，N2H4·H2O 为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为N2H4·H2O＋H2ON2H5·H2O＋＋OH－，则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为___________________________________________________；溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________________________________。‎ ‎(4)如图所示 ，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器均发生如下反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。‎ ‎①向M、N中，各通入2 mol N2和6 mol H2。初始M、N容积相同，并保持温度不变。则到达平衡时H2的转化率α(H2)为M________N(填“>”“＝”或“<”)。‎ ‎②若在某条件下，反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在容器N中达到平衡，测得容器中含有1.0 mol N2、0.4 mol H2、0.2 mol NH3，此时容积为2.0 L。则此条件下的平衡常数为________。‎ 解析：(1)氮的系列氢化物的通式为NnHn＋2；N3H5电子式为。‎ ‎(2)得：N2(g)＋O2(g)===NO(g)　ΔH＝ kJ·mol－1，K＝＝。‎ ‎(3)由题目所给信息可知N2H分2步水解，N2H＋H2ON2H5·H2O＋＋H＋(主要)，N2H5·H2O＋＋H2ON2H4·H2O＋H＋＋H2O，因而离子浓度的大小顺序为c(Cl－)>c(N2H)>c(H＋)>c(N2H5·H2O＋)>c(OH－)。‎ ‎(4)①由于隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)是总体积减小的反应，活塞Ⅱ向左移动。向M、N中各通入2 mol N2和6 mol H2，N容器相当于在M容器达平衡的基础上再缩小容器的体积，平衡将右移，平衡时α(H2)为Mc(N2H)>c(H＋)>c(N2H5·H2O＋)>c(OH－)‎ ‎(4)①<　②2.5‎ ‎13．一氧化碳是一种重要的化工原料。结合所学知识回答下列问题。‎ ‎(1)工业上可通过CO和H2化合制取CH3OH：‎ CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1‎ 已知：①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1‎ ‎②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝－49.0 kJ·mol－1‎ 则ΔH1＝____________。‎ ‎ (2)工业上还可通过CO和Cl2化合制取光气(COCl2)：Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)　ΔH。向密闭容器中充入1 mol Cl2(g)和1 mol CO(g)，反应速率随温度的变化如图所示。‎ ‎①图中Q点的含义是__________________，ΔH________(填“>”或“<”)0。‎ ‎②某温度下，该反应达到平衡时，c(COCl2)＝0.80 mol·L－1，c(Cl2)＝0.20 mol·L－1，则平衡体系中CO的体积分数为____________；在该温度下，反应的平衡常数K＝____________。‎ 解析：(1)根据盖斯定律可知，①＋②即得到反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1＋(－49.0 kJ·mol－1)＝－90.1 kJ·mol－1。(2)①根据图像可知在Q点之前为建立平衡的过程，而Q点之后为平衡移动的过程，且随着温度的升高平衡逆向移动，所以Q点为化学平衡状态，ΔH<0。②根据方程式Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)和题中已知数据可知，平衡时c(COCl2)＝0.80 mol·L－1，c(CO)＝c(Cl2)＝0.20 mol·L－1，CO的体积分数为×100%≈16.67%；在该温度下，反应的平衡常数K＝＝20。‎ 答案：(1)－90.1 kJ·mol－1‎ ‎(2)①化学平衡状态(答案合理即可)　<‎ ‎②16.67%　20‎ ‎14.(2019·南昌模拟)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。在一个2 L密闭恒容容器中分别投入1.5 mol CO2、5.0 mol H2，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化情况如图所示。‎ ‎(1)该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“不能确定”)。‎ ‎(2)在TA温度下的平衡常数K＝________。‎ ‎(3)提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是________________________________________________________________(列举一项)。‎ ‎(4)在TA温度下，其他条件不变，起始时若按1 mol CO2、2 mol H2、 1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)进行投料，此时v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。‎ 解析：(1)根据图像，升高温度，H2的物质的量增加，平衡逆向移动，正反应放热，ΔH<0。‎ ‎(2)　　　　2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)‎ 起始/mol 1.5 5 0 0‎ 转化/mol 1 3 0.5 2‎ 平衡/mol 0.5 2 0.5 2‎ K＝＝0.5。‎ ‎(3)增大压强或增大H2(g)浓度，可以使平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大。(4)在TA温度下，其他条件不变，起始时若按1 mol CO2、2 mol H2、1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)进行投料，Q＝＝0.25v逆。‎ 答案：(1)<　(2)0.5‎ ‎(3)增大压强(或增大H2浓度、移走产物)　(4)>‎