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  • 2021-08-23 发布

2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习课后达标检测:课题25 化学平衡常数 化学反应进行的方向

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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)+1 2O2(g)SO3(g) K= c(SO2)·c 1 2 (O2) c(SO3) 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= c(SO3) c(SO2)·c 1 2 (O2) ,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)1 2N2(g)+1 2O2(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)1 2N2(g)+1 2O2(g)的平衡常数为( 1 K1 )1 2 =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-3 (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-3 (aq)的 ΔH>0 B.其他条件不变,升高温度,溶液中 c(I-3 )减小 C.该反应的平衡常数表达式为 K= c(I2)·c(I-) c(I) 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-3 )减小,正确;选项 C,K= c(I) c(I2)·c(I-),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= c(CO2)·c(Cu) c(CO)·c(CuO) B.反应③的平衡常数 K= K1 K2 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= K1 K2,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 3x·3x (2-3x)·(3-3x)=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)=1 2v(NO2)=1 2×(4.00-2.52) mol·L-1 5 s =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= 1.002 2.004 × 0.50=0.125,平衡时 NO2 的转化率为 2.00 mol·L-1 4.00 mol·L-1×100%=50%,O2 的转化率为 0.50 mol·L-1 1.00 mol·L-1×100%=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=0.162 × 0.162 0.02 × 0.02 ≈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,ΔH 2<0,A 项正确;反应①+反应②得 2NO(g)+O 2(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: 平衡常数数值 化学反应及平衡常数 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= c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2),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(CO 2)·c(H2)= 2c(CO)·c(H2O),K2= c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2)=5 2=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) c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2) 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)催化剂 △ 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)催化剂 △ CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l) Error!   1     1        0      0 Error!  0.64 0.64 0.64  0.64 Error!  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= c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO),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= c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO),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)=(0.50-0.17) mol·L-1 (5-2) min =0.11 mol·L -1 ·min -1 ,v(NO2)=2v(N 2O5)=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 = p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO),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 p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)= k正 k逆,故 Kp= k正 k逆。(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= 0.9a 0.9a+0.3a×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) k正 k逆 (4)①200 ℃ ②75%

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