2015苏教版本高考化学3 6页

化学平衡常数　化学反应进行的方向 ‎1．下列关于ΔH－TΔS说法中正确的是(　　)‎ A．ΔH－TΔS可用于判断所有条件下的反应能否自发进行 B．ΔH－TΔS只用于判断温度、体积一定的反应能否自发进行 C．ΔH－TΔS只用于判断温度、压强一定的反应能否自发进行 D．ΔH－TΔS<0的反应，在该条件下一定剧烈反应 解析：　ΔH－TΔS判据只适用判断一定温度和压强下的反应能否自发进行，A、B错误，C正确；ΔH－TΔS<0的反应可以自发进行，但不一定是剧烈反应，D错误。‎ 答案：　C ‎2．关于平衡常数，下列说法不正确的是(　　)‎ A．平衡常数不随反应物或生成物浓度的改变而改变 B．平衡常数随温度的改变而改变 C．平衡常数不随压强的改变而改变 D．使用催化剂能使平衡常数增大 解析：　化学平衡常数只随温度的改变而改变。只要温度不变，对同一可逆反应来说，K值不变。‎ 答案：　D ‎3．反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常数为K1；反应②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表。‎ 温度(K)‎ K1‎ K2‎ ‎973‎ ‎1.47‎ ‎2.38‎ ‎1 173‎ ‎2.15‎ ‎1.67‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应①是放热反应 B．反应②是放热反应 C．反应②在973 K时增大压强，K2增大 D．在常温下反应①一定能自发进行 解析：　A项，由表格数据可知，反应①升温，平衡常数增大，则正反应是吸热反应；B项，反应②升温，化学平衡常数减小，则正反应是放热反应，正确；C项，反应②增大压强，K2不变；D项，由于反应①是吸热反应，ΔH>0，ΔS＝0，则反应不能自发进行。‎ 答案：　B ‎4．可逆反应：2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Qc为浓度商)(　　)‎ A．Qc不变，K变大，O2转化率增大 B．Qc不变，K变大，SO2转化率减小 C．Qc变小，K不变，O2转化率减小 D．Qc增大，K不变，SO2转化率增大 解析：　当可逆反应2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右进行，但O2转化率减小，浓度商Qc变小，K不变。‎ 答案：　C ‎5．某密闭容器中充入一定量SO2、O2发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，测得SO3浓度与反应温度关系如图。下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应ΔH>0　　　　　B．SO2转化率：a>b>c C．化学反应速率：c>b>a D．平衡常数K：b>c>a 解析：　b点c(SO3)最大，且不再变化，故b点为反应平衡点，c点为升温后平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，A项错误；B项转化率b>c>a；C项，温度越高速率越大；D项，温度越高越逆向移动，故a>b>c。‎ 答案：　C ‎6．某温度下，在一个‎2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：‎3A(g)＋2B(g)‎4C(s)＋2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝ B．此时，B的平衡转化率是40%‎ C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大 D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大 解析：　因为C为固体，不能带入平衡常数表达式中，A错；根据变化的物质的量之比等于化学计量数之比可知，反应生成C的物质的量为1.6 mol，发生反应的B的物质的量为0.8 mol，B的转化率为0.8 mol/2 mol×100%＝40%，B对；正反应方向为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向右移动，但是温度不变，平衡常数不变，C错；在恒容容器中增加B，B的浓度增大，平衡向右移动，但是B的转化率减小，D错。‎ 答案：　B ‎7．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体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则(　　)‎ A．a＝3 B．a＝2‎ C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%‎ 解析：　温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A错误，B错误；设达平衡时，B的改变量为x mol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2－x)mol、(3－x)mol、x mol、x mol，设容器体积为‎1 L，则平衡常数K＝1＝，解得：x＝1.2，B的转化率为1.2÷3×100%＝40%，所以C正确，D错误。‎ 答案：　C ‎8．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0‎ T1温度下的部分实验数据为：‎ t/s ‎0‎ ‎500‎ ‎1 000‎ ‎1 500‎ c(N2O5)/mol/L ‎5.00‎ ‎3.52‎ ‎2.50‎ ‎2.50‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol/(L·s)‎ B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1 000 s时转化率为50%‎ C．其他条件不变时，T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol/L，则T1K3，则T1>T3‎ 解析：　v(N2O5)＝≈2.96×10－3 mol/(L·s)，A正确；1 000 s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三种量如下：‎ ‎　　　　　　2N2O54NO2＋O2‎ 起始(mol/L) 5.00 0 0‎ 平衡(mol/L) 2.50 5.00 1.25‎ 则K＝＝＝125，‎ α(N2O5)＝×100%＝50%，B正确；T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2K3，则T1>T3，D正确。‎ 答案：　C ‎9．‎700 ℃‎时，向容积为‎2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：‎ CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)‎ 反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1)：‎ 反应时间/min n(CO)/mol n(H2O)/mol ‎0‎ ‎1.20‎ ‎0.60‎ t1‎ ‎0.80‎ t2‎ ‎0.20‎ 下列说法正确的是(双选)(　　)‎ A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝mol·L－1·min－1‎ B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡时n(CO2)＝0.40 mol C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大 D．温度升高至‎800 ℃‎，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应 解析：　A项，反应到t1 min时消耗的CO为0.40 mol，则生成的H2也为0.40 mol，则用H2表示该反应的平均速率为v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1；B项，由于CO、H2O的化学计量数相同，向容器中充入1.20 mol CO、0.60 mol H2O与充入0.60 mol CO、1.20 mol H2O反应的结果是相同的，生成CO2的物质的量均为0.40 mol；C项，再向平衡体系中充入H2O(g)，平衡正向移动，CO的转化率增大，但由于H2O的总量增加，本身的转化率下降，所以H2O的体积分数增大；D项，‎700 ℃‎时该反应的平衡常数K＝1，温度升高到‎800 ℃‎时K变为0.64，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。‎ 答案：　BC ‎10．在‎0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，其化学平衡常数K与温度的关系如下：‎ 温度/℃‎ ‎200‎ ‎300‎ ‎400‎ K ‎1.0‎ ‎0.86‎ ‎0.5‎ 请回答下列问题。‎ ‎(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：________，a______(填“大于”、“小于”或“等于”)0。‎ ‎(2)‎400 ℃‎时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为_______，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)______ (填“大于”、“小于”或“等于”)v逆(N2)。‎ 解析：　(1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为K＝。由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以a<0。‎ ‎(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)与2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数互为倒数，故‎400 ℃‎时2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数K＝1/0.5＝2。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，三者的浓度分别为6 mol·L－1、4 mol·L－1、2 mol·L－1，此时的浓度商Qc＝＝v逆(N2)。‎ 答案：　(1)K＝　小于 (2)2　大于 ‎11．面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。‎ ‎(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式：‎ ‎①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－90 kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ·mol－1‎ 写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：______________。‎ ‎(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与‎2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。‎ ‎①p1________p2(填“大于”、“小于”、“等于”)；‎ ‎②在其他条件不变的情况下，再增加a mol CO与‎2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，平衡常数__________。‎ ‎(3)已知在T ℃时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c始(CO)＝1 mol·L－1，c始(H2O)＝1 mol·L－1，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡，原因是________________。此时刻v正______v逆(填“>”或“<”)。‎ 解析：　(1)由盖斯定律，方程式①－②得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90 kJ·mol－1－(－41 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1。(2)由图像可知，相同温度下，p2下CO的转化率大于p1下CO的转化率，由方程式①可知，增大压强平衡右移，故p1v逆。‎ 答案：　(1)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1‎ ‎(2)①小于　②增大　不变 ‎(3)没有　此时＝＝0.012 3<0.32　>‎ ‎12．美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如图所示：‎ ‎(1)此流程的第Ⅱ步反应为：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应的化学平衡常数表达式为K＝____________；反应的平衡常数随温度的变化如表所示。‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎830‎ ‎1 000‎ 平衡常数K ‎10‎ ‎9‎ ‎1‎ ‎0.6‎ 从上表可以推断：此反应是__________(填“吸”或“放”)热反应。‎ 在‎830 ℃‎下，若开始时向恒容密闭容器中充入CO与H2O均为1 mol，则达到平衡后CO的转化率为________。‎ ‎(2)此流程的第Ⅱ步反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，在‎830 ℃‎时，以下表的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应，其中反应开始时，向正反应方向进行的有________(填实验编号)。‎ 实验编号 n(CO)‎ n(H2O)‎ n(H2)‎ n(CO2)‎ A ‎1‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎3‎ B ‎2‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ C ‎0.5‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎(3)在一个不传热的固定容积的容器中，判断此流程的第Ⅱ步反应达到平衡的标志是________(填序号)。‎ ‎①体系的压强不再发生变化　②混合气体的密度不变　③混合气体的平均相对分子质量不变　④各组分的物质的量浓度不再改变　⑤体系的温度不再发生变化　⑥v(CO2正)＝v(H2O逆)‎ ‎(4)下图表示此流程的第Ⅱ步反应在时刻t1达到平衡，在时刻t2分别因改变某个条件而发生变化的情况：图中时刻t2发生改变的条件是____________(写出两种)。‎ 解析：　(1)由平衡常数定义可直接写出反应的平衡常数表达式；由表中数据可知，升高温度，K变小，说明反应逆向进行，即正反应为放热反应；在‎830 ℃‎时，K＝1，故可利用K可求出平衡时CO转化0.5 mol，即CO的转化率为50%。‎ ‎(2)将表中数据带入K的表达式，只有B组数据K<1(‎830 ℃‎，K＝1)，故起始时反应正向进行的只有B组。‎ ‎(3)因反应是气体体积不变的反应，故在体积固定的密闭容器中进行该反应，无论是否平衡，混合气体密度、平均相对分子质量、容器内压强等都不变；④⑥说法由平衡态定义可知一定能说明反应达到平衡；体系的温度不再发生变化，间接地说明各反应物质的浓度不变。‎ ‎(4)在t2时CO2与CO在原平衡态的基础上分别为增多和减少，说明反应正向移动，故可采取方式有降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量等。‎ 答案：　(1)　放　50% (2)B　 (3)④⑤⑥‎ ‎(4)降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量