（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 課時梯級作業(yè)二十五 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向一、選擇題(本題包括6小題,每題7分,共42分)1.(2018·滁州模擬) 利用下列反應(yīng):Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9%的高純鎳。下列說法正確的是()A.5080 時,適當增大壓強,有利于Ni(CO)4的生成B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是K=C.50200 范圍內(nèi),該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度無關(guān)D.利用上述原理提純粗鎳需要消耗大量的CO氣體【解析】選A。A中正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動;B中固體和純液體的濃度為定值,平衡常數(shù)表達式中不應(yīng)該體現(xiàn)Ni的濃度;C中平衡常數(shù)與溫度相關(guān);D中CO在可逆反應(yīng)中循環(huán)使用。2. 化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進行程度的標志,在常溫下,下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值如下:2NO(g)N2(g)+O2(g)K1=1×10302H2(g)+O2(g)2H2O(g)K2=2×10812CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92以下說法正確的是()A.常溫下,NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K1=c(N2)·c(O2)B.常溫下,水分解產(chǎn)生O2,此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10-80C.常溫下,NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2D.以上說法都不正確【解析】選C。A項,應(yīng)為K1=c(N2)·c(O2)/c2(NO),錯誤;B項,常溫下,水分解產(chǎn)生O2,此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為=5×10-82,錯誤;C項,平衡常數(shù)越大,反應(yīng)向正向進行的程度越大,正確。【加固訓(xùn)練】(2018·安慶模擬)下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法中,正確的是()A.在任何條件下,化學(xué)平衡常數(shù)都是一個定值B.當改變反應(yīng)物的濃度時,化學(xué)平衡常數(shù)會發(fā)生改變C.化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度、反應(yīng)物濃度、體系的壓強都有關(guān)D.由化學(xué)平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應(yīng)進行的程度【解析】選D?；瘜W(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度、壓強、催化劑無關(guān)。3.(2018·淮南模擬)下列對化學(xué)反應(yīng)預(yù)測正確的是()選項化學(xué)反應(yīng)方程式已知條件預(yù)測AM(s)X(g)+Y(s)H>0它是非自發(fā)反應(yīng)BW(s)+xG(g)2Q(g)H<0,自發(fā)反應(yīng)x可能等于1、2、3C4X(g)+5Y(g)4W(g)+6G(g)能自發(fā)反應(yīng)H一定小于0D4M(s)+N(g)+2W(l)4Q(s)常溫下,自發(fā)進行H>0【解析】選B。根據(jù)復(fù)合判據(jù):G=H-T·S,M(s)X(g)+Y(s),固體分解生成氣體,為熵增反應(yīng),H>0,在高溫下,能自發(fā)進行,A錯誤;W(s)+xG(g)2Q(g)H<0,能自發(fā)進行,若熵增,任何溫度下都能自發(fā)進行,若熵減,在低溫條件下能自發(fā)進行,所以,G的計量數(shù)不確定,x等于1、2或3時,都符合題意,B正確;4X(g)+5Y(g)4W(g)+6G(g)是熵增反應(yīng),當H>0時,在高溫下可能自發(fā)進行,C錯誤;4M(s)+N(g)+2W(l)4Q(s)為熵減反應(yīng),常溫下能自發(fā)進行,說明該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng),D錯誤。【加固訓(xùn)練】分析下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g) H=+163 kJ·mol-1B.H2O2(l)O2(g)+H2O(l) H=-98 kJ·mol-1C.HgO(s)Hg(l)+O2(g) H=+91 kJ·mol-1D.Ag(s)+Cl2(g)AgCl(s) H=-127 kJ·mol-1【解析】選B。A項,反應(yīng)是熵減的吸熱反應(yīng),H>0,S<0,在任何溫度下都不能自發(fā)進行,錯誤;B項,反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),H<0,S>0, 在任何溫度下均能自發(fā)進行,正確;C項,反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng),H>0,S>0,在低溫下不能自發(fā)進行,錯誤;D項,反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng),H<0,S<0,在高溫下不能自發(fā)進行,錯誤。4.(2018·廣州模擬)在一定溫度下,改變反應(yīng)物中n(SO2)對反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H<0的影響如圖所示,下列說法正確的是 ()A.反應(yīng)b、c點均為平衡點,a點未達到平衡且向正反應(yīng)方向進行B.a、b、c三點的平衡常數(shù)Kb>Kc>KaC.上述圖象可以得出SO2的含量越高得到的混合氣體中SO3的體積分數(shù)越高D.a、b、c三點中,a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高【解析】選D。題圖中曲線是SO2的起始物質(zhì)的量與平衡時SO3的體積分數(shù)的關(guān)系,因此曲線上的所有點都是在對應(yīng)條件下平衡時SO3的體積分數(shù),A項錯誤;由于溫度沒有變化,不同平衡點的平衡常數(shù)相等,B項錯誤;從曲線圖上可以看出平衡時SO3的體積分數(shù)隨起始時SO2的物質(zhì)的量的增加先增大后減小,C項錯誤;反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率隨SO2和氧氣物質(zhì)的量比增加而減小,因此a、b、c三點中,a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高,D項正確。5.已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=Q kJ·mol-1,850 時在體積為10 L的反應(yīng)容器中,通入一定量的CO和H2O(g)發(fā)生上述反應(yīng),CO和H2O(g)濃度變化如圖所示,下列敘述錯誤的是 ()A.850 時,04 min時平均反應(yīng)速率v(CO)= 0.03 mol·L-1·min-1B.850 時,起始時CO和H2O(g)共為1 mol,其中水蒸氣的體積分數(shù)為x,則平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為y=xC.該反應(yīng)在500 時進行,平衡常數(shù)為9,則Q<0D.該反應(yīng)能夠自發(fā)進行是由熵判據(jù)決定的【解析】選D。根據(jù)圖象可知,04 min時,CO的濃度從0.20 mol·L-1減小到0.08 mol·L-1,則反應(yīng)速率為v(CO)=0.03 mol·L-1·min-1,A正確;由圖知850 時,K=1,起始時CO和H2O(g)共為1 mol,其中水蒸氣的體積分數(shù)為x,所以H2O(g)的物質(zhì)的量為xmol,CO的物質(zhì)的量為(1-x)mol;設(shè)平衡時CO轉(zhuǎn)化了a,根據(jù)平衡常數(shù)表達式可以得出K=計算出a=x-x2,則CO的轉(zhuǎn)化率y=x,B正確;計算知850 的K=1,500 時K=9,該反應(yīng)放熱,Q<0,C正確;自發(fā)反應(yīng)有能量降低的趨勢,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),有向正反應(yīng)方向自發(fā)進行的趨勢,故不僅僅由熵判據(jù)決定的,D錯誤。6.(2018·宣城模擬)一定溫度下,在一個容積為1 L的密閉容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),發(fā)生反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g),經(jīng)充分反應(yīng)達到平衡后,生成的HI(g)的體積分數(shù)為50%,在該溫度下,在另一個容積為2 L的密閉容器中充入1 mol HI(g)發(fā)生反應(yīng)HI(g)H2 (g)+I2(g),則下列判斷正確的是()A.后一反應(yīng)的平衡常數(shù)為1B.后一反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.5C.后一反應(yīng)達到平衡時,H2的平衡濃度為0.25 mol·L-1D.后一反應(yīng)達到平衡時,HI(g)的平衡濃度為0.5 mol·L-1【解析】選B。一定溫度下,將H2和I2各1 mol的氣態(tài)混合物充入1 L的密閉容器中,充分反應(yīng),達到平衡后生成的HI(g)的氣體占總體積的50%,設(shè)轉(zhuǎn)化的氫氣為x mol,依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式為 H2+I22HI起始量(mol·L-1) 1 1 0變化量(mol·L-1) x x 2x平衡量(mol·L-1) 1-x 1-x 2xHI(g)的體積分數(shù)為50%,則×100%=50%,解得x=0.5。故K=4,該溫度下,在另一個容積為2 L的密閉容器中充入1 mol HI(g)發(fā)生反應(yīng)HI(g)H2(g)+I2(g),等效為充入H2和I2各0.5 mol,又該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng),故與原平衡成比例等效,則新平衡時氫氣為0.5 mol×=0.25 mol,HI(g)為1 mol×=0.5 mol。根據(jù)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),結(jié)合正反應(yīng)與逆反應(yīng)的平衡常數(shù)成倒數(shù)關(guān)系,故2HIH2+I2的平衡常數(shù)為,又同一反應(yīng)平衡常數(shù)與系數(shù)成冪次方關(guān)系,故后一反應(yīng)的平衡常數(shù)為=0.5,故A錯誤,B正確;根據(jù)以上計算后一反應(yīng)達到平衡時,H2的平衡濃度為=0.125 mol·L-1,故C錯誤;根據(jù)以上計算后一反應(yīng)達到平衡時,HI(g)的平衡濃度為=0.25 mol·L-1,故D錯誤。二、非選擇題(本題包括3小題,共58分)7.(19分)(2018·武漢模擬)已知:反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常數(shù)為K1;反應(yīng)Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常數(shù)為K2,不同溫度下K1、K2的值如下表所示:溫度K1K2973 K1.472.381 173 K2.151.67(1)從表中數(shù)據(jù)可以推斷:反應(yīng)是_(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。 (2)現(xiàn)有反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3的表達式:_。 (3)根據(jù)反應(yīng)與,可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系式。據(jù)此關(guān)系式及表中數(shù)據(jù),也能推斷出反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。欲使反應(yīng)在一定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動,可采用的措施有_(填序號)。 A.縮小反應(yīng)容器容積B.擴大反應(yīng)容器容積C.降低溫度D.升高溫度E.使用合適的催化劑F.設(shè)法減少CO的量【解析】(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大,說明溫度升高,平衡正向移動,反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(2)K1= ,K2=,K3=。(3)當973 K時,K3=0.62,而當1 173 K時,K3=1.29,反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大,故反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,可使平衡正向移動;由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,改變?nèi)萜黧w積,不能使平衡發(fā)生移動;使用催化劑也不能使平衡發(fā)生移動;減少生成物的量,能使平衡正向移動。答案:(1)吸(2)K3=(3)D、F8.(19分)高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=a kJ·mol-1。(1)已知:Fe2O3(s)+3C(石墨,s)2Fe(s)+3CO(g)H1=+489.0 kJ·mol-1C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g) H2=+172.5 kJ·mol-1,則a=_。 (2)冶煉鐵的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=_,溫度升高后,K值_(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)在T 時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64,在2 L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì),反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達到平衡。Fe2O3COFeCO2甲/mol1.01.01.01.0乙/mol1.02.01.01.0甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_。 下列說法正確的是_(填字母)。 a.若容器內(nèi)氣體密度恒定,表示反應(yīng)達到平衡狀態(tài)b.甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙容器中的c.甲、乙容器中,CO的平衡濃度之比為23d.增加Fe2O3的量可以提高CO的轉(zhuǎn)化率【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律,由-×3得Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=(489.0-172.5×3)kJ·mol-1=-28.5 kJ·mol-1,故a=-28.5。(2)固體物質(zhì)不能寫入平衡常數(shù)表達式中,故K=。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)將減小。(3)設(shè)平衡時,反應(yīng)用去x mol CO,則平衡時CO、CO2的物質(zhì)的量分別為(1-x) mol、(1+x) mol。因化學(xué)方程式中兩氣體物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)相等,所以可將物質(zhì)的量直接代入平衡常數(shù)表達式中,得=64,解得x=0.6,即CO的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,平衡時CO的濃度為0.2 mol·L-1。由于該反應(yīng)有固體參加和生成,故只要平衡發(fā)生移動,氣體的質(zhì)量就會發(fā)生變化,密度也就改變,所以當氣體密度恒定時,反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài),a項正確;根據(jù)題給數(shù)據(jù),可求得乙容器中平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為70%,濃度為0.3 mol·L-1,故b項錯誤、c項正確。Fe2O3是固體,增加它的量對平衡無影響,故d項錯誤。答案:(1)-28.5(2)減小(3)60%a、c9.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)(1)在固定體積的密閉容器中,進行如下化學(xué)反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0,其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表:T/K298398498平衡常數(shù)K4.1×106K1K2該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式:K=_。 試判斷K1_K2(填寫“>”“=”或“<”)。 下列各項能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_(填字母)。 a.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為132b.v正(N2)=3v逆(H2)c.容器內(nèi)壓強保持不變d.混合氣體的密度保持不變(2)對于合成氨反應(yīng)而言,如圖有關(guān)圖象一定正確的是(填字母)_。 (3)一定溫度下,在1 L密閉容器中充入1 mol N2和 3 mol H2并發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定,10 min達到平衡時,氣體的總物質(zhì)的量為原來的,則N2的轉(zhuǎn)化率(N2)=_,以NH3表示該過程的反應(yīng)速率v(NH3)=_。 【解析】(1)此反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡常數(shù)減小;b選項正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;d選項密度=,平衡移動氣體質(zhì)量不變,由固定體積的密閉容器可知氣體體積不變,所以d選項不能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)。(2)a.升高溫度,平衡逆向移動,則氨氣的體積分數(shù)減小,但反應(yīng)到達平衡的時間縮短,正確;b.反應(yīng)到達平衡時,各物質(zhì)濃度變化量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比,氫氣與氨氣濃度變化量之比為32,錯誤;c.使用催化劑加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時間,但不影響平衡移動,符合題意,正確。(3)設(shè)N2的轉(zhuǎn)化率為。則可知 N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)開始時物質(zhì)的量濃度mol·L-1 1 3 0平衡時物質(zhì)的量濃度mol·L-1 1- 3-3 2由題意可知=,=25%,v(NH3)=0.05 mol·L-1·min-1。答案:(1)>c(2)a、c(3)25%0.05 mol·L-1·min-1【加固訓(xùn)練】(2018·合肥模擬)用NH3催化還原NxOy可以消除氮氧化物的污染。已知反應(yīng):4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)H1反應(yīng):2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H2(且|H1|=2|H2|)反應(yīng):4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)H3反應(yīng)和反應(yīng)在不同溫度時的平衡常數(shù)及其大小關(guān)系如表所示。溫度/K反應(yīng)反應(yīng)已知:K1>K1,K2>K2298K1K2398K1K2(1)推測反應(yīng)是_反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。 (2)相同條件下,反應(yīng)在2 L密閉容器內(nèi)進行,選用不同的催化劑,反應(yīng)產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖甲所示。計算04 min在A催化劑作用下,反應(yīng)速率v(NO)=_。 下列說法正確的是_(填字母)。 a.該反應(yīng)的活化能大小順序為Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)b.增大壓強能使反應(yīng)速率加快,是因為增加了活化分子百分數(shù)c.單位時間內(nèi)HO鍵與NH鍵斷裂的數(shù)目相等時,說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)d.若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),當K值不變時,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)(3)一定條件下,反應(yīng)達到平衡時體系中n(NO)n(O2)n(NO2)=212。在其他條件不變時,再充入NO2氣體,分析NO2體積分數(shù)(NO2)的變化情況(填“變大”“變小”或“不變”):恒溫恒壓容器,(NO2)_;恒溫恒容容器,(NO2)_。 (4)一定溫度下,反應(yīng)在容積可變的密閉容器中達到平衡,此時容積為3 L,c(N2)與反應(yīng)時間t變化曲線X如圖乙所示,若在t1 min時改變一個條件,曲線X變?yōu)榍€Y或曲線Z。則:變?yōu)榍€Y改變的條件是_;變?yōu)榍€Z改變的條件是_。 【解析】(1)分析表中數(shù)據(jù)可知,對反應(yīng)和反應(yīng),溫度升高時,K值減小,平衡逆向移動,故兩個反應(yīng)都是放熱反應(yīng),即H1<0,H2<0。反應(yīng)-反應(yīng)×3得反應(yīng),則H3=H1-3H2=2H2-3H2=-H2,因為H2<0,所以H3>0,反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(2)v(NO)=v(N2)=×=0.375 mol·L-1·min-1。相同時間內(nèi)生成的N2越多,則活化分子數(shù)越多,活化能越低,a項錯誤;增大壓強能使反應(yīng)速率加快,是因為增加了單位體積內(nèi)的活化分子數(shù),活化分子的百分數(shù)不變,b項錯誤;單位時間內(nèi)HO鍵與NH鍵斷裂的數(shù)目相等時,說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài),c項正確;若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),當K值不變時,說明反應(yīng)中放出的熱量和吸收的熱量相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),d項正確。(3)恒溫恒壓容器中的平衡是等效平衡,(NO2)不變;恒溫恒容容器中,再充入NO2氣體,相當于增大壓強,平衡正向移動,(NO2)變大。(4)曲線Y比曲線X先達到平衡,但平衡狀態(tài)相同,改變的條件是加入催化劑;曲線Z,N2的濃度由2 mol·L-1瞬間增大到3 mol·L-1,容器體積應(yīng)由3 L減小到2 L,改變的條件是將容器的體積快速壓縮至2 L。答案:(1)吸熱(2)0.375 mol·L-1·min-1cd(3)不變變大(4)加入催化劑將容器體積快速壓縮至2 L