2019-2020年高考化學一輪復習 7.3 化學平衡常數(shù) 化學反應進行的方向課時訓練一、選擇題(每小題6分,共60分)1.冰融化為水的過程的焓變和熵變正確的是(C)A.H>0,S<0B.H<0,S>0C.H>0,S>0D.H<0,S<0【解析】固體變成液體要吸熱,且混亂度增大。2.如圖表示某可逆反應在使用和未使用催化劑時,反應進程和能量的對應關系。下列關于a和b的比較中,a>b的是(A)A.活化能B.反應放出的熱C.反應的平衡常數(shù)D.反應速率【解析】催化劑不能改變反應的反應熱和反應的限度,且平衡常數(shù)只與溫度有關,故B、C項錯誤;催化劑能降低反應的活化能,加快反應速率,D項錯誤。3.(xx北京東城區(qū)模擬)80 時,2 L密閉容器中充入0.40 mol N2O4,發(fā)生反應:N2O4(g)2NO2(g)H=+Q kJmol-1(Q>0),獲得如下數(shù)據(jù):時間/s020406080100c(NO2)/(molL-1)0.000.120.200.260.300.30下列判斷正確的是(C)A.升高溫度,該反應的平衡常數(shù)K減小B.2040 s內(nèi),v(N2O4)=0.004 molL-1s-1C.反應達平衡時,吸收的熱量為0.30Q kJD.100 s時再通入0.40 mol N2O4,達新平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率增大【解析】題給反應為吸熱反應,溫度升高,平衡常數(shù)K增大,A項錯誤;2040 s內(nèi),v(NO2)=0.004 molL-1s-1,v(N2O4)=v(NO2)=0.002 molL-1s-1,B項錯誤;濃度不變時,說明反應已達平衡,反應達平衡時,生成NO2的物質(zhì)的量為0.30 molL-12 L=0.60 mol,由熱化學方程式可知生成2 mol NO2吸收熱量Q kJ,所以生成0.6 mol NO2時吸收熱量0.3Q kJ,C項正確;100 s時再通入0.40 mol N2O4,相當于增大壓強,平衡逆向移動,N2O4的轉(zhuǎn)化率減小,D項錯誤。4.已知“凡氣體分子總數(shù)增多的反應一定是熵增大的反應”。根據(jù)所學知識判斷,下列反應中,在任何溫度下都不自發(fā)進行的是(B)A.2O3(g)3O2(g)H<0B.2CO(g)2C(s)+O2(g)H>0C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H<0D.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H>0【解析】A項中的反應H<0,S>0,反應能自發(fā)進行;B項中的反應H>0,S<0,H-TS>0,反應不能自發(fā)進行;C項中的反應H<0,S<0,反應是否能自發(fā)進行取決于溫度大小;D項中的反應H>0,S>0,反應是否能自發(fā)進行也取決于溫度大小。5.(xx重慶高考)羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑,能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中,將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1反應前CO物質(zhì)的量為10 mol,平衡后CO物質(zhì)的量為8 mol。下列說法正確的是(C)A.升高溫度,H2S濃度增加,表明該反應是吸熱反應B.通入CO后,正反應速率逐漸增大C.反應前H2S物質(zhì)的量為7 molD.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%【解析】本題考查的是化學平衡。溫度升高,平衡向吸熱反應方向移動,H2S濃度增大,表明正反應為放熱反應,A項錯誤;通入CO后,正反應速率瞬間增大,然后逐漸減小,B項錯誤;根據(jù)平衡常數(shù)K=0.1,可知n(H2S)=7 mol,C項正確;CO的平衡轉(zhuǎn)化率=100%=20%,D項錯誤。6.有一反應:2A+B2C,其中A、B、C均為氣體,如圖中的曲線是該反應在不同溫度下的平衡曲線,x軸表示溫度,y軸表示B的轉(zhuǎn)化率,圖中有a、b、c三點,則下列描述正確的是(B)A.該反應是放熱反應B.b點時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化C.T1溫度下若由a點達到平衡,可以采取增大壓強的方法D.c點v(正)<v(逆)【解析】升高溫度,B的轉(zhuǎn)化率增大,說明平衡正向移動,可推知該反應是吸熱反應,A項錯誤;b點處于平衡狀態(tài),混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化,B項正確;在T1溫度下,由a點達平衡時,B的轉(zhuǎn)化率要減小,平衡逆向移動,而加壓平衡正向移動,C項錯誤;在T2溫度下,要使c點達到平衡狀態(tài),B的轉(zhuǎn)化率應增大,平衡正向移動,即v(正)>v(逆),D項錯誤。7.(xx鄭州模擬)在體積為V L的恒容密閉容器中盛有一定量H2,通入Br2(g)發(fā)生反應:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)H<0。當溫度分別為T1、T2,平衡時,H2的體積分數(shù)與Br2(g)的物質(zhì)的量變化關系如圖所示。下列說法正確的是(B)A.由圖可知:T2>T1B.a、b兩點的平衡常數(shù):b=aC.為了提高Br2(g)的轉(zhuǎn)化率,可采取增加Br2(g)通入量的方法D.T1時,隨著Br2(g)加入,平衡時HBr的體積分數(shù)不斷增加【解析】題給反應為放熱反應,溫度越高,反應限度越小,所以T1>T2,A項錯誤;a和b點的溫度相同,故化學平衡常數(shù)相同,B項正確;增加Br2(g)通入量,平衡向正反應方向移動,氫氣的轉(zhuǎn)化率增大,溴的轉(zhuǎn)化率降低,C項錯誤;當溫度為T1時,加入Br2,平衡會向正反應方向移動,導致HBr的物質(zhì)的量不斷增大,但體積分數(shù)不一定逐漸增大,D項錯誤。8.已知某化學反應的平衡常數(shù)表達式為K=,在不同的溫度下該反應的平衡常數(shù)如下表:t/70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有關敘述不正確的是(C)A.該反應的化學方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.上述反應的正反應是放熱反應C.若在1 L的密閉容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后溫度升高到830 ,此時測得CO2為0.4 mol,該反應達到平衡狀態(tài)D.若平衡濃度符合關系式,則此時的溫度為1000 【解析】依平衡常數(shù)的表達式可知A項正確;升高溫度K減小,平衡左移,故正反應為放熱反應,B項正確;5 min后CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為0.6 molL-1、0.6 molL-1、0.4 molL-1、0.4 molL-1,<1,未達到平衡,C項錯誤;由題意知,=0.6,D項正確。9.(xx合肥模擬)在某容積一定的密閉容器中,有下列可逆反應2A(g)+B(g)xC(g),反應曲線(T表示溫度,p表示壓強,C%表示C的體積分數(shù))如圖所示,判斷下列說法中正確的是(C)A.x=2B.該反應是吸熱反應C.p3>p4,y軸表示B的轉(zhuǎn)化率D.p3<p4,y軸表示混合氣體的密度【解析】由題圖,根據(jù)“先拐先平衡”可判斷T1>T2和p1<p2,再根據(jù)C的百分含量可判斷出H<0,x<3,A、B項錯誤;對于此可逆反應,p越大,B的轉(zhuǎn)化率越大,T越高,B的轉(zhuǎn)化率越小,C項正確;容器恒容,且體系中全部為氣體,故密度始終不變,D項錯誤。10.(xx濟寧一模)N2O5是一種新型硝化劑,在一定溫度下可發(fā)生以下反應:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H>0,T1溫度時,向密閉容器中通入N2O5,部分實驗數(shù)據(jù)見下表。下列說法中不正確的是(C)時間/s050010001500c(N2O5)/(molL-1)5.003.522.502.50A.T1溫度下,500 s時O2的濃度為0.74 molL-1B.平衡后其他條件不變,將容器的體積壓縮到原來的一半,再平衡時c(N2O5)>5.00 molL-1C.T1溫度下的平衡常數(shù)為K1,T2溫度下的平衡常數(shù)為K2,若T1>T2,則K1<K2D.T1溫度下的平衡常數(shù)為K1=125,平衡時N2O5的轉(zhuǎn)化率為0.5【解析】500 s時,參加反應的c(N2O5)=(5.00-3.52)mol/L=1.48 mol/L,生成的c(O2)=c(N2O5)=0.74 mol/L,A項正確;增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向(逆反應方向)移動,N2O5的轉(zhuǎn)化率降低,再平衡時c(N2O5)>5.00 molL-1,B項正確;該反應為吸熱反應,升高溫度,平衡向正反應方向移動,若T1>T2,則K1>K2,C項錯誤;利用圖表數(shù)據(jù)及“三段式”解得T1溫度下的平衡常數(shù)為K1=125,N2O5的轉(zhuǎn)化率=100%=50%=0.5,D項正確。二、非選擇題(共40分)11.(9分)(xx吉林調(diào)研)氮的固定是幾百年來科學家一直研究的課題。(1)下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值。反應大氣固氮:N2(g)+O2(g)2NO(g)工業(yè)固氮:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)溫度/27200025400450K3.8410-310.151080.5070.152分析數(shù)據(jù)可知:大氣固氮反應屬于吸熱(填“吸熱”或“放熱”)反應。分析數(shù)據(jù)可知:人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因:K值小,正向進行的程度小(或轉(zhuǎn)化率低),不適合大規(guī)模生產(chǎn)。從平衡視角考慮,工業(yè)固氮應該選擇常溫條件,但實際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500 左右的高溫,解釋其原因:從反應速率角度考慮,高溫更好,從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500 左右的高溫較合適。(2)工業(yè)固氮反應中,其他條件相同時,分別測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(p1、p2)下隨溫度變化的曲線,下圖所示的圖示中,正確的是A(填“A”或“B”);比較p1、p2的大小關系:p2>p1。(3)一定條件下,在密閉恒容容器中進行反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),能表示該反應達到平衡狀態(tài)的是A。A.3v逆(N2)=v正(H2)B.2v正(H2)=v正(NH3)C.混合氣體密度保持不變D.c(N2)c(H2)c(NH3)=132(4)近年,又有科學家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨氣的新思路,反應原理為:2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g),則其反應熱H=+1530 kJmol-1已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1?！窘馕觥勘绢}考查化學反應原理知識的綜合運用。(1)從題給表格數(shù)據(jù)可看出對于大氣固氮反應,升高溫度,K增大,即大氣固氮反應為吸熱反應。大氣固氮的反應,K值小,反應物的轉(zhuǎn)化率很低,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。工業(yè)固氮為放熱反應,低溫有利于平衡正向移動,但選擇500 是保證催化劑活性最大,并加快反應速率。(2)溫度相同時,增大壓強,平衡正向移動,N2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,即p2>p1;在壓強相同時,該反應為放熱反應,升高溫度,N2的平衡轉(zhuǎn)化率降低,即A圖象符合題意。(3)H2與N2的反應速率之比為31且既有正反應又有逆反應,是平衡狀態(tài),A項正確;平衡時NH3與H2反應速率之比為23,B項錯誤;體系中均為氣體,氣體質(zhì)量守恒,容器容積固定,所以容器中氣體密度始終不變,C項錯誤;未知N2和H2的起始濃度及反應物的轉(zhuǎn)化率,所以無法判斷,D項錯誤。(4)將題中兩個已知反應依次標為和,根據(jù)蓋斯定律,由2-3得目標反應,H=(-92.42+571.63) kJmol-1=+1530 kJmol-1。12.(11分)工業(yè)上可以利用反應所示原理降低污染氣體的排放,并回收燃煤痼氣中的硫。反應:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)H1。(1)已知:反應:2CO2(g)2CO(g)+O2(g)H2=+566.0 kJmol-1;反應:S(l)+O2(g)SO2(g)H3=-296.0 kJmol-1,則H1=-270 kJmol-1。(2)T 時,起始將0.100 mol CO(g)和0.120 mol SO2(g)充入2 L恒容密閉容器中,發(fā)生反應,各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化如下表所示。下列事實能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是AC(填選項字母)。A.容器內(nèi)壓強不再改變B.每消耗2 mol CO2,同時生成2 mol COC.氣體密度不再改變D.v正( SO2)=2v逆(CO2)02 min內(nèi),用CO表示的該反應的平均速率v(CO)=7.510-3 molL-1min-1;平衡時,SO2的轉(zhuǎn)化率為25%。T 時,反應的平衡常數(shù)K=50。T 時,若將上述氣體充入起始容積為2 L的恒壓密閉容器中,反應達到平衡時,SO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比增大(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)L(L1、L2)、X可分別代表壓強或溫度。如圖表示L一定時,反應中CO(g)的體積分數(shù)隨X的變化關系。X代表的物理量為壓強。判斷L1、L2的大小關系,并簡述理由:L1>L2(或T1>T2),該反應正向為吸熱反應,壓強一定時,溫度升高,平衡正向移動,CO的體積分數(shù)增大?！窘馕觥勘绢}考查蓋斯定律、化學反應速率和化學平衡等知識的綜合應用。(1)根據(jù)蓋斯定律,由-反應-反應得反應,則H1=(-566.0+296.0)kJmol-1=-270 kJmol-1。(2)反應為氣體總體積減小的反應,若壓強不變,可說明已達到平衡狀態(tài),A項正確;B項,消耗CO2和生成CO表示的均為逆反應,不能由此判斷是否達到平衡,錯誤;由于反應前后氣體總體積不等,若氣體密度不再改變,可說明已達到平衡狀態(tài),C項正確;達到平衡狀態(tài)時,2v正(SO2)=v逆(CO2),D項錯誤。由題給表格數(shù)據(jù)可求出02 min內(nèi)c(CO)=0.015 mol/L,則v(CO)=7.510-3 molL-1min-1。達到平衡狀態(tài)時消耗的SO2為(0.120-0.090) mol=0.030 mol,則SO2的轉(zhuǎn)化率為100%=25%。根據(jù)題給表格數(shù)據(jù)可求出平衡時c(CO)、c(SO2)和c(CO2)分別為0.02 mol/L、0.045 mol/L和0.03 mol/L,則K=50。若氣體起始充入恒壓密閉容器中,與原平衡相比相當于增大體系壓強,平衡將正向移動,則SO2的轉(zhuǎn)化率將增大。(3)對于反應,升高溫度,平衡正向移動;增大壓強,平衡逆向移動。從題圖可看出隨X增大,CO的體積分數(shù)減小,則X表示壓強且溫度L1>L2。13.(11分)甲醇是一種重要的化工原料,也是一種重要的化工產(chǎn)品。(1)工業(yè)上用CO和H2在5 MPa和250 的條件下合成CH3OH。下表為合成反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1在不同溫度下的平衡常數(shù):溫度/0100200300400平衡常數(shù)667131.910-22.410-4110-5 該反應的平衡常數(shù)表達式為。H1<0(填“<”或“>”)。在T 時,1 L密閉容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,若達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率為50%,則此時的平衡常數(shù)為100。如圖表示該反應的反應速率與時間的關系,K1、K2、K3、K4表示對應階段的化學平衡常數(shù),則下列有關平衡常數(shù)大小的比較中正確的c。a.K1=K2b.K3最大c.K2=K3=K4d.K1>K2=K3>K4(2)某恒容密閉容器中,CO2和H2在一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2,這對于減少CO2的排放具有積極的意義。能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是ac(填編號)。a.總壓強保持不變b.混合氣體的密度不隨時間的變化而變化c.H2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變d.單位時間內(nèi)消耗3 mol H2,同時生成1 mol H2Oe.反應中CO2與H2的物質(zhì)的量之比為13保持不變(3)合成甲醇的副反應為CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H。某溫度時,向體積相等的甲、乙、丙3個密閉容器中分別充入各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表,則平衡時CO的物質(zhì)的量由大到小的順序是乙>甲>丙。CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)甲(mol)aa00乙(mol)a2a00丙(mol)aa0a【解析】(1)由題表中數(shù)據(jù)看出隨溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明該反應為放熱反應。根據(jù)“三段式”解答: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)開始/(molL-1)0.1 0.2 0變化/(molL-1)0.05 0.1 0.05平衡/(molL-1)0.05 0.1 0.05所以平衡常數(shù)K=100。t3時改變條件后正逆反應速率均增大,且平衡逆向移動,說明為升高溫度,化學平衡常數(shù)減小,即K1>K2,而t5改變的條件應為加入催化劑,平衡常數(shù)不變,即K2=K3,t6時改變條件后正逆反應速率均減小,且平衡逆向移動,說明為減小壓強所致,溫度不變,化學平衡常數(shù)不變,即K3=K4。綜上所述只有c項正確。(2)該反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應,壓強為變量,當總壓強保持不變時,說明反應達到平衡狀態(tài),a對;恒容條件下,該混合氣體的密度為恒量,b錯;根據(jù)化學平衡定義可知c對;d項,指的是同一反應方向,錯誤;物質(zhì)的量之比恒為13與反應是否達到平衡無關,e錯。(3)乙與甲比較,相當于在甲的基礎上增加了a mol H2,則平衡右移,CO的物質(zhì)的量增大;丙與甲比較,相當于在甲的基礎上加入a mol H2O,平衡左移,CO的物質(zhì)的量減小。14.(9分)(xx成都一中月考)某化學科研小組研究在其他條件不變時,改變某一反應條件對反應可用aA(g)+bB(g)cC(g)表示化學平衡的影響,得到如下圖象(圖中p表示壓強,T表示溫度,n表示物質(zhì)的量,表示平衡轉(zhuǎn)化率,表示體積分數(shù)):(1)在反應中,若p1>p2,則此正反應為放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應,也是一個氣體分子數(shù)減小(填“減小”或“增大”)的反應。由此判斷,此反應自發(fā)進行必須滿足的條件是低溫。(2)在反應中,T1<T2(填“>”“<”或“=”),該正反應為放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應。(3)在反應中,若T2>T1,則此正反應為放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應。(4)反應中,若T1>T2,則該反應能否自發(fā)進行?不能自發(fā)進行?！窘馕觥?1)反應中,恒壓下溫度升高,(A)減小,即升高溫度,平衡向左移動,則正反應為放熱反應,H<0;由p1>p2知,恒溫時壓強增大,(A)增大,說明此反應為氣體分子數(shù)減小的反應(a+b>c),即S<0,放熱、熵減反應能在低溫下自發(fā)進行。(2)反應中,T2溫度下反應先達到平衡狀態(tài),說明T2>T1;溫度升高,平衡時C的物質(zhì)的量減小,即升高溫度,平衡向左移動,則正反應為放熱反應。(3)反應中,同一溫度下,增加B的物質(zhì)的量,平衡向右移動,(C)增大;但當B的物質(zhì)的量達到一定程度后,對C的稀釋作用會大于平衡右移對C的體積分數(shù)的影響,(C)又減小。T2>T1,溫度升高,(C)減小,即升高溫度,平衡向左移動,則正反應為放熱反應。(4)反應中,在恒溫下壓強變化對(A)沒有影響,說明此反應為氣體分子數(shù)不變的反應(a+b=c),反應過程中熵變很小,S0,T1>T2,恒壓下溫度升高,(A)增大,說明升高溫度,平衡向右移動,正反應為吸熱反應,H>0,則H-TS>0,反應不能自發(fā)進行。