第22講 化學(xué)平衡常數(shù)及其計(jì)算課時(shí)作業(yè)1某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)B(g)2M(g)H<0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說(shuō)法正確的是()A這是一個(gè)放熱的熵減反應(yīng)，在低溫條件下該反應(yīng)一定可自發(fā)進(jìn)行B若物質(zhì)B價(jià)廉易得，工業(yè)上一般采用加入過(guò)量的B，以提高A的轉(zhuǎn)化率C工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因?yàn)槭褂么呋瘎┛商岣叻磻?yīng)物的轉(zhuǎn)化率解析：這是一個(gè)放熱的熵減反應(yīng)，只有當(dāng)HTS<0時(shí)，該反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；加入過(guò)量的B，可以提高A的轉(zhuǎn)化率，B正確；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，C錯(cuò)誤；使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，不能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，D錯(cuò)誤。答案：B2工業(yè)上利用焦炭與水蒸氣生產(chǎn)H2的反應(yīng)原理為C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H>0；CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H<0；第二步生產(chǎn)的原料CO來(lái)源于第一步的產(chǎn)物。為提高原料的利用率及H2的日產(chǎn)量，下列措施中不可取的是()第一步產(chǎn)生的混合氣直接作為第二步的反應(yīng)物第二步生產(chǎn)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臏囟群痛呋瘎┑谝?、二步生產(chǎn)中均充入足量水蒸氣第二步應(yīng)在低溫下進(jìn)行第二步生產(chǎn)采用高壓第二步生產(chǎn)中增大CO的濃度ABC D解析：第一步產(chǎn)生的H2使第二步的平衡逆移，故應(yīng)先進(jìn)行分離；第二步反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過(guò)低，反應(yīng)速率太小而影響產(chǎn)量，溫度過(guò)高則對(duì)平衡不利，且要考慮催化劑的活性，故應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏囟群痛呋瘎?，故正確錯(cuò)；增大廉價(jià)易得的水蒸氣濃度可提高轉(zhuǎn)化率，正確；壓強(qiáng)對(duì)第二步反應(yīng)無(wú)影響，不必采取高壓，錯(cuò)；增大CO濃度并未提高主要原材料C的利用率，錯(cuò)。答案：D3(2017福建四校聯(lián)考)用于凈化汽車尾氣的反應(yīng)：2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)，已知該反應(yīng)在570 K時(shí)的平衡常數(shù)為11059，但反應(yīng)速率極慢。下列說(shuō)法正確的是()A裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COB提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C增大壓強(qiáng)，上述平衡右移，故可通過(guò)增壓的方法提高尾氣凈化效率D提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑解析：因?yàn)樵摲磻?yīng)是可逆反應(yīng)，且反應(yīng)速率極慢，在有限的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)不能達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；由題干知570 K時(shí)反應(yīng)速率極慢，故可推斷出升高溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響不大，B錯(cuò)誤；因平衡常數(shù)已經(jīng)較大，增大壓強(qiáng)雖然平衡正向移動(dòng)，但對(duì)設(shè)備要求更高，故C錯(cuò)誤；高效催化劑可提高反應(yīng)速率，解決反應(yīng)極慢的問(wèn)題，有利于尾氣的轉(zhuǎn)化，故D正確。答案：D4反應(yīng)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0達(dá)到平衡后，只改變一個(gè)反應(yīng)條件，下列所畫示意圖不正確的是()解析：A項(xiàng)，升溫，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，CH3OH產(chǎn)率降低，正確；B項(xiàng)，升溫，CO的轉(zhuǎn)化率降低，不正確；C項(xiàng)，加壓，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率升高，正確；D項(xiàng)，增大壓強(qiáng)，平衡常數(shù)不變，正確。答案：B5已知反應(yīng)：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反應(yīng)：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2，該溫度下反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說(shuō)法正確的是()A反應(yīng)的平衡常數(shù)K1B反應(yīng)的平衡常數(shù)KC對(duì)于反應(yīng)，恒容時(shí)升高溫度，H2濃度減小，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D對(duì)于反應(yīng)，恒溫恒容下增大壓強(qiáng)，H2濃度一定增大解析：反應(yīng)的平衡常數(shù)K1，固體濃度按1計(jì)，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)可由得到，故反應(yīng)的平衡常數(shù)K，B正確；對(duì)于反應(yīng)，恒容時(shí)升高溫度，H2濃度減小，平衡逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；對(duì)于反應(yīng)，恒溫恒容下，若充入He，壓強(qiáng)增大，H2濃度不變，故D錯(cuò)誤。答案：B6(2017廣東七校聯(lián)考)在容積一定的密閉容器中，置入一定量的一氧化氮和足量碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：C(s)2NO(g)CO2(g)N2(g)，平衡時(shí)c(NO)與溫度T的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A該反應(yīng)的H>0B若該反應(yīng)在T1、T2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1<K2C若狀態(tài)B、C、D的壓強(qiáng)分別為pB、pC、pD，則pCpD>pBD在T2時(shí)，若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D，則此時(shí)v正>v逆解析：升高溫度，NO的濃度增大，說(shuō)明平衡左移，則該反應(yīng)的H<0，故A錯(cuò)誤；H<0，升高溫度平衡常數(shù)減小，則K1>K2，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)中氣體物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)與溫度有關(guān)，溫度越高壓強(qiáng)越大，則pC>pDpB，故C錯(cuò)誤；在T2時(shí)，若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D，達(dá)到平衡時(shí)NO的濃度要減小，反應(yīng)正向進(jìn)行，則此時(shí)v正>v逆，故D正確。答案：D7在一定條件下探究二甲醚的制備反應(yīng)為2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H，測(cè)定結(jié)果如圖所示。下列判斷錯(cuò)誤的是()A該反應(yīng)的H<0B該反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)的發(fā)生C工業(yè)選擇的較適宜溫度為280290 D加入催化劑可以提高CH3OCH3的產(chǎn)率解析：由題圖知，隨著溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，所以升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H<0，A項(xiàng)說(shuō)法正確；從圖中可知，CO的轉(zhuǎn)化率降低的同時(shí)，CH3OCH3的產(chǎn)率在不同溫度下差別大，即說(shuō)明該反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)的發(fā)生，B項(xiàng)說(shuō)法正確；在280290 間，CH3OCH3的產(chǎn)率很高，工業(yè)選擇的較適宜溫度為280290 ，C項(xiàng)說(shuō)法正確；加入催化劑可以改變反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但不能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，D項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。答案：D8(2017唐山六校聯(lián)考)已知合成氨反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0，當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2)n(H2)13投料后，在不同溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，得到混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線a、b、c如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A曲線a對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度最高B如圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系為K(M)K(Q)<K(N)C相同壓強(qiáng)下，投料相同，達(dá)到平衡所需時(shí)間關(guān)系為c>b>aDN點(diǎn)時(shí)c(NH3)0.2 mol/L，則N點(diǎn)的c(N2)c(NH3)11解析：合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，曲線a的氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最高，其反應(yīng)溫度相應(yīng)最低，故A錯(cuò)誤；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，題圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系為K(M)K(Q)>K(N)，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，越不利于反應(yīng)的進(jìn)行，相同壓強(qiáng)下，曲線a、b、c的氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：a>b>c，則反應(yīng)溫度：a<b<c，溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡時(shí)間越短，即達(dá)到平衡的時(shí)間：c<b<a，故C錯(cuò)誤；在N點(diǎn)氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%，剩余氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)的和為80%，N點(diǎn)c(NH3)0.2 mol/L時(shí)，氮?dú)夂蜌錃獾臐舛群蜑?.8 mol/L，因?yàn)閚(N2)n(H2)13，則c(N2)0.2 mol/L，c(N2)c(NH3)11，故D正確。答案：D9(2017江西宜春聯(lián)考)已知溫度為T0時(shí)，可逆反應(yīng)：X(g)Y(g)Z(g)(未配平)，在容積固定的容器中發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖a所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時(shí)發(fā)生反應(yīng)，Z的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖b所示。下列敘述正確的是()A發(fā)生反應(yīng)時(shí)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為v(X)v(Y)2v(Z)B圖a中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率為37.5%CT0 時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為33.3D該反應(yīng)正反應(yīng)的反應(yīng)熱H<0解析：溫度為T0時(shí)，X的物質(zhì)的量濃度的變化量(0.30.05)molL10.25 molL1，Y的物質(zhì)的量濃度的變化量(0.40.15)molL10.25 molL1，Z的物質(zhì)的量濃度的變化量(0.50) molL10.5 molL1，則該反應(yīng)的方程式為X(g)Y(g)2Z(g)，所以發(fā)生反應(yīng)時(shí)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為2v(X)2v(Y)v(Z)，故A錯(cuò)誤。Y的轉(zhuǎn)化率100%62.5%，故B錯(cuò)誤。平衡常數(shù)K33.3，故C正確。“先拐先平，數(shù)值大”，所以T1>T2，升高溫度，Z的物質(zhì)的量濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。答案：C10(2016上海高考卷)(1)目前國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原，所涉及的反應(yīng)方程式為CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。若溫度從300 升至400 ，重新達(dá)到平衡，判斷下列表格中各物理量的變化(選填“增大”“減小”或“不變”)。v正v逆平衡常數(shù)K轉(zhuǎn)化率(2)相同溫度時(shí)，上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)到平衡，各物質(zhì)的平衡濃度如下表：CO2/(molL1)H2/(molL1)CH4/(molL1)H2O/(molL1)平衡abcd平衡mnxya、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為_(kāi)。解析：(1)H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度正逆反應(yīng)速率均增大，平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。(2)相同溫度時(shí)平衡常數(shù)不變，則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為。答案：(1)v正v逆平衡常數(shù)K轉(zhuǎn)化率增大增大減小減小(2)11(2017保定模擬節(jié)選)(1)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究性小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag ZSM 5為催化劑，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。若不使用CO，溫度超過(guò)775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因?yàn)開(kāi)，在n(NO)/n(CO)1的條件下，為更好的除去NOx，應(yīng)控制的最佳溫度在_K左右。(2)車輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)住薄；钚蕴靠商幚泶髿馕廴疚颪O。在5 L密閉容器中加入NO和活性炭(假設(shè)無(wú)雜質(zhì))，一定條件下生成氣體E和F。當(dāng)溫度分別在T1 和T2 時(shí)，測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量(n/mol)如下表：物質(zhì)溫度/活性炭NOEF初始3.0000.1000T12.9600.0200.0400.040T22.9750.0500.0250.025寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。若T1<T2，則該反應(yīng)的H_0(填“>”“<”或“”)。上述反應(yīng)T1 時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡后再通入0.1 mol NO氣體，則達(dá)到新化學(xué)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)。解析：(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)變化量之比及原子守恒可確定方程式中的生成物及各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)；由T1變至T2，溫度升高，NO的物質(zhì)的量增大，平衡逆向移動(dòng)，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的H<0；由于該反應(yīng)為等體積反應(yīng)，且反應(yīng)物只有NO為氣態(tài)，因此通入NO后，可建立等效平衡，NO的轉(zhuǎn)化率不變，可用表中數(shù)據(jù)直接求得。答案：(1)NO分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行(只寫升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行也可，其他合理說(shuō)法也可)870(數(shù)值接近即可)(2)C2NOCO2N2<80%