高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測1-43(打包43套) 魯教版.zip
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課時(shí)跟蹤檢測(二十五)化學(xué)平衡常數(shù)
1.某溫度下反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K=57.0,現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2 mol·L-1 H2(g)、0.5 mol·L-1 I2(g)及0.3 mol·L-1 HI(g),則下列說法中正確的是( )
A.反應(yīng)正好達(dá)平衡
B.反應(yīng)向左進(jìn)行
C.反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后K<57.0
D.反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后c(H2)<0.2 mol·L-1
解析:選D 此時(shí)的濃度商為Q===0.9H2O>CO2
D.溫度升高,上述三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)均增大
解析:選C A項(xiàng),NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)為()=1015,錯(cuò)誤;B項(xiàng),H2和O2之間的反應(yīng)需要點(diǎn)燃才能進(jìn)行,錯(cuò)誤;C項(xiàng),常溫下,NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的平衡常數(shù)依次為1×1030、5×10-82、4×10-92,平衡常數(shù)越大,則反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,正確;D項(xiàng),反應(yīng)②為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,錯(cuò)誤。
6.某溫度下,將2 mol A和3 mol B充入一密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5 min后達(dá)到平衡。已知該溫度下其平衡常數(shù)K=1,若溫度不變時(shí)將容器的容積擴(kuò)大為原來的10倍,A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化,則( )
A.a(chǎn)=3 B.a(chǎn)=2
C.B的轉(zhuǎn)化率為40% D.B的轉(zhuǎn)化率為60%
解析:選C 若溫度不變時(shí)將容器的容積擴(kuò)大為原來的10倍,A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化,則可以確定該反應(yīng)前后氣體體積不變,所以a=1,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;設(shè)B的轉(zhuǎn)化率為x,列出三段式:
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
初始物質(zhì)的量/mol 2 3 0 0
變化物質(zhì)的量/mol 3x 3x 3x 3x
平衡物質(zhì)的量/mol 2-3x 3-3x 3x 3x
=1,解得x=0.4,即B的轉(zhuǎn)化率為40%。
7.(2016·清華附中模擬)80 ℃時(shí),2 L密閉容器中充入0.40 mol N2O4,發(fā)生反應(yīng)N2O4===2NO2 ΔH=+Q kJ·mol-1(Q>0),獲得如下數(shù)據(jù):
時(shí)間/s
0
20
40
60
80
100
c(NO2)/(mol·L-1)
0.00
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
下列判斷正確的是( )
A.升高溫度該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小
B.20~40 s內(nèi),v(N2O4)=0.004 mol·L-1·s-1
C.反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),吸收的熱量為0.30Q kJ
D.100 s時(shí)再通入0.40 mol N2O4,達(dá)新平衡時(shí)N2O4的轉(zhuǎn)化率增大
解析:選C 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡向吸熱的方向移動(dòng),即正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)K增大,故A錯(cuò)誤;
20~40 s內(nèi),v(NO2)===0.004 mol·L-1·s-1,
v(N2O4)=v(NO2)=0.002 mol·L-1·s-1,故B錯(cuò)誤;
濃度不變時(shí),說明反應(yīng)已達(dá)平衡,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),生成NO2的物質(zhì)的量為0.30 mol·L-1×2 L=0.60 mol,由熱化學(xué)方程式可知生成2 mol NO2吸收熱量Q kJ,所以生成0.6 mol NO2吸收熱量0.3Q kJ,故C正確;
100 s時(shí)再通入0.40 mol N2O4,平衡狀態(tài)相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),N2O4的轉(zhuǎn)化率減小,故D錯(cuò)誤。
8.碘單質(zhì)難溶于水卻易溶于KI溶液。碘水中加入KI溶液發(fā)生反應(yīng):I2(aq)+I(xiàn)-(aq)I(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如圖,下列說法不正確的是( )
A.上述正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.上述體系中加入苯,平衡不移動(dòng)
C.可運(yùn)用該反應(yīng)原理除去硫粉中少量的碘單質(zhì)
D.實(shí)驗(yàn)室配制碘水時(shí),為增大碘單質(zhì)的溶解度可加入適量KI溶液
解析:選B 由圖中可看出,隨著溫度的升高,平衡常數(shù)減小,故升高溫度平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),A項(xiàng)正確;加入苯后能將溶液的碘單質(zhì)萃取,降低了溶液中c(I2),平衡逆向移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;硫粉中的碘單質(zhì)在加入KI后,碘單質(zhì)生成KI3而除去,C項(xiàng)正確;配制碘水時(shí),加入KI溶液,使得平衡正向移動(dòng),增大碘單質(zhì)的溶解度,D項(xiàng)正確。
9.(2016·洛陽模擬)化學(xué)平衡狀態(tài) Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
編號(hào)
化學(xué)方程式
平衡常數(shù)
溫度
979 K
1 173 K
Ⅰ
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)
K1
1.47
2.15
Ⅱ
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
K2
1.62
b
Ⅲ
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)
K3
a
1.68
根據(jù)以上信息判斷,下列結(jié)論錯(cuò)誤的是( )
A.a(chǎn)>b
B.增大壓強(qiáng),平衡狀態(tài)Ⅱ不移動(dòng)
C.升高溫度平衡狀態(tài)Ⅲ向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)
解析:選C Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),K1=,
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),K2=,
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),K3=,
同溫度下,K2=,K3=K1·K2,979 K平衡常數(shù)a=1.47×1.62=2.38,1 173 K平衡常數(shù)b==0.78。
計(jì)算分析可知a>b,故A正確;反應(yīng)ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),是氣體體積不變的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),故B正確;計(jì)算得到平衡常數(shù),反應(yīng)Ⅲ平衡常數(shù)隨溫度升高減小,平衡逆向進(jìn)行,故C錯(cuò)誤;反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)隨溫度升高減小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅲ平衡常數(shù)隨溫度升高減小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),故D正確。
10.(2015·安徽高考)汽車尾氣中NO產(chǎn)生的反應(yīng)為N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定條件下,等物質(zhì)的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應(yīng),右圖曲線a表示該反應(yīng)在溫度T下N2的濃度隨時(shí)間的變化,曲線b表示該反應(yīng)在某一起始反應(yīng)條件改變時(shí)N2的濃度隨時(shí)間的變化。下列敘述正確的是( )
A.溫度T下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
B.溫度T下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的密度減小
C.曲線b對應(yīng)的條件改變可能是加入了催化劑
D.若曲線b對應(yīng)的條件改變是溫度,可判斷該反應(yīng)的ΔH<0
解析:選A A項(xiàng),由曲線a可知,達(dá)到平衡時(shí)c(N2)=c1 mol·L-1,則生成的c(NO)=2(c0-c1)mol·L-1,故K==。B項(xiàng),反應(yīng)物和產(chǎn)物都是氣體,當(dāng)容器保持恒容時(shí),混合氣體的密度始終保持不變。C項(xiàng),催化劑的加入只能改變反應(yīng)速率而不可能使平衡發(fā)生移動(dòng),故加入催化劑后達(dá)到平衡時(shí),c(N2)仍為c1 mol·L-1。D項(xiàng),若曲線b改變的是溫度,根據(jù)達(dá)到平衡時(shí)曲線b對應(yīng)的時(shí)間短,則對應(yīng)溫度高,升高溫度時(shí)c(N2)減小,平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0。
11.(2016·沈陽模擬)工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng):
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.44 kJ·mol-1;其部分工藝流程如圖:
反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見下表:
氣體
氮?dú)?
氫氣
氨
熔點(diǎn)(℃)
-210.01
-252.77
-77.74
沸點(diǎn)(℃)
-195.79
-259.23
-33.42
回答下列問題:
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:______________,隨著溫度的升高,K值________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)平衡常數(shù)K值越大,表明________(填字母)。
A.N2的轉(zhuǎn)化率越高
B.NH3的產(chǎn)率越大
C.原料中N2的含量越高
D.化學(xué)反應(yīng)速率越快
(3)對于合成氨反應(yīng)而言,如圖有關(guān)圖像一定正確的是(選填字母)________。
解析:(1)工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.44 kJ·mol-1,平衡常數(shù)為K=,反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨著溫度的升高平衡逆向進(jìn)行,平衡常數(shù)減小;
(2)平衡常數(shù)K值越大反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,正向進(jìn)行越大,N2的轉(zhuǎn)化率越高,故A正確;反應(yīng)正向進(jìn)行,生成的氨氣越多,NH3的產(chǎn)率越大,故B正確;反應(yīng)正向進(jìn)行,原料中N2的含量減少,故C錯(cuò)誤;平衡常數(shù)越大,說明正向進(jìn)行程度越大,但化學(xué)反應(yīng)速率不一定越快,故D錯(cuò)誤;
(3)a.升高溫度,平衡逆向移動(dòng),則氨氣的體積分?jǐn)?shù)減小,但反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短,故正確;
b.反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),各物質(zhì)濃度變化量之比等于其系數(shù)之比,氫氣與氨氣濃度變化量之比為3∶2,故錯(cuò)誤;
c.使用催化劑加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,但不影響平衡移動(dòng),符合題意,故正確。
答案:(1)K= 減小 (2)AB (3)ac
12.(2016·渭南二模)某溫度,將2 mol CO與5 mol H2的混合氣體充入容積為2 L的密閉容器中,在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。經(jīng)過5 min后,反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)轉(zhuǎn)移電子6 mol。
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________,v(CH3OH)=______mol·L-1·min-1。若保持體積不變,再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH,此時(shí)v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)在其他條件不變的情況下,再增加2 mol CO與5 mol H2,達(dá)到新平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)下列不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。
a.CH3OH的質(zhì)量不變
b.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
c.v逆(CO)=2v正(H2)
d.混合氣體的密度不再發(fā)生改變
(4)在一定壓強(qiáng)下,容積為V L的容器充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。則p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”,下同)。ΔH________0,該反應(yīng)在________(填“高溫”或“低溫”)下能自發(fā)進(jìn)行。
(5)能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是________。
a.及時(shí)分離除CH3OH氣體
b.適當(dāng)升高溫度
c.增大H2的濃度
d.選擇高效催化劑
解析:(1)某溫度,將2 mol CO與5 mol H2的混合氣體充入容積為2 L的密閉容器中,經(jīng)過5 min后,反應(yīng)達(dá)到平衡,依據(jù)化學(xué)方程式可知轉(zhuǎn)移電子4 mol 消耗CO物質(zhì)的量為1 mol,則此時(shí)轉(zhuǎn)移電子6 mol,消耗CO物質(zhì)的量=×1 mol=1.5 mol,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量/(mol) 2 5 0
變化量/(mol) 1.5 3 1.5
平衡量/(mol) 0.5 2 1.5
平衡濃度c(CO)==0.25 mol· L-1,
c(H2)==1 mol· L-1,
c(CH3OH)==0.75 mol· L-1
平衡常數(shù)K==3;
甲醇表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)==
0.15 mol· L-1·min-1,
若保持體積不變,再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH,計(jì)算此時(shí)濃度商
Q==1.2<3
說明平衡正向進(jìn)行,此時(shí)v(正)>v(逆);
(2)在其他條件不變的情況下,再增加2 mol CO與5 mol H2,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),平衡正向進(jìn)行,一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大;
(3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同,各組分含量保持不變,分析選項(xiàng)中變量不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);CH3OH的質(zhì)量不變,物質(zhì)的量不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a不符合;反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化,當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故b不符合;反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比,當(dāng)滿足2v逆(CO)=v正(H2)時(shí),說明氫氣的正逆反應(yīng)速率相同,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),但v逆(CO)=2v正(H2)不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故c符合;反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,容器體積不變,混合氣體的密度始終不發(fā)生改變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故d符合;
(4)相同溫度下,同一容器中,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則CO的轉(zhuǎn)化率增大,根據(jù)圖像知,p1小于p2,溫度升高一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,說明升溫平衡逆向進(jìn)行,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),ΔS<0,低溫下滿足ΔH-TΔS<0,即低溫下能自發(fā)進(jìn)行;
(5)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),下列措施中:a.及時(shí)分離除CH3OH,減少生成物濃度,平衡正向進(jìn)行,但反應(yīng)速率減小,故錯(cuò)誤;b.升高溫度,平衡逆向移動(dòng),故錯(cuò)誤;c.增大H2的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率加快,平衡正向移動(dòng),故正確;d.選擇高效催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率加快,平衡不移動(dòng),故錯(cuò)誤。
答案:(1)3 0.15 > (2)增大 (3)cd (4)小于 小于 低溫 (5)c
13.(2016·安陽模擬)已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q,其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示:
溫度/℃
400
500
850
平衡常數(shù)
9.94
9
1
請回答下列問題:
(1)上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為________,該反應(yīng)的Q________0(填“>”或“<”)。
(2)850 ℃時(shí)在體積為10 L反應(yīng)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,則0~4 min時(shí)平均反應(yīng)速率v(CO)=________。
(3)若在500 ℃時(shí)進(jìn)行,且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.020 mol·L-1,該條件下,CO的最大轉(zhuǎn)化率為______。
(4)若在850 ℃時(shí)進(jìn)行,設(shè)起始時(shí)CO和H2O(g)共為1 mol,其中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為x,平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為y,試推導(dǎo)y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為________。
(5)有人提出可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO===2C+O2(ΔH>0)來消除CO的污染。請判斷上述反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行:______(填“可能”或“不可能”),理由是________________________。
解析:(1)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積,故K=,依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,升高溫度,平衡常數(shù)減小,平衡逆向移動(dòng),故正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0;
(2)v(CO)==0.03 mol·L-1·min-1;
(3)設(shè)CO的濃度變化量為a,則
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
起始/(mol·L-1) 0.02 0.02 0 0
變化/(mol·L-1) a a a a
平衡/(mol·L-1) 0.02-a 0.02-a a a
代入500 ℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)有
K===9,解得a=0.015,
CO的最大轉(zhuǎn)化率為:×100%=75%;
(4)因850 ℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)為1。起始時(shí)水的物質(zhì)的量為x mol,CO的物質(zhì)的量為(1-x)mol,則
CO(g) + H2O(g) H2(g) + CO2(g)
: (1-x) x 0 0
: (1-x)y (1-x)y (1-x)y (1-x)y
: (1-x)(1-y) (x-y+xy) (1-x)y (1-x)y
所以平衡常數(shù)K==1,解得y=x;
(5)反應(yīng)2CO===2C+O2(ΔH>0),則ΔG=ΔH-TΔS>0,反應(yīng)ΔH>0吸熱且ΔS<0,依據(jù)ΔG=ΔH-TΔS判斷任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行。
答案:(1)K= <
(2)0.03 mol·L-1·min-1 (3)75% (4)y=x
(5)不能 ΔH>0且ΔS<0,不能自發(fā)進(jìn)行
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