2019版高考化學一輪復習 第七章 化學反應速率和化學平衡 第3課時 化學平衡常數(shù) 化學反應進行的方向練習.doc

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課時3　化學平衡常數(shù)　化學反應進行的方向 一、選擇題 1．下列說法不正確的是(　　) A．焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，多數(shù)能自發(fā)進行的反應是放熱反應 B．在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大 C．一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應是放熱還是吸熱 D．一個反應能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān) 解析　一個反應能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)。 答案　C 2．下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法正確的是(　　) A．在平衡常數(shù)表達式中，反應物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度 B．在任何條件下，化學平衡常數(shù)是一個恒定值 C．平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強、催化劑等無關(guān) D．從平衡常數(shù)的大小可以推斷一個反應進行的程度 解析　在平衡常數(shù)表達式中，反應物及生成物濃度均為達到化學平衡時的濃度；在溫度一定時，對一個確定化學計量數(shù)的可逆反應，化學平衡常數(shù)是一個恒定值，其大小只與溫度有關(guān)，與其他外界條件無關(guān)，平衡常數(shù)的大小反映了化學反應可能進行的程度。 答案　D 3．反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)為K1；反應HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常數(shù)為K2，則K1、K2的關(guān)系式為(平衡常數(shù)為同溫度下的測定值)(　　) A．K1＝2K2　 B．K1＝K　　 C．K1＝　 D．K1＝K2 解析　K1＝c2(HI)/[c(H2)c(I2)]，K2＝[c(H2)c(I2)]/c(HI)，K1＝。 答案　C 4．某溫下氣體反應達到化學平衡，平衡常數(shù)K＝c(A)c2(B)/[c2(E)c(F)]，恒容時，若溫度適當降低，F(xiàn)的濃度增加，下列說法正確的是(　　) A．增大c(A)、c(B)，K增大 B．降低溫度，正反應速率增大 C．該反應的焓變?yōu)樨撝? D．該反應的化學方程式為2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g) 解析　平衡常數(shù)K只隨溫度的變化而變化，與濃度變化無關(guān)，A錯；降低溫度，正、逆反應速率均減小，B錯；降溫時，F(xiàn)的濃度增大，說明平衡逆向移動，正反應是吸熱反應，則焓變?yōu)檎?，C錯；根據(jù)化學平衡常數(shù)表達式可知A、B是生成物，E、F為反應物，且對應指數(shù)為其化學方程式中物質(zhì)前的化學計量數(shù)，D正確。 答案　D 5．(2016濟南高三質(zhì)檢)可逆反應：2SO2＋O22SO3達到平衡狀態(tài)時，保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2。下列說法正確的是(K為平衡常數(shù)，Q為濃度商)(　　) A．Q不變，K變大，O2轉(zhuǎn)化率增大 B．Q不變，K變大，SO2轉(zhuǎn)化率減小 C．Q變小，K不變，O2轉(zhuǎn)化率減小 D．Q增大，K不變，SO2轉(zhuǎn)化率增大 解析　當可逆反應2SO2＋O22SO3達到平衡狀態(tài)時，保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右進行，但O2轉(zhuǎn)化率減小，濃度商Q變小，K不變。 答案　C 6．(2016重慶聯(lián)考)放熱反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在溫度t1時達到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0 molL－1，其平衡常數(shù)為K1。升高反應體系的溫度至t2時，反應物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數(shù)為K2，則(　　) A．K2和K1的單位均為molL－1 B．K2>K1 C．c2(CO)＝c2(H2O) D．c1(CO)>c2(CO) 解析　溫度升高平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)為K2KN C．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M) D．當溫度高于250 ℃，升高溫度，催化劑的催化效率降低 解析　升高溫度CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則逆反應為吸熱反應，A正確；該反應的正反應是放熱反應，升溫平衡常數(shù)減小，B正確；化學反應速率隨溫度的升高而加快，催化劑在250 ℃時催化活性最高，溫度繼續(xù)升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C錯誤，D正確。 答案　C 8．Cl2合成有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用反應4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。如圖是反應溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。當該反應達平衡時，下列敘述正確的是(　　) A．該反應平衡常數(shù)的表達式K＝ B．及時分離出H2O，平衡正向移動，這是正反應速率逐漸增大的緣故 C．若向恒容平衡體系內(nèi)再加入1 mol O2，則達新平衡時，HCl的轉(zhuǎn)化率增大 D．隨溫度升高，該反應的平衡常數(shù)K值會變大 解析　A項錯誤，該反應平衡常數(shù)的表達式K＝；B項錯誤，分離出H2O，平衡會正向移動，原因是逆反應速率隨c(H2O)的減小而減小，正反應速率大于逆反應速率；C項正確，向恒容平衡體系內(nèi)再加入1 mol O2，平衡正向移動，使HCl的轉(zhuǎn)化率增大；D項錯誤，由溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線可知，該反應是放熱反應，溫度升高會使平衡逆向移動，平衡常數(shù)K值會變小。 答案　C 9．一定溫度下，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H2(g)＋I2(g)2HI(g)，經(jīng)充分反應達到平衡后，生成的HI(g)占氣體體積的50%，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HI(g)H2(g)＋I2(g)，則下列判斷正確的是(　　) A．后一反應的平衡常數(shù)為1 B．后一反應的平衡常數(shù)為0.5 C．后一反應達到平衡時，H2的平衡濃度為0.25 molL－1 D．后一反應達到平衡時，HI(g)的平衡濃度0.5 molL－1 解析　前一反應達平衡時c(H2)＝c(I2)＝0.5 molL－1，c(HI)＝1 molL－1，則平衡常數(shù)K1＝＝＝4，而后一反應的平衡常數(shù)K2＝＝＝0.5，A項錯誤，B項正確；設(shè)后一反應達平衡時c(H2)＝x molL－1，則平衡時c(I2)＝x molL－1，c(HI)＝(0.5－2x) molL－1，K2＝＝0.5，解得x＝0.125，故平衡時c(H2)＝0.125 molL－1，c(HI)＝0.25 molL－1，C項錯誤，D項錯誤。 答案　B 10．某溫度下，反應H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常數(shù)K＝。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示： 起始濃度 甲 乙 丙 c(H2)/(molL－1) 0.010 0.020 0.020 c(CO2)/(molL－1) 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是(　　) A．平衡時，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60% B．平衡時，甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率均是60% C．平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.008 molL－1 D．反應開始時，乙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢 解析　設(shè)甲容器中，平衡時氫氣的變化濃度為x，則：K＝＝，解得x＝0.006 0 molL－1，平衡時c(H2)＝c(CO2)＝0.010－x＝0.004 0 molL－1，c(H2O)＝c(CO)＝0.006 0 molL－1，α(H2)＝100%＝60%。因乙中H2的起始濃度大于甲，故乙平衡相當于是甲平衡正向移動的結(jié)果，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60%，A項正確；丙平衡可看作是2個甲平衡合并而成的，又因H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)是平衡不受壓強影響的反應，故丙平衡中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變，僅各物質(zhì)的濃度是甲平衡中各物質(zhì)濃度的2倍，所以B、C項正確；由于三組反應中丙中各物質(zhì)的濃度最大，甲中各物質(zhì)的濃度最小，所以丙反應速率最快，甲反應速率最慢，D項錯誤。 答案　D 二、填空題 11．對于可逆反應CO＋H2O(g)CO2＋H2，回答下列問題： (1)830 K時，若起始時c(CO)＝2 molL－1，c(H2O)＝3 molL－1，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為________；平衡常數(shù)K的值為________。 (2)830 K，若只將起始時c(H2O)改為6 molL－1，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為____。 (3)若830 K時，起始濃度c(CO)＝a molL－1，c(H2O)＝b molL－1，H2的平衡濃度c(H2)＝c molL－1，則： ①a、b、c之間的關(guān)系式是________； ②當a＝b時，a＝________c。 解析　在以下計算中，各濃度單位均為molL－1。 (1) CO ＋ H2O(g)  CO2 ＋ H2 起始濃度 2 3 0 0 轉(zhuǎn)化濃度 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡濃度 0.8 1.8 1.2 1.2 K＝＝1，α(H2O)＝100%＝40%。 (2)設(shè)CO的轉(zhuǎn)化濃度為x CO ＋ H2O(g)  CO2 ＋ H2 起始濃度 2 6 0 0 轉(zhuǎn)化濃度 x x x 平衡濃度 2－x 6－x x x K＝＝1，解得x＝1.5 molL－1，則α(H2O)＝100%＝25%。 (3) CO ＋ H2O(g)  CO2 ＋ H2 起始濃度 a b 0 0 轉(zhuǎn)化濃度 c c c c 平衡濃度 a－c b－c c c ＝1，化簡得c＝，因為a＝b，所以a＝2c。 答案　(1)40%　1　(2)25%　(3)①c＝　②2 12．無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學方程式為：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ/mol。 (1)將一定量N2O4投入固定容積的真空容器中，下述現(xiàn)象能說明反應達到平衡的是________。 a．v正(N2O4)＝2v逆(NO2) 　　　　 b．體系顏色不變 c．氣體平均相對分子質(zhì)量不變 　d．氣體密度不變 達到平衡后，保持體積不變升高溫度，再次達到平衡時，混合氣體顏色________(填“變深”、“變淺”或“不變”)，判斷理由是_____________。 (2)平衡常數(shù)K可用反應體系中氣體物質(zhì)的分壓表示，即K表達式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù)[例如：p(NO2)＝p總x(NO2)]。寫出上述反應平衡常數(shù)Kp的表達式________(用p總、各氣體物質(zhì)的量分數(shù)x表示)；影響Kp的因素為________。 (3)上述反應中，正反應速率v正＝k正p(N2O4)，逆反應速率v逆＝k逆p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則Kp為________(以k正、k逆表示)。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度的298 K、壓強的100 kPa)，已知該條件下，k正＝4.8104 s－1，當N2O4分解10%時，v正＝________kPas－1。 (4)真空密閉容器中放入一定量N2O4，維持總壓強p0恒定，在溫度為T ℃時，平衡時N2O4分解百分率為α。保持溫度不變，向密閉容器中充入等量N2O4，維持總壓強在2p0條件下分解，則N2O4的平衡分解率的表達式為 _________________________________________________________。 解析　(1)2v正(N2O4)＝v逆(NO2)時，正、逆反應速率相等，反應達到平衡，a項錯誤；體系顏色不變，則NO2的濃度不變，說明反應達到平衡，b項正確；該反應體系全為氣體，氣體質(zhì)量保持不變，而反應前后氣體分子數(shù)不相等，因此氣體的平均相對分子質(zhì)量為變量，當平均相對分子質(zhì)量不變時可以說明反應達到平衡，c項正確；該反應體系全為氣體，氣體質(zhì)量保持不變，容器容積也保持不變，故氣體密度為一定值，氣體密度不變不能說明反應達到平衡，d項錯誤。正反應為吸熱反應，保持體積不變升高溫度，平衡正向移動，NO2的濃度增大，故混合氣體顏色變深。(2)Kp＝＝，與化學平衡常數(shù)K一樣，影響Kp的因素為溫度。(3)Kp＝，達到平衡時，v正＝v逆，即k正p(N2O4)＝k逆p2(NO2)，＝，故Kp＝。設(shè)起始時N2O4為a mol，當N2O4分解10%時，N2O4為0.9a mol，NO2為0.2a mol，則x(N2O4)＝＝。故v正＝k正p(N2O4)＝4.8104s－1100 kPa＝3.9106kPas－1。(4)設(shè)充入的N2O4的量為n mol，維持總壓強p0恒定，達到平衡時，N2O4的分解百分率為α，則N2O4為n(1－α)mol，NO2為2nα mol，Kp＝＝p0。維持總壓強2p0恒定，達到平衡時，設(shè)N2O4的分解百分率為β，則N2O4為n(1－β)mol，NO2為2nβ mol，Kp＝＝2p0。根據(jù)Kp不變，知p0＝2p0，解得β＝。 答案　(1)bc　變深　正反應是吸熱反應，其他條件不變，溫度升高平衡正向移動，c(NO2)增加，混合氣體顏色加深 (2)(其他合理答案亦可)　溫度 (3)　3.9106 (4) 13．甲醇是重要的有機化工原料，目前世界甲醇年產(chǎn)量超過2.1107噸，在能源緊張的今天，甲醇的需求也在增大。甲醇的合成方法是： (ⅰ)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－90.1 kJ mol－1 另外： (ⅱ)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ mol－1 (ⅲ)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572.0 kJ mol－1 若混合氣體中有二氧化碳存在時，還發(fā)生下列反應： (ⅳ)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.1 kJ mol－1 回答下列問題： (1)甲醇的燃燒熱為________________ kJ mol－1。 (2)在堿性條件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制備少量的甲醇，該反應的化學方程式為_____________________________________________________。 (3)若反應在密閉恒容絕熱容器中進行，反應(ⅳ)對合成甲醇反應中CO的轉(zhuǎn)化率的影響是___________________________________________________。 a．增大 b．減小 c．無影響 d．無法判斷 (4)在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(ⅰ)，各物質(zhì)的濃度如下表： 濃度/molL－1 時間/min c(CO) c(H2) c(CH3OH) 0 0.8 1.6 0 2 0.6 x 0.2 4 0.3 0.6 0.5 6 0.3 0.6 0.5 ①x＝____________________。 ②前2 min內(nèi)H2的平均反應速率為v(H2)＝____________________。該溫度下，反應(ⅰ)的平衡常數(shù)K＝____________________。 ③反應進行到第2 min時，改變了反應條件，改變的這個條件可能是___(填序號)。 a．使用催化劑　b．降低溫度　c．增加H2的濃度 (5)下圖是溫度、壓強與反應(ⅰ)中CO轉(zhuǎn)化率的關(guān)系： ①由圖像可知，較低溫度時，CO轉(zhuǎn)化率對________(選填“溫度”或“壓強”)敏感。 ②由圖像可知，溫度越低，壓強越大，CO轉(zhuǎn)化率越高，但實際生產(chǎn)往往采用300～400 ℃和10 MPa的條件，其原因是__________________________。 解析　(1)利用蓋斯定律，熱化學方程式(ⅲ)－(ⅰ)＋(ⅱ)，得新的熱化學方程式為CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.9 kJ mol－1。(2)根據(jù)提示知CH3Cl中的Cl原子被羥基取代生成CH3OH。(3)反應(ⅳ)消耗反應(ⅰ)的另外一種反應物氫氣，而且生成反應(ⅰ)的反應物CO，使反應(ⅰ)的CO轉(zhuǎn)化率降低；但反應(ⅳ)為吸熱反應，使體系溫度降低，反應(ⅰ)正向移動，使反應(ⅰ)中CO的轉(zhuǎn)化率提高，兩個原因孰輕孰重不得而知，故無法判斷反應(ⅳ)對反應(ⅰ)中CO轉(zhuǎn)化率的影響。 (4)①,CO(g)＋,2H2(g),,CH3OH(g),始態(tài),0.8 molL－1,1.6 molL－1,,0,2 min,0.6 molL－1,1.2 molL－1,,0.2 molL－1) ②v(H2)＝2v(CH3OH)＝20.2 molL－1/2 min＝0.2 molL－1min－1。平衡常數(shù)K＝0.5/(0.620.3) L2 mol－2＝4.6 L2 mol－2。③2 min到4 min的反應速率大于0到2 min，而降低溫度，反應速率降低，b項錯誤；由表格中的數(shù)據(jù)可知c項錯誤；故a項使用催化劑是正確的。(5)①由圖像可知，不管壓強多大，只要溫度較低，則轉(zhuǎn)化率均較高，故轉(zhuǎn)化率對溫度較敏感。②溫度較低，反應速率慢，不利于甲醇的生成；壓強太大對設(shè)備要求高，成本高。 答案　(1)764.9 (2)CH3Cl＋NaOH―→CH3OH＋NaCl[或CH3Cl＋H2OCH3OH＋HCl] (3)d (4)①1.2?、?.2 molL－1min－1　4.6 L2 mol－2?、踑 (5)①溫度?、跍囟容^低，反應速率慢；壓強太大，成本高