导学教程届高考化学总复习精品测试题73 化学平衡常数 化学反应进行的方向.docx

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导学教程届高考化学总复习精品测试题73化学平衡常数化学反应进行的方向

第7章第3节

[热点集训]

1．下列叙述中，不正确的是

A．某特定反应的平衡常数仅是温度的函数

B．催化剂不能改变平衡常数的大小

C．平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动

D．化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化

解析　平衡常数发生变化，平衡一定发生移动；平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。

答案　C

2．下列说法正确的是

A．自发进行的反应一定是放热反应

B．非自发进行的反应一定是吸热反应

C．自发进行的反应一定能发生

D．有些吸热反应也能自发进行

解析　放热反应常常是容易自发进行的，但也有不容易自发进行的，如熵减小的反应；吸热反应有些也是自发反应；反应的自发性只是一种趋势，只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生。

答案　D

3．放热反应CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）在温度t1时达到平衡，c1（CO）＝c1（H2O）＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。

升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2（CO）和c2（H2O），平衡常数为K2，则

A．K2和K1的单位均为mol·L－1

B．K2＞K1

C．c2（CO）＝c2（H2O）

D．c1（CO）＞c2（CO）

解析　升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数K2＜K1，K1、K2单位均为1，c1（CO）＜c2（CO），C正确。

答案　C

4．（2014·绵阳二诊）某温度下，H2（g）＋CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）的平衡常数K＝9/4，该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如表所示，下列判断不正确的是

起始浓度

甲

乙

丙

c（H2）/mol·L－1

0.010

0.020

0.020

c（CO2）/mol·L－1

0.010

0.010

0.020

A.平衡时，乙中CO2的转化率大于60%

B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%

C．平衡时，丙中c（CO2）是甲中的2倍，是0.012mol·L－1

D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

解析　A项，增大H2浓度，CO2的转化率增大。

B项，甲、丙比较，相当于改变压强，平衡不移动，转化率不变。

H2（g）　＋　CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）

0．0100.01000

0．010－x0.010－xxx

则

＝

，x＝0.006mol

所以H2的转化率为

×100%＝60%。

C项，甲中c（CO2）＝0.010－0.006＝0.004mol·L－1，所以丙中c（CO2）＝0.008mol·L－1。

D项，浓度越小，反应速率越慢。

答案　C

5．（2014·绵阳三诊）为减小CO2对环境的影响，在倡导“低碳”的同时，还需加强对CO2创新利用的研究。

T1℃时，将9molCO2和12molH2充入3L密闭容器中，发生反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＜0，容器中CH3OH的物质的量随时间变化如曲线Ⅰ所示，平衡时容器内压强为p1。

改变某一条件重新进行上述反应，CH3OH的物质的量随时间变化如曲线Ⅱ所示。

下列说法错误的是

A．曲线Ⅱ对应的条件改变是增大压强

B．T2℃时，上述反应平衡常数为0.42，则T2＞T1

C．在T1℃，若起始时向容器中充入5molCO2、5molH2、5molCH3OH（g）和5molH2O（g），则达平衡前v（正）＞v（逆）

D．在T1℃，若起始时向容器中充入4.5molCO2、6molH2，平衡时容器内压强p＝

解析　

　　　CO2（g）　＋　3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）

起始3mol·L－14mol·L－100

平衡2mol·L－11mol·L－11mol·L－11mol·L－1

K＝

＝0.5。

B项，升温，平衡右移，K增大，所以T2＞T1。

C项，由于

＜0.5，所以v（正）＞v（逆）。

D项，若平衡不移动，p＝

，由于平衡左移，所以p＞

。

答案　D

6．活性炭可用于处理大气污染物NO。

在1L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F。

当温度分别在T1℃和T2℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

n/molT/

物

质

℃

活性炭

NO

E

F

初始

2.030

0.100

0

0

T1

2.000

0.040

0.030

0.030

T2

2.005

0.050

0.025

0.025

（1）请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）上述反应在T1℃时的平衡常数为K1，在T2℃时的平衡常数为K2。

①计算K1＝________。

②根据上述信息判断，T1和T2的关系是________。

a．T1＞T2　　　b．T1＜T2　　　c．无法比较

（3）在T1℃下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是________（填序号）。

a．增大c（NO）　　　　　　b．增大压强

c．升高温度d．移去部分F

解析　

（1）由T1℃、T2℃时，活性炭、NO物质的量变化与E、F物质的量变化关系可知化学计量数之比为1∶2∶1∶1，由此写出化学方程式。

（2）①T1℃时，NO的平衡浓度为0.04mol·L－1，而CO2、N2的平衡浓度均为0.03mol·L－1，则K1＝

＝9/16（注意活性炭为固体）。

②由于无法判断反应的热效应，故无法判断T1和T2的关系。

（3）该反应为气体分子数不变的反应，因此选择ab。

答案　

（1）C（s）＋2NO（g）

N2（g）＋CO2（g）

（2）①9/16　②c　（3）ab

[能力提升]

[限时45分钟　满分100分]

一、选择题（每小题5分，共60分）

1．下列关于平衡常数的说法中，正确的是

A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示

B．化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大

C．可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度

D．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关

解析　平衡常数中的浓度都是平衡浓度，平衡常数仅受温度影响，其大小可以描述反应的限度，A、D错误，C正确。

转化率不但受平衡常数的影响，而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响，B错误。

答案　C

2．反应Fe（s）＋CO2（g）

FeO（s）＋CO（g），700℃时平衡常数为1.47，900℃时平衡常数为2.15。

下列说法正确的是

A．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小

B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝

C．该反应的正反应是吸热反应

D．增大CO2浓度，平衡常数增大

解析　A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为

；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。

答案　C

3．下列对熵的理解不正确的是

A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小

B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大

C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小

D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）是熵增的反应

解析　体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故C错误。

答案　C

4．（2013·青岛模拟）随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。

反应：

2NO（g）＋2CO（g）

2CO2（g）＋N2（g）可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570K时平衡常数为1×1059。

下列说法正确的是

A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂

B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度

C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO

D．570K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳

解析　提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A正确，B错误；上述反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，C错误；570K时及时抽走CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D错误。

答案　A

5．在密闭容器中反应A（g）＋2B（g）

C（g）分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c（A）＝0.100mol·L－1，c（B）＝0.200mol·L－1，c（C）＝0mol·L－1。

反应物A的浓度随时间的变化如图所示。

下列说法正确的是

A．若反应①、②的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2

B．反应A＋2B

C的ΔH＞0

C．实验②平衡时B的转化率为60%

D．减小反应③的压强，可以使平衡时c（A）＝0.060mol·L－1

解析　A项错误，平衡常数K值越大，反应的程度就越大，转化率就越高，反应就越完全，由图中数据可知，①和②平衡时A的浓度相同，故转化率也相同，所以K1＝K2；B项错误，在该反应中，题目没有透露出平衡与温度的关系，故无法判断ΔH的正负；C项错误，②平衡时B的转化率为40%；D项正确，压强减小，平衡逆向移动。

答案　D

6．某温度下，对于反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1。

N2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。

下列说法正确的是

A．将1mol氮气、3mol氢气，置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJ

B．平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）＜K（B）

C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大

D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应速率增大，正反应速率减小

解析　因为该反应为可逆反应，加入1molN2、3molH2，两者不可能完全反应生成NH3，所以放出的热量小于92.4kJ，A错；从状态A到状态B的过程中，改变的是压强，温度没有改变，所以平衡常数不变，B错；因为该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，C对；升高温度，正、逆反应速率都增大，D错。

答案　C

7．某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应：

aA（g）＋B（g）

C（g）＋D（g），5min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则

A．a＝3　　　　　　　　B．a＝2

C．B的转化率为40%D．B的转化率为60%

解析　温度不变，扩大容器体积（相当于减小压强）时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A错误，B错误；设达平衡时，B的转化量为xmol，则A、B、C、D的平衡量分别为（2－x）mol、（3－x）mol、xmol、xmol，设容器体积为1L，则平衡常数K＝1＝x2/（2－x）（3－x），解得：

x＝1.2，B的转化率＝1.2÷3＝40%，所以C正确，D错误。

答案　C

8．（2014·嘉兴模拟）已知碳酸钙的分解①CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）仅在高温下自发进行；氯酸钾的分解②2KClO3（s）===2KCl（s）＋3O2（g）在任何温度下都自发进行，下面有几组焓变数据，其中可能正确的是

A．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1　ΔH2＝－78.3kJ·mol－1

B．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1　ΔH2＝－78.3kJ·mol－1

C．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1　ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1

D．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1　ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1

解析　两个反应都是熵增加的反应，即ΔS＞0，反应②在任何温度时都自发进行，即ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0；反应①只有在高温时ΔH－TΔS＜0，反应才能自发进行，而ΔS＞0，根据ΔH－TΔS知ΔH＞0。

答案　B

9．（2013·达州一模）一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molPCl5（g），发生反应：

PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋QkJ·mol－1。

维持容器温度不变，测得容器内压强随反应时间的变化如图所示。

下列说法正确的是

A．3s内的平均速率为：

v（PCl3）＝0.1mol·L－1·min－1

B．达到平衡时放出0.6QkJ热量

C．其他条件不变，再向容器中充入1molPCl5（g），则达新平衡时，c（PCl5）＞0.4mol·L－1

D．其他条件不变，增大PCl5的浓度，平衡常数减小

解析　A项，恒温、恒容的密闭容器中，气体的物质的量之比等于压强之比，则平衡时混合气体的物质的量为1.6mol，气体的物质的量增大（1.6－1）mol＝0.6mol，设生成PCl3的物质的量为x，

PCl5（g）

PCl3（g）＋Cl2（g）　气体增加的物质的量

1mol1mol

x0.6mol

x＝

mol＝0.6mol，

v（PCl3）＝

＝

＝0.1mol·L－1·s－1，时间单位是s不是min，故A错误。

B项，该反应是吸热反应不是放热反应，当气体增加1mol时吸收的热量是QkJ，则气体增加0.6mol时吸收的热量是0.6QkJ，故B错误。

C项，平衡体系中再加入1mol的PCl5，重新到达平衡状态，可以等效为开始加入2mol的PCl5，体积增大为原来的2倍，达平衡（该平衡与原平衡等效）后再将体积压缩到原来大小，与原平衡相比，压强增大，平衡向逆反应方向移动，则平衡浓度大于原来的两倍，故C正确。

D项，温度不变，平衡常数不变，故D错误。

故选C。

答案　C

10．（2012·安徽）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

SO2（g）＋2CO（g）

2CO2（g）＋S（l）　ΔH＜0。

若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是

A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变

B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快

C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率

D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变

解析　正反应是气体分子数减小的反应，因此平衡前，随着反应的进行容器内压强不断变化，A项错；因硫为液态，故平衡时，其他条件不变，分离出硫，反应速率不变，B项错；正反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向进行，SO2的转化率降低，C项错；其他条件不变时，使用不同的催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡的移动，故反应的平衡常数不变，D项正确。

答案　D

11．某温度下，H2（g）＋CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）的平衡常数K＝

。

该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如下表所示。

起始浓度

甲

乙

丙

c（H2）（mol·L－1）

0.010

0.020

0.020

c（CO2）（mol·L－1）

0.010

0.010

0.020

下列判断不正确的是

A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%

B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%

C．平衡时，丙中c（CO2）是甲中的2倍，是0.012mol·L－1

D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

解析　设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，则

　　　　　　H2（g）　＋　CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）

起始,（mol·L－1）0.0100.01000

转化,（mol·L－1）xxxx

平衡,（mol·L－1）0.010－x0.010－xxx

根据平衡常数得：

＝

，解得x＝0.006，

则甲中CO2的转化率为：

×100%＝60%。

由于乙相对甲增大了c（H2），因此CO2的转化率增大，A项正确。

设平衡时丙中CO2的转化浓度为ymol·L－1，则

　　　　　　H2（g）　＋　CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）

起始,（mol·L－1）0.0200.02000

转化,（mol·L－1）yyyy

平衡,（mol·L－1）0.020－y0.020－yyy

根据平衡常数得：

＝

，解得y＝0.012，则丙中CO2的转化率为：

×100%＝60%，B项正确。

平衡时甲中c（CO2）＝0.010mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中c（CO2）＝0.020mol·L－1－0.012mol·L－1＝0.008mol·L－1，C项错误。

丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。

答案　C

12．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：

2N2O5（g）

4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＞0

T1温度下的部分实验数据为：

t/s

0

500

1000

1500

c（N2O5）/mol·L－1

5.00

3.52

2.50

2.50

下列说法不正确的是

A．500s内N2O5分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1

B．T1温度下的平衡常数为K1＝125，1000s时转化率为50%

C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5（g）浓度为2.98mol·L－1，则T1＜T2

D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3

解析　v（N2O5）＝

≈2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正确；1000s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三种量如下：

　　　　　　2N2O5

4NO2＋O2

起始（mol·L－1）5.0000

平衡（mol·L－1）2.505.001.25

则K＝

＝

＝125，α（N2O5）＝

×100%＝50%，B正确；T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2＜T1，C错误；对于吸热反应来说，T越高，K越大，若K1＞K3，则T1＞T3，D正确。

答案　C

二、非选择题（共40分）

13．（12分）甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下，发生如下反应制得：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）。

请根据图示回答下列问题：

（1）从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）＝________，CO的转化率为________。

（2）该反应的平衡常数表达式为________________，温度升高，平衡常数________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）若在一体积可变的密闭容器中充入1molCO、2molH2和1molCH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向________（填“正”或“逆”）反应方向移动，理由是___________________________________________________。

解析　

（1）根据图一可知，反应开始到达到平衡的过程中CO的浓度变化为0.75mol·L－1，所以CO的反应速率为v（CO）＝0.75mol·L－1÷10min＝0.075mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v（H2）＝2v（CO）＝2×0.075mol·L－1·min－1＝0.15mol·L－1·min－1，CO的转化率为

×100%＝75%。

（2）该反应的平衡常数表达式为K＝

。

根据图二可知，反应物的能量比生成物的能量高，所以正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。

（3）因为反应物和生成物都是气体，反应过程中质量不变，气体的密度ρ＝m/V。

密度增大，说明容器的体积减小，因为反应在恒压的条件下进行，容器体积减小，说明反应后气体的物质的量减少，因为正反应方向是气体物质的量减少的反应，所以平衡向正反应方向移动。

答案　

（1）0.15mol·L－1·min－1　75%　

（2）K＝

　减小　（3）正　反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积减小，平衡正移

14．（14分）工业上在合成塔中采用下列反应合成甲醇。

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH＝QkJ·mol－1

（1）下表所列数据是该可逆反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

①由表中数据判断Q________0（填“＞”、“＜”或“＝”），该反应在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于自发进行。

②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡测得c（CO）＝0.2mol·L－1，此时对应的温度为____________；CO的转化率为____________。

（2）请在图中画出压强不同，平衡时甲醇的体积分数（φ）随温度（T）变化的两条曲线（在曲线上标出p1、p2，且p1＜p2）。

（3）要提高CO的转化率且提高反应速率，可以采取的措施是________（填字母序号）。

a．升温　b．加入催化剂　c．增加CO的浓度　d．通入H2加压　e．通入惰性气体加压　f．分离出甲醇

（4）已知一定条件下，CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH时，能量的变化为454kJ。

在该条件下，向容积相同的3个密闭容器中，按照甲、乙、丙三种不同的投料方式加入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

平衡时数据

容器

甲

乙

丙

反应物投入量

1molCO

2molH2

1mol

CH3OH

2mol

CH3OH

CH3OH的浓度（mol·L－1）

c1

c2

c3

反应吸收或放出的能量（kJ）

a

b

c

体系压强（Pa）

p1

p2

p3

反应物转化率

α1

α2

α3

下列说法正确的是________（填字母序号）。

A．2c1＞c3　　　　　　　B．a＋b＜90.8

C．2p2＜p3D．α1＋α3＜1

答案　

（1）①＜　较低　②250℃　80%　

（2）如下图所示　（3）d　（4）D

15．（14分）（2014·长春模拟）已知可逆反应：

A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g）　ΔH＜0。

请回答下列问题：

（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为：

c（A）＝1mol·L－1，c（B）＝2.4mol·