届一轮世纪金榜课时梯级作业 二十四 73高中化学.docx

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届一轮世纪金榜课时梯级作业二十四73高中化学

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课时梯级作业二十四

化学平衡常数　化学反应进行的方向（A）

（45分钟　100分）

一、选择题（本题包括7小题,每题6分,共42分）

1.（2018·西宁模拟）下列反应在任意温度下一定能自发进行的是（　　）

A.2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑

B.NH3（g）+HCl（g）

NH4Cl（s）　ΔH<0

C.CaCO3（s）

CaO（s）+CO2（g）　ΔH>0

D.X2Y2（s）

X2（g）+Y2（g）　ΔH<0

【解析】选D。

反应是吸热反应ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行,故A错误;反应是放热反应ΔH<0,ΔS<0,高温下不能自发进行,故B错误;反应是吸热反应ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行,故C错误;反应是放热反应ΔH<0,ΔS>0,任意温度下能自发进行,故D正确。

【易错提醒】反应自发进行的判断误区

（1）反应能否自发进行,需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响。

（2）复合判据ΔH-TΔS<0的反应不一定能够实际发生。

（3）自发反应的熵不一定增大,非自发反应的熵也不一定减小。

2.（2018·安康模拟）Cl2合成有机物时会产生副产物HCl。

利用反应4HCl（g）+O2（g）

2Cl2（g）+2H2O（g）可实现氯的循环利用。

如图是反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。

当该反应达平衡时,下列叙述正确的是（　　）

A.该反应平衡常数的表达式K=

B.及时分离出H2O,平衡正向移动,这是正反应速率逐渐增大的缘故

C.若向恒容平衡体系内再加入1molO2,则达新平衡时,HCl的转化率增大

D.随温度升高,该反应的平衡常数K值会变大

【解析】选C。

该反应平衡常数的表达式K=

A项错误;分离出H2O,平衡会正向移动,原因是逆反应速率随c（H2O）的减小而减小,正反应速率大于逆反应速率,B项错误;向恒容平衡体系内再加入1molO2,平衡正向移动,使HCl的转化率增大,C项正确;由温度对HCl平衡转化率影响的曲线可知,该反应是放热反应,温度升高使平衡逆向移动,平衡常数K值会变小,D项错误。

3.（2018·乌鲁木齐模拟）加热N2O5,依次发生的分解反应为①N2O5（g）

N2O3（g）

+O2（g）,②N2O3（g）

N2O（g）+O2（g）。

在容积为2L的密闭容器中充入8molN2O5,加热到t℃,达到平衡状态后O2为9mol,N2O3为3.4mol,则t℃时反应①的平衡常数为（　　）

A.4.25　　B.8.5　　C.17　　D.22.5

【解析】选B。

在反应①中N2O3与O2按物质的量之比1∶1生成,如果不发生反应②,则两者一样多。

发生反应②,平衡后,O2比N2O3多（9-3.4）=5.6（mol）;反应②中每减少1molN2O3,O2会增加1mol,即O2会比N2O3多2mol;O2比N2O3多（9-3.4）

=5.6（mol）,则共分解了2.8molN2O3;所以反应①中N2O5分解生成N2O3（3.4+2.8）

=6.2（mol）,有6.2molN2O5发生分解,所以平衡后N2O5为（8-6.2）=1.8（mol）。

容器体积为2L,则反应①的平衡常数K=

=

=8.5。

【加固训练】

　　在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:

物质

X

Y

Z

初始浓度/mol·L-1

0.1

0.2

0

平衡浓度/mol·L-1

0.05

0.05

0.1

下列说法错误的是（　　）

A.反应达到平衡时,X的转化率为50%

B.反应可表示为X+3Y

2Z,其平衡常数为1600

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大

D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

【解析】选C。

X、Y的反应量分别为0.05mol·L-1、0.15mol·L-1,Z的生成量为0.1mol·L-1,则该反应的化学方程式为X+3Y

2Z。

显然X的转化率为50%;平衡常数K=

=1600;平衡常数仅受温度的影响,不受压强、浓度的影响,所以C项错误,D项正确。

4.甲醇汽油是一种新能源清洁燃料,工业上可用CO和H2制取甲醇,化学方程式为CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH=bkJ·mol-1,曲线Ⅰ、Ⅱ是CO的转化率与反应物投料比

及温度的图象,下列有关叙述不正确的是世纪金榜导学号79100642（　　）

A.b<0

B.平衡常数KB>KA

C.若Ⅱ反应的c（CO）始=1mol·L-1、投料比为0.5,A点的平衡常数KA=1

D.降低温度和增大压强都可以提高CO转化率

【解析】选B。

由图象可知,一氧化碳转化率随温度升高而减小,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,b<0,A正确;A、B点温度相同,故平衡常数相同,B错误;若Ⅱ反应的c（CO）始=1mol·L-1、投料比为0.5,则c（H2）始=2mol·L-1,

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）

起始量（mol·L-1）120

变化量（mol·L-1）0.510.5

平衡量（mol·L-1）0.510.5

A点的平衡常数KA=0.5/（0.5×12）=1,C正确;该反应正向放热且气体的物质的量减小,故降低温度和增大压强都可以使平衡正向进行,提高CO转化率,D正确。

5.（2018·贵阳模拟）在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA（g）+yB（g）

zC（g）,图Ⅰ表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化,图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n（A）∶n（B）的变化关系。

则下列结论正确的是（　　）

A.若在图Ⅰ所示的平衡状态下,再向体系中充入He,重新达到平衡前v（正）>v（逆）

B.200℃时,反应从开始到刚好达平衡的平均速率v（B）=0.02mol·L-1·min-1

C.图Ⅱ所示反应xA（g）+yB（g）

zC（g）的ΔH<0

D.200℃时,向容器中充入2molA和1molB,达到平衡时,A的体积分数大于0.5

【解析】选B。

恒温恒容条件下,通入氦气反应混合物的浓度不变,平衡不移动,故v（正）=v（逆）,故A错误;由图Ⅰ可知,200℃时5min达到平衡,平衡时B的物质的量变化量为0.4mol-0.2mol=0.2mol,故v（B）=

=0.02mol·L-1·min-1,故B正确;由图Ⅱ可知,n（A）∶n（B）一定时,温度越高平衡时C的体积分数越大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为吸热反应,即ΔH>0,故C错误;由图Ⅰ可知,200℃时平衡时,A、B、C的物质的量变化量分别为0.4mol、0.2mol、0.2mol,物质的量之比等于化学计量数之比,故x∶y∶z=0.4mol∶0.2mol∶0.2mol=2∶1∶1,平衡时A的体积分数为

=0.5,200℃时,向容器中充入2molA和1molB达到平衡相当于对原平衡增大压强,平衡向正反应移动,A的转化率增大,故达到平衡时,A的体积分数小于0.5,故D错误。

6.（2018·天水模拟）在两个固定体积均为1L密闭容器中以不同的氢碳比

充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:

2CO2（g）+6H2（g）

C2H4（g）+4H2O（g）　ΔH。

CO2的平衡转化率α（CO2）与温度的关系如图所示。

下列说法正确的是世纪金榜导学号79100643（　　）

A.该反应在常温下不可能自发进行

B.氢碳比,X<2.0

C.若起始时,CO2、H2浓度分别为0.5mol·L-1、1.0mol·L-1,则可得P点,对应温度的平衡常数的值为512

D.向处于P点状态的容器中,按2∶4∶1∶4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,再次平衡后α（CO2）减小

【解析】选C。

由图可知,随温度升高,CO2的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即ΔH<0,另外据反应可知ΔS<0,则ΔH-TΔS可能小于0,因此常温下该反应可能自发进行,A错误;氢碳比越大,二氧化碳的转化率越大,故X>2.0,B错误;由图可知,P点平衡时二氧化碳转化率为0.50,氢碳比为2.0,根据三段式可计算出此时的平衡常数为512,C正确;向处于P点状态的容器中,按2∶4∶1∶4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,此时平衡正向移动,再次平衡后,α（CO2）增大,D错误。

【互动探究】

（1）其他条件不变的情况下,增大容器的体积CO2的转化率将__________。

提示:

减小。

该反应正向气体的物质的量减小,增大容器的体积,压强减小,平衡逆向移动,CO2的转化率减小。

（2）CO2和H2的转化率相等时,X=___________。

提示:

3。

当CO2和H2的物质的量之比等于化学计量数之比时,两者的转化率相等,即X=3。

7.（能力挑战题）化学平衡状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相关数据如表:

编号

化学方程式

平衡常数

温度

979K

1173K

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

根据以上信息判断,下列结论错误的是（　　）

世纪金榜导学号79100644

A.a>b

B.增大压强,平衡状态Ⅱ不移动

C.升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动

D.反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应

【解析】选C。

反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数分别为K1=

K2=

K3=

同温度下,K2=

K3=K1·K2,979K时,平衡常数a=1.47×1.62≈2.38,1173K时平衡常数b=

≈0.78。

计算分析可知a>b,A正确;反应Ⅱ是气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,B正确;反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小,平衡逆向进行,C错误;反应Ⅱ的平衡常数随温度升高而减小,说明正反应为放热反应,反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小,说明正反应为放热反应,D正确。

二、非选择题（本题包括3小题,共58分）

8.（19分）（2018·济宁模拟）在体积为1L的密闭容器中,进行如下化学反应:

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）,化学平衡常数K与温度T的关系如下表:

T/℃

700

800

850

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题:

（1）升高温度,化学平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

（2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。

a.c（CO2）=c（CO）

b.K不变

c.容器中的压强不变

d.v正（H2）=v正（CO2）

e.c（H2）保持不变

（3）若某温度下,平衡浓度符合下列关系:

c（CO2）·c（H2）=c（CO）·c（H2O）,此时的温度为________;在此温度下,若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O,则此时反应所处的状态为________（填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”）。

【解析】

（1）由表格数据可得,随着温度升高,平衡常数增大,说明化学平衡向正反应方向移动;

（2）a.达到平衡时c（CO2）不一定等于c（CO）,反之相等时也不一定处于平衡状态,不正确;b.温度不变K不变,不正确;c.此反应不论是否平衡,压强均不改变,故不正确;d.v正（CO2）与v正（H2）表示的反应方向一致,故不能判断是否达到平衡;e.达到平衡时,各种反应物、生成物的浓度保持不变。

（3）由c（CO2）·

c（H2）=c（CO）·c（H2O）,则计算出K=1.0,即此时温度为850℃,此温度下

=

≈0.94<1.0,故反应向正反应方向进行中。

答案:

（1）正反应　

（2）e　（3）850℃　向正反应方向进行中

9.（19分）（2018·银川模拟）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:

2NO2（g）+NaCl（s）

NaNO3（s）+ClNO（g）　K1　ΔH<0（Ⅰ）

2NO（g）+Cl2（g）

2ClNO（g）　K2　ΔH<0（Ⅱ）

（1）4NO2（g）+2NaCl（s）

2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=________（用K1、K2表示）。

（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应（Ⅱ）达到平衡。

测得10min内v（ClNO）=8.0×10-3mol·L-1·min-1,回答下列问题

①平衡后n（Cl2）=________mol, 

②NO的转化率α1=________。

③其他条件保持不变,反应（Ⅱ）在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2________α1（填“>”“<”或“=”）,平衡常数K2________（填“增大”“减小”或“不变”）。

④若要使K2减小,可采用的措施是_________________。

【解析】

（1）反应①的化学平衡常数K1=

反应②的平衡常数K2=

反应③平衡常数K=

所以计算K=

。

（2）2NO（g）+Cl2（g）

2ClNO（g）

起始量（mol）0.20.10

变化量（mol）0.160.080.16

平衡量（mol）0.040.020.16

则平衡后氯气的物质的量为2.0×10-2mol;一氧化氮的转化率=

×100%=80%;其他条件保持不变,反应（Ⅱ）在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器的体积减小,压强比恒容容器大,平衡正向移动,平衡时一氧化氮的转化率增大,平衡常数随温度变化,不随浓度或压强变化,若要使平衡常数减小,平衡逆向移动,反应是放热的,所以可以选择升高温度。

答案:

（1）

（2）①2.0×10-2　②80%

③>　不变　④升高温度

10.（20分）（能力挑战题）无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。

N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4（g）

2NO2（g）　ΔH=+24.4kJ·mol-1世纪金榜导学号79100645

（1）将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是_______________。

a.v正（N2O4）=2v逆（NO2）

b.体系颜色不变

c.气体平均相对分子质量不变

d.气体密度不变

达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次达到平衡时,则混合气体颜色______

（填“变深”“变浅”或“不变”）,判断理由是______________。

（2）平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数[例如:

p（NO2）=p总×x（NO2）]。

写出上述反应平衡常数K表达式:

 ___________________________________________

（用p总、各气体物质的量分数x表示）;影响K的因素为_______________。

（3）上述反应中,正反应速率v（正）=k正·p（N2O4）,逆反应速率v（逆）=k逆·p2（NO2）,其中k正、k逆为速率常数,则Kp为________（以k正、k逆表示）。

若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298K、压强100kPa）,已知该条件下,k正=4.8×104s-1,当N2O4分解10%时,v（正）=________kPa·s-1。

【解析】

（1）

=

不是化学计量数之比,a错误;颜色不变,说明c（NO2）不变,b正确;

=

均是气体,m（气）不变,平均相对分子质量不变,说明n（气）不变,达到平衡,c正确;气体的质量不变,容器体积不变,密度始终不变,d错误。

该反应正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,c（NO2）增大,颜色加深。

（2）K=

将c（NO2）、c（N2O4）换成p（NO2）、p（N2O4）,影响平衡常数的因素只有温度。

（3）Kp=

=

达到平衡时v（正）=v（逆）,Kp=

。

设N2O4为1mol,分解减少0.1mol,剩余0.9mol,生成NO2为0.2mol,v（正）=k正·p（N2O4）=

4.8×104s-1·

·100kPa=3.9×106kPa·s-1。

答案:

（1）b、c　变深　正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c（NO2）增加,颜色加深

（2）p总·x2（NO2）/x（N2O4）　温度

（3）k正/k逆　3.9×106

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