推荐人教版高三化学总复习练习第七章化学反应速率和化学平衡课时作业22化学平衡常数化学反应进行的.docx
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推荐人教版高三化学总复习练习第七章化学反应速率和化学平衡课时作业22化学平衡常数化学反应进行的
课时作业22 化学平衡常数、化学反应进行的方向
一、选择题
1.下列有关说法正确的是( )
A.SO2(g)+H2O(g)===H2SO3(l),该过程熵值增大
B.SO2(g)===S(g)+O2(g) ΔH>0,ΔS>0,该反应不能自发进行
C.SO2(g)+2H2S(g)===3S(s)+2H2O(l) ΔH<0,低温下能自发进行
D.某温度下SO2(g)+O2(g)SO3(g)
解析:
A中气体生成液体是熵减的反应,不正确;B中ΔH>0,ΔS>0,反应在高温下自发进行,不正确;C中是一个ΔH<0,ΔS<0的反应,由ΔH-TΔS可知,低温下能自发进行,正确;D中
,不正确。
答案:
C
2.已知在25℃时,下列反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) K1=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
下列说法正确的是( )
A.NO分解反应:
NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数为1×10-30
B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D.温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大
解析:
A项,NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数为()=1015,错误;B项,H2和O2之间的反应需要点燃才能进行,错误;C项,常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10-82、4×10-92,平衡常数越大,则反应进行的程度越大,正确;D项,反应②为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,错误。
答案:
C
3.在淀粉KI溶液中存在下列平衡:
I2(aq)+I-(aq)I(aq)。
测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示:
t/℃
5
15
25
35
50
K
1100
841
689
533
409
下列说法正确的是( )
A.反应I2(aq)+I-(aq)I(aq)的ΔH>0
B.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I)减小
C.该反应的平衡常数表达式为K=
D.25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于689
解析:
选项A,温度升高,平衡常数减小,因此该反应是放热反应,ΔH<0,错误;选项B,温度升高,平衡逆向移动,c(I)减小,正确;选项C,K=,错误;选项D,平衡常数仅与温度有关,25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡正向移动,但平衡常数不变,仍然是689,错误。
答案:
B
4.已知反应①:
CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②:
H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g),在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
解析:
在书写平衡常数表达式时,固体不能表示在平衡常数表达式中,A错误;由于反应③=反应①-反应②,因此平衡常数K=,B正确;反应③中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此ΔH<0,C错误;对于反应③,在恒温恒容下,增大压强,如充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。
答案:
B
5.将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应,得到如下表中的两组数据:
下列说法不正确的是( )
A.x=2.4
B.T1、T2的关系:
T1>T2
C.K1、K2的关系:
K2>K1
D.实验1在前6min的反应速率v(SO2)=0.2mol·L-1·min-1
解析:
实验1中,n(O2)参加=(2-0.8)mol=1.2mol,n(SO2)消耗=2.4mol,x=4-2.4=1.6,A错误;平衡时,实验1中n(SO2)=1.6mol,实验2中n(SO2)=0.4mol,而开始时反应物的起始量相等,实验1到实验2的过程,相当于平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理,降温能使平衡向正反应方向移动,即T1>T2,B正确;由B选项可得实验2是在实验1的基础上降温,温度降低,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大,C正确;由表中数据,v(SO2)=
=0.2mol·L-1·min-1,D正确。
答案:
A
6.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容积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则( )
A.a=3B.a=2
C.B的转化率为40%D.B的转化率为60%
解析:
若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则可以确定该反应前后气体体积不变,所以a=1,选项A、B错误;设B的转化率为x,列出三段式:
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
初始物质的量/mol2300
变化物质的量/mol3x3x3x3x
平衡物质的量/mol2-3x3-3x3x3x
=1,解得x=0.4,即B的转化率为40%。
答案:
C
7.化学平衡状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相关数据如下表:
根据以上信息判断,下列结论错误的是( )
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:
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=,
同温度下,K2=,K3=K1·K2,979K平衡常数a=1.47×1.62=2.38,1173K平衡常数b==0.78。
计算分析可知a>b,故A正确;反应ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),是气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,故B正确;计算得到平衡常数,反应Ⅲ平衡常数随温度升高而减小,平衡逆向进行,故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,故D正确。
答案:
C
8.在一定条件下发生反应3A(g)+2B(g)zC(g)+2D(g),在2L的密闭容器中把4molA和2molB混合,2min后反应达到平衡时生成1.6molC,又测得反应速率v(D)=0.2mol·L-1·min-1。
则下列说法不正确的是( )
A.z=4
B.B的转化率是40%
C.A的平衡浓度是1.4mol·L-1
D.平衡时气体压强是原来的
解析:
3A(g)+2B(g)zC(g)+2D(g)
4 2 0 0
1.2 0.8 1.6 0.2×2×2
根据生成C、D的物质的量之比等于化学计量数之比得z=4,故A正确;B的转化率是0.8/2×100%=40%,故B正确;A的平衡浓度是(4mol-1.2mol)/2L=1.4mol·L-1,故C正确;平衡时气体压强是原来的(2.8+1.2+1.6+0.8)/(4+2)=,故D错误。
答案:
D
9.在一定温度下,向2L体积固定的密闭容器中加入1molHI,发生反应:
2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该温度下,反应的平衡常数是
B.0~2min内HI的平均反应速率为0.05mol·L-1·min-1
C.恒压下向该体系中加入N2,反应速率不变,平衡不移动,化学平衡常数不变
D.升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数可能增大也可能减小
解析:
A项,达到平衡状态时,氢气的浓度是0.05mol·L-1,碘的浓度和氢气的相等,碘化氢的浓度是0.4mol·L-1,其平衡常数是,故A项错误。
B项,根据图象可知,氢气的变化量为0.1mol,所以HI的变化量为0.2mol。
所以0~2min内HI的平均反应速率为0.05mol·L-1·min-1。
C项,恒压条件下向体系中加入氮气,容器体积增大,等效于反应体系的压强减小,反应速率减小,故错误。
D项,升高温度,平衡正向移动,K值增大,故错误。
答案:
B
10.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molX和2molY进行如下反应:
3X(g)+2Y(g)4Z(s)+2W(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molZ,则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,Y的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,化学平衡常数增大
D.增加Y,Y的平衡转化率增大
解析:
化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体,而物质Z是固体,A错误;根据化学方程式可知,平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×=0.8mol,所以Y的转化率为×100%=40%,B正确;平衡常数只与温度有关,增大压强时平衡常数不变,C错误;增加Y后平衡右移,X的转化率增大,而Y的转化率减小,D错误。
答案:
B
二、非选择题
11.工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。
相关信息如下表:
(1)反应②的化学平衡常数表达式为K=____________,该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:
5c(CO2)·c(H2)=2c(CO)·c(H2O),试判断此时温度为________。
(2)500℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,发生反应②,达到平衡后,其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”),在其他条件不变的情况下,扩大容器容积,平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”),化学平衡常数K2________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系,K3=________(用K1、K2表示)。
500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(4)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示,则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v(H2)=________。
若某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示,则平衡状态由A变到B时,平衡常数KA________KB(填“>”“<”或“=”)。
解析:
(1)根据反应②写出平衡常数的表达式为K=,随温度升高,平衡常数增大,说明正反应为吸热反应。
某温度下,5c(CO2)·c(H2)=2c(CO)·c(H2O),K===2.50,平衡常数只与温度有关,温度一定,平衡常数为定值,所以此时对应的温度为800℃。
(2)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在500℃,平衡常数的数值都是1.0,平衡常数只与温度有关,压强的改变不影响平衡常数,且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应,压强的改变也不会影响化学平衡。
(3)根据三反应之间的关系,③=②+①,故K3=K1·K2;根据反应③在500℃时的浓度值,可知此时其Qc=0.88,小于化学平衡常数值,说明反应在正向进行,故正反应速率大于逆反应速率。
(4)根据图1,10min时达到平衡,此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075mol·L-1·min-1,则用氢气表示反应速率为0.15mol·L-1·min-1;化学平衡常数只与温度有关,故在图2中温度不变时,平衡常数保持不变。
答案:
(1) 吸热 800℃
(2)等于 不 不变
(3)K1·K2 >
(4)0.15mol·L-1·min-1 =
12.利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气,反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
(1)甲烷与水蒸气反应,被氧化的元素是__________,当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是_________________。
(2)将2molCH4和5molH2O(g)通入容积为100L的反应室,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①若达到A点所需的时间为5min,则v(H2)=________,100℃时平衡常数K=________。
②图中的p1________p2(填“<”“>”或“=”),A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是________。
(3)合成气用于合成氨气时需除去CO,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。
下列措施中能使增大的是________(填编号)。
A.降低温度
B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2从体系中分离
D.再通入一定量的水蒸气
解析:
(1)在CH4与H2O(g)的反应中,碳元素的化合价由-4价升高到+2价,氢元素的化合价由+1价降低到0价,共转移6mol电子,则被氧化的元素为碳元素,当生成气体1.6mol(35.84L)时,共转移电子2.4mol。
(2)①在A点时CH4的转化率为0.5,则转化的CH4的物质的量为1mol,生成的H2的物质的量为3mol,故v(H2)==0.006mol·L-1·min-1;根据CH4的平衡转化率可求得达到平衡时各物质的浓度为c(CH4)=0.01mol·L-1,c(H2O)=0.04mol·L-1,c(CO)=0.01mol·L-1,c(H2)=0.03mol·L-1,则K===6.75×10-4。
②在横轴上大约150℃处作垂直于横轴的直线,由此可看出在压强为p1时,CH4的转化率高,而该反应的正反应为气体体积增大的反应,故压强越小,CH4的转化率越高,故p1 (3)该反应的正反应为放热反应,故降低温度平衡正向移动,增大;恒温恒容时充入He,平衡不移动,不变;将H2从体系中分离出来,平衡正向移动,增大;再通入水蒸气,根据平衡移动原理可知减小。 答案: (1)C(碳) 2.4mol (2)①0.006mol·L-1·min-1 6.75×10-4 ②< KC>KB>KA (3)A、C 13.某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。 经过5min后,反应达到平衡,此时转移电子6mol。 (1)该反应的平衡常数为________,v(CH3OH)=________mol·L-1·min-1。 若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 (2)在其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a.CH3OH的质量不变 b.混合气体的平均相对分子质量不再改变 c.v逆(CO)=2v正(H2) d.混合气体的密度不再发生改变 (4)在一定压强下,容积为VL的容器充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 则p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”,下同),ΔH________0。 该反应在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。 (5)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。 a.及时分离除CH3OH气体 b.适当升高温度 c.增大H2的浓度d.选择高效催化剂 解析: (1)某温度,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,经过5min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4mol消耗CO物质的量为1mol,则此时转移电子6mol,消耗CO物质的量=×1mol=1.5mol, CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 起始量(mol) 2 5 0 变化量(mol) 1.5 3 1.5 平衡量(mol) 0.5 2 1.5 平衡浓度c(CO)==0.25mol·L-1, c(H2)==1mol·L-1, c(CH3OH)==0.75mol·L-1 平衡常数K==3; 甲醇表示的反应速率 v(CH3OH)==0.15mol·L-1·min-1, 若保持体积不变,再充入2molCO和1.5molCH3OH,计算此时浓度商 Qc==1.2<3 说明平衡正向进行,此时v(正)>v(逆); (2)在其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应是气体体积减小的反应,平衡正向进行,一氧化碳的转化率增大; (3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,反应是气体体积减小的放热反应,反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变,分析选项中变量不变说明反应达到平衡状态;CH3OH的质量不变,物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故a不符合;反应前后气体质量不变,反应前后气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明反应达到平衡状态,故b不符合;反应速率之比等于化学方程式计量数之比,当满足2v逆(CO)=v正(H2)时,说明氢气的正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,但v逆(CO)=2v正(H2)不能说明反应达到平衡状态,故c符合;反应前后气体质量不变,容器体积不变,混合气体的密度始终不发生改变,不能说明反应达到平衡状态,故d符合; (4)相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大,根据图象知,p1小于p2,温度升高一氧化碳转化率减小,说明升温平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应是气体体积减小的反应,ΔS<0,低温下满足ΔH-TΔS<0,即低温下能自发进行; (5)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,反应是气体体积减小的放热反应,下列措施中: a.及时分离除CH3OH,减少生成物浓度,平衡正向进行,但反应速率减小,故错误;b.升高温度,平衡逆向移动,故错误;c.增大H2的浓度,化学反应速率加快,平衡正向移动,故正确;d.选择高效催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,故错误。 答案: (1)3 0.15 > (2)增大 (3)cd (4)小于 小于 低温 (5)c 予少家汉东,汉东僻陋无学者,吾家又贫无藏书。 州南有大姓李氏者,其于尧辅颇好学。 予为儿童时,多游其家,见有弊筐贮故书在壁间,发而视之,得唐《昌黎先生文集》六卷,脱落颠倒无次序,因乞李氏以归。 读之,见其言深厚而雄博,然予犹少,未能悉究其义.徒见其浩然无涯,若可爱。 是时天下学者杨、刘之作,号为时文,能者取科第,擅名声,以夸荣当世,未尝有道韩文者。 予亦方举进士,以礼部诗赋为事。 年十有七试于州,为有司所黜。 因取所藏韩氏之文复阅之,则喟然叹曰: 学者当至于是而止尔! 因怪时人之不道,而顾己亦未暇学,徒时时独念于予心,以谓方从进士干禄以养亲,苟得禄矣,当尽力于斯文,以偿其素志。 夫天地者,万物之逆旅也;光阴者,百代之过客也。 而浮生若梦,为欢几何? 古人秉烛夜游,良有以也。 况阳春召我以烟景,大块假我以文章。 会桃花之芳园,序天伦之乐事。 群季俊秀,皆为惠连;吾人咏歌,独惭康乐。 幽赏未已,高谈转清。 开琼筵以坐花,飞羽觞而醉月。 不有佳咏,何伸雅怀? 如诗不成,罚依金谷酒数。 (桃花一作: 桃李)天地是万物的客舍,百代是古往今来时间的过客,死生的差异,就好像梦与醒的不同,纷纭变换,不可究诘,得到的欢乐,又能有多少呢! 古人夜间执着火炬游玩实在是有道理啊,况且春天用艳丽景色召唤我,大自然把各种美好的形象赐予我,相聚在桃花飘香的花园中,畅叙兄弟间快乐的往事。 弟弟们英俊优秀,个个都有谢惠连那样的才情,而我作诗吟咏,却惭愧不如谢灵运。 清雅的赏玩兴致正雅,高谈阔论又转向清言雅语。 摆开筵席来坐赏名花,快速地传递着酒杯醉倒在月光中,没有好诗,怎能抒发高雅的情怀? 倘若有人作诗不成,就要按照当年石崇在金谷园宴客赋诗的先例,谁咏不出诗来,罚酒三杯。 注释 桃花园,疑在安陆兆山桃花岩。 从: cóng(旧读zòng),堂房亲属。 从弟: 堂弟。 逆旅: 客舍。 逆: 迎接。 旅: 客。 迎客止歇,所以客舍称逆旅。
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