2020版导与练一轮复习化学习题：第七章-化学反应速率与化学平衡.doc

第23讲化学平衡常数化学反应进行的方向课时集训测控导航表知识点基础能力挑战化学平衡常数16,7转化率的计算3,4,5811化学反应进行的方向2化学平衡图像9,10121.高温下,某反应达到平衡状态,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是(A)A.该反应的焓变为正值B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小C.升高温度,逆反应速率减小D.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)解析:根据平衡常数的表达式可得出该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);升高温度,正、逆反应速率均增大,H2浓度减小,平衡正向移动,说明正反应是吸热的,焓变为正值;在恒温恒容下,增大压强的方法有多种,H2浓度变化不确定。2.下列反应在任意温度下一定能自发进行的是(D)A.2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2B.NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H0D.X2Y2(s)X2(g)+Y2(g)H0,S0,低温下不能自发进行,错误;B.反应是放热反应,H0,S0,S0,低温下不能自发进行,错误;D.反应是放热反应,H0,任意温度下能自发进行,正确。3.某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B,发生反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡状态,测得生成1.6 mol C。下列说法正确的是(B)A.该反应的化学平衡常数K=B.B的平衡转化率是40%C.增大压强,化学平衡常数增大D.增加B的量,B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物质,而物质C是固体,A错误;根据化学方程式可知,平衡时B减少的物质的量是0.8 mol,B的平衡转化率为40%,B正确;化学平衡常数只与温度有关,增大压强时化学平衡常数不变,C错误;增加B的量,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,而B的转化率减小,D错误。4.X、Y、Z三种气体,取X和Y按11的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生反应X(g)+2Y(g)2Z(g),达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为32,则Y的转化率最接近于(D)A.33%B.40%C.50%D.65%解析:设开始加入X和Y的物质的量均为a,达到平衡时消耗X的物质的量为b,则消耗Y的物质的量为2b,生成Z的物质的量为2b,列出三段式:X(g)+2Y(g)2Z(g)起始量 a a 0变化量 b 2b 2b平衡量 a-b a-2b 2b由题意得=,b=,Y的转化率为100%66.7%。5.H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。(2)在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为 0.03,H2S 的转化率21,该反应的H0。(填“”“1,该反应为吸热反应,即H0。(3)恒容密闭容器,充入CO2可使H2S转化率增大,充入H2S、COS使H2S的转化率减小,充入N2无影响。答案:(1)2.52.810-3(2)(3)B6.将E(g)和F(g)加入密闭容器中,在一定条件下发生反应E(s)+4F(g)G(g),已知该反应的平衡常数如表所示。下列说法正确的是(D)温度/2580230平衡常数510421.910-5A.上述反应是熵增反应B.25 时,反应G(g)E(s)+4F(g)的平衡常数是0.5C.在80 时,测得某时刻F、G的浓度均为0.5 molL-1,则此时v正v逆D.恒温恒容下,向容器中再充入少量G(g),达到新平衡时,G的体积百分含量将增大解析:由化学方程式可知,该反应为反应后气体分子总数减小的反应,故该反应为熵减反应,A项错误;正反应和逆反应的平衡常数互为倒数,故25 时,反应G(g)E(s)+4F(g)的平衡常数是210-5,B项错误;80 时,Qc=82,平衡逆向移动,v逆v正,C项错误;恒温恒容再充入G(g),可以假设先恒温、恒压等效平衡,G的体积百分含量不变,然后再压缩至原来体积,平衡右移,G的体积分数增大,D项正确。7.将1 mol N2和 3 mol H2充入体积可变的恒温密闭容器中,在380 下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)平衡时,体系中氨的体积分数(NH3)随压强变化的情况如下表:压强/MPa10203040 (NH3)0.300.450.540.60下列说法正确的是(C)A.10 MPa时,H2的转化率为75%B.20 MPa时,NH3的物质的量浓度是10 MPa时的1.5倍C.40 MPa时,若容器的体积为V L,则平衡常数K=D.30 MPa时,若向容器中充入惰性气体,则平衡向正反应方向移动解析:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)开始(mol)1 3 0反应(mol)x 3x 2x平衡(mol)1-x3-3x 2x10MPa时,2x=0.30(4-2x),解得x=,H2的转化率为46%,故A错误;20 MPa时,2x=0.45(4-2x),解得x=,NH3的物质的量浓度是10MPa时的=(倍),故B错误;40 MPa时,2x=0.60(4-2x),解得x=0.75,若容器的体积为V L,则平衡常数K=,故C正确;30 MPa时,若向容器中充入惰性气体,容器的体积增大,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,故D错误。8.(2019辽宁六校联考)t 时,在容积不变的密闭容器中发生反应X(g)+3Y(g)2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如表所示,下列说法正确的是(D)物质XYZ初始浓度/(molL-1)0.10.202 min时浓度/(molL-1)0.08ab平衡浓度/(molL-1)0.050.050.1A.平衡时,X的转化率为20%B.t 时,该反应的平衡常数为40C.平衡后,增大体系压强,v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动D.前2 min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03 molL-1min-1解析:平衡时,X的转化率=100%=50%,A项错误;t 时,该反应的平衡常数K=1 600,B项错误;该反应是气体分子数减小的反应,平衡后,增大体系压强,v正增大,v逆增大,平衡向正反应方向移动,C项错误;前2 min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=3v(X)=3=0.03 molL-1min-1,D项正确。9.(2018安徽皖江名校联盟联考)科学家研究以太阳能为热源分解Fe3O4,最终循环分解水制H2,其中一步重要反应为2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)H=a kJ/ mol。在一定压强下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的(Fe3O4)T曲线如图所示。下列有关说法不正确的是(B)A.a0B.压强p1p2C.升高温度,该反应的平衡常数增大D.将体系中O2分离出去,能提高Fe3O4的转化率解析:根据图像分析,压强一定,温度升高,Fe3O4的平衡转化率升高,该反应为吸热反应,H0,即a0,A项正确;温度一定时,压强增大,平衡逆向移动,Fe3O4的平衡转化率降低,故p1”“”“(4)0.15 mol(Lmin)-1=11.某温度下,向4.0 L恒容密闭容器中充入2.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:时间/s050150250350n(PCl3)/mol00.320.380.400.40下列说法正确的是(D)A.反应在前50 s的平均反应速率为v(PCl3)=0.0064mol/(Ls)B.若保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol/L,则反应的Hv(逆)解析:由表中数据可得反应在前50 s的平均反应速率为v(PCl3)=0.001 6 mol/(Ls),A项错误;升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol/L,大于题表中PCl3的平衡浓度:=0.1 mol/L,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,H0,B项错误;由表中信息可知,原平衡时PCl3的物质的量为0.40 mol,根据“三段式”得PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始量(mol) 2.0 0 0转化量(mol) 0.40 0.40 0.40平衡量(mol) 1.60 0.40 0.40若起始充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2,与上述平衡等效,平衡状态相同,PCl3的转化量为2.0 mol-0.40 mol=1.60 mol,转化率为100%=80%,若充入4.0 mol PCl3、4.0 mol Cl2,相当于两平衡叠加,压强增大,平衡逆向进行,PCl3转化率将变大,即大于80%,C项错误;因该温度下三者量为1.60 mol、0.40 mol、0.40 mol时平衡,所给量相当于在此平衡体系中充入0.4 mol PCl5,平衡正向移动,故v(正)v(逆),D项正确。12.硫酸是基础化工的重要产品,硫酸的消费量可作为衡量一个国家工业发展水平的标志。生产硫酸的主要反应为SO2(g)+O2(g)SO3(g)。(1)恒温恒容下,平衡体系中SO3的体积分数(SO3)和y与SO2、O2的物质的量之比n(SO2)/n(O2)的关系如图1,则b点n(SO2)/n(O2)=;y为(填字母)。A.平衡常数 B.SO3的平衡产率C.O2的平衡转化率D.SO2的平衡转化率(2)Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平衡常数。在400650 时,Kp与温度T(K)的关系为lg Kp=-4.645 5,则在此条件下SO2转化为SO3反应的H(填“0”或“0”)。(3)该反应的催化剂为V2O5,其催化反应过程为SO2+V2O5SO3+V2O4K1O2+V2O4V2O5K2则在相同温度下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=(以含K1、K2的代数式表示)。V2O5加快反应速率的原因是 ,其催化活性与温度的关系如图2。(4)在7.0% SO2、11% O2、82% N2(数值均为气体体积分数)时,SO2平衡转化率与温度、压强的关系如图3,则列式计算460 、1.0 atm下,SO2(g)+O2(g)SO3(g)的Kp=(已知:各气体的分压=总压各气体的体积分数)。(5)综合第(3)、(4)题图给的信息,工业生产最适宜的温度范围为,压强通常采用常压的原因是 。解析:(1)根据图1可知,随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,(SO3)逐渐增大,当两者恰好完全反应时,(SO3)达到最大值;随着n(SO2)/n(O2)的继续增大,(SO3)又逐渐减小,故b点n(SO2)/n(O2)=2。温度不变,平衡常数不变,A不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,(SO3)先逐渐增大后又逐渐减小,SO3的平衡产率也是先增大后逐渐减小,B不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,平衡不断向正反应方向移动,O2的平衡转化率逐渐增大,C不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,平衡不断向正反应方向移动,但是SO2的平衡转化率逐渐减小,D符合题意。(2)lg Kp=-4.645 5,随着温度T的增大而减小,则Kp随着温度T的增大而减小,说明升高温度,平衡逆向移动,正反应为放热反应。(3)根据盖斯定律,将两方程式相加后再乘以2得2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),则K=(K1K2)2。催化剂降低反应的活化能,活化分子百分数增大,有效碰撞几率提高,反应速率加快。(4)各气体的分压=总压各气体的体积分数,起始时SO2的分压为0.070 atm,O2的分压为0.11 atm,SO3的分压为0 atm,平衡时,SO2的分压为0.070(1-0.97) atm=0.002 1 atm,O2的分压为(0.11-0.0700.97)atm=0.076 atm,SO3的分压为0.0700.97 atm=0.067 9 atm,Kp=117。(5)根据图2,催化剂在500 左右催化活性最高,根据图3,增大压强,SO2的平衡转化率增大不明显,常压下SO2的平衡转化率已经很高,再增大压强,对设备要求较高。答案:(1)2D(2)0(3)(K1K2)2降低反应的活化能,活化分子百分数增大,有效碰撞几率提高(4)117(5)400500 常压下SO2的平衡转化率已经很高,再增大压强,对设备要求较高