2022届高考化学一轮复习-课后限时集训23-化学平衡常数-化学反应进行的方向新人教版.doc

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训23 化学平衡常数 化学反应进行的方向新人教版

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训23 化学平衡常数 化学反应进行的方向新人教版

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- 14 -

课后限时集训(二十三)
(建议用时：40分钟)

1．下列说法不正确的是(　　)
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率
[答案]　C
2．某恒温密闭容器中发生可逆反应Z(？)＋W(？)X(g)＋Y(？)　ΔH，在t1时刻反应达到平衡，在t2时刻缩小容器体积，t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列有关说法正确的是(　　)

A．Z和W在该条件下至少有一个为气体
B．t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等
C．若在该温度下此反应平衡常数表达式为K＝c(X)，则t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等
D．若该反应只在某温度T0以上自发进行，则该反应的平衡常数K随温度升高而增大
D　[根据图像变化可知，正反应速率不随反应时间和压强改变而改变，逆反应速率随时间和压强的改变而变化，所以反应物Z和W都不是气体，A错误；若只有X为气体，则两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量相等，B错误；化学平衡常数只与温度有关，该温度下平衡常数的表达式K＝c(X)，只要温度不变，K不变，则c(X)不变，t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度相等，C错误；该反应在温度为T0以上时才能自发进行，反应的ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应的ΔH>0，该反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，D正确。]
3．反应2CrO(黄色，aq)＋2H＋(aq) Cr2O(橙色，aq)＋H2O(l)　ΔH＝－c kJ·mol－1(c>0)，某温度下，平衡常数K＝9.5×104。在该温度下，取50 mL溶液进行实验，部分测定数据如表所示：
时间/s
0
0.01
0.02
0.03
0.04
n(CrO)/mol
0.01
8.0×10－4
5.4×10－4
5.0×10－4

n(Cr2O)/mol
0

4.73×10－3

4.75×10－3
已知Pb2＋可以与CrO反应生成沉淀。下列说法错误的是(　　)
A．0.03 s时，v正(CrO)＝2v逆(Cr2O)
B．溶液pH不变说明该反应已达到平衡状态
C．反应放热2.5×10－3c kJ时，CrO的转化率为50%
D．0.04 s时加入足量的Pb(NO3)2可使溶液由橙色变为黄色
D　[0.02 s时，n(Cr2O)＝4.73×10－3 mol,0.04 s时，n(Cr2O)＝4.75×10－3 mol，说明反应在0.03 s时已达到化学平衡状态，正、逆反应速率相等，v正(CrO)＝2v逆(Cr2O)，A正确；溶液pH不变，说明溶液中H＋浓度不变，各组分浓度不变，可逆反应已达到平衡状态，B正确；若0.01 mol CrO完全反应，放出0.005c kJ热量。反应放热2.5×10－3c kJ时，CrO转化了50%，C正确；0.04 s时加入足量的Pb(NO3)2，Pb2＋将CrO沉淀，平衡向逆反应方向移动，但使溶液显黄色的为CrO，CrO浓度减小了，溶液不会变成黄色，D错误。]
4．已知：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1。某温度下的平衡常数为400。此温度下，在1 L的密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如表所示：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c/(mol/L)
0.8
1.24
1.24
下列说法正确的是(　　)
A．平衡时，c(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1
B．平衡后升高温度，平衡常数大于400
C．平衡时，反应放出的热量为20 kJ
D．平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，达到新平衡时CH3OH的平衡转化率增大
A　[由表中数据可知，CH3OH的起始浓度为0.8 mol·L－1＋2×1.24 mol·L－1＝3.28 mol·L－1，设平衡时c(CH3OCH3)＝x mol·L－1，则平衡时c(CH3OH)＝(3.28－2x)mol·L－1，c(H2O)＝x mol·L－1，所以，＝400，解得x＝1.6，故A正确；该反应正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡后升高温度，平衡常数小于400，故B错误；平衡时c(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1，所以平衡时n(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1×1 L＝1.6 mol，由热化学方程式可知反应放出的热量为25 kJ·mol－1×1.6 mol＝40 kJ，故平衡时，反应放出的热量为40 kJ，故C错误；平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，等效为增大压强，由于反应前后气体分子数不变，增大压强，平衡不移动，达到新平衡时CH3OH的平衡转化率不变，故D错误。]
[教师用书备选]
已知T1温度下在容积为10 L的密闭容器中发生可逆反应X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2W(s)　ΔH，起始时充入15 mol X与15 mol Y,10 min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(Z)＝0.12 mol·L－1·min－1。下列有关说法正确的是(　　)
A．T1温度下该反应的平衡常数为2.56
B．平衡时再充入一定量的X，平衡正向移动，X的转化率增大
C．若T2>T1，T2时K＝1.52，则该反应的ΔH>0
D．若其他条件不变，T3温度下，K＝1.96，则Y的平衡转化率约为41.3%
D　[根据Z的反应速率可知平衡时c(Z)＝1.2 mol·L－1，则平衡时，c(X)＝0.9 mol·L－1，c(Y)＝0.9 mol·L－1，W为固体，平衡常数K＝＝≈1.78，A项错误；平衡时，再充入一定量的X，平衡正向移动，但X的转化率减小，Y的转化率增大，B项错误；温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，C项错误；T3温度下，K＝1.96，则
　　　　　　　X(g)＋　Y(g)2Z(g)＋2W(s)
起始/(mol·L－1) 1.5 1.5 0
转化/(mol·L－1) x x 2x
平衡/(mol·L－1) 1.5－x 1.5－x 2x
平衡常数K＝＝1.96，解得x≈0.62，则Y的平衡转化率为×100%≈41.3%，D项正确。]
5．在一密闭容器中加入等物质的量的A、B，发生如下反应：
2A(g)＋2B(g)3C(s)＋2D(g)，其平衡常数随温度和压强的变化如表所示：

下列判断正确的是(　　)
A．ΔH＜0
B．其他条件相同，反应速率：v(1.0 MPa)＞v(1.5 MPa)
C．g＞f
D．压强为2.0 MPa，温度为800 ℃时，A的转化率最大
D　[由表格中的数据知，平衡常数随温度升高而增大，故正反应为吸热反应，ΔH＞0，A项错误；增大压强，反应速率增大，B项错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，K值不变，所以g＝f，C项错误；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强时，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，该反应的正反应为吸热反应，升温使平衡正向移动，A的转化率增大，D项正确。]
6．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。
下列说法正确的是 (　　)
A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动
B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总
B　[A项，恒压通入惰气，相当于减压，平衡右移，错误；C项，T ℃时CO2与CO的体积比为1∶1，通入等体积的CO2与CO，压强不变时，平衡不移动，错误；D项，Kp＝＝23.04p总，错误。]
[教师用书备选]
NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将其转化为无毒无害的物质。

已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1，②2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)　ΔH＝－564 kJ·mol－1。
(1)2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝ ，该反应在 下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)T ℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。
①已知：平衡时气体的分压＝气体的体积分数×体系的总压强，T ℃时达到平衡，此时体系的总压强为p＝20 MPa，则T ℃时该反应的压力平衡常数Kp＝ ；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol，平衡将 (填“向左”“向右”或“不”)移动。
②15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是 (填字母)。
A．增大CO浓度　　 B．升温
C．减小容器体积 D．加入催化剂
[解析]　(1)根据盖斯定律知：由②－①得ΔH＝
－744 kJ·mol－1。
又因该反应为熵减(ΔS<0)，在低温下能自发进行。
(2)①　　　2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
起始/mol：　0.4　　　0.4　　　　 　0　　　　0
变化/mol: 0.2 0.2 0.2 0.1
平衡/mol: 0.2 0.2 0.2 0.1
p/MPa　 ×20 ×20 ×20 ×20
Kp＝(MPa)－1＝0.087 5(MPa)－1
根据①的分析化学平衡常数K＝ (mol·L－1)－1＝5，再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol，此时的浓度商仍为5，因此平衡不移动。
②增大CO浓度和减小体积，平衡右移，n(NO)减小，A、C符合；升温，平衡左移，n(NO)增大，加催化剂，平衡不移动，n(NO)不变，B、D不符合。
[答案]　(1)－744 kJ·mol－1　低温　
(2)①0.087 5或(MPa)－1　不　②AC
7．Cu2O与ZnO组成的催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 　ΔH＝a kJ·mol－1。按n(H2)/n(CO)＝2将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

(1)该反应的ΔH (填“<”或“>”)0，图中p1、p2、p3由大到小的顺序是 。
(2)起始时，甲容器中c(H2)＝0.20 mol·L－1，c(CO)＝0.10 mol·L－1，在p3及T1 ℃下反应达到平衡，此时反应的平衡常数为 。起始时，乙容器中c(H2)＝0.40 mol·L－1，c(CO)＝0.20 mol·L－1，T1 ℃下反应达到平衡，CO的平衡转化率 。
A．大于40%　　 B．小于40%
C．等于40% D．等于80%
[解析]　(1)从题图可看出，在压强相同时，升高温度，CO的平衡转化率降低，即升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，ΔH<0。该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下，压强越大，CO的平衡转化率越高，即p1>p2>p3。(2)由题图可知在p3、T1 ℃时CO的平衡转化率为40%，Δc(CO)＝Δc(CH3OH)＝0.04 mol·L－1、Δc(H2)＝0.08 mol·L－1，即平衡时c(CO)＝0.06 mol·L－1、c(H2)＝0.12 mol·L－1、c(CH3OH)＝0.04 mol·L－1，故平衡常数K＝≈46.3。乙容器中反应物起始浓度为甲容器中的2倍，则乙容器中反应达到的平衡相当于将甲容器体积压缩一半所达到的平衡，增大压强，平衡正向移动，故乙容器中CO的平衡转化率大于40%，A项正确。
[答案]　(1)<　p1>p2>p3　(2)46.3　A
8．(2020·巴蜀名校联考)已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在恒容密闭容器中以＝加入CO和H2合成甲醇，测得起始压强p0＝102 kPa。CO的平衡转化率[α(CO)]随温度的变化曲线如图所示，R点时反应的平衡常数KR＝ (kPa)－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，p分＝p总×物质的量分数)，R、P两点平衡常数大小：KR (填“>”“＝”或“<”)Kp。

[解析]　R点时CO的平衡转化率为0.50，设起始加入的CO为x mol，列三段式得：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始/mol　 x　　　 2x　　　　 0
转化/mol　 0.50x　 1.0x　　　 0.50x
平衡/mol　 0.50x　 1.0x　　　 0.50x
故平衡时体系的压强为102 kPa×＝68 kPa，平衡常数KR＝＝＝(kPa)－2；不同温度的转化率越大，K越大，故KR>Kp。
[答案]　(kPa)－2　>

9．若10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得实验数据如表所示：
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
Ⅰ
700
0.40
0.10
0.090
Ⅱ
800
0.10
0.40
0.080
Ⅲ
800
0.20
0.30
a
Ⅳ
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是 (　　)
A．实验Ⅰ中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol·L－1·min－1
B．实验Ⅱ中该反应的平衡常数K＝2.0
C．实验Ⅲ中，达到平衡时，Y的转化率为40%
D．实验Ⅳ中，达到平衡时，b>0.060
C　[实验Ⅰ5 min时n(M)＝0.050 mol，则有0～5 min内，v(M)＝＝1×10－3 mol·L－1·min－1；根据反应速率与化学计量数的关系可得：v(N)＝v(M)＝1×10－3 mol·L－1·min－1，A错误；利用“三段式法”计算实验Ⅱ中反应的平衡常数：

则平衡常数K＝＝＝1.0，B错误；实验Ⅱ、Ⅲ的温度均为800 ℃，则化学平衡常数均为1.0，设实验Ⅲ中Y的转化量为x mol，则有：

则有K＝＝1.0，解得x＝0.12，故实验Ⅲ中Y的转化率为×100%＝40%，C正确；实验Ⅰ的温度为700 ℃，经计算平衡常数K＝≈2.61，而800 ℃时平衡常数为1.0，说明温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，则该反应的ΔH<0。实验Ⅳ的温度若为800 ℃，平衡时n(M)＝0.060 mol，而将温度由800 ℃升高到900 ℃，平衡逆向移动，n(M)减小，故b<0.060，D错误。]
10．(2020·青岛统考)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型能源。
已知：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)写出CO和H2反应生成CO2和CH3OCH3(g)的热化学方程式： 。
(2)下列既能提高反应①中CO的平衡转化率，又能增大反应速率的是 (填标号)。
a．增大压强　　 B．降低温度
c．增大H2浓度 D．使用高效催化剂
(3)在某恒温恒容容器中发生反应③，能说明该反应达到平衡的是 (填标号)。
a．气体平均相对分子质量保持不变
b．ΔH3保持不变
c.保持不变
d．气体密度保持不变
(4)在一定温度(T ℃)下，向恒容密闭容器中通入一定量CH3OH气体，只发生反应②。气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数[φ(CH3OCH3)]与反应时间(t)的有关数据如表所示。
t/min
0
15
30
45
80
100
φ(CH3OCH3)
0
0.05
0.08
0.09
0.1
0.1

①该温度下，反应②的平衡常数K＝ (用分数表示)。

②反应速率v＝v正－v逆，其中v正＝k正·φ2(CH3OH)、v逆＝k逆·φ(CH3OCH3)·φ(H2O)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度有关。15 min时，＝ (结果保留2位小数)。
(5)在密闭容器中发生反应③，平衡常数为K。pK(pK＝－lg K)与温度的关系如图所示，图中曲线 (填“a”或“b”)能反映平衡常数变化趋势。
[解析]　(4)①根据表中数据可知，80 min时反应②达到平衡，设CH3OH初始浓度为1 mol·L－1，达到平衡时CH3OCH3的浓度为x mol·L－1，则：

φ(CH3OCH3)＝＝0.1，解得x＝0.1，则平衡常数K＝＝＝。②15 min时，CH3OCH3和H2O的物质的量分数均为0.05，CH3OH的物质的量分数为1－0.05－0.05＝0.9，故＝，反应达到平衡时v正＝v逆，则＝K，且K正、K逆只与温度有关，则＝K×＝×≈5.06。
5)反应③的正反应为放热反应→升高温度→平衡逆向移动→平衡常数K减小→pK增大→曲线a正确。
[答案]　(1)3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝－263 kJ·mol－1　(2)ac　(3)c　(4)①　②5.06　(5)a
[教师用书备选]
三氧化钼(MoO3)是石油工业中常用的催化剂，也是搪瓷釉药的颜料，该物质常使用辉钼矿(主要成分为MoS2)通过一定条件来制备。回答下列相关问题：
(1)已知：①MoS2(s) Mo(s)＋S2(g)　 ΔH1；
②S2(g)＋2O2(g) 2SO2(g)　 ΔH2；
③2Mo(s)＋3O2(g) 2MoO3s)　ΔH3
则2MoS2(s)＋7O2(g) 2MoO3(s)＋4SO2(g)　ΔH＝ (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
(2)若在恒温恒容条件下仅发生反应MoS2(s) Mo(s)＋S2(g)
①下列说法正确的是 (填字母)。
a．气体的密度不变，则反应一定达到了平衡状态
b．气体的相对分子质量不变，反应不一定处于平衡状态
c．增加MoS2的量，平衡正向移动
②达到平衡时S2(g)的浓度为1.4 mol·L－1，充入一定量的S2(g)，反应再次达到平衡，S2(g)浓度 (填“＞”“＜”或“＝”)1.4 mol·L－1。

(3)在2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol S2(g)和1.5 mol O2(g)，若仅发生反应：S2(g)＋2O2(g) 2SO2(g)，5 min后反应达到平衡，此时容器压强为起始时的80%，则0～5 min内，S2 (g)的反应速率为 mol·L－1·min－1。
(4)在恒容密闭容器中，加入足量的MoS2和O2，仅发生反应：2MoS2(s)＋7O2(g) 2MoO3(s)＋4SO2(g)　ΔH。测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示：

①ΔH (填“＞”“＜”或“＝”)0；比较p1、p2、p3的大小： 。
②若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，则A点平衡常数Kp＝ (用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算。分压＝总压×气体的物质的量分数，写出计算式即可)。
[解析]　(1)根据盖斯定律，2×①＋2×②＋③可得目标反应。
(2)②K＝c(S2)，温度不变，K不变故c(S2)浓度不变。
(3)设参加反应的S2的物质的量为x。
S2(g)＋2O2(g) 2SO2(g)
起始量(mol) 1 1.5 0
变化量(mol) x 2x 2x
平衡量(mol) 1－x 1.5－2x 2x
＝80%，x＝0.5 mol，v(S2)＝ mol/(L·min)=0.5 mol·L-1·min-1.

[答案]　(1)2ΔH1＋2ΔH2＋ΔH3　(2)①ab　②＝　(3)0.05　(4)①<　p1>p2>p3　②(kPa)－3 [或(kPa)－3]