2023版高考化学一轮总复习第七章化学反应速率和化学平衡第24讲化学平衡常数化学反应进行的方向限时训练

PAGEPAGE6化学平衡常数化学反响进行的方向[选题细目表]考查知识点根底题中档题较难题1.化学反响方向的判断1、32.化学平衡常数及其影响因素23.化学平衡常数的相关计算4、5、64.化学平衡常数的应用7、8、95.平衡常数和反响方向判断知识的综合应用10、11一、选择题(此题包括7个小题，每题6分，共42分，每题仅有一个选项符合题意)1．能用能量判据判断以下过程的方向的是()A．水总是自发地由高处往低处流B．放热反响容易自发进行，吸热反响不能自发进行C．有序排列的火柴散落时成为无序排列D．屡次洗牌后，扑克牌无序排列的几率增大解析：体系存在着使自身能量最低，即从高能状态转变为低能状态的倾向——能量判据。A中水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。B中吸热反响也可以自发进行，如298K和1.01×105Pa时：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1，不难看出，该反响为吸热反响，又是熵增加的反响。C中火柴散落时有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D中扑克牌的无序排列也属于熵判据。答案：A2．以下有关化学平衡常数的描述中正确的选项是()A．化学平衡常数的大小取决于化学反响的内因，与其他外界条件无关B．相同温度下，反响A＋BC与反响CA＋B的化学平衡常数相同C．反响2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0的化学平衡常数随温度升高而增大D．反响A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常数表达式为K＝eq\f(c2〔C〕,c〔A〕·c〔B〕)解析：化学平衡常数内因由反响物本身的性质决定，外因只受温度影响，A项错；同温下，同一反响的正向、逆向反响的平衡常数互为倒数，一般不相等，B项错；该反响为放热反响，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C项错。答案：D3．(2022·泰安模拟)以下有关说法正确的选项是()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，该反响不能自发进行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)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)，K＝eq\f(c〔SO2〕·c\s\up6(\f(1,2))〔O2〕,c〔SO3〕)解析：A中气体生成液体是熵减的反响，不正确；B中ΔH>0，ΔS>0，反响在高温下自发进行，不正确；C中是一个ΔH<0，ΔS<0的反响，由ΔH－TΔS可知，低温下能自发进行，正确；D中K＝eq\f(c〔SO3〕,c〔SO2〕·c\s\up6(\f(1,2))〔O2〕)，不正确。答案：C4．某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反响：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后到达平衡，该温度下其平衡常数K＝1，假设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，那么()A．a＝3 B．a＝2C．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，说明反响前后气体的体积不变，即a＝1，A、B错误；设到达平衡时，B的转化量为xmol，那么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，那么平衡常数K＝1＝eq\f(x2,〔2－x〕〔3－x〕)，解得x＝1.2，B的转化率＝1.2÷3×100%＝40%，故C正确，D错误。答案：C5．(2022·广州一模)T℃时，在20.00mL0.10mol·L－1CH3COOH溶液中滴入0.10mol·L－1NaOH溶液，溶液pH与NaOH溶液体积关系如下图。以下说法正确的选项是()A．T℃时，CH3COOH电离平衡常数Ka＝1.0×10－3B．M点对应的NaOH溶液体积为20.00mLC．N点与Q点所示溶液中水的电离程度：N＞QD．N点所示溶液中c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)解析：C项，Q点时，为强碱性溶液，水的电离被抑制，水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12mol/L，而N点水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－8mol/L，故水的电离程度N＞Q，故C项正确；A项，未参加NaOH时，CH3COOH电离方程式为CH3COOH＝CH3COO－＋H＋，因为pH为3，那么c(H＋)＝10－3mol/L＝c(CH3COO－)，电离是微量的，故可认为平衡时CH3COOH浓度相当于原CH3COOH浓度，因此电离平衡常数为Ka＝eq\f(c〔H＋〕c〔CH3COO－〕,c〔CH3COOH〕)＝eq\f(10－3×10－3,0.1)＝10－5，故A项错误；B项，M点pH为7，如果参加NaOH溶液20.0mol，那么二者完全反响生成CH3COONa，CH3COONa发生水解CH3COO－＋H2O＝CH3COOH＋OH－，那么pH要大于7，故B项错误；D项，N点根据电荷守恒有c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，又因为N点pH为8，因此c(OH－)＞c(H＋)，所以c(Na＋)＞c(CH3COO－)，根据pH可算出N点氢氧根浓度为eq\f(10－14,10－8)mol/L＝10－6mol/L，醋酸根浓度必大于氢氧根浓度，故D项错误。答案：C6．(2022·启东模拟)在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反响：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，该反响平衡常数与温度的关系如下：温度/℃2580230平衡常数5×10421.9×10－5以下说法不正确的选项是()A．上述生成Ni(CO)4(g)的反响为放热反响B．25℃时反响Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5C．在80℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5mol·L－1，那么此时v(正)>v(逆)D．80℃到达平衡时，测得n(CO)＝0.3mol，那么Ni(CO)4的平衡浓度为2mol·L解析：根据表格所示，温度升高平衡常数减小，那么该反响为放热反响，A项正确；25℃时K＝eq\f(c4〔CO〕,c[Ni〔CO〕4])＝eq\f(1,5×104)＝2×10－5，B项正确；Qc＝eq\f(c[Ni〔CO〕4],c4〔CO〕)＝eq\f(0.5,〔0.5〕4)＝8>2，平衡逆向移动v(正)<v(逆)，C项错误；80℃时，c(CO)＝eq\f(0.3mol,0.3L)＝1mol·L－1，K＝eq\f(c[Ni〔CO〕4],c4〔CO〕)＝eq\f(c[Ni〔CO〕4],14)＝2，解得c[Ni(CO)4]＝2mol·L－1，D项正确。答案：C7．(2022·潍坊模拟)在淀粉KI－溶液中存在以下平衡：I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)。测得不同温度下该反响的平衡常数K如表所示：t/℃515253550K1100841689533409以下说法正确的选项是()A．反响I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH>0B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(Ieq\o\al(－,3))减小C．该反响的平衡常数表达式为K＝eq\f(c〔I2〕·c〔I－〕,c〔Ieq\o\al(－,3)〕)D．25℃时，向溶液中参加少量KI固体，平衡常数K解析：选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反响是放热反响，ΔH<0，错误；选项B，温度升高，平衡逆向移动，c(Ieq\o\al(－,3))减小，正确；选项C，K＝eq\f(c〔Ieq\o\al(－,3)〕,c〔I2〕·c〔I－〕)，错误；选项D，平衡常数仅与温度有关，25℃时，向溶液中参加少量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二、非选择题(此题包括4个小题，共58分)8．(14分)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反响：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6答复以下问题：(1)该反响的化学平衡常数表达式为K＝____________。(2)该反响为________反响(填“吸热〞或“放热〞)。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)(4)假设830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，反响到达平衡后，其化学平衡常数K____________1.0(填“大于〞“小于〞或“等于〞)。(5)830℃时，容器中的反响已到达平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡____________移动(填“向正反响方向〞“向逆反响方向〞或“不〞)。(6)假设1200℃时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L－1、2mol·L－1、4mol·L－1、4mol·L－1，那么此时上述反响的平衡移动方向为______(填“正反响方向〞“逆反响方向〞或“不移动〞)。解析：(1)根据化学方程式CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，该反响的平衡常数表达式为K＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)。(2)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反响为吸热反响。(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根据平衡常数表达式K＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)可知，K＝eq\f(3,5)＝0.6，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700℃。(4)化学平衡常数只与温度有关，与反响物和生成物的浓度无关，所以只要在830℃条件下，平衡常数的数值都为1.0。(5)830℃到达平衡，扩大容器的体积的瞬间，反响物和生成物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式K＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)可知，反响物和生成物同时改变相同的倍数，Qc＝K，平衡不发生移动。(6)1200℃时Qc＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)，将各物质的浓度代入可得Qc＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，即Qc>K，所以平衡向逆反响方向移动。答案：(1)eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)(2)吸热(3)700℃(4)等于(5)不(6)逆反响方向9．(2022·成都模拟)(14分)汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反响所致：N2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up15(高温))2NO(g)ΔH>0该反响在2404℃时，平衡常数K＝6.4×10－3。请答复以下问题。(1)该反响的平衡常数表达式为____________。(2)该温度下，向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol，平衡时，N2的转化率是____%(保存整数)。(3)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1mol·L－1、4.0×10－2mol·L－1和3.0×10－3mol·L－1，此时反响__________________(填“处于化学平衡状态〞“向正反响方向进行〞或“向逆反响方向进行〞)，理由是______________________。(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的选项是________。解析：(2)N2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up15(高温))2NO(g)起始1mol1mol0转化xx2x平衡1mol－x1mol－x2xK＝eq\f(x2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－x,2)))\s\up12(2))＝6.4×10－3，x≈0.04mol，转化率是4%。(3)Qc＝(3.0×10－3)2÷[(2.5×10－1)×(4.0×10－2)]＝9.0×10－4<64×10－4，所以反响向正反响方向进行。(4)由于该反响的正反响是吸热反响，所以升高温度，化学平衡正向移动，化学平衡常数增大，A项正确；参加催化剂，化学反响速率加快，到达平衡所需要的时间缩短，但催化剂不能使平衡发生移动，即NO的平衡浓度不变，B项错误；由于升高温度，平衡正向移动，氮气的转化率提高，化学反响速率加快，到达平衡所需要的时间缩短，C项正确。答案：(1)K＝eq\f(c2〔NO〕,c〔N2〕·c〔O2〕)(2)4(3)向正反响方向进行Q<K(4)A、C10．(2022·郑州模拟)(15分)二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和有机合成中的催化剂，其主要制备方法是碳酸锰热分解，反响原理为2MnCO3＋O22MnO2＋2CO2。经研究发现该反响过程为①MnCO3MnO＋CO2↑，②2MnO＋O22MnO2。答复以下问题：(1)某温度下该平衡体系的压强为p，CO2、O2的物质的量分别为n1和n2，用平衡分压代替平衡浓度，写出碳酸锰热分解反响的平衡常数表达式K＝________(分压＝总压×物质的量分数)；K与反响①、②的平衡常数K1、K2的关系为________。(2)反响②在低温下能自发进行，那么其ΔH______(填“>〞“<〞或“＝〞)0。(3)某科研小组对碳酸锰热分解法制二氧化锰的条件(焙烧温度和气氛)进行了研究，获得如下三幅图。该制备反响适宜的焙烧温度为________，适宜的水分含量条件为____________________________。解析：(1)平衡常数表达式K＝eq\f(p2〔CO2〕,p〔O2〕)，p(CO2)＝p×eq\f(n1,m1＋n1)，p(O2)＝p×eq\f(n2,n1＋n2)，代入可得K＝eq\f(p·neq\o\al(2,1),n2〔n1＋n2〕)。2MnCO3＋O22MnO2＋2CO2可由①×2＋②得到，所以K与K1、K2关系为K＝K1×K2。(2)反响②是熵减少的反响，ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，在低温下能自发进行，只有ΔH<0才能使ΔG<0，反响自发。(3)由图2分析，在350℃左右碳酸锰转化率比拟高。由图3可知水分含量为30%左右碳酸锰转化率比拟高(或20%～40%都正确)。答案：(1)eq\f(p·neq\o\al(2,1),n2〔n1＋n2〕)K＝Keq\o\al(2,1)×K2(2)<(3)350℃水分含量30%11．(2022·全国Ⅲ卷)(15分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。答复以下问题：(1)NaClO2的化学名称为____________。(2)在鼓泡反响器中通入含有SO2和NO的烟气，反响温度323K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反响一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。离子SOeq\o\al(2－,4)SOeq\o\al(2－,3)NOeq\o\al(－,3)NOeq\o\al(－,2)Cl－c/(mol·L－1)8.35×10－46.87×10－61.5×10－41.2×10－53.4×10－3①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反响的离子方程式__________________________________________。增加压强，NO的转化率________(填“提高〞“不变〞或“降低〞)。②随着吸收反响的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大〞“不变〞或“减小〞)。③由实验结果可知，脱硫反响速率________脱硝反响速率(填“大于〞或“小于〞)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是______________________________。(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反响中SO2和NO的平衡分压pe如下图。①由图分析可知，反响温度升高，脱硫、脱硝反响的平衡常数均________(填“增大〞“不变〞或“减小〞)。②反响ClOeq\o\al(－,2)＋2SOeq\o\al(2－,3)2SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－的平衡常数K表达式为______________。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)NaClO2中Cl元素的化合价为＋3，其化学名称为亚氯酸钠。(2)①分析表中数据可知，NaClO