适用于新高考新教材广西专版2024届高考化学一轮总复习第七章化学反应速率与化学平衡课时规范练25化学平衡常数化学反应的方向与调控

课时规范练25化学平衡常数化学反应的方向与调控一、选择题:本题共3小题,每小题只有一个选项符合题目要求。1.在淀粉KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示。下列说法正确的是(T/℃515253550K1100841689533409A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔHB.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I3-C.该反应的平衡常数表达式为K=cD.25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于6892.(2021江苏七市三模)氯化氢和氯气在生产生活中具有广泛应用。舍勒发现将软锰矿和浓盐酸混合加热可产生氯气,该方法仍是当今实验室制备氯气的主要方法之一。Deacon曾提出在催化剂作用下,氧气直接氧化氯化氢制备氯气,该反应为可逆反应,热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-116kJ·mol-1。关于Deacon提出的制备Cl2的反应,下列说法正确的是()A.该反应一定能自发进行B.每生成22.4LCl2,放出58kJ的热量C.增大起始时n(O2)nD.断裂4molH—Cl的同时,有4molH—O生成,说明该反应达到平衡状态3.(2021江苏扬州考前调研)Cl2可用于生产漂白粉等化工产品。Cl2的制备方法有:方法Ⅰ:NaClO+2HCl(浓)NaCl+Cl2↑+H2O;方法Ⅱ:4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)ΔH=akJ·mol-1上述两种方法涉及的反应在一定条件下均能自发进行。一定条件下,在密闭容器中利用方法Ⅱ制备Cl2,下列有关说法正确的是()A.升高温度,可以提高HCl的平衡转化率B.提高n(HClC.若断开1molH—Cl的同时有1molH—O断开,则表明该反应达到平衡状态D.该反应的平衡常数表达式K=c二、选择题:本题共3小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。4.(2021广东汕头一模)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域,对节能减排有重要意义。已知反应:6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g),温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法不正确的是()A.正反应为放热反应B.化学平衡常数:KM<KNC.当温度高于250℃时,催化剂的催化效率降低是因为平衡逆向移动引起的D.若初始投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,则图中M点的乙烯体积分数约为7.7%5.(2021辽宁葫芦岛二模)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数[φ(CH4)]A.该反应的焓变ΔH<0B.图中Z的大小为a>3>bC.图中X点对应的平衡混合物中n(D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小6.化学反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:反应积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)+75+172活化能催化剂X3391催化剂Y4372在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是()A.K积、K消均增加B.v(积)减小、v(消)增大C.催化剂X效果比Y好D.v(消)增加的倍数比v(积)增加的倍数大三、非选择题:本题共2小题。7.(2021湖北二模)丙烯是三大合成材料的基本原料之一,可用于生产多种重要有机化工原料。由丙烷制丙烯的两种方法如下:Ⅰ.丙烷氧化脱氢法:C3H8(g)+12O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH1Ⅱ.丙烷无氧脱氢法:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH2=+124kJ·mol-1请回答下列问题:(1)已知H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1,由此计算ΔH1=kJ·mol-1。

(2)在催化剂作用下,C3H8氧化脱氢除生成C3H6外,还生成CO、CO2等物质。C3H8的转化率和C3H6的产率随温度变化关系如图所示。①图中C3H8的转化率随温度升高而增大的原因是。

②在550℃时,C3H6的选择性为(保留1位小数)(C3H6的选择性=C3H6的物质的量③C3H6的选择性:550℃(填“大于”或“小于”)575℃。

(3)某温度下,在刚性密闭容器中充入C3H8发生无氧脱氢制备丙烯。①下列能说明该反应达到平衡状态的是(填字母)。

a.v正(C3H8)=v正(C3H6)b.容器内气体的密度不再发生变化c.容器内气体平均相对分子质量不再变化d.容器内的压强不再发生变化②若起始时容器内压强为10kPa,反应达平衡后总压强为14kPa,则C3H8的平衡转化率为;该反应的压强平衡常数Kp=(保留1位小数)。

8.(2021广东潮州二模)氮氧化物是形成酸雨、水体富营养化、光化学烟雾等环境问题的主要原因。已知:反应Ⅰ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH1=-112kJ·mol-1;反应Ⅱ.2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-24.2kJ·mol-1;反应Ⅲ.3O2(g)2O3(g)ΔH3=+144.6kJ·mol-1;(1)大气层中O3氧化NO的热化学方程式为3NO(g)+O3(g)3NO2(g)ΔH4=。

(2)某温度下,向1L刚性容器中投入1molO2发生反应Ⅲ,5min时压强变为原来的0.9倍后不再变化。①5min内O3的生成速率v(O3)=。

②平衡时O2的转化率α(O2)(填“>”“=”或“<”)30%。

(3)常温下,向压强为pkPa的恒压容器中充入2molNO和1molO2,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。平衡时NO和NO2的物质的量分别为0.2mol和1mol,则常温下反应Ⅱ的平衡常数Kp=[已知气体中某成分的分压p(分)=n(分)n(总)×p(总),用含p的式子表示(4)工业上常用氨气去除一氧化氮的污染,反应原理为4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)。测得该反应的平衡常数与温度的关系为lgKp=5.0+200T(T为开氏温度)。①该反应ΔH(填“>”“=”或“<”)0。

②一定温度下,按进料比n(NH3)∶n(NO)=1∶1,匀速通入装有锰、镁氧化物作催化剂的反应器中反应。反应相同时间,NO的去除率随反应温度的变化曲线如上图。NO的去除率先迅速上升的主要原因是;当反应温度高于380℃时,NO的去除率迅速下降的原因可能是。

参考答案课时规范练25化学平衡常数化学反应的方向与调控1.B解析温度升高,平衡常数减小,因此该反应是放热反应,ΔH<0,A项错误;升高温度,平衡逆向移动,c(I3-)减小,B项正确;K=c(I3-)c(I2)·c(I-),C2.C解析该反应为气体体积减小的反应,ΔS<0,ΔH<0,当ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行,则需要低温的条件,A错误;没指明气体所处的状态,无法计算Cl2的物质的量,B错误;增大氧气的量,可促进HCl的转化,即增大起始时n(O2)n(HCl)的值,可提高HCl的平衡转化率,C正确;断裂H—Cl和生成3.C解析该反应一定条件下能自发进行,即可以满足ΔH-TΔS<0,该反应为气体体积减小的反应,ΔS<0,则只有ΔH<0才可能满足ΔG<0,所以该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,HCl的平衡转化率减小,A错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B错误;若断开1molH—Cl的同时有1molH—O断开,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,C正确;该反应中水为气态,平衡常数表达式K=c2(4.BC解析由题图示知,随着温度的升高,CO2平衡转化率下降,说明温度升高,平衡逆向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A正确;升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,故KM>KN,B错误;当温度高于250℃时,催化剂催化效率下降,是因为温度升高使催化剂活性下降,而不是因为平衡移动,C错误;由图示知,M点的CO2平衡转化率为50%,设起始时H2的物质的量为3mol,CO2的物质的量为1mol,列三段式如下:6H2+2CO2CH2CH2+4H2O起始/mol 3 1 0 0转化/mol 1.5 0.5 0.25 1平衡/mol 1.5 0.5 0.25 1则平衡时乙烯的体积分数=0.251.5+0.5+05.C解析由题图可知,温度越高,φ(CH4)越小,则升高温度,平衡正向移动,则正反应为吸热反应,该反应的焓变ΔH>0,A错误;起始n(H2O)n(CH4)=Z,Z越大,即H2O促进CH4转化的程度越大,φ(CH4)越小,则图中Z的大小为b>3>a,B错误;起始n(H2O)n(CH4)=Z=3,转化时CH4(g)、H2O(g)以等物质的量转化,则X点对应的平衡混合物中6.AD解析由表格数据可知,积碳反应、消碳反应都是吸热反应,所以升高温度,平衡右移,K积、K消均增加,A正确;升高温度,混合气中各分子的能量均升高,分子有效碰撞的次数增多,反应速率加快,所以v(积)增大、v(消)增大,B不正确;从表中活化能数据(活化能数值越大,反应越困难)可以看出,对于积碳反应,催化剂X效果比Y好,对于消碳反应,催化剂X效果比Y差,C不正确;从题图中曲线看,催化剂表面的积碳量先增大后减小,则表明随着温度的不断升高,v(消)增加的倍数比v(积)增加的倍数大,D正确。7.答案(1)-118(2)①温度升高,催化剂活性增大,反应速率加快②61.5%③大于(3)①cd②40%2.7kPa解析(1)根据盖斯定律,把C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH2=+124kJ·mol-1和H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1相加,即得C3H8(g)+12O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH1=+124kJ·mol-1-242kJ·mol-1=-118kJ·mol-1。(2)①由(1)可知该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C3H8的转化率应该降低,但实际上C3H8的转化率随温度的升高而增大,可能是升高温度,催化剂的活性增大,反应速率加快的缘故。②由图可知,550℃时,C3H8的转化率为13%,C3H6的产率为8%,设起始时C3H8的物质的量为100mol,则反应的C3H8的物质的量为13mol,生成的C3H6的物质的量为8mol,则C3H6的选择性为8mol13mol×100%≈61.5%③550℃时,C3H6的选择性为61.5%,575℃时,C3H6的选择性为17mol33mol×100%≈51.5%,因此550℃时C3H6的选择性大于575℃时C3H6(3)①在C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)反应中,v正(C3H8)=v正(C3H6)均表示正反应速率,无法确定正逆反应速率是否相等,无法判断是否达到平衡状态,a不选;反应物和生成物都是气体,容器内混合气体的总质量是不变的,且容器容积恒定,所以容器内气体密度是定值,则容器内气体的密度不再发生变化时,不能说明反应达到平衡状态,b不选;反应物和生成物都是气体,容器内混合气的质量是不变的,反应前后气体的物质的量发生改变,所以容器内气体的平均相对分子质量在未平衡前是变化的,当容器内气体的平均相对分子质量不再变化时,说明反应达到平衡状态,c选;该反应前后气体计量数之和不相等,所以平衡建立过程中,混合气体的物质的量是变化的,在恒温恒容条件下,压强和气体的物质的量成正比,所以当容器内的压强不再发生变化时,反应达到平衡状态,d选。②恒温恒容条件下,气体的物质的量和压强成正比,起始时容器内压强为10kPa,反应达平衡后总压强为14kPa,则压强变化了4kPa,根据化学方程式可知,各物质变化的分压均为4kPa,所以平衡时C3H8、C3H6、H2的分压分别为6kPa、4kPa、4kPa。则C3H8的平衡转化率为410×100%=40%;Kp=p(C3H6)8.答案(1)-240.3kJ·mol-1(2)①0.04mol·L-1·min-1②=(3)0.68(4)①<②催化剂活性增强催化剂失活(或温度上升平衡逆向移动)解析(1)由于反应热与反应途径无关,只与物质的始态和终态有关,将Ⅰ×3