高考化学一轮总复习：化学平衡常数 化学反应进行的方向

高考化学一轮基础复习第21讲化学平衡常数化学反应进行的方向考纲要求1.认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。2.理解化学平衡常数的含义。能利用化学平衡常数进行简单计算。考点一可逆反应与化学平衡建立1．可逆反应(1)定义在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点3．判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志：v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，eq\f(v正A,v逆B)＝eq\f(a,b)时，反应达到平衡状态。(2)静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。(1)2H2Oeq\o(,\s\up7(通电),\s\do5(点燃))2H2↑＋O2↑为可逆反应(×)(2)二次电池的充、放电为可逆反应(×)(3)对反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态(×)(4)对于NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)反应，当每消耗1molSO3的同时生成1molNO2时，说明反应达到平衡状态(×)(5)化学平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了(×)(6)对于A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)反应，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志(×)(7)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态(×)(8)在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态(√)1．向含有2molSO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热))2SO3(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______2mol(填“＜”“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0mol，转化率______100%，反应放出的热量________QkJ。答案＜>＜＜2．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。答案①④解析ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1molN2O4，正反应速率应是逐渐减少直至不变，③曲线趋势不正确。题组一极端假设，界定范围，突破判断1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A．Z为0.3mol·L－1 B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1 D．Z为0.4mol·L－1答案A2．一定确的是()A．c1∶c2＝1∶3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14mol·L－1答案AD解析平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A正确，C错误；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14mol·L－1。极端假设法确定各物质浓度范围上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度(mol·L－1)00.20.4假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度(mol·L－1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。题组二化学平衡状态的判断3．对于CO2＋3H2CH3OH＋H2O，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是()A．v(CO2)＝eq\f(1,3)v(H2)B．3v逆(H2)＝v正(H2O)C．v正(H2)＝3v逆(CO2)D．断裂3molH—H键的同时，形成2molO—H键答案C4．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是___________________。(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______。答案(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)①②③(6)②④⑦5．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？答案(1)②③④⑦(2)⑤⑦(3)②③④⑤⑦(4)②③④⑦规避“2”个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。(2)不能作为“标志”的四种情况①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。考点二化学平衡常数1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。2．表达式对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。3．意义及影响因素(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。4．应用(1)判断可逆反应进行的程度。(2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。Q＜K，反应向正反应方向进行；Q＝K，反应处于平衡状态；Q＞K，反应向逆反应方向进行。(3)利用K可判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数()(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动()(4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化()(5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度()(6)化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√书写下列反应的平衡常数表达式。(1)Cl2＋H2OHCl＋HClO(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)(3)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O(4)COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－(5)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)答案(1)K＝eq\f(cHCl·cHClO,cCl2)(2)K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)(3)K＝eq\f(cCH3COOC2H5·cH2O,cCH3COOH·cC2H5OH)(4)K＝eq\f(cOH－·cHCO\o\al(－,3),cCO\o\al(2－,3))(5)K＝c(CO2)题组一化学平衡常数表达式的书写1．写出下列反应的平衡常数表达式：(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)K＝________。(2)人体中肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)的主要功能为运输氧气与二氧化碳，肌红蛋白(Mb)可以与小分子X(如氧气或一氧化碳)结合，反应方程式为Mb(aq)＋X(g)MbX(aq)，反应的平衡常数表达式K＝________________。答案(1)eq\f(c2NO·cCl2,c4NO2)(2)eq\f(cMbX,cMb·cX)2．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反应③的ΔH________(填“>”或“＜”)0。答案(1)K1·K2(2)＜解析(1)K1＝eq\f(cCH3OH,c2H2·cCO)，K2＝eq\f(cCO·cH2O,cH2·cCO2)，K3＝eq\f(cH2O·cCH3OH,c3H2·cCO2)，K3＝K1·K2。(2)根据K3＝K1·K2,500℃、800℃时，反应③的平衡常数分别为2.5,0.375；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH＜0。1．化学平衡常数与具体的化学反应方程式有关，同一类型的化学方程式，化学计量数不同，则K不同。2．在水溶液中进行的可逆反应，水可视为纯液体，不要写入化学平衡常数表达式中；固体也不能写入化学平衡常数表达式中。题组二影响化学平衡常数的因素3．O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应①O3O2＋[O]ΔH>0平衡常数为K1；反应②[O]＋O32O2ΔH<0平衡常数为K2；总反应：2O33O2ΔH<0平衡常数为K。下列叙述正确的是()A．降低温度，总反应K减小B．K＝K1＋K2C．适当升温，可提高消毒效率D．压强增大，K2减小答案C解析降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1＝eq\f(cO2·c[O],cO3)、K2＝eq\f(c2O2,c[O]·cO3)、K＝eq\f(c3O2,c2O3)＝K1·K2，B项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，c([O])增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。4．在一个体积为2L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：(1)该反应正反应为______(填“吸”或“放”)热反应；温度为T5时，该反应耗时40s达到平衡，则此温度下，该反应的平衡常数数值为________。(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应________(填编号)。a．一定向逆反应方向移动b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小c．一定向正反应方向移动d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：___________________。(4)保持温度、体积不变，充入CO2气体，则CaCO3的质量________，CaO的质量________，CO2的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)吸0.20(2)bc(3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短(4)增大减小不变解析(1)T5时，c(CO2)＝0.20mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。(2)K值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。(4)体积不变，增大c(CO2)，平衡左移，CaCO3质量增大，CaO质量减小，由于温度不变，K不变，所以c(CO2)不变。注意浓度、压强引起化学平衡发生移动时，平衡常数不变，只有温度变化引起的化学平衡移动，平衡常数才发生变化。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：实验编号温度/℃平衡常数起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minSO2O2SO2O21T1K142x0.862T2K2420.4yt下列说法中不正确的是()A．x＝2.4B．T1、T2的关系：T1＞T2C．K1、K2的关系：K2＞K1D．实验1在前6min的反应速率v(SO2)＝0.2mol·L－1·min－1答案A解析根据题中信息可列“三段式”：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)n(起始)/mol42n(转化)/mol4－x2－0.8n(平衡)/molx0.8(4－x)∶(2－0.8)＝2∶1解得：x＝1.6同理，解得y＝0.2，由于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，根据x，y可以判断出T1＞T2，K1＜K2。实验1在前6min的反应速率v(SO2)＝eq\f(4mol－1.6mol,2L×6min)＝0.2mol·L－1·min－1，故本题选A。题组三化学平衡常数的应用6．在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：T/℃70080085010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向_____(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。(2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________；在此温度下，若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，则此时反应所处的状态为________(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。答案(1)正反应(2)850℃向正反应方向进行中解析(1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则计算出K＝1.0，即此时温度为850℃，此温度下eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝eq\f(0.75×1.5,1×1.2)<1.0，故反应向正反应方向进行中。1.温度变化与化学平衡常数变化不一定对应。若正反应为吸热反应，升温，K增大，降温，K减小；若正反应为放热反应，则相反。2．Q与K的表达式相同，但代入的浓度不同。K的表达式中各物质浓度为平衡浓度，而Q中为任意时刻物质的浓度。考点三有关化学平衡常数的计算1．一个模式——“三段式”如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L－1、bmol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L－1。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)c始/mol·L－1ab00c转/mol·L－1mxnxpxqxc平/mol·L－1a－mxb－nxpxqxK＝eq\f(pxp·qxq,a－mxm·b－nxn)。2．明确三个量的关系(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。(2)关系①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3．掌握四个公式(1)反应物的转化率＝eq\f(n转化,n起始)×100%＝eq\f(c转化,c起始)×100%。(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%。(3)平衡时混合物组分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡时各物质的总量)×100%。(4)某组分的体积分数＝eq\f(某组分的物质的量,混合气体总的物质的量)×100%。将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)，②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。达到平衡时：c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为__________________________________。答案20解析由平衡时H2的浓度，可求得反应②分解消耗HI的浓度，c分解(HI)＝0.5mol·L－1×2＝1mol·L－1，故①式生成c(HI)＝c平衡(HI)＋c分解(HI)＝4mol·L－1＋1mol·L－1＝5mol·L－1，则c平衡(NH3)＝5mol·L－1，根据平衡常数表达式K＝c平衡(NH3)·c平衡(HI)＝5×4＝20。这是一道比较经典的“易错”题，极易错填成25。原因是将①式生成的c(HI)＝5mol·L－1代入公式中进行求算，而未带入平衡时HI的浓度(4mol·L－1)。计算平衡常数时，应严格按照平衡常数的定义进行求算，代入的一定是物质的平衡浓度。题组一化学平衡常数的单纯计算1．在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(1)反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。反应的平衡常数K1为________。(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。①T________(填“大于”或“小于”)100℃，判断理由是___________。②列式计算温度T时反应的平衡常数K2__________________________。答案(1)大于0.36(2)①大于正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高②平衡时，c(NO2)＝0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＋0.120mol·L－1＝0.160mol·L－1c(N2O4)＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1K2＝eq\f(0.1602,0.020)＝1.28解析(1)升温，颜色变深，NO2增多，即平衡右移，所以正反应吸热，即ΔH＞0。由题中图像可知平衡时NO2和N2O4的浓度，将数据代入平衡常数表达式计算即可。(2)①由题意可知，改变温度使N2O4的浓度降低，即平衡正向移动，则应是升高温度，T大于100℃；②根据速率和时间，求出减少的N2O4的浓度为0.020mol·L－1，则平衡时N2O4的浓度为0.020mol·L－1，NO2的浓度为0.160mol·L－1，由平衡常数表达式可得K2的值。题组二化学平衡常数与转化率相结合计算2．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反应前CO的物质的量为10mol，平衡后CO的物质的量为8mol。下列说法正确的是()A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率逐渐增大C．反应前H2S物质的量为7molD．CO的平衡转化率为80%答案C解析A项，升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热，错误；B项，通入CO气体瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率逐渐减小，错误；C项，设反应前H2S的物质的量为nmol，容器的容积为1L，则CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1n始/mol10n00n转/mol2222n平/mol8n－222K＝eq\f(\f(2,V)·\f(2,V),\f(8,V)·\f(n－2,V))＝0.1，解得n＝7，正确；D项，根据上述计算可知CO的转化率为20%，错误。3．H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。②在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填标号)A．H2SB．CO2C．COSD．N2答案①2.52.8×10－3②>>③B解析①设平衡时H2S转化的物质的量为x。H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)初始/mol0.400.1000转化/molxxxx平衡/mol0.40－x0.10－xxx由题意得：eq\f(x,0.40mol－x＋0.10mol－x＋x＋x)＝0.02解得：x＝0.01molH2S的平衡转化率α1＝eq\f(0.01mol,0.40mol)×100%＝2.5%K＝eq\f(cCOS·cH2O,cH2S·cCO2)＝eq\f(\f(0.01,2.5)×\f(0.01,2.5),\f(0.40－0.01,2.5)×\f(0.10－0.01,2.5))＝eq\f(1,351)≈2.8×10－3。②温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2>α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH>0。③A项，充入H2S，、H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。题组三有关化学平衡常数的另类计算4．顺­1,2­二甲基环丙烷和反­1,2­二甲基环丙烷可发生如下转化：该反应的速率方程可表示为v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006s－1，k(逆)＝0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝_____；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH_____(填“小于”“等于”或“大于”)0。(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t1________(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是____________________。答案(1)3小于(2)Beq\f(7,3)小于该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动解析(1)根据v(正)＝k(正)c(顺)，k(正)＝0.006s－1，则v(正)＝0.006c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝0.002s－1，则v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)＝0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数K1＝eq\f(c反,c顺)＝eq\f(0.006,0.002)＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH小于0。(2)随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，则符合条件的曲线是B。设顺式异构体的起始浓度为x，可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数为K2＝eq\f(0.7x,0.3x)＝eq\f(7,3)。因为K1＞K2，放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度t2＞t1。5．一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝＋173kJ·mol－1，若压强为pkPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：(1)650℃时CO2的平衡转化率为________。(2)t1℃时平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是______________________。答案(1)25%(2)0.5p不Qp＝Kp解析(1)650℃时，平衡时CO2的体积分数为60%，设其物质的量为0.6mol，则平衡时CO的物质的量为0.4mol，起始时CO2的物质的量为0.6mol＋eq\f(1,2)×0.4mol＝0.8mol，故CO2的平衡转化率为eq\f(0.8－0.6mol,0.8mol)×100%＝25%。(2)t1℃时，平衡时CO与CO2的体积分数相等，其平衡分压均为0.5pkPa，则此时的平衡常数为Kp＝eq\f(0.5p2,0.5p)＝0.5p。Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算分式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)。考点四化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2．自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。3．判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。②熵和熵变的含义a．熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)＞S(l)＞S(s)。b．熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。(3)综合判断反应方向的依据①ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。③ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行(√)(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响(√)(3)能自发进行的反应一定能实际发生(×)(4)ΔH＜0，ΔS＞0的反应在任何温度下都能自发进行(√)(5)因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据(×)(6)已知反应2CO(g)=2C(s)＋O2(g)的焓变为正值，熵变为负值，则该反应在任何温度下都不能自发进行(√)已知C2H5OH(l)=C2H5OH(g)ΔH＝42.3kJ·mol－1ΔS＝121J·mol－1·K－1已知焓变和熵变随温度变化很小，试回答下列问题：(1)在298K下，C2H5OH(l)能否自发转变为C2H5OH(g)__________________________________________________________。(2)在373K下，C2H5OH(l)能否自发转变为C2H5OH(g)__________________________________________________________。(3)C2H5OH的沸点为_____________________________________(估算)。答案(1)不能(2)能(3)76℃焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下过程均自发进行＋－永远是正值在任何温度下过程均非自发进行＋＋低温为正，高温为负低温时非自发，高温时自发－－低温为负，高温为正低温时自发，高温时非自发1．利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分CO、H2)，重整过程中部分反应的热化学方程式为①CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH＝75.0kJ·mol－1②CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝41.0kJ·mol－1③CO(g)＋H2(g)=C(s)＋H2O(g)ΔH＝－131.0kJ·mol－1高温下进行该反应时常会因反应①生成“积碳”(碳单质)，造成催化剂中毒，高温下反应①能自发进行的原因是___________________________________。答案该反应ΔH>0，ΔS>0，高温时ΔG＝ΔH－TΔS<02．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在一定条件下能自发进行的原因是__________。答案ΔH<0解析N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔS＜0，自发进行可知ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0。3．氢气可用于制备绿色氧化剂H2O2。已知：H2(g)＋X(l)=Y(l)ΔH1O2(g)＋Y(l)=X(l)＋H2O2(l)ΔH2其中X、Y为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)＋O2(g)=H2O2(l)的ΔH＜0，其原因是___________________________________________________。答案ΔH＝ΔH1＋ΔH2且ΔH1＜0，ΔH2＜0解析根据盖斯定律ΔH＝ΔH1＋ΔH2，由于两反应均为自发反应(ΔG＝ΔH－TΔS＜0，其中ΔS＜0)所以ΔH1＜0，ΔH2＜0，ΔH＜0。4．真空碳热还原—氧化法可实现由铝土矿制备金属铝，相关反应的热化学方程式如下：①Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g)ΔH1＝akJ·mol－1②3AlCl(g)=2Al(l)＋AlCl3(g)ΔH2＝bkJ·mol－1则反应Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(l)＋3CO(g)ΔH＝_____kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。反应①常压下在1900℃的高温下才能进行，说明ΔH______(填“＞”“＝”或“＜”)0。答案a＋b＞解析反应①常压下在1900℃的高温下进行，且是ΔS＞0的反应，说明该反应是吸热反应，即ΔH＞0。化学反应原理在物质制备中的调控作用了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。所以在江苏省的每年高考中都有体现，且题目具有一定的难度，属于难点拉分型题目，做该类题目应注意以下两个方面：1．化工生产适宜条件选择的一般原则(1)从化学反应速率分析，既不能过快，又不能太慢。(2)从化学平衡移动分析，既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性。(3)从原料的利用率分析，增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本。(4)从实际生产能力分析，如设备承受高温、高压能力等。(5)注意催化剂的活性对温度的限制。2．平衡类问题需综合考虑的几个方面(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。(2)原料的循环利用。(3)产物的污染处理。(4)产物的酸碱性对反应的影响。(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。专题训练1．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，CO2的综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。(1)CO2催化加氢也能合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图1所示，曲线b表示的物质为________(写化学式)。(2)CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)反应B：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图2所示。①由图2可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是___________________。②由图2可知获取CH3OH最适宜的温度是________，下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有________。A．使用催化剂B．增大体系压强C．增大CO2和H2的初始投料比D．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度答案(1)H2O(2)①反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高②250℃BD解析(1)随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，因氢气为反应物，则另一条逐渐增多的曲线为CO2，由化学计量数关系可知b为水，c为C2H4的变化曲线。(2)①由图2可知反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高；②由图2可知获取CH3OH产率最高对应的温度是250℃，则选择最适宜的温度是250℃。A项，使用催化剂，平衡不移动，不能提高转化率，错误；B项，增大体系压强，平衡正向移动，可增大转化率，正确；C项，增大CO2和H2的初始投料比，可增大氢气的转化率，二氧化碳的转化率减小，错误；D项，投料比不变，增加反应物的浓度，平衡正向移动，可增大转化率，正确。2．氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素[2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(g)＋H2O(g)]有影响，恒温恒容时，将总物质的量3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化。[n(NH3)/n(CO2)]＝________时，尿素产量最大；经计算，图中y＝________(精确到0.01)。答案20.36解析由图可知，横坐标为eq\f(nNH3,nCO2)＝2时，尿素的体积分数最大，且A点对应氨气的转化率为80%，2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(g)＋H2O(g)起始物质的量/mol2100转化物质的量/mol1.60.80.80.8平衡物质的量/mol0.40.20.80.8平衡时CO(NH2)2的体积分数y＝eq\f(0.8,0.4＋0.2＋0.8＋0.8)≈0.36。3．工业上MgO浆液是高活性的脱硫剂，常用来脱除烟气中的SO2。主要包含的反应有：①Mg(OH)2＋SO2=MgSO3＋H2O②MgSO3＋SO2＋H2O=Mg(HSO3)2③Mg(HSO3)2＋Mg(OH)2=2MgSO3＋2H2O④2MgSO3＋O2=2MgSO4脱硫时，MgO的脱硫效率、pH及时间的关系如题图所示。已知25℃时，H2SO3的K1＝1.54×10－2，K2＝1.02×10－7,25℃时，Ksp(MgSO3)＝3.86×10－3，Ksp(CaSO3)＝3.1×10－7。(1)脱硫过程中使浆液pH减小最显著的反应是________(填反应序号)。(2)约9000s之后，脱硫效率开始急速降低，其原因是__________________。(3)其他条件相同时，镁基和钙基脱硫效率与液、气摩尔质量比如题图所示。镁基脱硫效率总比钙基大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，还因为_______________________。答案(1)①②(2)浆液中Mg(OH)2已耗尽(3)MgSO3溶解度比CaSO3大，MgSO3比CaSO3更易被氧化4．氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。(1)反应2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH＝－86.98kJ·mol－1在合成塔中进行。下图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为A．0.6～0.7B．1～1.1C．1.5～1.61生产中应选用水碳比的数值为________(填字母)。②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是________________________。(2)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为NO＋NO2＋H2O=2HNO22HNO2＋CO(NH2)2=2N2↑＋CO2↑＋3H2O①当烟气中NO、NO2按上述反应中化学计量数之比时脱氮效果最佳。若烟气中n(NO)∶n(NO2)＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，n(空气)∶n(NO)＝________(空气中氧气的体积含量大约为20%)。②图2是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为________%。答案(1)①A②氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多时，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本(2)①1∶1②5(±0.2)解析(1)①水碳比的数值在0.6～0.7范围内转化率提高更快，所以选A；②由图像分析可以看出，氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本，不符合经济效益。(2)①烟气中n(NO)∶n(NO2)＝5∶1，假设NO为5mol，那么NO2为1mol，根据NO＋NO2＋H2O=2HNO2这个反应，只有两者物质的量相同时才能完全被吸收，这时需要O2，根据2NO＋O2=2NO2，可知应该有2molNO参加反应生成2molNO2，这个过程需要O21mol，而空气中氧气的体积含量大约为20%，要提供O21mol需要空气物质的量为5mol，所以n(NO)∶n(空气)＝1∶1；②由图像可以看出当尿素浓度在5左右时转化率已经比较高了，如果浓度再增大时转化率提高不明显，所以答案填5(±0.2)都算正确。1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＜0，ΔS＞0(×)(2)2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0(×)(3)对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大(×)(4)反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0(√)(5)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0(×)(6)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，其他条件不变时升高温度，反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大(×)2．温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是()容器编号物质的起始浓度(mol·L－1)物质的平衡浓度(mol·L－1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2Ⅲ00.50.35A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5B．达平衡时，容器Ⅱ中eq\f(cO2,cNO2)比容器Ⅰ中的大C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2＞T1答案CD解析由Ⅰ中数据可计算温度T1时反应的平衡常数。2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)起始/mol·L－10.600转化/mol·L－10.40.40.2平衡/mol·L－10.20.40.2平衡后气体总物质的量：n(气体)＝(0.2mol·L－1＋0.4mol·L－1＋0.2mol·L－1)×1L＝0.8mol。K＝eq\f(c2NO·cO2,c2NO2)＝eq\f(0.42×0.2,0.22)＝0.8。容器Ⅱ中，eq\f(c2NO·cO2,c2NO2)＝eq\f(0.52×0.2,0.32)<K，反应正向进行建立平衡。由于反应正向进行，气体的物质的量增加，故建立平衡后n(气体)>(0.3mol·L－1＋0.5mol·L－1＋0.2mol·L－1)×1L＝1.0mol。则达到平衡后容器Ⅰ和容器Ⅱ中的总压强之比p(Ⅰ)∶p(Ⅱ)<0.8mol∶1.0mol＝4∶5，A错误；根据等效平衡特点可知，容器Ⅱ中平衡体系相当于在容器Ⅰ平衡体系中同时加入0.2molNO和0.05molO2，平衡左移的结果。故容器Ⅱ的平衡体系中，0.2mol·L－1<c(O2)<0.25mol·L－1,0.2mol·L－1<c(NO2)<0.3mol·L－1。达平衡时，容器Ⅰ中eq\f(cO2,cNO2)＝eq\f(0.2mol·L－1,0.2mol·L－1)＝1，容器Ⅱ中eq\f(0.2mol·L－1,0.3mol·L－1)<eq\f(cO2,cNO2)<1，即容器Ⅱ中eq\f(cO2,cNO2)比容器Ⅰ中的小，B错误；同理，根据等效平衡特点可知，容器Ⅲ中平衡体系相当于在容器Ⅰ平衡体系中同时减去0.1mol·L－1NO2、增加0.1mol·L－1O2，平衡左移，建立新平衡时，NO的体积分数减小，因容器Ⅰ中NO的体积分数为eq\f(0.4mol·L－1,0.2mol·L－1＋0.4mol·L－1＋0.2mol·L－1)×100%＝50%，故容器Ⅲ平衡体系中NO的体积分数小于50%，C正确；由题中关系式v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)·c(O2)可得，k正＝eq\f(vNO2消耗,c2NO2)，k逆＝eq\f(vNO消耗,c2NO·cO2)，当温度改变为T2时，k正＝k逆，即eq\f(vNO2消耗,c2NO2)＝eq\f(vNO消耗,c2NO·cO2)，反应达到平衡时v(NO2)消耗＝v(NO)消耗，则c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)，温度T2时，K＝eq\f(c2NO·cO2,c2NO2)＝1，平衡常数增大，因为该反应的正反应为吸热反应，所以T2>T1，D正确。3．一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)容器编号温度(℃)起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)Ⅰ3870.200.0800.080Ⅱ3870.40Ⅲ2070.200.0900.090下列说法正确的是()A．该反应的正反应为放热反应B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行答案AD解析A项，根据表格中数据，容器Ⅰ和容器Ⅲ中起始物质的量都是0.20mol，温度在387℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080mol，而温度在207℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090mol，说明该反应的正反应为放热反应，正确；B项，由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器Ⅰ和容器Ⅱ中的CH3OH的体积分数一样大，错误；C项，容器Ⅰ的温度高，反应速率快，达到平衡所需时间短，错误；D项，容器Ⅰ中的K＝eq\f(0.0802,0.0402)＝4，而此时的Q＝eq\f(0.15×0.10,0.152)≈0.67，因此Q<K，则反应将向正反应方向进行，正确。4．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是()A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1答案CD一、单项选择题1．已知：X(g)＋2Y(g)3Z(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)。下列说法不正确的是()A．升高反应温度，正、逆反应速率均增大B．达到化学平衡状态时，X、Y、Z的质量不再发生变化C．达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达akJD．X和Y充分反应生成Z的物质的量不可能达到3mol答案D解析升高反应温度，正、逆反应速率均增大，A正确；达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，X、Y、Z的质量不再发生变化，B正确；达到化学平衡状态时，如果消耗1molX，反应放出的总热量可达akJ，C正确；如果X和Y的起始量比较多，X和Y充分反应生成Z的物质的量可达到3mol，D错误，答案选D。2．一定条件下，恒压容器中发生反应：2X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)。下列说法不正确的是()A．单位时间内生成2nmolX，同时生成nmolYB．混合体系的密度不再变化，说明该反应达到化学平衡状态C．反应过程中，X和Z的物质的量之和保持不变D．向容器中加入0.2molX与0.1molY充分反应，放出热量为0.1akJ答案D解析根据方程式可知单位时间内生成2nmolX，同时生成nmolY，A正确；密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量是不变的，压强不变，容积改变，因此混合体系的密度不再变化，说明该反应达到化学平衡状态，B正确；2molX被消耗生成2molZ，molY充分反应，由于是可逆反应，放出热量小于0.1akJ，D错误，答案选D。3．一定温度下，0.1molN2(g)与0.3molH2(g)在密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)。下列说法正确的是()A．达到化学平衡状态时，反应放出0.1akJ热量B．达到化学平衡状态时，v正(NH3)∶v逆(N2)＝2∶1C．n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶3∶2时，说明该反应达到平衡D．缩小容器体积，用氮气表示的反应速率：v正(N2)增大，v逆(N2)减小答案B解析反应可逆，0.1molN2(g)与0.3molH2(g)在密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，生成氨气小于0.2mol，反应放出热量小于0.1akJ，故A错误；达到化学平衡状态时，正、逆反应速率比等于化学计量数比，故B正确；n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶3∶2时，浓度不一定不变，反应不一定达到平衡，故C错误；缩小容器体积，正、逆反应速率均增大，故D错误。4．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变答案C解析该反应是有固体参与的非等体反应，且容器体积不变，所以压强、密度不变均可作为平衡的标志；该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值(NH3为eq\f(2,3)，CO2为eq\f(1,3))。5．一定温度下，在一个容积为1L的密闭容器中，充入1molH2(g)和1molI2(g)，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，经充分反应达到平衡后，生成的HI(g)占气体体积的50%，该温度下，在另一个容积为2L的密闭容器中充入1molHI(g)发生反应HI(g)eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)I2(g)，则下列判断正确的是()A．后一反应的平衡常数为1B．后一反应的平衡常数为0.5C．后一反应达到平衡时，H2的平衡浓度为0.25mol·L－1D．后一反应达到平衡时，HI(g)的平衡浓度0.5mol·L－1答案B解析前一反应达平衡时c(H2)＝c(I2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝1mol·L－1，则平衡常数K1＝eq\f(c2HI,cH2·cI2)＝eq\f(12,0.5×0.5)＝4，而后一反应的平衡常数K2＝eq\f(cH2·cI2,cHI)＝eq\f(1,\r(K1))＝0.5，A项错误，Bmol·L－1，K2＝eq\f(·,0.5－2x)＝0.5，解得x＝0.125，故平衡时c(HI)＝0.25mol·L－1，C、D项错误。6．常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。下列判断正确的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)答案B解析A项，增加c(CO)，平衡向正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误；B项，第一阶段，50℃时，Ni(CO)4为气态，易于分离，有利于Ni(CO)4的生成，正确；C项，第二阶段，230℃制得高纯镍的反应方程式为Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)，平衡常数K1＝eq\f(1,K)＝5×104，所以Ni(CO)4分解率较高，错误；D项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，错误。7．利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO，能达到保护环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：温度/℃1550100化学平衡常数5×10421.9×10－5下列说法正确的是()A．上述正反应为吸热反应B．15℃时，反应[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)的平衡常数为2×10－5C．保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率升高D．醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响答案B解析根据题给数据知，温度降低，平衡常数增大，说明降低温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，A项错误；[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)为Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)的逆反应，两反应的平衡常数互为倒数，则15℃时，反应[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)的平衡常数K＝eq\f(1,5×104)＝2×10－5，B项正确；减小压强，平衡逆向移动，CO的转化率降低，C项错误；增大醋酸二氨合铜溶液的浓度，平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收，D项错误。8．甲、乙两个密闭容器中均发生反应：C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)ΔH>0，有关实验数据如下表所示：容器容积/L温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min平衡常数C(s)H2O(g)H2(g)甲2T1243.23.5K1乙1T2121.23K2下列说法正确的是()A．T1<T2B．K2＝1.35C．混合气体的密度始终保持不变D．乙容器中，当反应进行到1.5min时，n(H2O)＝1.4mol答案B解析若T1＝T2，则平衡时n(H2)甲＝2n(H2)乙，实际上n(H2)甲>2n(H2)乙，因为该反应为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，说明T1>T2，A项错误；乙容器中反应达平衡时，c(H2O)＝0.8mol·L－1、c(CO2)＝0.6mol·L－1、c(H2)＝1.2mol·L－1，K2＝eq\f(cCO2·c2H2,c2H2O)＝eq\f(0.6×1.22,0.82)＝1.35，B项正确；容器容积不变，碳为固体，正反应方向气体的质量增大，因此反应正向进行时混合气体的密度增大，C项错误；乙容器中，3min内H2O减少了1.2mol，而前1.5min内反应速率大于后1.5min内反应速率，故前1.5min内H2O的物质的量减小的快，反应进行到1.5min时，n(H2O)<1.4mol，D项错误。9．在容积一定的密闭容器中，置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应：C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．该反应的ΔH>0B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2C．若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD，则pC＝pD>pBD．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正>v逆答案D解析温度升高，NO的平衡浓度增大，说明平衡左移，该反应的ΔH<0，故A错误；ΔH<0，升高温度平衡常数减小，则K1>K2，故B错误；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，体系的压强与温度有关，恒容条件下，温度越高压强越大，pC>pD＝pB，故C错误；在T2时，若反应体系处于状态D，则达到平衡时NO浓度要减小，反应正向进行，则此时v正>v逆，故D正确。二、不定项选择题10．在某温度T时，将N2O4、NO2分别充入两个各为1L的密闭容器中发生反应：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0。反应过程中浓度变化如下：容器物质起始浓度/mol·L－1平衡浓度/mol·L－1ⅠN2O40.1000.040NO200.120ⅡN2O400.0142NO20.1000.0716下列说法不正确的是()A．平衡时，Ⅰ、Ⅱ中反应物的转化率α(N2O4)＞α(NO2)B．平衡后，升高相同温度，以N2O4表示的反应速率v(Ⅰ)＜v(Ⅱ)C．平衡时，Ⅰ、Ⅱ中上述正反应的平衡常数K(Ⅰ)＝K(Ⅱ)D．平衡后，升高温度，Ⅰ、Ⅱ中气体颜色都将加深答案B解析Ⅰ中，α(N2O4)＝(0.100mol·L－1－0.040mol·L－1)÷0.100mol·L－1＝0.6，Ⅱ中α(NO2)＝(0.100mol·L－1－0.0716mol·L－1)÷0.100mol·L－1＝0.284，故Ⅰ、Ⅱ中反应物的转化率α(N2O4)＞α(NO2)，A正确；由表格数据可知，平衡时c(N2O4)：Ⅰ＞Ⅱ，升高相同温度，以N2O4表示的反应速率v(Ⅰ)＞v(Ⅱ)，B错误；平衡常数只与温度有关，温度相同，平衡常数相同，故K(Ⅰ)＝K(Ⅱ)，C正确；因为2NO2N2O4(g)ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，NO2浓度增大，颜色变深，D正确。11．高炉炼铁的主要反应为CO(g)＋eq\f(1,3)Fe2O3(s)CO2(g)＋eq\f(2,3)Fe(s)，已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5下列说法正确的是()A．增加Fe2O3固体可以提高CO的转化率B．该反应的ΔH＜0C．减小容器体积既能提高反应速率又能提高平衡转化率D．容器内气体密度恒定时，标志着反应达到平衡状态答案BD解析Fe2O3是固体，增加固体的量平衡不移动，不会提高CO的转化率，A项错误；根据表格提供的数据，升高温度，K值减小，所以该反应为放热反应，则ΔH＜0，B项正确；该反应是气体体积不变的可逆反应，减小容器的体积，平衡不移动，所以不会提高平衡转化率，C项错误；根据ρ＝eq\f(m,V)，体积不变，随着反应的进行，气体的质量发生变化，即气体的密度发生变化，当气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态，D项正确。12．在两个容积均为1L密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是()A．该反应的ΔH＜0B．氢碳比：X＜2.0C．在氢碳比为2.0时，Q点v逆小于P点的v逆D．P点温度下，反应的平衡常数为512答案AC解析A项，随着温度的升高，CO2的转化率降低，根据勒夏特列原理，正反应是放热反应，即ΔH<0，正确；B项，作等温线，X的CO2的转化率大于2.0时的转化率，说明增大氢气的量，即X>2.0，错误；C项，Q→P，CO2的转化率增大，说明反应向正反应方向进行，即P点的逆反应速率大于Q点的逆反应速率，正确；D项，2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)起始浓度/mol·L－11200转化浓度/mol·L－10.51.50.251平衡浓度/mol·L－10.50.50.251根据平衡常数的表达式，K＝64，错误。13.在一恒容的密闭容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是()A．上述反应的ΔH>0B．压强：p4>p3>p2>p1C．1100℃时该反应平衡常数为1.64D．压强为p4时，在Y点：v正<v逆答案D解析由图像知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；该反应为气