高考化学总复习 考点核心突破 7.3 化学平衡常数 化学反应进行的方向

【导学教程】（教师用书）届高考化学总复习考点核心突破7.3化学平衡常数化学反应进行的方向[热点集训]1．下列叙述中，不正确的是A．某特定反应的平衡常数仅是温度的函数B．催化剂不能改变平衡常数的大小C．平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动D．化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化解析平衡常数发生变化，平衡一定发生移动；平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。答案C2．下列说法正确的是A．自发进行的反应一定是放热反应B．非自发进行的反应一定是吸热反应C．自发进行的反应一定能发生D．有些吸热反应也能自发进行解析放热反应常常是容易自发进行的，但也有不容易自发进行的，如熵减小的反应；吸热反应有些也是自发反应；反应的自发性只是一种趋势，只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生。答案D3．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则A．K2和K1的单位均为mol·L－1B．K2＞K1C．c2(CO)＝c2(H2O)D．c1(CO)＞c2(CO)解析升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数K2＜K1，K1、K2单位均为1，c1(CO)＜c2(CO)，C正确。答案C4．(·绵阳二诊)某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝9/4，该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示，下列判断不正确的是起始浓度甲乙丙c(H2)/mol·L－10.0100.0200.020c(CO2)/mol·L－10.0100.0100.020A.平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析A项，增大H2浓度，CO2的转化率增大。B项，甲、丙比较，相当于改变压强，平衡不移动，转化率不变。H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)0．0100.010000．010－x0.010－xxx则eq\f(x2,（0.010－x）2)＝eq\f(9,4)，x＝0.006mol所以H2的转化率为eq\f(0.006,0.01)×100%＝60%。C项，甲中c(CO2)＝0.010－0.006＝0.004mol·L－1，所以丙中c(CO2)＝0.008mol·L－1。D项，浓度越小，反应速率越慢。答案C5．(·绵阳三诊)为减小CO2对环境的影响，在倡导“低碳”的同时，还需加强对CO2创新利用的研究。T1℃时，将9molCO2和12molH2充入3L密闭容器中，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＜0，容器中CH3OH的物质的量随时间变化如曲线Ⅰ所示，平衡时容器内压强为p1。改变某一条件重新进行上述反应，CH3A．曲线Ⅱ对应的条件改变是增大压强B．T2℃时，上述反应平衡常数为0.42，则T2＞C．在T1℃，若起始时向容器中充入5molCO2、5molH2、5molCH3OH(g)和5molH2O(g)，则达平衡前v(正)＞D．在T1℃，若起始时向容器中充入4.5molCO2、6molH2，平衡时容器内压强p＝eq\f(p1,2)解析CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始3mol·L－14mol·L－100平衡2mol·L－11mol·L－11mol·L－11mol·L－1K＝eq\f(1×1,2×13)＝0.5。B项，升温，平衡右移，K增大，所以T2＞T1。C项，由于eq\f(\f(5,3)×\f(5,3),\f(5,3)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)))\s\up12(3))＜0.5，所以v(正)＞v(逆)。D项，若平衡不移动，p＝eq\f(p1,2)，由于平衡左移，所以p＞eq\f(p1,2)。答案D6．活性炭可用于处理大气污染物NO。在1L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别在T1℃和Tn/molT/物质℃n/molT/物质℃活性炭NOEF初始2.0300.10000T12.0000.0400.0300.030T22.0050.0500.0250.025(1)请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)上述反应在T1℃时的平衡常数为K1，在T2℃①计算K1＝________。②根据上述信息判断，T1和T2的关系是________。a．T1＞T2 b．T1＜T2 (3)在T1a．增大c(NO) b．增大压强c．升高温度 d．移去部分F解析(1)由T1℃、T(2)①T1℃时，NO的平衡浓度为0.04mol·L－1，而CO2、N2的平衡浓度均为0.03mol·L－1，则K1＝eq\f(c（N2）·c（CO2）,c2（NO）)＝9/16(注意活性炭为固体)。②由于无法判断反应的热效应，故无法判断T1和T2的关系。(3)该反应为气体分子数不变的反应，因此选择ab。答案(1)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)(2)①9/16②c(3)ab[能力提升][限时45分钟满分100分]一、选择题(每小题5分，共60分)1．下列关于平衡常数的说法中，正确的是A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示B．化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大C．可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度D．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关解析平衡常数中的浓度都是平衡浓度，平衡常数仅受温度影响，其大小可以描述反应的限度，A、D错误，C正确。转化率不但受平衡常数的影响，而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响，B错误。答案C2．反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃时平衡常数为1.47，900℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是A．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝eq\f(c（FeO）·c（CO）,c（Fe）·c（CO2）)C．该反应的正反应是吸热反应D．增大CO2浓度，平衡常数增大解析A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为eq\f(c（CO）,c（CO2）)；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。答案C3．下列对熵的理解不正确的是A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2解析体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故C错误。答案C4．(·青岛模拟)随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570K时平衡常数为1×1059。下列说法正确的是A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或COD．570K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳解析提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A正确，B错误；上述反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，C错误；570K时及时抽走CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D错误。答案A5．在密闭容器中反应A(g)＋2B(g)C(g)分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100mol·L－1，c(B)＝0.200mol·L－1，c(C)＝0mol·L－1。反应物A的浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．若反应①、②的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2B．反应A＋2BC的ΔH＞0C．实验②平衡时B的转化率为60%D．减小反应③的压强，可以使平衡时c(A)＝0.060mol·L－1解析A项错误，平衡常数K值越大，反应的程度就越大，转化率就越高，反应就越完全，由图中数据可知，①和②平衡时A的浓度相同，故转化率也相同，所以K1＝K2；B项错误，在该反应中，题目没有透露出平衡与温度的关系，故无法判断ΔH的正负；C项错误，②平衡时B的转化率为40%；D项正确，压强减小，平衡逆向移动。答案D6．某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是A．将1mol氮气、3mol氢气，置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJB．平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)＜K(B)C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应速率增大，正反应速率减小解析因为该反应为可逆反应，加入1molN2、3molH2，两者不可能完全反应生成NH3，所以放出的热量小于92.4kJ，A错；从状态A到状态B的过程中，改变的是压强，温度没有改变，所以平衡常数不变，B错；因为该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，C对；升高温度，正、逆反应速率都增大，D错。答案C7．某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K＝1，若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，则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，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A错误，B错误；设达平衡时，B的转化量为xmol，则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，则平衡常数K＝1＝x2/(2－x)(3－x)，解得：x＝1.2，B的转化率＝1.2÷3＝40%，所以C正确，D错误。答案C8．(·嘉兴模拟)已知碳酸钙的分解①CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)仅在高温下自发进行；氯酸钾的分解②2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)在任何温度下都自发进行，下面有几组焓变数据，其中可能正确的是A．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1ΔH2＝－78.3kJ·mol－1B．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1ΔH2＝－78.3kJ·mol－1C．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1D．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1解析两个反应都是熵增加的反应，即ΔS＞0，反应②在任何温度时都自发进行，即ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0；反应①只有在高温时ΔH－TΔS＜0，反应才能自发进行，而ΔS＞0，根据ΔH－TΔS知ΔH＞0。答案B9．(·达州一模)一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molPCl5(g)，发生反应：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋QkJ·mol－1。维持容器温度不变，测得容器内压强随反应时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．3s内的平均速率为：v(PCl3)＝0.1mol·L－1·min－1B．达到平衡时放出0.6QkJ热量C．其他条件不变，再向容器中充入1molPCl5(g)，则达新平衡时，c(PCl5)＞0.4mol·L－1D．其他条件不变，增大PCl5的浓度，平衡常数减小解析A项，恒温、恒容的密闭容器中，气体的物质的量之比等于压强之比，则平衡时混合气体的物质的量为1.6mol，气体的物质的量增大(1.6－1)mol＝0.6mol，设生成PCl3的物质的量为x，PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)气体增加的物质的量1mol1molx0.6molx＝eq\f(1×0.6,1)mol＝0.6mol，v(PCl3)＝eq\f(\f(Δn,v),Δt)＝eq\f(\f(0.6mol,2L),3s)＝0.1mol·L－1·s－1，时间单位是s不是min，故A错误。B项，该反应是吸热反应不是放热反应，当气体增加1mol时吸收的热量是QkJ，则气体增加0.6mol时吸收的热量是0.6QkJ，故B错误。C项，平衡体系中再加入1mol的PCl5，重新到达平衡状态，可以等效为开始加入2mol的PCl5，体积增大为原来的2倍，达平衡(该平衡与原平衡等效)后再将体积压缩到原来大小，与原平衡相比，压强增大，平衡向逆反应方向移动，则平衡浓度大于原来的两倍，故C正确。D项，温度不变，平衡常数不变，故D错误。故选C。答案C10．(·安徽)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋S(l)ΔH＜0。若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变解析正反应是气体分子数减小的反应，因此平衡前，随着反应的进行容器内压强不断变化，A项错；因硫为液态，故平衡时，其他条件不变，分离出硫，反应速率不变，B项错；正反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向进行，SO2的转化率降低，C项错；其他条件不变时，使用不同的催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡的移动，故反应的平衡常数不变，D项正确。答案D11．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝eq\f(9,4)。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)(mol·L－1)0.0100.0200.020c(CO2)(mol·L－1)0.0100.0100.020下列判断不正确的是A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，则H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始,(mol·L－1)0.0100.01000转化,(mol·L－1)xxxx平衡,(mol·L－1)0.010－x0.010－xxx根据平衡常数得：eq\f(x2,（0.010－x）2)＝eq\f(9,4)，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为：eq\f(0.006,0.01)×100%＝60%。由于乙相对甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确。设平衡时丙中CO2的转化浓度为ymol·L－1，则H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始,(mol·L－1)0.0200.02000转化,(mol·L－1)yyyy平衡,(mol·L－1)0.020－y0.020－yyy根据平衡常数得：eq\f(y2,（0.020－y）2)＝eq\f(9,4)，解得y＝0.012，则丙中CO2的转化率为：eq\f(0.012,0.02)×100%＝60%，B项正确。平衡时甲中c(CO2)＝0.010mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中c(CO2)＝0.020mol·L－1－0.012mol·L－1＝0.008mol·L－1，C项错误。丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。答案C12．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH＞0T1温度下的部分实验数据为：t/s050010001500c(N2O5)/mol·L－15.003.522.502.50下列说法不正确的是A．500s内N2O5分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1温度下的平衡常数为K1＝125，1000s时转化率为50%C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)浓度为2.98mol·L－1，则T1＜T2D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3解析v(N2O5)＝eq\f(（5.00－3.52）mol·L－1,500s)≈2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正确；1000s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三种量如下：2N2O54NO2＋O2起始(mol·L－1)5.0000平衡(mol·L－1)2.505.001.25则K＝eq\f(c4（NO2）·c（O2）,c2（N2O5）)＝eq\f(（5.00）4×1.25,（2.50）2)＝125，α(N2O5)＝eq\f(2.50,5.00)×100%＝50%，B正确；T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2＜T1，C错误；对于吸热反应来说，T越高，K越大，若K1＞K3，则T1＞T3，D正确。答案C二、非选择题(共40分)13．(12分)甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下，发生如下反应制得：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题：(1)从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)＝________，CO的转化率为________。(2)该反应的平衡常数表达式为________________，温度升高，平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1molCO、2molH2和1molCH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向________(填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是___________________________________________________。解析(1)根据图一可知，反应开始到达到平衡的过程中CO的浓度变化为0.75mol·L－1，所以CO的反应速率为v(CO)＝0.75mol·L－1÷10min＝0.075mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(H2)＝2v(CO)＝2×0.075mol·L－1·min－1＝0.15mol·L－1·min－1，CO的转化率为eq\f(0.75mol·L－1,1.00mol·L－1)×100%＝75%。(2)该反应的平衡常数表达式为K＝eq\f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)。根据图二可知，反应物的能量比生成物的能量高，所以正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。(3)因为反应物和生成物都是气体，反应过程中质量不变，气体的密度ρ＝m/V。密度增大，说明容器的体积减小，因为反应在恒压的条件下进行，容器体积减小，说明反应后气体的物质的量减少，因为正反应方向是气体物质的量减少的反应，所以平衡向正反应方向移动。答案(1)0.15mol·L－1·min－175%(2)K＝eq\f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)减小(3)正反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积减小，平衡正移14．(14分)工业上在合成塔中采用下列反应合成甲醇。CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝QkJ·mol－1(1)下表所列数据是该可逆反应在不同温度下的化学平衡常数(K)温度250℃300℃350℃K2.0410.2700.012①由表中数据判断Q________0(填“＞”、“＜”或“＝”)，该反应在________(填“较高”或“较低”)温度下有利于自发进行。②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡测得c(CO)＝0.2mol·L－1，此时对应的温度为____________；CO的转化率为____________。(2)请在图中画出压强不同，平衡时甲醇的体积分数(φ)随温度(T)变化的两条曲线(在曲线上标出p1、p2，且p1＜p2)。(3)要提高CO的转化率且提高反应速率，可以采取的措施是________(填字母序号)。a．升温b．加入催化剂c．增加CO的浓度d．通入H2加压e．通入惰性气体加压f．分离出甲醇(4)已知一定条件下，CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH时，能量的变化为454kJ。在该条件下，向容积相同的3个密闭容器中，按照甲、乙、丙三种不同的投料方式加入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：平衡时数据容器甲乙丙反应物投入量1molCO2molH21molCH3OH2molCH3OHCH3OH的浓度(mol·L－1)c1c2c3反应吸收或放出的能量(kJ)ab