山东专用2024高考化学一轮复习课时作业21化学平衡常数化学反应进行的方向含解析

PAGEPAGE9课时作业21化学平衡常数化学反应进行的方向时间：45分钟一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．(2024·河南信阳检测)随着汽车运用量增大，尾气污染已经受到人们的普遍关注。探讨表明，常温常压下：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.8kJ·mol－1，ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。下列说法与事实不相符合的是(A)A．常温下，ΔH－TΔS>0，此反应不能自发进行B．常温下，ΔH－TΔS<0，但CO和NO通常难以转化为N2和CO2C．汽车尾气中含有较多的CO和NO，是因为该反应的活化能较高D．要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量，应当找寻高效廉价的催化剂解析：本题考查化学反应进行的方向推断。常温下，反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔH<0、ΔS<0，则ΔH－TΔS＝(－746.8kJ·mol－1)－298K×(－0.1975kJ·mol－1·K－1)＝－687.945kJ·mol－1<0，则该反应常温下能自发进行，A错误；常温下，ΔH－TΔS<0，但CO和NO通常难以转化为N2和CO2，必需找寻高效催化剂，B正确；该反应的活化能较高，反应速率较慢，故汽车尾气中含有较多的CO和NO，C正确；要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量，应当找寻高效廉价的催化剂，降低反应的活化能，提高反应速率，D正确。2．(2024·山东八校联考)化学反应进行的方向和限度是化学反应原理所要探讨的两个重要问题，下列有关化学反应进行的方向和限度的说法正确的是(C)A．mA(g)＋nB(g)pC(g)，平衡时A的浓度等于0.5mol·L－1，其他条件不变，将容器体积扩大一倍，达到新的平衡后A的浓度变为0.3mol·L－1，则化学计量数m＋n<pB．将肯定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，则CO2的体积分数不变能作为平衡推断的依据C．对于反应A(g)＋B(g)2C(g)，起始充入等物质的量的A和B，达到平衡时A的体积分数为n%，此时若给体系加压，则A的体积分数不变D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0解析：其他条件不变，将容器体积增大一倍，若平衡不发生移动，则A的浓度应为0.25mol·L－1，由于达到新平衡后A的浓度为0.3mol·L－1，即该平衡逆向移动，则化学计量数m＋n>p，A项错误；该反应只有生成物为气体，且NH3和CO2的物质的量之比始终为2∶1，则CO2的体积分数始终不变，故其不能作为平衡推断的依据，B项错误；该反应前后气体分子数不变，变更压强平衡不移动，A的体积分数不变，C项正确；该反应在常温下能自发进行，由于是熵减的反应，依据ΔG＝ΔH－TΔS<0可知该反应的ΔH<0，D项错误。3．(2024·福建东山二中质检)化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标记。常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：①2NO(g)N2(g)＋O2(g)K1＝1×1030②2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)K2＝2×1081③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92下列说法正确的是(C)A．常温下，NO分解产生O2的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)B．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值为5×10－80C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的依次为NO>H2O>CO2D．以上说法都不正确解析：本题考查化学平衡常数的计算。由反应①可知，NO分解产生O2的平衡常数表达式为K1＝eq\f(cN2·cO2,c2NO)，A错误。反应②2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)的平衡常数为K2＝2×1081，则反应2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)的平衡常数为K＝eq\f(1,K2)＝eq\f(1,2×1081)＝5×10－82，B错误。常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的平衡常数K渐渐减小，则分解放出O2的倾向由大到小的依次为NO>H2O>CO2，C正确，D错误。4．(2024·辽宁大连八中阶段考)将固体NH4HS置于密闭容器中，在某温度下发生反应：NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)，H2S(g)H2(g)＋S(g)。当反应达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(H2S)＝4.0mol·L－1，则第一步的平衡常数为(B)A．16 B．18C．20.25 D．22解析：本题考查化学平衡常数的计算。当反应达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(H2S)＝4.0mol·L－1，则分解的c(H2S)＝0.5mol·L－1，从而推知第一步反应生成的c(NH3)＝4.0mol·L－1＋0.5mol·L－1＝4.5mol·L－1，故第一步反应的平衡常数K＝c(NH3)·c(H2S)＝4.5×4.0＝18。5．(2024·江西师大附中段考)在肯定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH<0，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是(B)A．8min时，其他条件不变，增大X的浓度，则反应速率加快，活化分子的百分数增加B．该温度下，此反应的平衡常数K＝1.44C．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前，v(逆)>v(正)D．其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大解析：本题综合考查化学反应速率、平衡移动分析、化学平衡常数的计算等。增大X的浓度，单位体积内活化分子数增加，则反应速率加快，但活化分子的百分数不变，A错误。利用“三段式”计算：X(g)＋Y(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.0160.0160转化浓度/(mol·L－1)0.0060.0060.012平衡浓度/(mol·L－1)0.010.010.012则该温度下，该反应的平衡常数K＝eq\f(c2Z,cX·cY)＝eq\f(0.012×0.012,0.01×0.01)＝1.44，B正确。正反应为放热反应，其他条件不变，降低温度，平衡正向移动，则反应达到新平衡前，v(正)>v(逆)，C错误。其他条件不变，再充入0.2molZ，相当于保持n(Z)不变同时缩小容器容积，而该反应为反应前后气体分子数不变的反应，缩小容器容积、增大压强，平衡不移动，则X的体积分数不变，D错误。6．(2024·福建厦门考试)室温时，调整初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液的pH(假设溶液的体积不变)，溶液中存在2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O，测定平衡时溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))和c(H＋)，获得的曲线如图。下列说法不正确的是(D)A．降低pH可提高c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))B．A点时CrOeq\o\al(2－,4)的平衡转化率为50%C．A点时CrOeq\o\al(2－,4)转化为Cr2Oeq\o\al(2－,7)反应的平衡常数K＝1014D．平衡时，若溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝c(CrOeq\o\al(2－,4))，则c(H＋)>2.0×10－7mol·L－1解析：pH越小，氢离子浓度越大，越有利于平衡正向移动，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))越大，A项正确；A点时c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.25mol·L－1，反应消耗的CrOeq\o\al(2－,4)为0.5mol·L－1，CrOeq\o\al(2－,4)的平衡转化率为50%，B项正确；A点时c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝0.25mol·L－1，则c(CrOeq\o\al(2－,4))＝0.5mol·L－1，求得平衡常数K＝eq\f(0.25,0.52×1.0×10－72)＝1014，C项正确；若平衡时溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝c(CrOeq\o\al(2－,4))，即c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝c(CrOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(1,3)mol·L－1，利用K进行求算，可知c(H＋)<2.0×10－7mol·L－1，D项错误。7．(2024·河北衡水中学调研)在三种不同条件下，分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应2A(g)＋B(g)2D(g)ΔH＝QkJ·mol－1。相关条件和数据见下表。试验编号试验Ⅰ试验Ⅱ试验Ⅲ反应温度/℃700700800达平衡所需时间/min40530平衡时n(D)/mol1.51.51化学平衡常数K1K2K3下列说法正确的是(D)A．K3>K2＝K1B．试验Ⅱ可能是增大了压强C．试验Ⅲ达平衡后容器内的压强是试验Ⅰ的eq\f(10,9)倍D．试验Ⅲ达平衡后，恒温下再向容器中通入1molA和1molD，平衡不移动解析：依据表中数据，上升温度，平衡时n(D)减小，平衡逆向移动，K3<K2＝K1，A项错误；试验Ⅱ与试验Ⅰ相比，平衡不移动，但反应速率加快，所以试验Ⅱ可能运用了催化剂，而增大压强，平衡向右移动，B项错误；试验Ⅲ与试验Ⅰ温度不同，所以容器内压强之比不等于气体物质的量之比，C项错误；由试验Ⅲ的相关数据列三段式：2A(g)＋B(g)2D(g)起始/(mol·L－1)10.50转化/(mol·L－1)0.50.250.5平衡/(mol·L－1)0.50.250.5K＝0.52/[(0.5)2×0.25]＝4，恒温下再向容器中通入1molA和1molD，A的浓度变为1mol·L－1，D的浓度变为1mol·L－1，Qc＝12/(12×0.25)＝4，Qc＝K，平衡不移动，D项正确。二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)8.在容积均为1L的三个密闭容器中，分别放入铁粉并充入1molCO，限制在不同温度下发生反应：Fe(s)＋5CO(g)Fe(CO)5(g)，当反应进行到5min时，测得CO的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法肯定正确的是(CD)A．反应进行到5min时，b容器中v(正)＝v(逆)B．该反应的正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)>K(T2)C．b中v(正)大于a中v(逆)D．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为a>b>c解析：5min时，b容器中的反应不肯定达到了平衡状态，则v(正)、v(逆)不肯定相等，A项错误；温度越高，反应速率越快，依据图中b、c两容器中的φ(CO)可知，上升温度，平衡逆向移动，说明该反应的正反应为放热反应，B项错误；依据图像，a容器中反应未达到平衡，v(正)>v(逆)，b容器的温度高，v(正)b>v(正)a，因此b容器中正反应速率大于a容器中的逆反应速率，C项正确；该反应的正反应放热，上升温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，故达平衡时，a、b、c中CO的转化率为a>b>c，D项正确。9．(2024·湖南六校联考)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，简称DMC)是一种应用前景广泛的材料。在密闭容器中按n(CH3OH)∶n(CO2)＝2∶1投料干脆合成DMC：2CH3OH(g)＋CO2(g)CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)。肯定条件下，平衡时CO2的转化率如图所示。下列说法不正确的是(C)A．该反应的正反应为放热反应B．压强：p2>p1C．X点对应的平衡常数为0.5D．X、Y、Z三点对应的初始反应速率的关系为Z>Y>X解析：在同一压强下，上升温度，二氧化碳的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，因此该反应的正反应属于放热反应，A正确。对于该反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，对比X、Y两点可知，压强：p2>p1，B正确。因为该反应在反应前后气体分子数不相等，反应物的量和容器的体积未知，所以无法计算反应的平衡常数，C错误。X、Y、Z三点中，Z点的温度最高、压强最大，所以Z点初始反应速率最快；X、Y两点的温度相同，但Y点的压强大于X点，所以Y点的初始速率大于X点，综上可知X、Y、Z三点对应的初始反应速率关系为Z>Y>X，D正确。10．已知反应：2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v＝k·cx(NO)·cy(H2)，k为速率常数。在800℃时测得的相关数据如下表所示。下列说法不正确的是(A)A．关系式中x＝1、y＝2B．800℃时，k的值为8×104C．若800℃时，初始浓度c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3mol·L－1，则生成N2的初始速率为5.12×10－3mol·L－1·s－1D．当其他条件不变时，上升温度，速率常数将增大解析：由试验数据1和2可知，c(H2)不变，c(NO)扩大1倍，反应速率变为原来的eq\f(1.92×10－3,4.80×10－4)＝4(倍)，则x＝2，由试验数据1和3可知，c(NO)不变，c(H2)扩大1倍，反应速率变为原来的eq\f(1.92×10－3,9.60×10－4)＝2(倍)，则y＝1，A项错误；依据试验数据1可知800℃时，k的值为eq\f(1.92×10－3,2.00×10－32×6.00×10－3)＝8×104，B项正确；若800℃时，初始浓度c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3mol·L－1，则生成N2的初始速率v＝k×c2(NO)·c(H2)＝8×104×(4.00×10－3)2×(4.00×10－3)＝5.12×10－3(mol·L－1·s－1)，C项正确；温度上升，反应速率加快，故当其他条件不变时，上升温度，速率常数肯定是增大的，D项正确。11．(2024·宁夏高三调研)在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的状况下探讨温度对反应的影响，试验结果如图所示，下列说法正确的是(BD)A．平衡常数K＝eq\f(cCH3OH,cCO·cH2)B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的大C．CO合成甲醇的反应为吸热反应D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时eq\f(cH2,cCH3OH)增大解析：A项，因该反应中氢气前的系数为2，则该反应的平衡常数的表达式为K＝eq\f(cCH3OH,cCO·c2H2)，错误；B项，由图像可知，反应从T2到T1时，甲醇的物质的量增大，依据平衡常数和计算式可知T1时的平衡常数比T2时的大，正确；C项，由图像可知在T2温度下反应先达到平衡，反应速率较T1快，则有T2>T1，从图像的纵坐标分析可得温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D项，处于A点的反应体系从T1变到T2的过程中，平衡向逆反应方向移动，则c(H2)增大，而c(CH3OH)减小，达到平衡时eq\f(cH2,cCH3OH)应当增大，正确。三、非选择题12．(2024·湖南湘潭模拟)NO、NO2是汽车尾气中主要的含氮氧化物。回答下列问题：(1)已知氮氧化物转化过程中的能量变更如图甲(图中表示生成2molNO2的能量变更)所示。1molNO氧化为NO2的焓变ΔH＝－56_kJ·mol－1。(2)某温度下，反应的平衡常数如下：a．2NO2(g)N2(g)＋2O2(g)K1＝6.7×1016b．2NO(g)N2(g)＋O2(g)K2＝2.2×1030分解反应趋势较大的反应是b(填“a”或“b”)；反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的K＝3.28×1013。(3)已知反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的正反应速率v(正)＝k1·cm(NO)·cn(O2)，其中k1为速率常数，可通过下列试验数据计算k1、m、n。则k1＝1_596_L2·mol－2·s－1，m＝2，n＝1。(4)已知反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的历程可表示为第一步：NO＋NOeq\o(,\s\up17(k1),\s\do15(k－1))N2O2快速平衡其次步：N2O2＋O2eq\o(→,\s\up17(k2))2NO2慢反应其中可近似认为其次步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)＝k1·c2(NO)，v(逆)＝k－1·c(N2O2)。下列叙述正确的是AC(填序号)。A．第一步反应的平衡常数K＝eq\f(k1,k－1)B．v(第一步的正反应)<v(其次步的反应)C．其次步的活化能比第一步的活化能高D．其次步中N2O2与O2的碰撞100%有效(5)肯定条件下测得恒容容器中NO、O2、NO2浓度发生如图乙所示。①NO的平衡转化率为60%。②该温度下反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数为321(保留整数)。解析：本题考查反应热的计算、化学反应速率、化学反应过程、化学平衡常数和平衡转化率的计算等。(1)图中表示生成2molNO2的能量变更，由图可得：①N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋68kJ·mol－1；②N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－1；依据盖斯定律，由①×eq\f(1,2)－②×eq\f(1,2)可得：NO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=NO2(g)，则有ΔH＝(＋68kJ·mol－1)×eq\f(1,2)－(＋180kJ·mol－1)×eq\f(1,2)