（课标通用）山东省高考化学专题七第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向练习（含解析）.docx

第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向A组基础题组 1.对于处于化学平衡状态的反应CO+H2O(g) CO2+H2,K正反应代表正反应的平衡常数,K逆反应代表逆反应的平衡常数,下列有关说法正确的是()A.K正反应=K逆反应B.K正反应K逆反应C.K正反应K逆反应D.K正反应K逆反应=1答案D对于处于化学平衡状态的反应CO+H2O(g) CO2+H2,K正反应=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O),K逆反应=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2),故K正反应K逆反应=1。2.将BaO2放入密闭真空容器中,反应2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g)达到平衡,保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是()A.平衡常数减小B.BaO量不变C.氧气压强不变D.BaO2量减少答案C化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故A错误;缩小容器体积,压强增大,平衡向逆反应方向移动,则BaO的量减小,故B错误;温度不变,平衡常数不变,由K=c(O2)知氧气浓度不变,其压强不变,故C正确;平衡向逆反应方向移动,则BaO2量增加,故D错误。3.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=c(FeO)c(CO)c(Fe)c(CO2)C.绝热容器中进行该反应,温度不再变化,则达到化学平衡状态D.该反应的正反应是放热反应答案C升高温度,正、逆反应速率都增大,故A错误;反应过程中,固体物质的浓度不发生变化,所以平衡常数表达式中不应该写固体,故B错误;反应过程中,伴随着能量变化,温度不变时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,故C正确;温度升高,平衡常数增大,平衡右移,说明正反应是吸热反应,故D错误。4.在一定温度下,改变反应物中n(SO2)对反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)HKcKa答案BA项,题图上的三点都为平衡状态,故错误;B项,增加二氧化硫的物质的量,平衡正向移动,二氧化硫的转化率降低,所以a点二氧化硫的转化率最大,故正确;C项,从图像分析,二氧化硫的含量越高,混合气体中三氧化硫的体积分数先增大后减小,因为剩余的二氧化硫的量在逐渐增大,故错误;D项,因为没有改变温度,所以三点的平衡常数相同,故错误。5.在一体积不变的密闭容器中发生化学反应:Fe2O3(s)+2NH3(g) 2Fe(s)+N2(g)+3H2O(g)H,实验测得化学平衡时的有关变化曲线如图所示。已知:平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压=气体总压物质的量分数。下列说法不正确的是()A.该反应的H0B.气体压强p2p1C.平衡后再加入Fe2O3,则NH3转化率增大D.M点的平衡常数Kp=(p10.1875)(p10.5625)3(p10.25)2答案C由题图可知,随温度升高,氨的体积分数降低,平衡正向移动,正反应是吸热反应,该反应的H0,故A正确;由于Fe2O3(s)+2NH3(g) 2Fe(s)+N2(g)+3H2O(g)是气体体积增大的反应,加压平衡逆向移动,氨的体积分数增大,气体压强p2p1,故B正确;Fe2O3是固体,增加其用量对平衡没有影响,平衡后再加入Fe2O3,则NH3转化率不变,故C错误;Fe2O3(s)+2NH3(g) 2Fe(s)+N2(g)+3H2O(g)起始量(mol)200变化量(mol)2xx3x平衡量(mol)2-2xx3x由图可知M点时氨气的体积分数为25%,得到(2-2x)/(2+2x)=0.25,x=0.6,气体总物质的量=2 mol+2x mol=3.2 mol,图中M点的平衡常数Kp=(p10.63.2)(p10.633.2)3(p10.83.2)2 =(p10.1875)(p10.5625)3(p10.25)2,故D正确。6.将一定量的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中(固体体积忽略不计),使其达到化学平衡:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据如下表:温度/1520253035平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/(10-3 mol/L)2.43.44.86.89.4下列有关叙述正确的是()A.在低温下该反应能自发进行B.15 时,该反应的化学平衡常数约为2.0C.当混合气体平均相对分子质量不变时,该反应达到化学平衡状态D.恒温条件下,向原平衡体系中再充入2 mol NH3和1 mol CO2,达平衡后CO2浓度不变答案D根据平衡数据,温度升高,平衡总压强增大,平衡气体总浓度增大,说明升温平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,H0,根据G=H-TS,因为H0,S0,所以高温下该反应能自发进行,A错误;15 时平衡气体总浓度为2.410-3 mol/L,则平衡浓度c(NH3)=232.410-3 mol/L=1.610-3 mol/L,c(CO2)=132.410-3 mol/L=0.810-3 mol/L,K=c2(NH3)c(CO2)210-9,B错误;混合气体的平均相对分子质量始终不变,C错误;温度不变,化学平衡常数不变,即c(CO2)c2(NH3)不变,所以恒温、恒容条件下,向原平衡体系中再充入2 mol NH3和1 mol CO2,平衡逆向移动,达平衡后CO2浓度不变,D正确。7.(2018山东济宁二模)实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。试运用所学知识,回答下列问题:(1)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g) 2CO(g)H1=a kJ/mol平衡常数为K1;CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)H2=b kJ/mol平衡常数为K2;某反应的平衡常数表达式K3=c(CO)c(H2)c(H2O),请写出此反应的热化学方程式:,K1、K2、K3之间的关系是:。(2)将原料气按n(CO2)n(H2)=14置于密闭容器中发生反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示。(虚线表示平衡曲线)。该反应的平衡常数K随温度降低而(填“增大”或“减小”)。在密闭恒温(高于100 )恒容装置中进行该反应,下列能说明达到平衡状态的是。A.混合气体密度不再改变B.混合气体压强不再改变C.混合气体平均摩尔质量不再改变D.n(CO2)n(H2)=12200 达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算表达式为。(不必化简,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)(3)500 时,CO与水反应生成CO2和H2。将CO2和H2分离得到H2的过程示意图如下。吸收池中所有离子浓度的等式关系是。结合电极反应式,简述K2CO3溶液的再生原理:。答案(1)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H= (a+b)kJ/molK3=K1K2(2)增大BC0.3p(0.6p)20.02p(0.08p)4(3)c(K+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)阴极反应:2H2O+2e- H2+2OH-,OH-+HCO3- CO32-+H2O,使K2CO3溶液得以再生解析平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,平衡常数中,分子为生成物,分母为反应物,所以该方程式为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),根据盖斯定律,和相加得此反应,H=(a+b)kJ/mol ,因此,该反应的热化学方程式为 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H=(a+b)kJ/mol ,根据化学方程式可知:K1=c2(CO)/c(CO2),K2=c(H2)c(CO2)c(CO)c(H2O),K3=c(CO)c(H2)c(H2O),所以K3=K1K2。(2)根据图中平衡时H2O(g)的物质的量分数随温度的降低而增大,可知该反应正反应为放热反应,K随温度降低而增大。根据在密闭恒温(高于100 )恒容装置中进行反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)可知混合气体密度不会改变,所以不能作为平衡的依据,故A错;由反应可知两边化学计量数不相等,混合气体压强不再改变标志达到平衡,故B正确;混合气体平均摩尔质量不再改变,M=m/n,说明n不再改变,则达到了平衡,故C正确;n(CO2)n(H2)=12不符合化学平衡的定义,不能作为判断平衡的依据,故D错。在密闭容器里全部由气体参与的反应中,平衡时气体压强之比=气体物质的量之比=气体物质的量浓度之比。根据200 反应达到平衡时H2O(g)的物质的量分数,可知平衡时H2O(g)所占的压强为0.6p,根据化学方程式可知CH4所占的压强为0.3p,因此CO2和H2所占的压强为0.1p。根据初始投料比以及CO2和H2化学计量数之比可知达到平衡时,两者的物质的量之比也为14,故平衡时CO2所占的压强为0.02p,H2所占的压强为0.08p,故可写出Kp的计算表达式为0.3p(0.6p)20.02p(0.08p)4。(3)由图示可知吸收池用的是K2CO3溶液,吸收CO2,离子方程式为CO32-+CO2+H2O 2HCO3-,根据电荷守恒知c(K+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)。8.(2018陕西西安长安一中四检)工业上一般在恒容密闭容器中用H2和CO生产燃料甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H。(1)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。温度/250300350K2.0410.2700.012由表中数据判断H0(填“”“=”或“”)。某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2 mol/L,则CO的转化率为,此时的温度为。(2)在100 、0.1 MPa条件下,容积为V L的某密闭容器中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇,达平衡时CO的转化率为50%,则100 该反应的平衡常数K=(用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度、容积不变,再向容器中充入a mol CH3OH(g),平衡向(填“正”或“逆”)反应方向移动,再次达到新平衡时,CO的体积分数(填“减小”“增大”或“不变”)。(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是。A.升温B.加入催化剂C.增加CO的浓度D.恒容充入H2E.恒压充入惰性气体F.分离出甲醇(4)判断反应达到平衡状态的依据是。A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等B.混合气体的密度不变C.混合气体的平均相对分子质量不变D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化答案(1)80%250 (2)V2a2逆减小(3)DF(4)CD解析(1)升高温度,平衡常数减小,即H0.004,c=0.008B.平衡时,H2的转化率:丁甲C.平衡时,乙中H2的转化率大于20%D.丙中条件下,该反应的平衡常数K=0.25答案B甲、乙比较,乙中碘的浓度大,促进氢气的转化;甲、丙比较,丙中氢气浓度大,促进碘单质转化,乙、丙达到相同平衡状态,则HI的平衡浓度:a=b0.004,反应前后气体体积不变,丙投料是甲的2倍,c=0.008,故A正确;甲、丁比较,起始物质的量为2倍关系,且物质的量之比等于化学计量数之比,增大压强平衡不移动,则平衡时,H2的转化率:甲=丁,故B错误;由甲中数据可知,甲中氢气转化率为0.002molL-10.01molL-1100%=20%,但甲、乙比较,乙中碘的浓度大,促进氢气的转化,故C正确;甲、丙温度相同,K相同,结合表格中数据可知,K=(0.004)2/(0.01-0.002)2=0.25,故D正确。10.甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合来制备CH3OH(g)。已知某些化学键的键能数据如下表所示:化学键CCCHHHCOHO键能/kJmol-13484134363581 098463请回答下列问题:(1)已知CO中的C与O之间为三键连接,则工业制备CH3OH(g)的热化学方程式为。(2)在恒温恒容时,下列说法中能表明上述反应达到平衡状态的有。A.CO的物质的量不再变化B.v正(H2)=2v逆(CH3OH)C.混合气体的密度不再变化D.混合气体的平均相对分子质量不再变化(3)某研究小组在初始投料量相同的条件下,分别在250 、300 及350 模拟工业上通过CO与H2反应制备甲醇的实验,测得不同温度下CO的平衡转化率与压强的关系如图所示(A、B、C分别表示不同温度下的CO的平衡转化率曲线)。TC=;KA(填“”“=”或“此压强下CO的转化率已经很高,再增大压强转化率提高不大且会增加生产成本(4)13c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)c(H+)解析(1)CO和H2合成CH3OH的化学方程式为CO+2H2CH3OH,所以该反应的反应热H=E(键)+2E(HH键)-3E(CH键)-E(CO键)-E(HO键)=1 098 kJmol-1+2436 kJmol-1-3413 kJmol-1-358 kJmol-1-463 kJmol-1=-90 kJmol-1,所以该反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-90 kJmol-1。(2)C项,该反应的气体质量和容器的体积不变