高考化学 热点题型和提分秘籍 专题7.3 化学平衡常数化学反应进行的方向（含解析）.doc

专题7.3 化学平衡常数化学反应进行的方向【高频考点解读】1.理解化学平衡常数的含义并能进行简单计算。2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。【热点题型】题型一 考查化学平衡常数例1已知反应：co(g)cuo(s) co2(g)cu(s)和反应：h2(g)cuo(s) cu(s)h2o(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为k1和k2，该温度下反应：co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)的平衡常数为k。则下列说法正确的是()a反应的平衡常数k1b反应的平衡常数kc对于反应，恒容时，温度升高，h2浓度减小，则该反应的焓变为正值d对于反应，恒温恒容下，增大压强，h2浓度一定减小答案b【提分秘籍】1表达式对于反应ma(g)nb(g) pc(g)qd(g)，k(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)。2意义(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。【举一反三】 某温度下，某反应达平衡时平衡常数k。恒容时，温度升高，h2的浓度减小。下列说法正确的是()a该反应的焓变为正值b恒温恒容下，增大压强，h2的浓度一定减小c升高温度，逆反应速率减小d该反应的化学方程式为coh2oco2h2答案a题型二 有关转化率的计算及判断例2已知可逆反应：m(g)n(g) p(g)q(g)h0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(m)1moll1，c(n)2.4moll1；达到平衡后，m的转化率为60%，此时n的转化率为_。(2)若反应温度升高，m的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(m)4moll1，c(n)amoll1；达到平衡后，c(p)2moll1，a_。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(m)c(n)bmoll1，达到平衡后，m的转化率为_。答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)m(g)n(g) p(g)q(g)始态moll112.400变化量moll1160%160%因此n的转化率为100%25%。(2)由于该反应的h0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，m的转化率增大。【提分秘籍】 1分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。2明确三个关系：(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计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：ma(g)nb(g) pc(g)qd(g)，令a、b起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，a的消耗量为mx，容器容积为vl。ma(g)nb(g) pc(g)qd(g)起始(mol) a b 0 0变化(mol) mx nx px qx平衡(mol) amx bnx px qx【举一反三】 so2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2so2(g)o2(g) 2so3(g)h0。若向一个2l的密闭容器中充入0.4molso2、0.2molo2和0.4molso3，发生上述反应。当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是_(填字母)。ac(so2)0.3moll1、c(o2)0.15moll1bc(so3)0.4moll1cc(o2)0.2moll1、c(so2)0.4moll1dc(so3)0.3moll1答案ad题型三 化学反应进行的方向例3灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0、100kpa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？已知：在0、100kpa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为h2180.9jmol1，s6.61jmol1k1。答案会自发变成灰锡，不能再继续使用。解析hts2180.9jmol1103273k(6.61jmol1k1)1030.38kjmol10d反应2mg(s)co2(g)=c(s)2mgo(s)能自发进行，则该反应的h0答案c2在300ml的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的co气体，一定条件下发生反应：ni(s)4co(g) ni(co)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表：温度/2580230平衡常数510421.9105下列说法不正确的是()a上述生成ni(co)4的反应为放热反应b25时反应ni(co)4(g)ni(s)4co(g)的平衡常数为2105c在80时，测得某时刻ni(co)4、co的浓度均为0.5moll1，则此时v正v逆d80达到平衡时，测得n(co)0.3mol，则ni(co)4的平衡浓度为2moll1答案c解析温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，a正确；ni(co)4(g) ni(s)4co(g)为题给反应的逆反应，相同温度下两个反应的平衡常数互为倒数关系，b正确；c项中该时刻q8k，反应逆向进行，v逆v正，c错误；d项中co的平衡浓度为1moll1，由k2可计算出ni(co)4的平衡浓度为2moll1。3将2molx和2moly充入2l密闭容器中发生反应：x(g)3y(g) 2z(g)aq(g)。2min时达到平衡，生成0.8molz，测得q的浓度为0.4moll1，下列叙述错误的是()aa的值为2b平衡时x的浓度为0.8moll1cy的转化率为60%d反应速率v(y)0.2moll1min1答案d4已知a(g)b(g)c(g)d(g)，反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/70080083010001200平衡常数1.71.11.00.60.4830时，向一个2l的密闭容器中充入0.2mol的a和0.8mol的b，反应初始4s内a的平均反应速率v(a)0.005moll1s1。下列说法中正确的是()a4s时c(b)为0.76moll1b830达平衡时，a的转化率为80%c反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动d1200时反应c(g)d(g) a(g)b(g)的平衡常数的值为0.4答案b解析a的浓度减少量c(a)0.005moll1s14s0.02moll1，所以b的浓度减少量为0.02moll1,4s时c(b)0.4moll10.02moll1，a选项错误；b选项依据三段式进行计算：a(g) b(g) c(g) d(g)始态(moll1) 0.1 0.4 0 0反应的量(moll1) x x x x平衡(moll1) 0.1x 0.4x x xk1，x0.08，b选项正确；温度越高，平衡常数越小，所以升高温度平衡左移，c选项错误；d选项，平衡常数为2.5，错误。5o3也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。常温常压下发生反应如下：反应o3o2oh0平衡常数为k1；反应oo32o2h0平衡常数为k2；总反应：2o33o2h0平衡常数为k。下列叙述正确的是()a降低温度，k减小bkk1k2c适当升温，可提高消毒效率d压强增大，k2减小答案c6一定条件下，反应：6h2(g)2co2(g) c2h5oh(g)3h2o(g)的数据如下图所示。下列说法正确的是()a该反应的h0b达平衡时，v正(h2)v逆(co2)cb点对应的平衡常数k值大于c点da点对应的h2的平衡转化率为90%答案d解析a项，升温，co2的转化率越小，平衡左移，正反应为放热反应，h0，错误；b项，应为v正(h2)3v逆(co2)；c项，升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，错误；d项， 6h2(g)2co2(g) c2h5oh(g)3h2o(g)2 1 0 06x 2x x 3x100%60%x0.3所以h2的平衡转化率为100%90%，正确。7铁是最常见的金属之一，铁可以形成多种氧化物、氢氧化物和盐类。铁与二氧化碳、水在某一密闭体系中反应情况如下表所示：化学反应平衡常数温度973k1173kfe(s)co2(g) feo(s)co(g)k11.472.15fe(s)h2o(g) feo(s)h2(g)k22.381.67co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)k3？完成下列填空： (1)反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。根据反应与可以推导出同温下k1、k2与k3之间的关系，则k3_(用k1、k2表示)。(2)973k时，若反应在一个容积为2l的反应容器内2min时达到平衡，有3mol电子发生转移，则在2min内v(co2)_。若压缩容器的容积为原来的一半，平衡将_移动(填“向左”、“向右”或“不”)，co2的浓度将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施有_。答案(1)吸热k2/k1(2)0.375moll1min1不增大降温8已知：co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)hq，其平衡常数随温度变化如下表所示：温度/400500850平衡常数9.9491请回答下列问题：(1)上述反应的化学平衡常数表达式为_。该反应的q_0(填“”或“”)。(2)850时在体积为10l的反应器中，通入一定量的co和h2o(g)，发生上述反应，co和h2o(g)的物质的量浓度变化如图所示，则04min时平均反应速率v(co)_。(3)若在500时进行。且co、h2o(g)的起始浓度均为0.020moll1，该条件下，co的最大转化率为。(4)若在850时进行，设起始时co和h2o(g)共为1mol，其中h2o(g)的体积分数为x，平衡时co的转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式为_。答案(1)k(2)0.03moll1min1(3)75%(4)yx(4)850时平衡常数为1，有 co(g) h2o(g) co2(g) h2(g)起始 (moll1): 1x x 0 0转化 (moll1): y(1x) y(1x) y(1x) y(1x)平衡 (moll1): 1xyxy xyxy y(1x) y(1x)则有：1，解得yx。9水煤气法制甲醇工艺流程框图如下已知：除去水蒸气后的水煤气含5559%的h2,1518%的co,1113%的co2，少量的h2s、ch4，除去h2s后，可采用催化或非催化转化技术，将ch4转化成co，得到co、co2和h2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成。(1)制水煤气的主要化学反应方程式为c(s)h2o(g)高温,co(g)h2(g)，此反应是吸热反应。此反应的化学平衡常数表达式为_；下列能提高碳的平衡转化率的措施是_。a加入c(s) b加入h2o(g)c升高温度d增大压强(2)将ch4转化成co，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为ch4(g)o2(g) co(g)2h2o(g)h519kj。工业上要选择合适的催化剂，分别对x、y、z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)。x在t1时催化效率最高，能使正反应速率加快约3105倍；y在t2时催化效率最高，能使正反应速率加快约3105倍；z在t3时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1106倍；已知：t1t2t3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是_(填“x”或“y”或“z”)，选择的理由是_。(3)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2h2(g)co(g) ch3oh(g)h181.6kj。4下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入co、h2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质h2coch3oh浓度/moll10.20.10.4比较此时正、逆反应速率的大小：v正_v逆(填“”、“”或“”)。若加入同样多的co、h2，在t5反应，10min后达到平衡，此时c(h2)0.4moll1，则该时间内反应速率v(ch3oh)_moll1min1。(4)生产过程中，合成气要进行循环，其目的是_。答案(1)kbc(2)z催化效率高且活性温度低(或催化活性高速度快，反应温度低产率高)(3)0.03(4)提高原料co、h2的利用率(或提高产量、产率亦可)。10苯乙烷(c8h10)可生产塑料单体苯乙烯(c8h8)，其反应原理是c8h10(g) c8h8(g)h2(g)h125kjmol1.某温度下，将0.40mol苯乙烷，充入2l真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：时间/min010203040n(c8h10)/mol0.400.300.26n2n3n(c8h8)/mol0.000.10n10.160.16(1)当反应进行到20min时，该段时间内h2的平均反应速率是_。(2)该温度下，该反应的化学平衡常数是_。(3)若保持其他条件不变，用0.40molh2(g)和0.40molc8h8(g)合成c8h10(g)，当有30kj热量放出时，该反应中h2的转化率是_。此时，该反