高三人教版化学一轮复习练习第七章第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向

第七章第3讲1．(导学号27346798)下列反应中，熵显著增加的反应是()A．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)B．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑C．C(s)＋O2(g)=CO2(g)D．2Hg(l)＋O2(g)=2HgO(s)答案：B2．(导学号27346799)下列反应中，一定不能自发进行的是()A．2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ/molΔS＝1110J/(mol·K)B．CO(g)=C(石墨，s)＋1/2O2(g)ΔH＝＋110.5kJ/molΔS＝－89.36J/(mol·K)C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ/molΔS＝－280.1J/(mol·K)D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋37.301kJ/molΔS＝184.05J/(mol·K)解析：B[根据ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应肯定能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应一定不能自发进行。]3．(导学号27346800)在恒容密闭容器中，CO与H2发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，达到平衡后，若只改变某一条件，图中正确的是()解析：B[增大CO的浓度，平衡向正反应方向进行，但CO的转化率降低，A项错误；平衡常数只与温度有关系，B项正确，C项错误；CO的转化率越大，生成的甲醇越多，D项错误。]4．(导学号27346801)高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容时，温度升高，H2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CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温))CO2(g)＋H2(g)解析：A[因为该可逆反应的化学平衡常数K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)，可得出该反应的化学方程式为CO2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温))CO(g)＋H2O(g)，D项错误；由于恒容时，温度升高，氢气浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即该反应的焓变为正值，A项正确；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，恒温恒容下，若充入惰性气体使压强增大，则H2浓度不变，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误。]5．(导学号27346802)FeCl3溶液与KSCN溶液混合时存在下列平衡：Fe3＋(aq)＋SCN－(aq)[Fe(SCN)]2＋(aq)。已知某一条件下，反应达到平衡时，[Fe(SCN)]2＋的物质的量浓度与温度的关系如图所示，下列说法正确的是()A．该反应为吸热反应B．T1、T2时反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2C．反应处于D点时，一定有v正>v逆D．A点的c(Fe3＋)比B点的c(Fe3＋)大解析：B[随着温度的升高，ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1([FeSCN]2＋))逐渐减小，说明反应放热，ΔH<0，A项错误；反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则K减小，温度T1<T2，所以K1>K2，B项正确；D点在曲线上方，未处于平衡状态，ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1([FeSCN]))2＋比平衡状态时的大，反应向逆反应方向移动，v正<v逆，C项错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A点温度小于B点，所以A点的c(Fe3＋)比B点的小，D项错误。]6．(导学号27346803)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，c(HI)＝4mol/L，则此温度下反应①的平衡常数为()A．9 B.16C.20 D.25解析：C[根据题意2HI(g)H2(g)＋I2(g)平衡浓度：4mol/L0.5mol/L起始浓度：c(HI)＝平衡量＋变化量＝4mol/L＋0.5mol/L×2＝5mol/L则c(NH3)＝c(HI)起始浓度＝5mol/L根据平衡常数定义：K＝c(NH3)·c(HI)＝5mol/L×4mol/L＝20mol/L2，故C项正确。]7．(导学号27346804)(2018·山东四市联考)某温度下，在一个2L的密闭容器中加入4molA和2molB进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋D(g)，反应2min后达到平衡，测得生成1.6molC，A．前2min，D的平均反应速率为0.2mol/(L·min)B．此时，B的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，平衡不移动，化学平衡常数不变D．增加B的物质的量，平衡向右移动，B的平衡转化率增大解析：B[生成1.6molC的同时消耗0.8molB，生成0.4molD，则前2min，v(D)＝eq\f(\f(0.4mol,2L),2min)＝0.1mol/L·min)，B的平衡转化率为eq\f(0.8mol,2mol)×100%＝40%，A错，B对；增大该体系的压强，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C错；增加B的物质的量，平衡向右移动，A的平衡转化率增大但B的平衡转化率减小，D错。]8．(导学号27346805)容积均为1L的甲、乙两个恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB，相同条件下，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g)ΔH＜0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示，A．x＝1B．此条件下，该反应的平衡常数K＝4C．给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率D．甲和乙中B的平衡转化率相等解析：A[由题图知，两容器中A的转化率相同，说明压强不影响平衡的移动，所以x＝2，A错误；甲容器中，平衡时，A的浓度为1mol/L，则B的浓度为1mol/L，C的浓度为2mol/L，根据平衡常数表达式得K＝4，B正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，导致平衡转化率降低，但能加快反应速率，缩短反应达到平衡所用的时间，C正确；由甲和乙中A的转化率相等知，B的平衡转化率也相等，D正确。]9．(导学号27346806)在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度/℃起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列说法正确的是()A．实验①中，若5min时测得n(M)＝0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2mol/(L·min)B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%D．实验④中，达到平衡时，b＞0.060解析：C[A项，0至5min内，v(M)＝eq\f(\f(0.050mol,10L),5min)＝1×10－3mol/(L·min)，v(N)＝v(M)＝1×10－3mol/(L·min)，A项错误；B项，根据“三段式”：X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)初始(mol/L)0.0100.04000转化(mol/L)0.0080.0080.0080.008平衡(mol/L)0.0020.0320.0080.008K＝eq\f(0.008mol/L×0.008mol/L,0.002mol/L×0.032mol/L)＝1，B项错误；实验③，根据“三段式”得：X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)初始(mol/L)0.0200.03000转化(mol/L)xxxx平衡(mol/L)0.020－x0.030－xxx根据温度不变，K不变可得eq\f(x2,0.020－x0.030－x)＝1，x＝0.012X的转化率＝eq\f(0.012mol/L,0.020mol/L)×100%＝60%，C项正确；由实验①②中数据可知该反应为放热反应，900℃时的平衡常数应小于800℃时的平衡常数，假设实验④eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,10)mol/L))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.10－b,10)))mol/L×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.15－b,10)))mol/L)＝1b＝0.06综上所述，900℃达到平衡时b10．(导学号27346807)(2018·重庆市巴蜀中学模拟)某温度下在2L密闭容器中加入一定量A，发生以下化学反应：2A(g)B(g)＋C(g)ΔH＝－48.25反应过程中B、A的浓度比与时间t有下图所示关系，若测得第15min时c(B)＝1.6mol/L，下列结论正确的是()A．该温度下此反应的平衡常数为3.2B．A的初始物质的量为4molC．反应到达平衡时，放出的热量是193kJD．反应达平衡时，A的转化率为80%解析：D[根据c(B)＝1.6mol/L，n(B)＝3.2mol，看图可推知n(A)＝1.6mol，根据三步法计算可知2A(g)B(g)＋C(g)开始/molx00变化/mol6.43.23.2平衡/mol1.63.23.2可以计算出x＝8mol，B错误；K＝eq\f(1.6×1.6,0.82)＝4，A错误；A的转化率为(8－1.6)/8＝80%，D正确；到达平衡时生成B为3.2mol，放出的热量是3.2mol×48.25kJ·mol－1＝154.4kJ，C错误。]11．(导学号27346808)(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1，该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)已知在400℃时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5①在400℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________(填数值②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应v(N2)正________(填“＞”“＜”“＝”或“不确定”)v(N2③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂________(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。

解析：(1)根据ΔH－TΔS＜0及ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1＝0.1337kJ·mol－1·K－1，解得在T＞eq\f(131.3kJ·mol－1,0.1337kJ·mol－1·K－1)≈982K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。(2)①平衡常数的值与化学方程式的书写有关，根据平衡常数的定义可得K′＝eq\f(1,K)＝2。②引入浓度商Q，Q＝eq\f(c2NH3,cN2·c2H2)＝eq\f(42,4×23)＝eq\f(1,2)＝K，说明此时已达化学平衡状态，即v(N2)正＝v(N2)逆。③恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，使总体积增大。答案：(1)不能(2)①2②＝③向左不改变12．(导学号27346809)已知：N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋52.70kJ·mol－1。(1)在恒温、恒容的密闭容器中，进行上述反应时，下列描述中，能说明该反应已达到平衡的是________。a．v正(N2O4)＝2v逆(NO2)b．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化c．容器中气体的密度不随时间而变化d．容器中气体的分子总数不随时间而变化(2)t℃下，在固定容积为2L的密闭容器中充入0.054molN2O4，半分钟后达到平衡，测得容器中含n(NO2)＝0.06mol，则v(NO2)＝__________，t℃时反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K＝________。若向容器内继续通入少量N2O4，则平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)，再次达到平衡后NO2的体积分数______原平衡时NO2的体积分数(填“大于”“小于”或“等于(3)取五等份NO2，分别加入到温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应2NO2(g)N2O4(g)。反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其百分含量随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是_____。解析：(1)在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0)，反应体系中各物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。a中反应速率的方向相反，但不能满足速率之比等于相应的化学计量数之比，a项错误；根据化学方程式可知，反应前后体积是变化的，所以压强和物质的量都是变化的，因此d项正确；密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，c项错误；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总的物质的量的比值，质量不变，但未达平衡时物质的量是变化的，所以b项正确。(2)n(NO2)＝0.06mol，则生成NO2的浓度是0.03mol/L，所以v(NO2)＝0.03mol/L÷30s＝0.001mol/(L·s)；平衡时N2O4的浓度是0.054mol÷2L－0.03mol/L÷2＝0.012mol/L，所以平衡常数K＝eq\f(0.032,0.012)＝0.075；加入反应物，平衡正向移动，但由于反应物和生成物都只有一种，所以再加入N2O4相当于是增大压强，平衡时NO2的体积分数反而减小。(3)再没有达到平衡之前，升高温度，反应速率加快，NO2的含量逐渐减小；达到平衡后，由于正反应是放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大。所以A、C项错误，B、D项正确。答案：(1)bd(2)0.001mol/(L·s)(或0.06mol/(L·min))0．075正向小于(3)BD

13．(导学号27346810)Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。反应大气固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)工业固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)温度/℃27200025400450平衡常数K3.84×10－310.15×1080.5070.152①分析数据可知：大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：______________________。(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，下图所示的图示