2021高考化学(人教版)一轮配套练习：第7章-课时3-化学平衡常数、化学反应进行的方向.docx

课时3 化学平衡常数、化学反应进行的方向

(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意。)
1．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是 (　　)。
A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)
ΔH＝＋163 kJ·mol－1
B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)
ΔH＝－127 kJ·mol－1
C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1
D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1
解析　反应自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。
对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－
TΔS<0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必需提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。
答案　D
2．已知可逆反应：2N2H4(g)＋2NO2(g)3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH>0。下列有关说法正确的是 (　　)。
A．加压有利于化学平衡向正反应方向移动
B．该反应的化学平衡常数表达式为：K＝
C．上升温度可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
D．使用催化剂可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
解析　A项，加压，化学平衡向逆反应方向移动，A错；B项，平衡常数表达式中应当是生成物浓度的幂之积除以反应物浓度的幂之积，B错；C项，该反应的正反应为吸热反应，上升温度，平衡向正反应方向移动，可以提高平衡转化率，C错。
答案　D
3．(2021·四川理综，6)在肯定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L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/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是 (　　)。
A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3mol/(L·min)
B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)＞v(正)
C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44
D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大
解析　A项，反应前2 min的平均反应速率v(Z)＝2v(Y)＝2×＝4.0×10－3 mol/(L·min)，错误；B项，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，故应为v(逆)＜v(正)，错误；C项，平衡常数K＝＝＝1.44正确；D项，其他条件不变，再充入0.2 mol Z，相当于对原平衡体系增大压强，平衡不移动，各物质的体积分数保持不变，错误。
答案　C
4．肯定条件下，分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量B，发生反应如下：2A(g)＋B(s)2D(g)；ΔH<0，测得相关数据如下，分析可知下列说法不正确的是 (　　)。

试验Ⅰ
试验Ⅱ
试验Ⅲ
反应温度/℃
800
800
850
c(A)起始/mol·L－1
1
2
1
c(A)平衡/mol·L－1
0.5
1
0.85
放出的热量/kJ
a
b
c
A. 试验Ⅲ的化学平衡常数K<1
B．试验放出的热量关系为b>2a
C．试验Ⅲ在30 min达到平衡过程的平均反应速率v(A)为0.005 mol·L－1·
min－1
D．当容器内气体密度不随时间的变化而变化时上述反应已达平衡
解析　选项A，试验Ⅲ达到平衡时K＝<1。试验Ⅱ反应物的加入量是试验Ⅰ的加入量的2倍，与试验Ⅰ是等效平衡，所以试验放出的热量关系为b＝2a。选项C，试验Ⅲ达到平衡时，t＝30 min，Δc(A)＝0.15 mol·L－1，故v(A)＝0.005 mol·L－1·min－1。选项D，由于有固体B参与反应，若气体密度不变，说明整个体系中气体的总质量不变，A、B的浓度维持不变，反应达到平衡。
答案　B
5．用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0，依据相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是 (　　)。

A．温度：T1＞T2＞T3
B．正反应速率：v(a)＞v(c)　v(b)＞v(d)
C．平衡常数：K(a)＞K(c)　K(b)＝K(d)
D．平均摩尔质量：M(a)＜M(c)　M(b)＞M(d)
解析　A项，由于ΔH<0，温度越高，CO的转化率越小，所以T3>T2>T1，错误；B项，由于T3>T1，所以v(c)>v(a)，由于p(b)>p(d)，所以v(b)>v(d)，错误；C项，平衡常数只受温度影响，由于ΔH<0，温度越高，平衡常数越小，正确；D项，升温，平衡左移，M减小，M(a)>M(c)，加压，平衡右移，M增大，M(b)>M(d)，错误。
答案　C
6．在肯定温度和肯定体积的密闭容器中，进行反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，起始时通入0.1 mol CO2和0.2 mol H2，达到平衡后生成0.05 mol CO，下列说法不正确的是 (　　)。
A．若起始时通入0.1 mol CO、0.1 mol H2O(g)和0.1 mol H2，则达到平衡后生成0.03 mol CO
B．若起始时通入0.2 mol CO2和0.4 mol H2，则达到平衡后生成0.1 mol CO
C．该温度下的化学平衡常数为
D．若达到平衡后，再通入CO2，则H2的转化率增大
解析　A项，此平衡与题干中的平衡等效，达平衡后生成的CO仍为0.05 mol，A错，B项，该平衡不受压强影响，B正确；C项，平衡时生成CO和H2O均为0.05 mol，而CO2是0.05 mol，H2是0.15 mol，设容器的体积为1 L，则平衡常数为＝＝，正确；D项，增大一种反应物的浓度可提高另一种反应物的转化率，正确。
答案　A
7．(2021·江苏，15改编)肯定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，700 ℃条件下开头反应。达到平衡时，下列说法正确的是 (　　)。
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和大于1
解析　容器Ⅰ中正向建立平衡，容器Ⅱ中逆向建立平衡，由于正反应放热、容器为绝热，前者温度高，反应速率快，A错误；容器Ⅰ中温度高，相对于容器Ⅱ相当于上升温度平衡逆向移动，CO转化率低，剩余的多，C正确；容器Ⅲ的投料量是容器Ⅰ的2倍，由于是气体体积相等的反应，最终建立等效平衡，但由于容器Ⅲ的投料量多，放出的热量多，两容器的温度不同，所以平衡常数不同，B错误；若容器Ⅰ、Ⅱ建立等效平衡，则容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率和为1，由A、C分析可知，A中温度高，CO的转化率低，所以两者之和小于1，D错误。
答案　C
二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(14分)活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L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T2 ℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：
物质
n/mol
T/℃
活性炭
NO
E
F
初始
2.030
0.100
0
0
T1
2.000
0.040
0.030
0.030
T2
2.005
0.050
0.025
0.025
(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 ℃时的平衡常数为K2。
①计算K1＝________________。
②依据上述信息推断，T1和T2的关系是________。
a．T1>T2　　b．T1<T2　　c．无法比较
(3)在T1 ℃下反应达到平衡后，下列措施不能转变NO的转化率的是________(填序号)。
a．增大c(NO) b．增大压强
c．上升温度 d．移去部分F
解析　(1)由T1 ℃、T2 ℃时，活性炭、NO物质的量变化与E、F物质的量变化关系可知化学计量数之比为1∶2∶1∶1，由此写出化学方程式。
(2)①T1 ℃时，NO的平衡浓度为0.040 mol·L－1，而CO2、N2的平衡浓度均为0.030 mol·L－1，则K1＝＝9/16(留意活性炭为固体)。②由于无法推断反应的热效应，故无法推断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＋2NON2＋CO2
(2)①9/16　②c　③ab
9．(15分)在100 ℃时，将0.100 mol N2O4气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中，隔肯定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如表数据：
时间(s)
0
20
40
60
80
c(N2O4)/mol·L－1
0.100
c1
0.050
c3
c4
c(NO2)/mol·L－1
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
(1)该反应的平衡常数表达式为________；从表中分析：
c1________c2，c3________c4(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)在上述条件下，从反应开头直至达到化学平衡时，N2O4的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。
(3)达平衡后下列条件的转变可使NO2气体浓度增大的是________(填字母序号)。
A．扩大容器的容积 B．再充入肯定量的N2O4
C．分别出肯定量的NO2 D．再充入肯定量的He
(4)若在相同条件下，起始时只充入0.080 mol NO2气体，则达到平衡时NO2气体的转化率为________。
解析　(1)本题的反应方程式为N2O4(g)2NO2(g)，由表中数据可计算出c1＝0.070，c2＝0.100，依据60 s和80 s时c(NO2)相等可确定在60 s时反应已达平衡状态，则有c3＝c4。(2)由表中数据知，从反应开头直至达到化学平衡，v(NO2)＝0.002 mol·(L·s)－1，则v(N2O4)＝0.001 mol·(L·s)－1。(3)选项A和C中转变条件后，c(NO2)减小，选项D中转变条件后，c(NO2)保持不变。(4)在题设条件下反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K＝＝＝0.36。现充入NO2气体0.080 mol，相当于0.040 mol N2O4，设达平衡时N2O4的浓度变化了x mol·L－1，则有K＝＝＝0.36，解得x＝0.030，即达到平衡时混合气体中有0.06 mol NO2和0.01 mol N2O4，所以NO2的转化率为25%。
答案　(1)K＝　<　＝　(2)0.001　(3)B　(4)25%
10．(14分)(2021·邯郸二模)(1)反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH1，平衡常数为K1
反应Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　ΔH2，平衡常数为K2
在不同温度时K1、K2的值如下表：

700 ℃
900 ℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67
反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH，平衡常数K，则ΔH＝________(用ΔH1和ΔH2表示)，K＝________(用K1和K2表示)，且由上述计算可知，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)肯定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入肯定量的CO2气体，发生反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH>0，CO2的浓度与时间的关系如图所示：

①该条件下反应的平衡常数为________；若铁粉足量，CO2的起始浓度为2.0 mol·L－1，则平衡时CO2的浓度为________mol·L－1。
②下列措施中能使平衡时增大的是________(填序号)。
A．上升温度 B．增大压强
C．再充入肯定量的CO2 D．再加入肯定量铁粉
解析　(1)目标反应可由上述两个反应相减得到，ΔH＝ΔH1－ΔH2，K＝，随温度上升，K1增大，K2减小，所以增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应。(2)①平衡时c(CO2)＝0.5 mol·L－1，c(CO)＝1 mol·L－1，K＝2。设平衡时c(CO)＝a mol·L－1，则平衡时c(CO2)＝(2－a)mol·L－1，则K＝2＝，解得a＝2/3。②上升温度，平衡正向移动，A正确。增大压强，平衡不移动，B错误。充入肯定量的CO2，最终得到的是等效平衡，C错误。铁粉浓度不影响平衡的移动，D错误。
答案　(1)ΔH1－ΔH2　　吸热
(2)①2.0　0.67(或2/3)　②A
11．(15分)化工生产中原料转化与利用格外重要，现有反应：CCl4＋H2CHCl3＋HCl，查阅资料可知沸点：CCl4为77 ℃，CHCl3为61.2 ℃。在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得下表数据。
试验
序号
温度℃
初始CCl4
浓度(mol·L－1)
初始H2浓度
(mol·L－1)
CCl4的平
衡转化率
1
110
0.8
1.2
a
2
110
1.0
1.0
50%
3
100
1.0
1.0
b
(1)在100 ℃时，此反应的化学平衡常数表达式为________；在110 ℃时的平衡常数为________。
(2)在试验2中，若1小时后反应达到平衡，则H2的平均反应速率为________。在此平衡体系中再加入0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，平衡将向________方向移动。
(3)试验1中，CCl4的转化率a________50%(填“＞”、“＝”或“＜”)。试验3中，b的值________(填字母序号)。
A．等于50%
B．大于50%
C．小于50%
D．由本题所给资料无法推断
解析　本题主要考查平衡常数的计算与转化率大小的推断，意在考查考生依据化学平衡常数表达式进行计算的力量。(1)依据题给各物质的沸点及反应温度可知全部物质均为气态，该反应的平衡常数表达式K＝；由试验2可知，CCl4的转化率为50%，则平衡时c(CCl4)＝c(H2)＝c(CHCl3)＝c(HCl)＝0.5 mol·L－1，则代入平衡常数表达式可得K＝1。(2)达到平衡后H2的转化浓度为0.5 mol·L－1，则H2的平均反应速率为0.5 mol·L－1·h－1；由于加入HCl的物质的量大于加入的CCl4的物质的量，使Q＞K，则平衡向逆反应方向移动。(3)试验1中，设CCl4转化浓度为x mol·L－1，K＝，解得x＝0.48，则CCl4的转化率＝×100%＝60%＞50%；试验3中，由于不知道该反应是放热反应还是吸热反应，故无法推断。
答案　(1)K＝　1
(2)0.5 mol·L－1·h－1　逆反应　(3)＞　D