2019高考化學總復習 第七章 化學反應速率和化學平衡 課時作業(yè)22 化學平衡常數(shù)、化學反應進行的方向 新人教版.doc

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課時作業(yè)22　化學平衡常數(shù)、化學反應進行的方向 一、選擇題 1．下列有關說法正確的是(　　) A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，該過程熵值增大 B．SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，該反應不能自發(fā)進行 C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH<0，低溫下能自發(fā)進行 D．某溫度下SO2(g)＋O2(g)SO3(g) 解析：A中氣體生成液體是熵減的反應，不正確；B中ΔH>0，ΔS>0，反應在高溫下自發(fā)進行，不正確；C中是一個ΔH<0，ΔS<0的反應，由ΔH－TΔS可知，低溫下能自發(fā)進行，正確；D中，不正確。 答案：C 2．已知在25 ℃時，下列反應的平衡常數(shù)如下： ①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝110－30 ②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝21081 ③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝410－92 下列說法正確的是(　　) A．NO分解反應：NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)為110－30 B．根據(jù)K2的值可以判斷常溫下H2和O2很容易反應生成H2O C．常溫下，NO、H2O、CO2三種物質分解放出O2的傾向順序為NO>H2O>CO2 D．溫度升高，上述三個反應的平衡常數(shù)均增大 解析：A項，NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)為()＝1015，錯誤；B項，H2和O2之間的反應需要點燃才能進行，錯誤；C項，常溫下，NO、H2O、CO2三種物質分解放出O2的平衡常數(shù)依次為11030、510－82、410－92，平衡常數(shù)越大，則反應進行的程度越大，正確；D項，反應②為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，錯誤。 答案：C 3．在淀粉KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。測得不同溫度下該反應的平衡常數(shù)K如表所示： t/℃ 5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409 下列說法正確的是(　　) A．反應I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0 B．其他條件不變，升高溫度，溶液中c(I)減小 C．該反應的平衡常數(shù)表達式為K＝ D．25 ℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于689 解析：選項A，溫度升高，平衡常數(shù)減小，因此該反應是放熱反應，ΔH<0，錯誤；選項B，溫度升高，平衡逆向移動，c(I)減小，正確；選項C，K＝，錯誤；選項D，平衡常數(shù)僅與溫度有關，25 ℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡正向移動，但平衡常數(shù)不變，仍然是689，錯誤。 答案：B 4．已知反應①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)，在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2，該溫度下反應③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是(　　) A．反應①的平衡常數(shù)K1＝ B．反應③的平衡常數(shù)K＝ C．對于反應③，恒容時，溫度升高，H2濃度減小，則該反應的焓變?yōu)檎? D．對于反應③，恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小 解析：在書寫平衡常數(shù)表達式時，固體不能表示在平衡常數(shù)表達式中，A錯誤；由于反應③＝反應①－反應②，因此平衡常數(shù)K＝，B正確；反應③中，溫度升高，H2濃度減小，則平衡左移，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，因此ΔH<0，C錯誤；對于反應③，在恒溫恒容下，增大壓強，如充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。 答案：B 5．將一定量的SO2(g)和O2(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，在不同溫度下進行反應，得到如下表中的兩組數(shù)據(jù)： 下列說法不正確的是(　　) A．x＝2.4 B．T1、T2的關系：T1>T2 C．K1、K2的關系：K2>K1 D．實驗1在前6 min的反應速率v(SO2)＝0.2 molL－1min－1 解析：實驗1中，n(O2)參加＝(2－0.8) mol＝1.2 mol，n(SO2)消耗＝2.4 mol，x＝4－2.4＝1.6，A錯誤；平衡時，實驗1中n(SO2)＝1.6 mol，實驗2中n(SO2)＝0.4 mol，而開始時反應物的起始量相等，實驗1到實驗2的過程，相當于平衡向正反應方向移動，根據(jù)平衡移動原理，降溫能使平衡向正反應方向移動，即T1>T2，B正確；由B選項可得實驗2是在實驗1的基礎上降溫，溫度降低，平衡向正反應方向移動，化學平衡常數(shù)增大，C正確；由表中數(shù)據(jù)，v(SO2)＝ ＝0.2 molL－1min－1，D正確。 答案：A 6．某溫度下，將2 mol A和3 mol B充入一密閉容器中，發(fā)生反應：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后達到平衡。已知該溫度下其平衡常數(shù)K＝1，若溫度不變時將容器的容積擴大為原來的10倍，A的轉化率不發(fā)生變化，則(　　) A．a(chǎn)＝3 B．a(chǎn)＝2 C．B的轉化率為40% D．B的轉化率為60% 解析：若溫度不變時將容器的容積擴大為原來的10倍，A的轉化率不發(fā)生變化，則可以確定該反應前后氣體體積不變，所以a＝1，選項A、B錯誤；設B的轉化率為x，列出三段式： 　　　　　　　 A(g)＋B(g)C(g)＋D(g) 初始物質的量/mol 2 3 0 0 變化物質的量/mol 3x 3x 3x 3x 平衡物質的量/mol 2－3x 3－3x 3x 3x ＝1，解得x＝0.4，即B的轉化率為40%。 答案：C 7．化學平衡狀態(tài)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的相關數(shù)據(jù)如下表： 根據(jù)以上信息判斷，下列結論錯誤的是(　　) A．a(chǎn)>b B．增大壓強，平衡狀態(tài)Ⅱ不移動 C．升高溫度平衡狀態(tài)Ⅲ向正反應方向移動 D．反應Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應 解析：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，K1＝， CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，K2＝， Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，K3＝， 同溫度下，K2＝，K3＝K1K2,979 K平衡常數(shù)a＝1.471.62＝2.38,1 173 K平衡常數(shù)b＝＝0.78。 計算分析可知a>b，故A正確；反應ⅡCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，是氣體體積不變的反應，增大壓強平衡不移動，故B正確；計算得到平衡常數(shù)，反應Ⅲ平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，平衡逆向進行，故C錯誤；反應Ⅱ的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，說明正反應為放熱反應，反應Ⅲ平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，說明正反應為放熱反應，故D正確。 答案：C 8．在一定條件下發(fā)生反應3A(g)＋2B(g)zC(g)＋2D(g)，在2 L的密閉容器中把4 mol A和2 mol B混合，2 min后反應達到平衡時生成1.6 mol C，又測得反應速率v(D)＝0.2 molL－1min－1。則下列說法不正確的是(　　) A．z＝4 B．B的轉化率是40% C．A的平衡濃度是1.4 molL－1 D．平衡時氣體壓強是原來的 解析：　 　3A(g)＋2B(g)zC(g)＋2D(g) 　 4　　 2　　　　0　　 0 　 1.2 　0.8　　　1.6　0.222 根據(jù)生成C、D的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比得z＝4，故A正確；B的轉化率是0.8/2100%＝40%，故B正確；A的平衡濃度是(4 mol－1.2 mol)/2 L＝1.4 molL－1，故C正確；平衡時氣體壓強是原來的(2.8＋1.2＋1.6＋0.8)/(4＋2)＝，故D錯誤。 答案：D 9.在一定溫度下，向2 L體積固定的密閉容器中加入1 mol HI，發(fā)生反應：2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，H2的物質的量隨時間的變化如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．該溫度下，反應的平衡常數(shù)是 B．0～2 min內(nèi)HI的平均反應速率為0.05 molL－1min－1 C．恒壓下向該體系中加入N2，反應速率不變，平衡不移動，化學平衡常數(shù)不變 D．升高溫度，平衡向正反應方向移動，化學平衡常數(shù)可能增大也可能減小 解析：A項，達到平衡狀態(tài)時，氫氣的濃度是0.05 molL－1，碘的濃度和氫氣的相等，碘化氫的濃度是0.4 molL－1，其平衡常數(shù)是，故A項錯誤。B項，根據(jù)圖象可知，氫氣的變化量為0.1 mol，所以HI的變化量為0.2 mol。所以0～2 min內(nèi)HI的平均反應速率為0.05 molL－1min－1。C項，恒壓條件下向體系中加入氮氣，容器體積增大，等效于反應體系的壓強減小，反應速率減小，故錯誤。D項，升高溫度，平衡正向移動，K值增大，故錯誤。 答案：B 10．某溫度下，在一個2 L的密閉容器中，加入4 mol X和2 mol Y進行如下反應：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反應一段時間后達到平衡，測得生成1.6 mol Z，則下列說法正確的是(　　) A．該反應的化學平衡常數(shù)表達式是K＝ B．此時，Y的平衡轉化率是40% C．增大該體系的壓強，化學平衡常數(shù)增大 D．增加Y，Y的平衡轉化率增大 解析：化學平衡常數(shù)的表達式中不能出現(xiàn)固體或純液體，而物質Z是固體，A錯誤；根據(jù)化學方程式可知，平衡時減少的Y的物質的量是1.6 mol＝0.8 mol，所以Y的轉化率為100%＝40%，B正確；平衡常數(shù)只與溫度有關，增大壓強時平衡常數(shù)不變，C錯誤；增加Y后平衡右移，X的轉化率增大，而Y的轉化率減小，D錯誤。 答案：B 二、非選擇題 11．工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)甲醇。相關信息如下表： (1)反應②的化學平衡常數(shù)表達式為K＝____________，該反應是________反應(填“吸熱”或“放熱”)。某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：5c(CO2)c(H2)＝2c(CO)c(H2O)，試判斷此時溫度為________。 (2)500 ℃時，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，發(fā)生反應②，達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)，在其他條件不變的情況下，擴大容器容積，平衡________移動(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”)，化學平衡常數(shù)K2________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (3)據(jù)上表信息推導出K1、K2與K3之間的關系，K3＝________(用K1、K2表示)。500 ℃時測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(molL－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，此時v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。 (4)若某溫度下反應①從開始到平衡CO和CH3OH的濃度變化如圖1所示，則用H2濃度變化表示此段時間內(nèi)該反應的平均速率v(H2)＝________。 若某溫度下反應①中H2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖2所示，則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)KA________KB(填“>”“<”或“＝”)。 解析：(1)根據(jù)反應②寫出平衡常數(shù)的表達式為K＝，隨溫度升高，平衡常數(shù)增大，說明正反應為吸熱反應。某溫度下，5c(CO2)c(H2)＝2c(CO)c(H2O)，K＝＝＝2.50，平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度一定，平衡常數(shù)為定值，所以此時對應的溫度為800 ℃。(2)化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物和生成物的濃度無關，所以只要在500 ℃，平衡常數(shù)的數(shù)值都是1.0，平衡常數(shù)只與溫度有關，壓強的改變不影響平衡常數(shù)，且反應②是反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，壓強的改變也不會影響化學平衡。(3)根據(jù)三反應之間的關系，③＝②＋①，故K3＝K1K2；根據(jù)反應③在500 ℃時的濃度值，可知此時其Qc＝0.88，小于化學平衡常數(shù)值，說明反應在正向進行，故正反應速率大于逆反應速率。(4)根據(jù)圖1,10 min時達到平衡，此段時間內(nèi)用CO表示的化學反應速率為0.075 molL－1min－1，則用氫氣表示反應速率為0.15 molL－1min－1；化學平衡常數(shù)只與溫度有關，故在圖2中溫度不變時，平衡常數(shù)保持不變。 答案：(1)　吸熱　800 ℃ (2)等于　不　不變 (3)K1K2　> (4)0.15 molL－1min－1　＝ 12．利用天然氣可制得以H2、CO等為主要組成的工業(yè)原料合成氣，反應為CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。 (1)甲烷與水蒸氣反應，被氧化的元素是__________，當生成標準狀況下35.84 L合成氣時轉移電子的物質的量是_________________。 (2)將2 mol CH4和5 mol H2O(g)通入容積為100 L的反應室，CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。 ①若達到A點所需的時間為5 min，則v(H2)＝________，100 ℃時平衡常數(shù)K＝________。 ②圖中的p1________p2(填“<”“>”或“＝”)，A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關系是________。 (3)合成氣用于合成氨氣時需除去CO，發(fā)生反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。 下列措施中能使增大的是________(填編號)。 A．降低溫度 B．恒溫恒容下充入He(g) C．將H2從體系中分離 D．再通入一定量的水蒸氣 解析：(1)在CH4與H2O(g)的反應中，碳元素的化合價由－4價升高到＋2價，氫元素的化合價由＋1價降低到0價，共轉移6 mol電子，則被氧化的元素為碳元素，當生成氣體1.6 mol(35.84 L)時，共轉移電子2.4 mol。(2)①在A點時CH4的轉化率為0.5，則轉化的CH4的物質的量為1 mol，生成的H2的物質的量為3 mol，故v(H2)＝＝0.006 molL－1min－1；根據(jù)CH4的平衡轉化率可求得達到平衡時各物質的濃度為c(CH4)＝0.01 molL－1，c(H2O)＝0.04 molL－1，c(CO)＝0.01 molL－1，c(H2)＝0.03 molL－1，則K＝＝＝6.7510－4。②在橫軸上大約150 ℃處作垂直于橫軸的直線，由此可看出在壓強為p1時，CH4的轉化率高，而該反應的正反應為氣體體積增大的反應，故壓強越小，CH4的轉化率越高，故p1KB>KA (3)A、C 13．某溫度，將2 mol CO與5 mol H2的混合氣體充入容積為2 L的密閉容器中，在催化劑的作用下發(fā)生反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。經(jīng)過5 min后，反應達到平衡，此時轉移電子6 mol。 (1)該反應的平衡常數(shù)為________，v(CH3OH)＝________molL－1min－1。若保持體積不變，再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH，此時v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。 (2)在其他條件不變的情況下，再增加2 mol CO與5 mol H2，達到新平衡時，CO的轉化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)下列不能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________。 a．CH3OH的質量不變 b．混合氣體的平均相對分子質量不再改變 c．v逆(CO)＝2v正(H2) d．混合氣體的密度不再發(fā)生改變 (4)在一定壓強下，容積為V L的容器充入a mol CO與2a mol H2，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。則p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”，下同)，ΔH________0。該反應在________(填“高溫”或“低溫”)下能自發(fā)進行。 (5)能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是________。 a．及時分離除CH3OH氣體　 b．適當升高溫度 c．增大H2的濃度 d．選擇高效催化劑 解析：(1)某溫度，將2 mol CO與5 mol H2的混合氣體充入容積為2 L的密閉容器中，經(jīng)過5 min后，反應達到平衡，依據(jù)化學方程式可知轉移電子4 mol消耗CO物質的量為1 mol，則此時轉移電子6 mol，消耗CO物質的量＝1 mol＝1.5 mol， 　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始量(mol)　2　　　5　　　　　0 變化量(mol)　1.5　　3　　　　　1.5 平衡量(mol)　0.5　　2　　　　　1.5 平衡濃度c(CO)＝＝0.25 molL－1， c(H2)＝＝1 molL－1， c(CH3OH)＝＝0.75 molL－1 平衡常數(shù)K＝＝3； 甲醇表示的反應速率 v(CH3OH)＝＝0.15 molL－1min－1， 若保持體積不變，再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH，計算此時濃度商 Qc＝＝1.2<3 說明平衡正向進行，此時v(正)>v(逆)； (2)在其他條件不變的情況下，再增加2 mol CO與5 mol H2，相當于增大壓強，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反應是氣體體積減小的反應，平衡正向進行，一氧化碳的轉化率增大； (3)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0，反應是氣體體積減小的放熱反應，反應達到平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，分析選項中變量不變說明反應達到平衡狀態(tài)；CH3OH的質量不變，物質的量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故a不符合；反應前后氣體質量不變，反應前后氣體物質的量變化，當混合氣體的平均相對分子質量不再改變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故b不符合；反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，當滿足2v逆(CO)＝v正(H2)時，說明氫氣的正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，但v逆(CO)＝2v正(H2)不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故c符合；反應前后氣體質量不變，容器體積不變，混合氣體的密度始終不發(fā)生改變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故d符合； (4)相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大，根據(jù)圖象知，p1小于p2，溫度升高一氧化碳轉化率減小，說明升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，ΔH<0，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反應是氣體體積減小的反應，ΔS<0，低溫下滿足ΔH－TΔS<0，即低溫下能自發(fā)進行； (5)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0，反應是氣體體積減小的放熱反應，下列措施中：a.及時分離除CH3OH，減少生成物濃度，平衡正向進行，但反應速率減小，故錯誤；b.升高溫度，平衡逆向移動，故錯誤；c.增大H2的濃度，化學反應速率加快，平衡正向移動，故正確；d.選擇高效催化劑，化學反應速率加快，平衡不移動，故錯誤。 答案：(1)3　0.15　>　(2)增大　(3)cd (4)小于　小于　低溫　(5)c