（江蘇專版）2020版高考化學一輪復習 跟蹤檢測（十九）化學平衡 化學平衡常數的計算（含解析）.doc

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跟蹤檢測（十九） 化學平衡 化學平衡常數的計算 1．關于平衡常數，下列說法不正確的是(　　) A．平衡常數不隨反應物或生成物濃度的改變而改變 B．平衡常數隨溫度的改變而改變 C．平衡常數不隨壓強的改變而改變 D．使用催化劑能使平衡常數增大 解析：選D　化學平衡常數只隨溫度的改變而改變。只要溫度不變，對同一可逆反應來說，K值不變。 2．反應2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，反應后體系中物質的總能量升高，則該反應的ΔH、ΔS應為(　　) A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0 C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS<0 解析：選C　該反應中氣體的物質的量增加，ΔS>0。反應后體系中物質的總能量升高，說明正反應是吸熱反應，ΔH>0。 3．下列說法錯誤的是(　　) A．同一物質在氣態(tài)時熵值最大，液態(tài)時次之，而固態(tài)時熵值最小 B．硝酸銨溶于水吸熱，說明其溶于水不是自發(fā)的過程 C．不借助外力能自發(fā)進行的過程，其體系的能量趨向于從高能量狀態(tài)轉變?yōu)榈湍芰繝顟B(tài) D．由能量判據和熵判據組合而成的復合判據，更適合于所有的過程 解析：選B　雖然硝酸銨溶于水吸熱，但因為體系的熵值增大，故在常溫下也能自發(fā)進行。 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)的平衡常數為K。則下列說法正確的是(　　) A．反應①的平衡常數K1＝ B．反應③的平衡常數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：選B　在書寫平衡常數表達式時，純固體不能表示在平衡常數表達式中，A錯誤；由于反應③＝反應①－反應②，因此平衡常數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，若充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。 5．恒溫、恒壓下，將1 mol O2和2 mol SO2氣體充入一體積可變的容器中(狀態(tài)Ⅰ)，發(fā)生反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，狀態(tài) Ⅱ 時達到平衡，則O2的轉化率為(　　) A．60% B．40% C．80% D．90% 解析：選A　恒溫、恒壓下，氣體的體積之比等于物質的量之比。設O2的轉化率為x，則： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) n(始)/mol 2 1 0 n(變)/mol 2x x 2x n(平)/mol 2－2x 1－x 2x (2－2x)＋(1－x)＋2x＝3，解得x＝0.6。 6．固體碘化銨置于密閉容器中，加熱至一定溫度后恒溫，容器中發(fā)生反應：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)?、?HI(g)H2(g)＋I2(g)，測得平衡時c(I2)＝0.5 molL－1，反應①的平衡常數為20，則下列結論不正確的是(　　) A．平衡時c(NH3)＝5 molL－1 B．平衡時HI分解率為20% C．混合氣體的平均摩爾質量不再發(fā)生變化不可以作為判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志 D．平衡后縮小容器容積，NH4I的物質的量增加，I2的物質的量不變 解析：選D　設碘化銨生成氨氣和碘化氫的濃度為x molL－1 　　　　　 　 2HI(g)H2(g)＋I2(g) 起始(molL－1)　x　　　 0　　0 變化(molL－1) 1 0.5 0.5 平衡(molL－1) x－1 0.5 0.5 根據反應①的平衡常數為20，得x(x－1)＝20，解得x＝5，c(NH3)＝5 molL－1，A正確；平衡時HI分解率為100%＝20%，B正確；反應①固體生成氣體，平均摩爾質量始終不變，反應②反應前后物質的量不變，平均摩爾質量始終不變，故混合氣體的平均摩爾質量不再發(fā)生變化不可以作為判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志，C正確；平衡后縮小容器容積，平衡①逆向移動，NH4I的物質的量增加，HI的物質的量降低，平衡②逆向移動，則I2的物質的量減小，D錯誤。 7．在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應的平衡常數與溫度的關系如下表所示： 溫度/℃ 25 80 230 平衡常數 5104 2 1.910－5 下列說法不正確的是(　　) A．上述生成Ni(CO4)(g)的反應為放熱反應 B．25 ℃時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數為210－5 C．在80 ℃時，測得某時刻，Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5 molL－1，則此時v(正)>v(逆) D．80 ℃達到平衡時，測得n(CO)＝0.3 mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL－1 解析：選C　因為溫度升高，平衡常數減小，所以正反應為放熱反應，A正確；Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數為Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常數的倒數，所以其應為(5104)－1＝210－5，B正確；在80 ℃時，測得某時刻Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5 molL－1，此時離子積為8，所以反應逆向進行，此時v(正)0 T1溫度下的部分實驗數據如下表： t/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/(molL－1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列說法不正確的是(　　) A．500 s內N2O5的分解速率為2.9610－3 molL－1s－1 B．T1溫度下的平衡常數K1＝125,1000 s時轉化率為50% C．其他條件不變時，T2溫度下反應平衡時測得N2O5(g)濃度為2.98 molL－1，則T1K3，則T1>T3 解析：選C　v(N2O5)＝＝2.9610－3molL－1s－1，A正確；1 000 s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化，即達到了化學平衡，列出兩種量如下： 　　　　　　　　2N2O54NO2＋O2 起始(molL－1) 5.00 0 0 平衡(molL－1) 2.50 5.00 1.25 則K＝＝＝125， α(N2O5)＝100%＝50%，B正確；T2溫度下平衡時N2O5的濃度大于T1溫度下的，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應，因降低溫度平衡向放熱方向移動，故T2K3，則T1>T3，D正確。 11．在恒容密閉容器中通入E、F兩種氣體，在一定條件下發(fā)生反應：2E(g)＋F(g)2G(g)　ΔH>0。達到平衡后，改變一個條件(x)，下列量(y)一定符合圖中曲線的是(　　) 選項 x y A 通入E氣體 F的轉化率 B 加入催化劑 E的體積分數 C 增大壓強 混合氣體的總物質的量 D 升高溫度 混合氣體的總物質的量 解析：選A　A項，當通入E氣體時，平衡向正反應方向移動，F的轉化率增大，正確；B項，加入催化劑只能改變反應速率，平衡不移動，E的體積分數不變，錯誤；C項，增大壓強，平衡向正反應方向移動，混合氣體的總物質的量減小，錯誤；D項，正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，混合氣體的總物質的量減小，錯誤。 12．碘單質難溶于水卻易溶于KI溶液。碘水中加入KI溶液發(fā)生反應：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，該反應的平衡常數與溫度的關系如圖，下列說法不正確的是(　　) A．上述正反應為放熱反應 B．上述體系中加入苯，平衡不移動 C．可運用該反應原理除去硫粉中少量的碘單質 D．實驗室配制碘水時，為增大碘單質的溶解度可加入適量KI溶液 解析：選B　由圖中可知，隨著溫度的升高，平衡常數減小，故升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應，A正確；加入苯后能將溶液中的碘單質萃取，降低了溶液中c(I2)，平衡逆向移動，B錯誤；硫粉中的碘單質在加入KI后，碘單質生成KI3而除去，C正確；配制碘水時，加入KI溶液，使平衡正向移動，增大碘單質的溶解度，D正確。 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，向容積為V L的容器中充入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)依據化學方程式知，轉移4 mol電子消耗CO的物質的量為1 mol，此時轉移6 mol電子，消耗的CO物質的量＝1 mol＝1.5 mol 　　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始(mol) 2 5 0 變化(mol) 1.5 3 1.5 平衡(mol) 0.5 2 1.5 平衡濃度c(CO)＝＝0.25 mol L－1， c(H2)＝＝1 mol L－1， c(CH3OH)＝＝0.75 mol L－1， 平衡常數K＝＝3； 5 min內，v(CH3OH)＝＝0.15 mol L－1min－1。若保持體積不變，再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH，此時離子積Qc＝＝1.2<3，說明反應正向進行，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，該反應是氣體體積減小的反應，平衡正向移動，CO的轉化率增大。(3)反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0是氣體體積減小的放熱反應。CH3OH的質量不變，物質的量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，a不符合；反應前后氣體的質量不變，氣體的物質的量變化，當混合氣體的平均相對分子質量不再改變時，說明反應達到平衡狀態(tài)，b不符合；當2v逆(CO)＝v正(H2)時，說明反應達到平衡狀態(tài)，但v逆(CO)＝2v正(H2)說明反應未達到平衡狀態(tài)，c符合；反應前后氣體質量不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，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，根據圖像知，p1小于p2，溫度升高CO的轉化率減小，說明升高溫度平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，ΔH<0，反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)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)a.及時分離除CH3OH，減少生成物濃度，平衡正向移動，但反應速率減小，錯誤；b.升高溫度，平衡逆向移動，錯誤；c.增大H2的濃度，化學反應速率增大，平衡正向移動，正確；d.選擇高效催化劑，化學反應速率增大，平衡不移動，錯誤。 答案：(1)3　0.15　>　(2)增大　(3)cd　(4)小于　小于　低溫　(5)c 14．已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝Q，其平衡常數隨溫度變化如下表所示： 溫度/℃ 400 500 850 平衡常數 9.94 9 1 請回答下列問題： (1)上述反應的化學平衡常數表達式為______________，該反應的Q＝________0(填“>”或“<”)。 (2)850 ℃時在體積為10 L反應器中，通入一定量的CO和H2O(g)，發(fā)生上述反應，CO和H2O(g)濃度變化如圖所示，則0～4 min時平均反應速率v(CO)＝________________________________________________________________________。 (3)若在500 ℃時進行，且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.020 molL－1，該條件下，CO的最大轉化率為________。 (4)若在850 ℃時進行，設起始時CO和H2O(g)共為1 mol，其中水蒸氣的體積分數為x，平衡時CO的轉化率為y，試推導y隨x變化的函數關系式為________。 (5)有人提出可以設計反應2CO===2C＋O2(ΔH>0)來消除CO的污染。請判斷上述反應能否自發(fā)進行：_______(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________。 解析：(1)依據圖表數據分析，升高溫度，平衡常數減小，平衡逆向移動，故正反應為放熱反應，ΔH<0。(2)v(CO)＝＝0.03 molL－1min－1。(3)設CO的濃度變化量為a，則 　　　　　　 CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) 起始(molL－1) 0.02 0.02 0 0 變化(molL－1) a a a a 平衡(molL－1) 0.02－a 0.02－a a a 代入500 ℃時反應平衡常數有 K＝＝＝9，解得a＝0.015，CO的最大轉化率為100%＝75%。(4)因850 ℃時反應平衡常數為1。起始時水的物質的量為x mol，CO的物質的量為(1－x)mol，則 　　 　 CO(g)?。?　 H2O(g)  H2(g) ＋ CO2(g) 起始/mol 1－x x 0 0 轉化/mol (1－x)y (1－x)y (1－x)y (1－x)y 平衡/mol (1－x)(1－y) x－y＋xy (1－x)y (1－x)y 所以平衡常數K＝＝1，解得y＝x。(5)反應2CO===2C＋O2(ΔH>0)，則ΔG＝ΔH－TΔS>0，反應ΔH>0且ΔS<0，依據ΔG＝ΔH－TΔS判斷任何情況下不能自發(fā)進行。 答案：(1)K＝　< (2)0.03 molL－1min－1　(3)75%　(4)y＝x (5)不能　ΔH>0且ΔS<0，不能自發(fā)進行 15．25 ℃時，在體積為2 L的密閉容器中，氣態(tài)物質A、B、C的物質的量n(mol)隨時間t的變化如圖所示，已知達到平衡后，降低溫度，A的轉化率增大。 (1)根據上圖數據，寫出該反應的化學方程式：________。此反應的平衡常數的表達式K＝____________，從反應開始到第一次平衡時的平均速率v(A)為________________________________________________________________________。 (2)在5～7 min內，若K值不變，則此處曲線變化的原因是________________。 (3)下圖表示此反應的反應速率v和時間t的關系圖： 各階段的平衡常數如下表所示： t2～t3 t4～t5 t5～t6 t7～t8 K1 K2 K3 K4 K1、K2、K3、K4之間的關系為____________(用“>”“<”或“＝”連接)。A的轉化率最大的一段時間是___________________________________________________。 解析：(1)由圖中曲線變化情況可知：A和B是反應物，C是生成物，再由物質的量的變化值可得化學計量數之比。 (2)根據已知反應達平衡后，降低溫度，A的轉化率增大，說明正反應是放熱反應。在5～7 min內，K值不變，說明平衡移動不是由溫度引起的，因此此處條件只能是增大壓強。(3)根據速率—時間圖分析，t3處改變的條件是升溫，t5處改變的條件是使用催化劑，t6處改變的條件是減壓，因此有K1>K2＝K3＝K4。由于整個過程條件的改變均導致化學平衡逆向移動，因此A的轉化率最大的一段時間是t2～t3。 答案：(1)A＋2B2C　 0．05 molL－1min－1　(2)增大壓強 (3)K1>K2＝K3＝K4　t2～t3