PAGEPAGE1課后限時(shí)集訓(xùn)24化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)平衡常數(shù)(建議用時(shí)：35分鐘)一、選擇題(1～4題只有一個(gè)正確答案，5～6題有一個(gè)或兩個(gè)正確答案)1．(2024·南陽一中模擬)下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是()A．N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C．工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵增加的放熱反應(yīng)，在任何溫度下都可自發(fā)進(jìn)行D．工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在低溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行[答案]D2．已知450℃時(shí)，反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的K＝50，由此推想在450℃時(shí)，反應(yīng)2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為()A．50 B．0.02C．100 D．無法確定B[K′＝eq\f(1,K)＝eq\f(1,50)＝0.02，B正確。]3．已知NO和O2經(jīng)反應(yīng)①和反應(yīng)②轉(zhuǎn)化為NO2，其能量變更隨反應(yīng)過程的圖示如下。①2NO(g)N2O2(g)ΔH1，平衡常數(shù)K1②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2，平衡常數(shù)K2下列說法中不正確的是()A．ΔH1<0，ΔH2<0B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)K＝K1/K2C．表示2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2D．反應(yīng)②的速率大小確定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率B[由題圖可知反應(yīng)①和反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，所以ΔH1<0，ΔH2<0，A項(xiàng)正確；反應(yīng)①＋反應(yīng)②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1×K2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)①＋反應(yīng)②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2，C項(xiàng)正確；反應(yīng)速率主要取決于慢反應(yīng)的反應(yīng)速率，反應(yīng)②的活化能大于反應(yīng)①，所以反應(yīng)②的反應(yīng)速率小于反應(yīng)①，故反應(yīng)②的速率大小確定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率，D項(xiàng)正確。]4．密閉容器中，由H2和CO干脆制備二甲醚(CH3OCH3)，其過程包含以下反應(yīng)：ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24.5kJ·mol－1當(dāng)其他條件相同時(shí)，由H2和CO干脆制備二甲醚的反應(yīng)中，CO平衡轉(zhuǎn)化率隨條件X的變更曲線如圖所示。下列說法中正確的是()A．由H2和CO干脆制備二甲醚的反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．條件X為壓強(qiáng)C．X增大，二甲醚的產(chǎn)率肯定增大D．X增大，該反應(yīng)的平衡常數(shù)肯定減小A[依據(jù)蓋斯定律，將ⅰ×2＋ⅱ得：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1，因此由H2和CO干脆制備二甲醚的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確；若X表示壓強(qiáng)，依據(jù)2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，壓強(qiáng)越大，CO的平衡轉(zhuǎn)化率越大，與圖像不符，B項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)圖像可知，X可能是溫度，溫度上升，平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，二甲醚的產(chǎn)率減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)圖像可知，X可能是CO的濃度，增大CO的濃度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，但平衡常數(shù)不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]5．(2024·試題調(diào)研)已知T1溫度下在容積為10L的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2W(s)ΔH，起始時(shí)充入15molX與15molY,10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得平均速率v(Z)＝0.12mol·L－1·min－1。下列有關(guān)說法正確的是()A．T1溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為2.56B．平衡時(shí)再充入肯定量的X，平衡正向移動(dòng)，X的轉(zhuǎn)化率增大C．若T2>T1，T2時(shí)K＝1.52，則該反應(yīng)的ΔH>0D．若其他條件不變，T3溫度下，K＝1.96，則Y的平衡轉(zhuǎn)化率約為41.3%D[依據(jù)Z的反應(yīng)速率可知平衡時(shí)c(Z)＝1.2mol·L－1，則平衡時(shí)，c(X)＝0.9mol·L－1，c(Y)＝0.9mol·L－1，W為固體，平衡常數(shù)K＝eq\f([Z]2,[X][Y])＝eq\f(1.22,0.9×0.9)≈1.78，A項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡時(shí)，再充入肯定量的X，平衡正向移動(dòng)，但X的轉(zhuǎn)化率減小，Y的轉(zhuǎn)化率增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度上升，平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，C項(xiàng)錯(cuò)誤；T3溫度下，K＝1.96，則X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2W(s)起始/(mol·L－1)1.51.50轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)xx2x平衡/(mol·L－1)1.5－x1.5－x2x平衡常數(shù)K＝eq\f(2x2,1.5－x×1.5－x)＝1.96，解得x≈0.62，則Y的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.62mol·L－1,1.5mol·L－1)×100%≈41.3%，D項(xiàng)正確。]6．在一密閉容器中加入等物質(zhì)的量的A、B，發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)＋2B(g)3C(s)＋2D(g)，其平衡常數(shù)隨溫度和壓強(qiáng)的變更如表所示：壓強(qiáng)/Mpa平衡常數(shù)溫度/℃1.01.52.0300ab16516c64e800160fg下列推斷正確的是()A．ΔH＞0B．其他條件相同，反應(yīng)速率：v(1.0MPa)＞v(1.5MPa)C．g＞fD．壓強(qiáng)為2.0MPa，溫度為800℃AD[由表格中的數(shù)據(jù)知，平衡常數(shù)隨溫度上升而增大，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，A項(xiàng)正確。增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，K值不變，所以g＝f，C項(xiàng)錯(cuò)誤。該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，其他條件不變，增大壓強(qiáng)時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率增大，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫使平衡正向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)正確。]二、非選擇題7．元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(藍(lán)紫色)、Cr(OH)eq\o\al(－,4)(綠色)、Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙紅色)、CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)等形式存在，Cr(OH)3犯難溶于水的灰藍(lán)色固體，回答下列問題：CrOeq\o\al(2－,4)和Cr2Oeq\o\al(2－,7)在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))隨c(H＋)的變更如圖所示。(1)用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)_____________________________________________________________________________________。(2)由圖可知，溶液酸性增大，CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。依據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。(3)上升溫度，溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。[解析](1)由信息CrOeq\o\al(2－,4)和Cr2Oeq\o\al(2－,7)在溶液中可相互轉(zhuǎn)化，再結(jié)合圖像知，Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。(2)由圖可知，溶液的酸性增加，Cr2Oeq\o\al(2－,7)的濃度越大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率增大；由反應(yīng)2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O得該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為eq\f([Cr2O\o\al(2－,7)],[CrO\o\al(2－,4)]2[H＋]2)，依據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)可以得出[H＋]＝1.0×10－7mol·L－1、[Cr2Oeq\o\al(2－,7)]＝0.25mol·L－1，可求出轉(zhuǎn)化的[CrOeq\o\al(2－,4)]＝0.25mol·L－1×2＝0.5mol·L－1，進(jìn)一步可得平衡時(shí)[CrOeq\o\al(2－,4)]＝0.5mol·L－1，代入表達(dá)式中得平衡常數(shù)K＝1.0×1014L3·mol－3。(3)溶液中CrOeq\o\al(2－,4)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，由上升溫度平衡向吸熱的方向移動(dòng)，得出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH小于0。[答案](1)2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O(2)增大1.0×1014L3·mol－3(3)小于8．(2024·許昌一診)溫度為T1時(shí)，在容積為1L的恒容密閉容器中充入0.6mol的NO2，達(dá)平衡時(shí)c(O2)＝0.2mol·L－1，僅發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)ΔH>0。試驗(yàn)測(cè)得：v正＝v(NO2)消耗＝k正[NO2]2，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆[NO]2[O2]，k正、k逆為速率常數(shù)，僅受溫度影響。請(qǐng)回答：(1)T1溫度時(shí)，K＝________，eq\f(k正,k逆)＝________；(2)當(dāng)溫度變更為T2時(shí)，若k正＝k逆，則T1_____T2(填“>”或“<”)，其理由是__________________________________________________________________。[解析](1)由反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)ΔH>0起始(mol·L－1)0.600轉(zhuǎn)化(mol·L－1)2x2xx平衡時(shí)(mol·L－1)0.6－2x2xx溫度為T1時(shí)，由題可知，x＝0.2，K＝eq\f([NO]2[O2],[NO2]2)＝eq\f(0.42×0.2,0.22)mol·L－1＝0.8mol·L－1。平衡時(shí)v正＝v逆，即k正[NO2]2＝k逆[NO]2[O2]，知K＝eq\f(k正,k逆)＝0.8。(2)當(dāng)k正＝k逆時(shí)K′＝1>K，說明平衡右移，又因正反應(yīng)為吸熱，故T2>T1。[答案](1)0.8mol·L－10.8(2)<k正＝k逆時(shí)，K′＝eq\f(k正,k逆)＝1>0.8，又因該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，上升溫度，右移，K增大，故T1<T29．(2024·十堰模擬)NOx主要來源于汽車尾氣，可以利用化學(xué)方法將其轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)。已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol－1，②2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH＝－564kJ·mol－1。(1)2NO(g)＋2CO(g)eq\o(,\s\up9(催化劑))2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝________，該反應(yīng)在________下能自發(fā)進(jìn)行(填“高溫”“低溫”或“隨意溫度”)。(2)T℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應(yīng)過程(0～15min)中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變更如上圖所示。①已知：平衡時(shí)氣體的分壓＝氣體的體積分?jǐn)?shù)×體系的總壓強(qiáng)，T℃時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)體系的總壓強(qiáng)為p＝20MPa，則T℃時(shí)該反應(yīng)的壓力平衡常數(shù)Kp＝______；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡將________(填“向左”“向右”或“不”)移動(dòng)。②15min時(shí)，若變更外界反應(yīng)條件，導(dǎo)致n(NO)發(fā)生如圖所示的變更，則變更的條件可能是________(填字母)。A．增大CO濃度 B．升溫C．減小容器體積 D．加入催化劑[解析](1)依據(jù)蓋斯定律知：由②－①得ΔH＝－744kJ·mol－1。又因該反應(yīng)為熵減(ΔS<0)，在低溫下能自發(fā)進(jìn)行。(2)①2NO(g)＋2CO(g)eq\o(,\s\up9(催化劑))2CO2(g)＋N2(g)起始/mol：0.40.400變更/mol:0.20.20.20.1平衡/mol:0.20.20.20.1p/MPaeq\f(2,7)×20eq\f(2,7)×20eq\f(2,7)×20eq\f(1,7)×20Kp＝eq\f(\f(2,7)×202×\f(1,7)×20,\f(2,7)×202×\f(2,7)×202)(MPa)－1＝0.0875(MPa)－1依據(jù)①的分析，化學(xué)平衡常數(shù)K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.2,2)))2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1,2))),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.2,2)))2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.2,2)))2)(mol·L－1)－1＝5(mol·L－1)－1，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此時(shí)的濃度商仍為5(mol·L－1)－1，因此平衡不移動(dòng)。②增大CO濃度和減小體積，平衡右移，n(NO)減小，A、C符合；升溫，平衡左移，n(NO)增大，加催化劑，平衡不移動(dòng)，n(NO)不變，B、D不符合。[答案](1)－744kJ·mol－1低溫(2)①0.0875(MPa)－1或eq\f(7,80)(MPa)－1不②AC10．Bodensteins探討了下列反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)ΔH>0在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如表所示：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)依據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為________。(2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正＝k正x2(HI)，逆反應(yīng)速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為______(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，則在t＝40min時(shí)，v正＝________min－1。[解析](1)由表中數(shù)據(jù)可知，無論是從正反應(yīng)方向起先，還是從逆反應(yīng)方向起先，最終x(HI)均為0.784，說明此時(shí)已達(dá)到了平衡狀態(tài)。設(shè)HI的初始濃度為1mol·L－1，則：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)初始濃度/(mol·L－1)100eq\a\vs4\al(轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1)0.2160.1080.108eq\a\vs4\al(平衡濃度/mol·L－1)0.7840.1080.108K＝eq\f([H2][I2],[HI]2)＝eq\f(0.108×0.108,0.7842)。(2)建立平衡時(shí)，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝eq\f(x2HI,xH2·xI2)k正。由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，故k逆＝eq\f(x2HI,xH2·xI2)k正＝eq\f(c2HI,cH2·cI2)k正＝eq\f(k正,K)。在40min時(shí)，x(HI)＝0.85，則v正＝0.0027min－1×0.852≈1.95×10－3min－1。[答案](1)eq\f(0.108×0.108,0.7842)(2)k正/K1.95×10－311．(2024·廣東名校聯(lián)考)Cu2O與ZnO組成的催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝akJ·mol－1。按n(H2)/n(CO)＝2將H2與CO充入VL恒容密閉容器中，在肯定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。(1)該反應(yīng)的ΔH________(填“<”或“>”)0，圖中p1、p2、p3由大到小的依次是________。(2)起始時(shí)，甲容器中[H2]＝0.20mol·L－1，[CO]＝0.10mol·L－1，在p3及T1℃下反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。起始時(shí)，乙容器中[H2]＝0.40mol·L－1，[CO]＝0.20mol·L－1，T1A．大于40% B．小于40%C．等于40% D．等于80%[解析](1)從題圖可看出，在壓強(qiáng)相同時(shí)，上升溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，即上升溫度平衡逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，相同溫度下，壓強(qiáng)越大，CO的平衡轉(zhuǎn)化率越高，即p1>p2>p3。(2)由題圖可知在p3、T1℃時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，Δ[CO]＝Δ[CH3mol·L－1、Δ[H2]＝0.08mol·L－1，即平衡時(shí)[CO]＝0.06mol·L－1、[H2]＝0.12mol·L－1、[CH3OH]＝0.04mol·L－1，故平衡常數(shù)K＝eq\f(0.04,0.06×0.122)L2·mol－2≈46.3L2·mol－2。乙容器中反應(yīng)物起始濃度為甲容器中的2倍，則乙容器中反應(yīng)達(dá)到的平衡相當(dāng)于將甲容器體積壓縮一半所達(dá)到的平衡，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于40%，A項(xiàng)正確。[答案](1)<p1>p2>p3(2)46.3A12．(2024·湖南四校聯(lián)考)工業(yè)上可用排放的CO2與NH3合成尿素的方法達(dá)到NH3減排的目的：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH<0。(1)肯定條件下，在1L的密閉容器中充入1molCO2和肯定量的NH3，模擬工業(yè)生產(chǎn)得到CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨氨碳比[eq\f(nNH3,nCO2)＝x]的變更如圖所示，其他條件不變，α隨x增大而增大的緣由是___________________________________________________________________________________________________________；實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中氨碳比限制在4.0左右，而不是4.5的緣由是_____________________________________________________________________________________；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。(2)若x＝2.0，在1L的恒容密閉容器中充入肯定量的CO2和NH3，此時(shí)體系壓強(qiáng)為p1kPa,5min達(dá)到平衡時(shí)生成1molCO(NH2)2，此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為eq\f(2,3)p1kPa，則用NH3表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為________，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________。[解析](1)x增大，即NH3的濃度增大，平衡正向移