2021版新高考化学一轮复习 课后限时集训24 化学反应的方向 化学平衡常数 鲁科版

1课后限时集训24化学反应的方向化学平衡常数(建议用时：35分钟)一、选择题(1～4题只有一个正确答案，5～6题有一个或两个正确答案)1．(2019·南阳一中模拟)下列有关合成氨工业的说法正确的是()A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温时可自发进行[答案]D2．已知450℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的K＝50，由此推测在450℃时，反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的化学平衡常数为()A．50B．0.02C．100D．无法确定B[K′＝1K＝150＝0.02，B正确。]3．已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2，其能量变化随反应过程的图示如下。①2NO(g)N2O2(g)ΔH1，平衡常数K1②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2，平衡常数K2下列说法中不正确的是()A．ΔH10，ΔH20B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝K1/K2C．表示2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2D．反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率B[由题图可知反应①和反应②的反应物总能量高于生成物总能量，所以ΔH10，ΔH20，A项正确；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1×K2，B项错误；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2，C项正确；反应速率主要取决于慢反应的反应速率，反应②的活化能大于反应①，所以反应②的反应速率小于反应①，故反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，D项正确。]24．密闭容器中，由H2和CO直接制备二甲醚(CH3OCH3)，其过程包含以下反应：ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24.5kJ·mol－1当其他条件相同时，由H2和CO直接制备二甲醚的反应中，CO平衡转化率随条件X的变化曲线如图所示。下列说法中正确的是()A．由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应B．条件X为压强C．X增大，二甲醚的产率一定增大D．X增大，该反应的平衡常数一定减小A[根据盖斯定律，将ⅰ×2＋ⅱ得：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1，因此由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应，A项正确；若X表示压强，根据2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，压强越大，CO的平衡转化率越大，与图像不符，B项错误；根据图像可知，X可能是温度，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，二甲醚的产率减小，C项错误；根据图像可知，X可能是CO的浓度，增大CO的浓度，CO的平衡转化率减小，但平衡常数不变，D项错误。]5．(2019·试题调研)已知T1温度下在容积为10L的密闭容器中发生可逆反应X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2W(s)ΔH，起始时充入15molX与15molY,10min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(Z)＝0.12mol·L－1·min－1。下列有关说法正确的是()A．T1温度下该反应的平衡常数为2.56B．平衡时再充入一定量的X，平衡正向移动，X的转化率增大C．若T2T1，T2时K＝1.52，则该反应的ΔH0D．若其他条件不变，T3温度下，K＝1.96，则Y的平衡转化率约为41.3%D[根据Z的反应速率可知平衡时c(Z)＝1.2mol·L－1，则平衡时，c(X)＝0.9mol·L－1，c(Y)＝0.9mol·L－1，W为固体，平衡常数K＝[Z]2[X][Y]＝1.220.9×0.9≈1.78，A项错误；平衡时，再充入一定量的X，平衡正向移动，但X的转化率减小，Y的转化率增大，B项错误；温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH0，C项错误；T3温度下，K＝1.96，则X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2W(s)起始/(mol·L－1)1.51.503转化/(mol·L－1)xx2x平衡/(mol·L－1)1.5－x1.5－x2x平衡常数K＝2x21.5－x×1.5－x＝1.96，解得x≈0.62，则Y的平衡转化率为0.62mol·L－11.5mol·L－1×100%≈41.3%，D项正确。]6．在一密闭容器中加入等物质的量的A、B，发生如下反应：2A(g)＋2B(g)3C(s)＋2D(g)，其平衡常数随温度和压强的变化如表所示：压强/Mpa平衡常数温度/℃1.01.52.0300ab16516c64e800160fg下列判断正确的是()A．ΔH＞0B．其他条件相同，反应速率：v(1.0MPa)＞v(1.5MPa)C．g＞fD．压强为2.0MPa，温度为800℃时，A的转化率最大AD[由表格中的数据知，平衡常数随温度升高而增大，故正反应为吸热反应，ΔH＞0，A项正确。增大压强，反应速率增大，B项错误。平衡常数只与温度有关，温度不变，K值不变，所以g＝f，C项错误。该反应的正反应为气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强时，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，该反应的正反应为吸热反应，升温使平衡正向移动，A的转化率增大，D项正确。]二、非选择题7．元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)－4(绿色)、Cr2O2－7(橙红色)、CrO2－4(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：CrO2－4和Cr2O2－7在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O2－7)随c(H＋)的变化如图所示。4(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_____________________________________________________________________________________。(2)由图可知，溶液酸性增大，CrO2－4的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。(3)升高温度，溶液中CrO2－4的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。[解析](1)由信息CrO2－4和Cr2O2－7在溶液中可相互转化，再结合图像知，Na2CrO4溶液中的转化反应为2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O。(2)由图可知，溶液的酸性增强，Cr2O2－7的浓度越大，平衡向正反应方向移动，因此CrO2－4的平衡转化率增大；由反应2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O得该转化反应的平衡常数表达式为[Cr2O2－7][CrO2－4]2[H＋]2，根据A点数据可以得出[H＋]＝1.0×10－7mol·L－1、[Cr2O2－7]＝0.25mol·L－1，可求出转化的[CrO2－4]＝0.25mol·L－1×2＝0.5mol·L－1，进一步可得平衡时[CrO2－4]＝0.5mol·L－1，代入表达式中得平衡常数K＝1.0×1014L3·mol－3。(3)溶液中CrO2－4的平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，由升高温度平衡向吸热的方向移动，得出正反应为放热反应，ΔH小于0。[答案](1)2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O(2)增大1.0×1014L3·mol－3(3)小于8．(2019·许昌一诊)温度为T1时，在容积为1L的恒容密闭容器中充入0.6mol的NO2，达平衡时c(O2)＝0.2mol·L－1，仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)ΔH0。实验测得：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逆为速率常数，仅受温度影响。请回答：(1)T1温度时，K＝________，k正k逆＝________；(2)当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T1_____T2(填“”或“”)，其理由是__________________________________________________________________。[解析](1)由反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)ΔH0起始(mol·L－1)0.6005转化(mol·L－1)2x2xx平衡时(mol·L－1)0.6－2x2xx温度为T1时，由题可知，x＝0.2，K＝[NO]2[O2][NO2]2＝0.42×0.20.22mol·L－1＝0.8mol·L－1。平衡时v正＝v逆，即k正[NO2]2＝k逆[NO]2[O2]，知K＝k正k逆＝0.8。(2)当k正＝k逆时K′＝1K，说明平衡右移，又因正反应为吸热，故T2T1。[答案](1)0.8mol·L－10.8(2)k正＝k逆时，K′＝k正k逆＝10.8，又因该反应为吸热反应，升高温度，右移，K增大，故T1T29．(2019·十堰模拟)NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将其转化为无毒无害的物质。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)催化剂2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝________，该反应在________下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。①已知：平衡时气体的分压＝气体的体积分数×体系的总压强，T℃时达到平衡，此时体系的总压强为p＝20MPa，则T℃时该反应的压力平衡常数Kp＝______；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。②15min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________(填字母)。A．增大CO浓度B．升温C．减小容器体积D．加入催化剂[解析](1)根据盖斯定律知：由②－①得ΔH＝－744kJ·mol－1。又因该反应为熵减(ΔS0)，在低温下能自发进行。(2)①2NO(g)＋2CO(g)催化剂2CO2(g)＋N2(g)6起始/mol：0.40.400变化/mol:0.20.20.20.1平衡/mol:0.20.20.20.1p/MPa27×2027×2027×2017×20Kp＝27×202×17×2027×202×27×202(MPa)－1＝0.0875(MPa)－1根据①的分析，化学平衡常数K＝0.222×0.120.222×0.222(mol·L－1)－1＝5(mol·L－1)－1，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此时的浓度商仍为5(mol·L－1)－1，因此平衡不移动。②增大CO浓度和减小体积，平衡右移，n(NO)减小，A、C符合；升温，平衡左移，n(NO)增大，加催化剂，平衡不移动，n(NO)不变，B、D不符合。[答案](1)－744kJ·mol－1低温(2)①0.0875(MPa)－1或780(MPa)－1不②AC10．Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)ΔH0在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表所示：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上