《（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 課時梯級作業(yè)二十五 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 課時梯級作業(yè)二十五 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（全國通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 課時梯級作業(yè)二十五 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向 一、選擇題(本題包括6小題,每題7分,共42分) 1.(2018·滁州模擬) 利用下列反應(yīng):Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9%的高純鎳。下列說法正確的是 (　　) A.50～80 ℃時,適當增大壓強,有利于Ni(CO)4的生成 B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式是K= C.50～200 ℃范圍內(nèi),該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度無關(guān) D.利用上述原理提純粗鎳需要消耗大量的CO氣體 【解析】選A。A中正反應(yīng)是氣體體積減小的

2、反應(yīng),增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動;B中固體和純液體的濃度為定值,平衡常數(shù)表達式中不應(yīng)該體現(xiàn)Ni的濃度;C中平衡常數(shù)與溫度相關(guān);D中CO在可逆反應(yīng)中循環(huán)使用。 2. 化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進行程度的標志,在常溫下,下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值如下: 2NO(g)N2(g)+O2(g)　K1=1×1030 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　K2=2×1081 2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92 以下說法正確的是 (　　) A.常溫下,NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K1=c(N2)·c(O2) B.常溫下,水分解產(chǎn)生O2,此時平衡

3、常數(shù)的數(shù)值約為5×10-80 C.常溫下,NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2 D.以上說法都不正確 【解析】選C。A項,應(yīng)為K1=[c(N2)·c(O2)]/[c2(NO)],錯誤;B項,常溫下,水分解產(chǎn)生O2,此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為=5×10-82,錯誤;C項,平衡常數(shù)越大,反應(yīng)向正向進行的程度越大,正確。 【加固訓(xùn)練】 　　(2018·安慶模擬)下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法中,正確的是 (　　) A.在任何條件下,化學(xué)平衡常數(shù)都是一個定值 B.當改變反應(yīng)物的濃度時,化學(xué)平衡常數(shù)會發(fā)生改變 C.化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度、反應(yīng)物濃度、體

4、系的壓強都有關(guān) D.由化學(xué)平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應(yīng)進行的程度 【解析】選D。化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度、壓強、催化劑無關(guān)。3.(2018·淮南模擬)下列對化學(xué)反應(yīng)預(yù)測正確的是 (　　) 選項 化學(xué)反應(yīng)方程式 已知條件 預(yù)測 A M(s)X(g)+Y(s) ΔH>0 它是非自發(fā)反應(yīng) B W(s)+xG(g)2Q(g) ΔH<0,自發(fā)反應(yīng) x可能等于1、2、3 C 4X(g)+5Y(g)4W(g)+ 6G(g) 能自發(fā)反應(yīng) ΔH一定小于0 D 4M(s)+N(g)+2W(l) 4Q(s) 常溫下,自發(fā)進行 ΔH>0 【解析】選B。根據(jù)復(fù)

5、合判據(jù):ΔG=ΔH-T·ΔS,M(s)X(g)+Y(s),固體分解生成氣體,為熵增反應(yīng),ΔH>0,在高溫下,能自發(fā)進行,A錯誤;W(s)+xG(g)2Q(g) 　ΔH<0,能自發(fā)進行,若熵增,任何溫度下都能自發(fā)進行,若熵減,在低溫條件下能自發(fā)進行,所以,G的計量數(shù)不確定,x等于1、2或3時,都符合題意,B正確; 4X(g)+5Y(g)4W(g)+6G(g)是熵增反應(yīng),當ΔH>0時,在高溫下可能自發(fā)進行,C錯誤;4M(s)+N(g)+2W(l)4Q(s)為熵減反應(yīng),常溫下能自發(fā)進行,說明該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng),D錯誤。 【加固訓(xùn)練】 　　分析下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進行的是 (　　)

6、 A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g) ΔH=+163 kJ·mol-1 B.H2O2(l)O2(g)+H2O(l) ΔH=-98 kJ·mol-1 C.HgO(s)Hg(l)+O2(g) ΔH=+91 kJ·mol-1 D.Ag(s)+Cl2(g)AgCl(s) ΔH=-127 kJ·mol-1 【解析】選B。A項,反應(yīng)是熵減的吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS<0,在任何溫度下都不能自發(fā)進行,錯誤;B項,反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),ΔH<0,ΔS>0, 在任何溫度下均能自發(fā)進行,正確;C項,反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS>0,在低溫下不能自發(fā)進行,錯誤;D項,反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng)

7、,ΔH<0,ΔS<0,在高溫下不能自發(fā)進行,錯誤。 4.(2018·廣州模擬)在一定溫度下,改變反應(yīng)物中n(SO2)對反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0的影響如圖所示,下列說法正確的是 (　　) A.反應(yīng)b、c點均為平衡點,a點未達到平衡且向正反應(yīng)方向進行 B.a、b、c三點的平衡常數(shù)Kb>Kc>Ka C.上述圖象可以得出SO2的含量越高得到的混合氣體中SO3的體積分數(shù)越高 D.a、b、c三點中,a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高 【解析】選D。題圖中曲線是SO2的起始物質(zhì)的量與平衡時SO3的體積分數(shù)的關(guān)系,因此曲線上的所有點都是在對應(yīng)條件下平衡時SO3的體積

8、分數(shù),A項錯誤;由于溫度沒有變化,不同平衡點的平衡常數(shù)相等,B項錯誤;從曲線圖上可以看出平衡時SO3的體積分數(shù)隨起始時SO2的物質(zhì)的量的增加先增大后減小,C項錯誤;反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率隨SO2和氧氣物質(zhì)的量比增加而減小,因此a、b、c三點中,a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高,D項正確。 5.已知:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=Q kJ·mol-1,850 ℃時在體積為10 L的反應(yīng)容器中,通入一定量的CO和H2O(g)發(fā)生上述反應(yīng),CO和H2O(g)濃度變化如圖所示,下列敘述錯誤的是 (　　) A.850 ℃時,0～4 min時平均反應(yīng)速率v(CO)= 0.

9、03 mol·L-1·min-1 B.850 ℃時,起始時CO和H2O(g)共為1 mol,其中水蒸氣的體積分數(shù)為x,則平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為y=x C.該反應(yīng)在500 ℃時進行,平衡常數(shù)為9,則Q<0 D.該反應(yīng)能夠自發(fā)進行是由熵判據(jù)決定的 【解析】選D。根據(jù)圖象可知,0～4 min時,CO的濃度從0.20 mol·L-1減小到 0.08 mol·L-1,則反應(yīng)速率為v(CO)==0.03 mol·L-1·min-1,A正確;由圖知850 ℃時,K===1,起始時CO和H2O(g)共為1 mol,其中水蒸氣的體積分數(shù)為x,所以H2O(g)的物質(zhì)的量為xmol,CO的物質(zhì)的量為(1-x

10、)mol;設(shè)平衡時CO轉(zhuǎn)化了a,根據(jù)平衡常數(shù)表達式可以得出K==計算出a=x-x2,則CO的轉(zhuǎn)化率y==x,B正確;計算知850 ℃的K=1,500 ℃ 時K=9,該反應(yīng)放熱,Q<0,C正確;自發(fā)反應(yīng)有能量降低的趨勢,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),有向正反應(yīng)方向自發(fā)進行的趨勢,故不僅僅由熵判據(jù)決定的,D錯誤。 6.(2018·宣城模擬)一定溫度下,在一個容積為1 L的密閉容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),發(fā)生反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g),經(jīng)充分反應(yīng)達到平衡后,生成的HI(g)的體積分數(shù)為50%,在該溫度下,在另一個容積為2 L的密閉容器中充入 1 mol HI(g)

11、發(fā)生反應(yīng)HI(g)H2 (g)+I2(g),則下列判斷正確的是(　　) A.后一反應(yīng)的平衡常數(shù)為1 B.后一反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.5 C.后一反應(yīng)達到平衡時,H2的平衡濃度為0.25 mol·L-1 D.后一反應(yīng)達到平衡時,HI(g)的平衡濃度為0.5 mol·L-1 【解析】選B。一定溫度下,將H2和I2各1 mol的氣態(tài)混合物充入1 L的密閉容器中,充分反應(yīng),達到平衡后生成的HI(g)的氣體占總體積的50%,設(shè)轉(zhuǎn)化的氫氣為x mol,依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式為 H2　+　I2　2HI 起始量(mol·L-1) 1 1 0

12、 變化量(mol·L-1) x x 2x 平衡量(mol·L-1) 1-x 1-x 2x HI(g)的體積分數(shù)為50%,則×100%=50%,解得x=0.5。 故K==4,該溫度下,在另一個容積為2 L的密閉容器中充入1 mol HI(g)發(fā)生反應(yīng)HI(g)H2(g)+I2(g),等效為充入H2和I2各0.5 mol,又該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng),故與原平衡成比例等效,則新平衡時氫氣為0.5 mol×= 0.25 mol,HI(g)為1 mol×=0.5 mol。根據(jù)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),結(jié)合正反應(yīng)與逆反應(yīng)的平衡常數(shù)成倒數(shù)關(guān)系,故2HIH2+I2的平

13、衡常數(shù)為,又同一反應(yīng)平衡常數(shù)與系數(shù)成冪次方關(guān)系,故后一反應(yīng)的平衡常數(shù)為=0.5,故A錯誤,B正確;根據(jù)以上計算后一反應(yīng)達到平衡時,H2的平衡濃度為=0.125 mol·L-1,故C錯誤;根據(jù)以上計算后一反應(yīng)達到平衡時,HI(g)的平衡濃度為= 0.25 mol·L-1,故D錯誤。 二、非選擇題(本題包括3小題,共58分) 7.(19分)(2018·武漢模擬)已知:反應(yīng)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常數(shù)為K1;反應(yīng)②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常數(shù)為K2,不同溫度下K1、K2的值如下表所示: 溫度 K1 K2 973 K 1.4

14、7 2.38 1 173 K 2.15 1.67 (1)從表中數(shù)據(jù)可以推斷:反應(yīng)①是__________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。? (2)現(xiàn)有反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3的表達式: _______________________。? (3)根據(jù)反應(yīng)①與②,可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系式。據(jù)此關(guān)系式及表中數(shù)據(jù),也能推斷出反應(yīng)③是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。欲使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動,可采用的措施有__________(填序號)。? A.縮小反應(yīng)容器容積 B.擴大反應(yīng)容器容積 C.降低溫度 D.升高

15、溫度 E.使用合適的催化劑 F.設(shè)法減少CO的量 【解析】(1)反應(yīng)①的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大,說明溫度升高,平衡正向移動,反應(yīng)①的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 (2)K1= ,K2=,K3==。 (3)當973 K時,K3==≈0.62,而當1 173 K時,K3==≈1.29,反應(yīng)③的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大,故反應(yīng)③的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,可使平衡正向移動;由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,改變?nèi)萜黧w積,不能使平衡發(fā)生移動;使用催化劑也不能使平衡發(fā)生移動;減少生成物的量,能使平衡正向移動。 答案:(1)吸　(2)K3= (3)D、F 8.(19分)高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法,

16、發(fā)生的主要反應(yīng)為 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1。 (1)已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨,s)2Fe(s)+3CO(g)　ΔH1=+489.0 kJ·mol-1 ②C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1,則a=__________。? (2)冶煉鐵的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=__________,溫度升高后,K值__________(填“增大”“不變”或“減小”)。? (3)在T ℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64,在2 L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì),反應(yīng)經(jīng)過一段時

17、間后達到平衡。 Fe2O3 CO Fe CO2 甲/mol 1.0 1.0 1.0 1.0 乙/mol 1.0 2.0 1.0 1.0 ①甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為__________。? ②下列說法正確的是__________(填字母)。? a.若容器內(nèi)氣體密度恒定,表示反應(yīng)達到平衡狀態(tài) b.甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙容器中的 c.甲、乙容器中,CO的平衡濃度之比為2∶3 d.增加Fe2O3的量可以提高CO的轉(zhuǎn)化率 【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律,由①-②×3得Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) 　ΔH=(489.0-1

18、72.5×3)kJ·mol-1=-28.5 kJ·mol-1,故a=-28.5。 (2)固體物質(zhì)不能寫入平衡常數(shù)表達式中,故K=。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)將減小。 (3)①設(shè)平衡時,反應(yīng)用去x mol CO,則平衡時CO、CO2的物質(zhì)的量分別為 (1-x) mol、(1+x) mol。因化學(xué)方程式中兩氣體物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)相等,所以可將物質(zhì)的量直接代入平衡常數(shù)表達式中,得=64,解得x=0.6,即CO的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,平衡時CO的濃度為0.2 mol·L-1。②由于該反應(yīng)有固體參加和生成,故只要平衡發(fā)生移動,氣體的質(zhì)量就會發(fā)生變化,密度也就改變,所以當氣體密

19、度恒定時,反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài),a項正確;根據(jù)題給數(shù)據(jù),可求得乙容器中平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為70%,濃度為0.3 mol·L-1,故b項錯誤、c項正確。Fe2O3是固體,增加它的量對平衡無影響,故d項錯誤。 答案:(1)-28.5　(2)　減小 (3)①60%?、赼、c 9.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)(1)在固定體積的密閉容器中,進行如下化學(xué)反應(yīng):N2(g) +3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表: T/K 298 398 498 平衡常數(shù)K 4.1×106 K1 K2 ①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式:K=__________。? ②試判斷K

20、1__________K2(填寫“>”“=”或“<”)。? ③下列各項能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是__________(填字母)。? a.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2 b.v正(N2)=3v逆(H2) c.容器內(nèi)壓強保持不變 d.混合氣體的密度保持不變 (2)對于合成氨反應(yīng)而言,如圖有關(guān)圖象一定正確的是(填字母)________。? (3)一定溫度下,在1 L密閉容器中充入1 mol N2和 3 mol H2并發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定,10 min達到平衡時,氣體的總物質(zhì)的量為原來的,則N2的轉(zhuǎn)化率α(N2)=__________,以NH3表示該過程的反應(yīng)

21、速率v(NH3)=__________。? 【解析】(1)此反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡常數(shù)減小;b選項正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;d選項密度=,平衡移動氣體質(zhì)量不變,由固定體積的密閉容器可知氣體體積不變,所以d選項不能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)。 (2)a.升高溫度,平衡逆向移動,則氨氣的體積分數(shù)減小,但反應(yīng)到達平衡的時間縮短,正確;b.反應(yīng)到達平衡時,各物質(zhì)濃度變化量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比,氫氣與氨氣濃度變化量之比為3∶2,錯誤;c.使用催化劑加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時間,但不影響平衡移動,符合題意,正確。 (3)設(shè)N2的轉(zhuǎn)化率為α。 則可知 N2(g) + 3H

22、2(g)2NH3(g) 開始時物質(zhì)的量 濃度mol·L-1 1 3 0 平衡時物質(zhì)的量 濃度mol·L-1 1-α 3-3α 2α 由題意可知=,α=25%, v(NH3)===0.05 mol·L-1·min-1。 答案:(1)①?、??、踓　(2)a、c (3)25%　0.05 mol·L-1·min-1 【加固訓(xùn)練】 　　(2018·合肥模擬)用NH3催化還原NxOy可以消除氮氧化物的污染。 已知 反應(yīng)Ⅰ:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)　ΔH1 反應(yīng)Ⅱ:2NO(g)+O2(

23、g)2NO2(g)　ΔH2(且|ΔH1|=2|ΔH2|) 反應(yīng)Ⅲ:4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)　ΔH3 反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ在不同溫度時的平衡常數(shù)及其大小關(guān)系如表所示。 溫度/K 反應(yīng)Ⅰ 反應(yīng)Ⅱ 已知:K1>K′1, K2>K′2 298 K1 K2 398 K′1 K′2 (1)推測反應(yīng)Ⅲ是________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。? (2)相同條件下,反應(yīng)Ⅰ在2 L密閉容器內(nèi)進行,選用不同的催化劑,反應(yīng)產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖甲所示。 ①計算0～4 min在A催化劑作用下,反應(yīng)速率v(NO)=_____

24、___。? ②下列說法正確的是________(填字母)。? a.該反應(yīng)的活化能大小順序為Ea(A)>Ea(B)>Ea(C) b.增大壓強能使反應(yīng)速率加快,是因為增加了活化分子百分數(shù) c.單位時間內(nèi)H—O鍵與N—H鍵斷裂的數(shù)目相等時,說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài) d.若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),當K值不變時,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài) (3)一定條件下,反應(yīng)Ⅱ達到平衡時體系中n(NO)∶n(O2)∶n(NO2)=2∶1∶2。在其他條件不變時,再充入NO2氣體,分析NO2體積分數(shù)φ(NO2)的變化情況(填“變大”“變小”或“不變”):恒溫恒壓容器,φ(NO2)________;恒溫恒容容

25、器,φ(NO2) ________。? (4)一定溫度下,反應(yīng)Ⅲ在容積可變的密閉容器中達到平衡,此時容積為3 L,c(N2)與反應(yīng)時間t變化曲線X如圖乙所示,若在t1 min時改變一個條件,曲線X變?yōu)榍€Y或曲線Z。則:變?yōu)榍€Y改變的條件是____________;變?yōu)榍€Z改變的條件是________________________________________。? 【解析】(1)分析表中數(shù)據(jù)可知,對反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,溫度升高時,K值減小,平衡逆向移動,故兩個反應(yīng)都是放熱反應(yīng),即ΔH1<0,ΔH2<0。反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng)Ⅱ×3得反應(yīng)Ⅲ,則ΔH3=ΔH1-3ΔH2=2ΔH2-3ΔH2=-ΔH

26、2,因為ΔH2<0,所以ΔH3>0,反應(yīng)Ⅲ是吸熱反應(yīng)。 (2)①v(NO)=v(N2)=×=0.375 mol·L-1·min-1。②相同時間內(nèi)生成的N2越多,則活化分子數(shù)越多,活化能越低,a項錯誤;增大壓強能使反應(yīng)速率加快,是因為增加了單位體積內(nèi)的活化分子數(shù),活化分子的百分數(shù)不變,b項錯誤;單位時間內(nèi)H—O鍵與N—H鍵斷裂的數(shù)目相等時,說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài),c項正確;若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),當K值不變時,說明反應(yīng)中放出的熱量和吸收的熱量相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),d項正確。(3)恒溫恒壓容器中的平衡是等效平衡,φ(NO2)不變;恒溫恒容容器中,再充入NO2氣體,相當于增大壓強,平衡正向移動,φ(NO2)變大。(4)曲線Y比曲線X先達到平衡,但平衡狀態(tài)相同,改變的條件是加入催化劑;曲線Z,N2的濃度由 2 mol·L-1瞬間增大到3 mol·L-1,容器體積應(yīng)由3 L減小到2 L,改變的條件是將容器的體積快速壓縮至2 L。 答案:(1)吸熱 (2)①0.375 mol·L-1·min-1?、赾d (3)不變　變大　(4)加入催化劑　將容器體積快速壓縮至2 L