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跟蹤檢測（二十一） 化學平衡常數(shù) 化學反應進行的方向 1．對于反應C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有關說法正確的是(　　) A．平衡常數(shù)表達式為K＝ B．增大體系壓強，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化 C．升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小 D．增加C(s)的量，平衡正向移動 解析：選B　平衡常數(shù)表達式應為K＝，A錯誤；增大體系壓強，溫度不變，故平衡常數(shù)K不發(fā)生變化，B正確；升高體系溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)K增大，C錯誤；增加C(s)的量，平衡不移動，D錯誤。 2．(2019黃石模擬)已知“凡氣體分子總數(shù)增多的反應一定是熵增大的反應”。根據(jù)所學知識判斷，下列反應中，在任何溫度下都不能自發(fā)進行的是(　　) A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0 B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0 C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0 解析：選B　在任何溫度下都不能自發(fā)進行的反應符合ΔH－TΔS>0，即ΔH>0、ΔS<0，故B項反應符合題意。 3．(2019濰坊質檢)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，平衡常數(shù)增大 D．增加Y，Y的平衡轉化率增大 解析：選B　平衡常數(shù)表達式中不能出現(xiàn)固體或純液體物質，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。 4．(2019安徽省“江淮十?！甭?lián)考)300 ℃時，將氣體X和氣體Y各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH<0，一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數(shù)據(jù)如表所示： t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列說法正確的是(　　) A．前2 min的平均反應速率v(X)＝2.010－2 molL－1min－1 B．其他條件不變，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y，再次平衡時Y的轉化率不變 C．當v逆(Y)＝2v正(Z)時，說明反應達到平衡 D．該反應在250 ℃時的平衡常數(shù)小于1.44 解析：選B　A項，前2 min的平均反應速率v(X)＝v(Y)＝(0.04102) molL－1min－1＝2.010－3 molL－1min－1，錯誤；B項，其他條件不變，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y，相當于加壓，因為反應前后氣體分子數(shù)不變，加壓平衡不移動，再次平衡時Y的轉化率不變，正確；C項，當v逆(Y)＝2v正(Z)時，反應未達到平衡，錯誤；D項，該反應在300 ℃時平衡常數(shù)為1.44，降溫平衡右移，250 ℃時的平衡常數(shù)大于1.44，錯誤。 5．羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)　K＝0.1，反應前CO物質的量為10 mol，平衡后CO物質的量為 8 mol。下列說法正確的是(　　) A．升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應是吸熱反應 B．通入CO后，正反應速率逐漸增大 C．反應前H2S物質的量為7 mol D．CO的平衡轉化率為80% 解析：選C　升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，則該反應的正反應為放熱反應，故A錯誤；通入CO后，正反應速率瞬間增大，之后平衡發(fā)生移動，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大，當正反應速率和逆反應速率相等時，反應達到新的化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；設反應前H2S的物質的量為 a mol，容器的容積為1 L，列“三段式”進行解題： 　　　　　　 CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g) 10 a 0 0 2 2 2 2 8 a－2 2 2 平衡常數(shù)K＝＝0.1，解得a＝7，故C正確；CO的平衡轉化率為100%＝20%，故D錯誤。 6．某溫度下，H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)的平衡常數(shù)K＝。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和 CO2(g)，其起始濃度如表所示： 起始濃度 甲 乙 丙 c(H2)/(molL－1) 0.010 0.020 0.020 c(CO2)/(molL－1) 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是(　　) A．平衡時，乙中CO2的轉化率大于60% B．平衡時，甲中和丙中H2的轉化率均是60% C．平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 molL－1 D．反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢 解析：選C　設平衡時甲中CO2的轉化濃度為x molL－1， 　　 　 　　 H2(g)＋　CO2(g) H2O(g)＋CO(g) 起始/(molL－1) 0.010 0.010 0 0 轉化/(molL－1) x x x x 平衡/(molL－1) 0.010－x 0.010－x x x 根據(jù)平衡常數(shù)表達式：K＝＝，解得x＝0.006，則甲中CO2的轉化率為100%＝60%，由于乙相對甲增大了c(H2)，因此CO2的轉化率增大，A項正確；丙與甲為等效平衡，轉化率相等，B項正確；平衡時甲中c(CO2)＝0.010 molL－1－0.006 molL－1＝0.004 molL－1，丙中CO2的平衡濃度是甲中的兩倍為0.008 molL－1，C項錯誤；丙中反應物濃度最大，反應速率最快，甲中反應物濃度最小，反應速率最慢，D項正確。 7．T1 ℃時，在一容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。向密閉容器中加入NO和足量的活性炭，反應進行到不同時間測得各物質的物質的量如表： 時間/min 0 10 20 30 40 50 n(NO)/mol 3.0 1.6 1.0 1.0 a a n(N2)/mol 0 0.7 1.0 1.0 1.2 1.2 n(CO2)/mol 0 0.7 1.0 1.0 0.3 0.3 綜合表中數(shù)據(jù)判斷，下列說法正確的是(　　) A．30 min時改變的條件一定是充入氮氣 B．在10～20 min內，v(CO2)＝0.03 molL－1min－1 C．若升溫至T2 ℃時，反應的平衡常數(shù)K＝0.062 5，則ΔH>0 D．容器中混合氣體的密度保持不變，標志著達到化學平衡狀態(tài) 解析：選D　A項，根據(jù)題意知，T1 ℃時平衡常數(shù)K＝＝1，則可得＝1，a＝0.6，則30 min時改變條件導致平衡右移，且CO2的量減小，因此30 min時改變的條件是減小CO2的量，錯誤；B項，在10～20 min內，v(CO2)＝0.015 molL－1min－1，錯誤；C項，T1 ℃時，K＝1，若升溫至T2 ℃時，反應的平衡常數(shù)K＝0.062 5，K減小，則升溫使平衡左移，說明逆反應為吸熱反應，則ΔH<0，錯誤；D項，由題意可知，反應前后氣體體積不變，反應前后氣體質量發(fā)生變化，因此容器中混合氣體的密度保持不變時，可以判斷反應已達到化學平衡狀態(tài)，正確。 8.在容積均為1 L的三個密閉容器中，分別放入鎳粉并充入1 mol CO，控制在不同溫度下發(fā)生反應：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)，當反應進行到5 min時，測得Ni(CO)4的體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．正反應為吸熱反應，平衡常數(shù)：K(T1)>K(T2) B．反應進行到5 min時，b容器中v正＝v逆 C．達到平衡時，a、b、c中CO的轉化率為b>a>c D．減壓或升溫可將b中的平衡狀態(tài)轉變成c中的平衡狀態(tài) 解析：選D　溫度越低，反應速率越慢，因此再結合a、b、c三容器對應數(shù)值知，a容器中反應未達到平衡，b→c的變化則說明隨溫度升高化學平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，A錯誤；反應進行到5 min時，b容器未必達到平衡狀態(tài)，則b容器中v正不一定等于v逆，B錯誤；其他條件相同時，隨溫度升高平衡左移，K值減小，CO轉化率減小，達到平衡時，CO的轉化率為a>b>c，C錯誤；結合A項分析知，升溫可使b中的平衡狀態(tài)轉變?yōu)閏中的平衡狀態(tài)，減壓平衡逆向移動，導致Ni(CO)4濃度變小，即可使b中的平衡狀態(tài)轉變?yōu)閏中的平衡狀態(tài)，D正確。 9.t ℃時，在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應：A(g)＋B(g) C(s)　ΔH<0，按照不同配比充入A、B，達到平衡時容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實線)所示，下列判斷正確的是(　　) A．t ℃時，該反應的平衡常數(shù)值為4 B．c點沒有達到平衡，此時反應向逆向進行 C．若c為平衡點，則此時容器內的溫度高于t ℃ D．t ℃時，直線cd上的點均為平衡狀態(tài) 解析：選C　A項，平衡常數(shù)K＝＝＝0.25，錯誤；B項，分析圖像可知，c點濃度商Q”“＝”或“<”)。 ②若在某條件下，反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在容器N中達到平衡，測得容器中含有1.0 mol N2、0.4 mol H2、0.2 mol NH3，此時容積為2.0 L。則此條件下的平衡常數(shù)為________。 解析：(1)氮的系列氫化物的通式為NnHn＋2；N3H5電子式為。 (2)得：N2(g)＋O2(g)===NO(g)　ΔH＝ kJmol－1，K＝ ＝。 (3)由題目所給信息可知N2H分2步水解，N2H＋H2ON2H5H2O＋＋H＋(主要)，N2H5H2O＋＋H2ON2H4H2O＋H＋＋H2O，因而離子濃度的大小順序為c(Cl－)>c(N2H)>c(H＋)>c(N2H5H2O＋)>c(OH－)。 (4)①由于隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是總體積減小的反應，活塞Ⅱ向左移動。向M、N中各通入2 mol N2和6 mol H2，N容器相當于在M容器達平衡的基礎上再縮小容器的體積，平衡將右移，平衡時α(H2)為Mc(N2H)>c(H＋)>c(N2H5H2O＋)>c(OH－) (4)①”或“<”)0。 ②某溫度下，該反應達到平衡時，c(COCl2)＝0.80 molL－1，c(Cl2)＝0.20 molL－1，則平衡體系中CO的體積分數(shù)為____________；在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K＝____________。 解析：(1)根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②即得到反應CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝－41.1 kJmol－1＋(－49.0 kJmol－1)＝－90.1 kJmol－1。(2)①根據(jù)圖像可知在Q點之前為建立平衡的過程，而Q點之后為平衡移動的過程，且隨著溫度的升高平衡逆向移動，所以Q點為化學平衡狀態(tài)，ΔH<0。②根據(jù)方程式Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)和題中已知數(shù)據(jù)可知，平衡時c(COCl2)＝0.80 molL－1，c(CO)＝c(Cl2)＝0.20 molL－1，CO的體積分數(shù)為100%≈16.67%；在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K＝＝20。 答案：(1)－90.1 kJmol－1 (2)①化學平衡狀態(tài)(答案合理即可)　< ②16.67%　20 14.(2019南昌模擬)二氧化碳催化加氫合成低碳烯烴是目前研究的熱門課題。在一個2 L密閉恒容容器中分別投入1.5 mol CO2、5.0 mol H2，發(fā)生反應：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH；在不同溫度下，用傳感技術測出平衡時H2的物質的量變化情況如圖所示。 (1)該反應的ΔH________0(填“>”“<”或“不能確定”)。 (2)在TA溫度下的平衡常數(shù)K＝________。 (3)提高CO2的平衡轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施是_________________________________________________________________(列舉一項)。 (4)在TA溫度下，其他條件不變，起始時若按1 mol CO2、2 mol H2、 1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)進行投料，此時v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。 解析：(1)根據(jù)圖像，升高溫度，H2的物質的量增加，平衡逆向移動，正反應放熱，ΔH<0。 (2)　　　　2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g) 起始/mol 1.5 5 0 0 轉化/mol 1 3 0.5 2 平衡/mol 0.5 2 0.5 2 K＝＝0.5。 (3)增大壓強或增大H2(g)濃度，可以使平衡正向移動，CO2的平衡轉化率增大。(4)在TA溫度下，其他條件不變，起始時若按1 mol CO2、2 mol H2、1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)進行投料，Q＝＝0.25v逆。 答案：(1)<　(2)0.5 (3)增大壓強(或增大H2濃度、移走產物)　(4)>