2021届一轮复习人教版化学平衡常数化学反应进行的方向作业
化学平衡常数 化学反应进行的方向
(建议用时：40分钟)
[A级 基础达标]
1．下列说法正确的是( )
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
C [氢氧燃料电池放电时化学能除了转化为电能外，还可能转化为热能、光能等，A项错误；该反应是熵减反应，但是能自发进行，故一定属于放热反应，B项错误；N2与H2合成NH3反应属于可逆反应，1 mol N2与3 mol H2反应的过程中，由于N2不可能完全转化为NH3，故转移电子数小于6×6.02×1023，C项正确；催化淀粉水解的酶属于蛋白质，在高温下蛋白质会发生变性而失去催化活性，故在高温下，淀粉水解速率反而变小，D项错误。]
2．(2019·天水模拟)下列说法中，正确的是( )
A．生成物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0
B．已知反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)平衡常数为K，则2H2(g)＋2I2(g)??4HI(g)的平衡常数为2K
C．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂不能改变化学反应进行的方向
D [ΔH＝生成物能量总和－反应物能量总和，当生成物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＞0，A错误；因为相同温度下，化学计量数变为原来的n倍，则化学平衡常数为原来的n次方，所以反应2H2(g)＋2I2(g)??4HI(g)的平衡常数为K2，B错误；根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，对于ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时ΔG＜0，反应能自发进行，C错误；催化剂只改变反应速率，不改变化学反应进行的方向，D正确。 ]
3．(2019·试题调研)将一定量硫化氢气体加入密闭容器中，发生反应2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lg K)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法错误的是( )
A．c点对应的平衡常数K＝1.0×10－3.638
B．该反应的ΔH>0
C．a、c点反应速率：va>vc
D．30 ℃时，b点对应状态的v正>v逆
D [A项，c点－lg K＝3.638，则平衡常数K＝1.0×10－3.638，正确。
B项，－lg K越大，则平衡常数K越小，由题图可知，随温度的升高，平衡常数增大，则平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，故该反应的ΔH>0，正确。
C项，a点温度高于c点，va>vc，正确。
D项，b点的值大于平衡常数的值，反应向逆反应方向进行，则b点对应的v正
1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、ω＝2时，Cl2的转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将增大
C [根据图甲中信息可知，增大n(Cl2)，ω＝增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故ω2>1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中，A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，平衡常数K＝1，ω＝2时，设CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为a、2a，参加反应的Cl2的物质的量为b，利用三段式可列关系式＝1，解得＝，则Cl2的转化率为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。]
7．对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
(1)343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。
(2)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。
[解析] (1)温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为343 K，343 K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为a mol·L－1，根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78a mol·L－1、0.11a mol·L－1、0.11a mol·L－1，化学平衡常数K＝≈0.02。(2)根据化学平衡移动原理并结合该反应特点，
及时分离出生成物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间，实质就是提高反应速率，可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。
[答案] (1)22 0.02 (2)及时移去产物 改进催化剂
提高反应物压强
8．(2019·惠州模拟)二甲醚又称甲醚，熔点－141.5 ℃，沸点－24.9 ℃，与石油液化气相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”。制备原理如下：
Ⅰ.由天然气催化制备二甲醚：
①2CH4(g)＋O2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－283.6 kJ·mol－1
Ⅱ.由合成气制备二甲醚：
②CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.7 kJ·mol－1
③2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3
(1)反应③中相关的化学键键能数据如表：
化学键
C—O
H—O(水)
H—O(醇)
C—H
E/(kJ·mol－1)
343
465
453
413
则ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)在恒温恒容条件下发生反应①，下列能表明反应①达到化学平衡状态的是________。
a．混合气体的密度不变
b．反应容器中二甲醚的百分含量不变
c．反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比
d．混合气体的压强不变
(3)原理Ⅰ中，在体积固定的密闭容器中，将气体按n(CH4)∶n(O2)＝2∶1混合，能正确反映反应①平衡时CH4的体积分数随温度变化的曲线是________。
(4)有人模拟原理Ⅱ，500 K时，在2 L的密闭容器中充入2 mol CO和6 mol H2，平衡时CO的转化率为80%，c(CH3OCH3)＝0.3 mol·L－1，反应③的平衡常数K3＝________。在500 K时，若容器中n(CH3OH)＝n(CH3OCH3)，某同学通过计算，得浓度商Qc的值小于K3，则此时反应③中v(正)________v(逆)。(填“大于”或“小于”)
(5)原理Ⅱ中，为提高二甲醚的产率，可以采取的一种措施是________________________________________________________________________。
[解析] (1)根据反应的焓变＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH3＝(413×6＋453×2＋343×2)kJ·mol－1－(413×6＋343×2＋465×2) kJ·mol－1＝－24 kJ·mol－1。(2)该反应体系中全为气体，在恒温恒容条件下，混合气体的密度是一个定值，故a项不能判断反应是否达到化学平衡状态，a项错误；反应容器中二甲醚的百分含量不变，可以说明反应达到化学平衡状态，b项正确；反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比，反应不一定达到化学平衡状态，c项错误；混合气体的压强不变，说明混合气体的总物质的量不变，反应达到化学平衡状态，d项正确。(3)反应①为放热反应，随温度升高，平衡逆向移动，CH4的体积分数增大，曲线b符合题意。(4)根据消耗CO的物质的量为2 mol×80%＝1.6 mol，知反应②生成CH3OH 1.6 mol，平衡时c(CH3OCH3)＝0.3 mol·L－1，则生成的c(H2O)＝0.3 mol·L－1，n(CH3OCH3)＝0.6 mol，故平衡时n(CH3OH)＝1.6 mol－0.6 mol×2＝0.4 mol，c(CH3OH)＝0.2 mol·L－1，K3＝＝＝2.25。Qc小于K3，说明反应正向进行，则v(正)>v(逆)。(5)反应②为气体分子数减小的反应，反应③为气体分子数不变的反应，故增大压强，可以促使平衡正向移动，二甲醚的产率提高；反应②和反应③均是放热反应，降低温度，平衡正向移动，二甲醚的产率提高；移走二甲醚也可使平衡正向移动，从而使二甲醚的产率提高。
[答案] (1)－24 (2)bd (3)b (4)2.25 大于
(5)增大压强(或降低温度等)
[B级 能力提升]
9．硫酸工业生产中涉及反应：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，向2 L的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2，SO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。
(1)T1温度下，反应进行到状态D时，v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。温度为T1时，反应的平衡常数K＝________。
(2)若在T3温度时，达平衡时测得反应放出的热量为Q1。此时再向容器中加入2 mol SO2、1 mol O2并使之重新达到平衡，测得又放出热量Q2。则下列说法正确的是________(填字母)。
a．Q2一定等于Q1
b．新平衡时SO2的转化率一定大于80%
c．T3时的平衡常数大于T1时的平衡常数
[解析] 由D到A，二氧化硫的转化率增大，平衡向正反应方向移动，所以正反应速率>逆反应速率；反应达到平衡状态时，二氧化硫的物质的量是0.2 mol，其浓度是0.1 mol·L－1，氧气的浓度是0.05 mol·L－1，三氧化硫的浓度是0.9 mol·L－1，所以K＝＝1 620；再向容器中加入2 mol SO2、1 mol O2，增大了体系的压强，导致平衡向正反应方向移动，所以放出的热量比Q1多，所以二氧化硫的转化率增大，故a错误，b正确。由图示可知，T1时SO2的转化率高，所以K值大，c错误。
[答案] (1)＞ 1 620 (2)b
10．顺 1，2 二甲基环丙烷和反 1，2 二甲基环丙烷可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：
(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝
______。
(2)该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH______0(填“小于”“等于”或“大于”)；
t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t1________t2(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是________________________________________________________________________。
[解析] (1)根据v(正)＝k(正)c(顺)，k(正)＝0.006 s－1，则v(正)＝0.006c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝0.002 s－1，则v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)＝0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数K1＝＝＝3；
(2)该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH小于0。随着反应的进行，反应变慢，w(顺)%减少的越来越慢，至反应达平衡w(顺)%不变，故曲线应为B。K2＝＝。该反应为放热反应，温度越高，反应程度越小，故t2>t1。
[答案] (1)3 (2)小于 B 小于 该反应为放热反应，升高温度时平衡向逆反应方向移动
11．(2019·长治模拟)加热N2O5依次发生的分解反应为
①N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)
②N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)
在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为________。
[解析] N2O5x (g) N2O3x (g)＋O2x (g)
N2O3y (g) N2Oy (g)＋O2y (g)
由题意
解之，x＝6.2 mol，y＝2.8 mol，
则K＝＝8.5。
[答案] 8.5
