2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习课后达标检测：课题25　化学平衡常数　化学反应进行的方向

2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习课后达标检测：课题25　化学平衡常数　化学反应进行的方向

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数 K 与化学平衡移动的关系叙述不正确的 是(　　) A．K 不变，平衡可能移动 B．平衡向右移动时，K 不一定变化 C．K 有变化，平衡一定移动 D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大 2 倍，K 也增大 2 倍 解析：选 D。因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K 不变，A、B 项正确；K 只与 温度有关，K 发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C 项正确；相同条件下， 同一个反应的方程式的化学计量数增大 2 倍，化学平衡常数应变为 K2，D 项错误。 2．下列有关说法正确的是(　　) A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大 B．SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行 C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH<0，低温下能自发进行 D．某温度下 SO2(g)＋1 2O2(g)SO3(g)　K＝ c(SO2)·c 1 2 (O2) c(SO3) 解析：选 C。A 中气体生成液体是熵减的反应，不正确；B 中 ΔH>0，ΔS>0，反应在高 温下自发进行，不正确；C 中是一个 ΔH<0，ΔS<0 的反应，由 ΔH－TΔS<0 可知，低温下能 自发进行，正确；D 中 K＝ c(SO3) c(SO2)·c 1 2 (O2) ，不正确。 3．已知在 25 ℃时，下列反应的平衡常数如下： ①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30 ②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081 ③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92 下列说法正确的是(　　) A．NO 分解反应：NO(g)1 2N2(g)＋1 2O2(g)的平衡常数为 1×10－30 B．根据 K2 的值可以判断常温下 H2 和 O2 很容易反应生成 H2O C．常温下，NO、H2O、CO2 三种物质分解放出 O2 的倾向顺序为 NO>H2O>CO2 D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 解析：选 C。A 项，NO(g)1 2N2(g)＋1 2O2(g)的平衡常数为( 1 K1 )1 2 ＝1×1015，错误；B 项，根据 K2 的值可知 H2 和 O2 之间反应的趋势很大，但需要点燃才能进行，错误；C 项， 常温下，NO、H2O、CO2 三种物质分解放出 O2 的平衡常数依次为 1×1030、5×10－82、4×10 －92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D 项，反应②为放热反应，升高温度 平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。 4．在淀粉­KI 溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I－3 (aq)。测得不同温度下该反应 的平衡常数 K 如表所示： t/℃ 5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409 下列说法正确的是(　　) A．反应 I2(aq)＋I－(aq)I－3 (aq)的 ΔH>0 B．其他条件不变，升高温度，溶液中 c(I－3 )减小 C．该反应的平衡常数表达式为 K＝ c(I2)·c(I－) c(I) D．25 ℃时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡常数 K 小于 689 解析：选 B。选项 A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错 误；选项 B，温度升高，平衡逆向移动，c(I－3 )减小，正确；选项 C，K＝ c(I) c(I2)·c(I－)，错误； 选项 D，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡正向移动，但 平衡常数不变，仍然是 689，错误。 5．(2020·山西实验中学月考)已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②： H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)，在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1 和 K2，该温度下 反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是(　　) A．反应①的平衡常数 K1＝ c(CO2)·c(Cu) c(CO)·c(CuO) B．反应③的平衡常数 K＝ K1 K2 C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2 浓度减小，则该反应的焓变为正值 D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2 浓度一定减小 解析：选 B。在书写平衡常数表达式时，固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误； 由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数 K＝ K1 K2，B 正确；反应③中，温度升高，H2 浓 度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此 ΔH<0，C 错误；对 于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2 的浓度不变，D 错误。 6．某温度下，将 2 mol A 和 3 mol B 充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g) ＋D(g)，5 min 后达到平衡。已知该温度下其平衡常数 K＝1，若温度不变时将容器的容积扩 大为原来的 10 倍，A 的转化率不发生变化，则下列说法正确的是(　　) A．a＝3　　　　　　　　　　 B．a＝2 C．B 的转化率为 40% D．B 的转化率为 60% 解析：选 C。若温度不变时将容器的容积扩大为原来的 10 倍，A 的转化率不发生变化， 则可以确定该反应前后气体体积不变，所以 a＝1，选项 A、B 错误；设 B 的转化率为 x，列 出三段式： A(g)＋B(g)C(g)＋D(g) 初始物质的量/mol 2 3 0 0 变化物质的量/mol 3x 3x 3x 3x 平衡物质的量/mol 2－3x 3－3x 3x 3x 3x·3x (2－3x)·(3－3x)＝1，解得 x＝0.4，即 B 的转化率为 40%，选项 C 正确，选项 D 错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 7．在一定条件下发生反应：4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH<0，T1 时，向体积为 2 L 的恒容密闭容器中通入 NO2 和 O2，部分实验数据如表所示。下列说法不正确的是(　　) 时间/s 0 5 10 15 c(NO2)/(mol·L－1) 4.00 2.52 2.00 c3 c(O2)/(mol·L－1) 1.00 c1 c2 0.50 A.0～5 s 内 N2O5 的平均反应速率为 0.148 mol·L－1·s－1 B．其他条件不变，将容器体积压缩一半，则重新达到平衡时 c(N2O5)<2.00 mol·L－1 C．设 T1 时平衡常数为 K1，T2 时平衡常数为 K2，若 T1K2 D．T1 时平衡常数为 0.125，平衡时 NO2 和 O2 的转化率均为 50% 解析：选 B。0～5 s 内，v(N2O5)＝1 2v(NO2)＝1 2×(4.00－2.52) mol·L－1 5 s ＝0.148 mol·L－1·s －1，A 项正确；根据反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比，可得 c1＝0.63，c2＝ 0.50，c3＝2.00，由此可知 10 s 时达到平衡，平衡时 c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，将容器体积压 缩一半，此时 c(N2O5)＝2.00 mol·L －1，随后平衡正向移动，c(N2O5)>2.00 mol·L－1，B 项错 误；对于放热反应，温度越高，平衡常数越小，C 项正确；达到平衡时 c(NO2)＝2.00 mol·L －1，c(O2)＝0.50 mol·L－1，c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，K＝ 1.002 2.004 × 0.50＝0.125，平衡时 NO2 的转化率为 2.00 mol·L－1 4.00 mol·L－1×100%＝50%，O2 的转化率为 0.50 mol·L－1 1.00 mol·L－1×100%＝50%， D 项正确。 8．(改编题)在一恒容的密闭容器中充入 0.1 mol·L －1 CO2、0.1 mol·L －1CH4，在一定条 件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得 CH4 平衡转化率与温度、压强关 系如图。下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的 ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为 1.64 D．压强为 p4 时，在 Y 点：v 正0，A 项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4 的平衡 转化率越小，故 p4>p3>p2>p1，B 项正确；1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为 80.00%，故平衡 时各物质的浓度分别为 c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－ 1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即该温度下的平衡常数 K＝0.162 × 0.162 0.02 × 0.02 ≈1.64，C 项正确；压强 为 p4 时，Y 点反应未达到平衡状态，需增大 CH4 的转化率才能达到平衡，此时 v 正>v 逆，D 项错误。 9. (2020·烟台自主练习)已知 NO 和 O2 经反应①和反应②转化为 NO2，其能量变化随反 应过程如图所示。 ①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1，平衡常数 K1 ②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2，平衡常数 K2 下列说法中不正确的是(　　) A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数 K＝K1/K2 C．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．反应②的速率大小决定 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率 解析：选 B。由题图可知，反应①和反应②的反应物总能量均高于生成物总能量，所以 ΔH1<0，ΔH 2<0，A 项正确；反应①＋反应②得 2NO(g)＋O 2(g)2NO2(g)，所以 K＝ K1·K2，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，B 项错误，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。 三、非选择题 10．(2020·惠州模拟)工业上可利用 CO 或 CO2 来生产甲醇。相关信息如下表： 平衡常数数值 化学反应及平衡常数 500 ℃ 800 ℃ ①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.5 ③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3 2.5 0.375 (1)反应②的化学平衡常数表达式为 K2＝________，该反应是________反应(填“吸热” 或“放热”)。某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2c(CO)·c(H2O)，试 判断此时温度为________。 (2)500 ℃时，向容器中充入 1 mol CO、5 mol H2O，发生反应②，达到平衡后，其化学 平衡常数 K2________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)；在其他条件不变的情况下，扩 大容器容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)，化学平 衡常数 K2____________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)据上表信息推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系，K3＝________(用 K1、K2 表示)。500 ℃ 时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L －1)分别为 0.8、 0.1、0.3、0.15，此时 v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。 (4)若某温度下反应①从开始到平衡 CO 和 CH3OH 的浓度变化如图 1 所示，则用 H2 浓 度变化表示此段时间内该反应的平均速率 v(H2)＝________。若某温度下反应①中 H2 的平衡 转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图 2 所示，则平衡状态由 A 变到 B 时，平衡常数 KA________KB(填“>”“<”或“＝”)。 解析：(1)根据反应②写出平衡常数的表达式为 K2＝ c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2)，随温度升高，平衡常 数增大，说明正反应为吸热反应。某温度下，平衡浓度符合下式：5c(CO 2)·c(H2)＝ 2c(CO)·c(H2O)，K2＝ c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2)＝5 2＝2.5，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数 为定值，所以此时对应的温度为 800 ℃。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成 物的浓度无关，所以只要在 500 ℃，反应②平衡常数的数值都是 1.0；压强的改变不影响平 衡常数，且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应，压强的改变也不会影响化学平衡。(3) 根据三反应之间的关系，③＝①＋②，故 K3＝K1·K2；根据反应③在 500 ℃时的浓度值可 知，此时 Qc≈0.88<2.5，说明反应正向进行，故正反应速率大于逆反应速率。(4)根据图 1， 10 min 时达到平衡，此段时间内用 CO 表示的化学反应速率为 0.075 mol·L－1·min－1，则用 H2 表示的化学反应速率为 0.15 mol·L－1·min－1；化学平衡常数只与温度有关，故在图 2 中 温度不变时，平衡常数保持不变。 答案：(1) c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2)　吸热　800 ℃ (2)等于　不　不变 (3)K1·K2　> (4)0.15 mol·L－1·min－1　＝ 11．(2020·山东等级考模拟)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇 解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为 CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)催化剂 △ CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l) 已知 v 正＝k 正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v 逆＝k 逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)， 其中 v 正、v 逆为正、逆反应速率，k 正、k 逆为速率常数，x 为各组分的物质的量分数。 (1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比 1∶1 投料，测得 348 K、343 K、338 K 三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。 该醇解反应的 ΔH________0(填“>”或“<”)。348 K 时，以物质的量分数表示的化学平衡 常数 Kx ＝______(保留 2 位有效数字)。在曲线①②③中，k 正 －k 逆 值最大的曲线是 ________；A、B、C、D 四点中，v 正最大的是________，v 逆最大的是________。 (2)343 K 时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比 1∶1、1∶2 和 2∶1 进行初始投料。则 达到平衡后，初始投料比为________时，乙酸甲酯转化率最大；与按 1∶2 投料相比，按 2∶1 投料时化学平衡常数 Kx________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)该醇解反应使用离子交换树脂做催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是 ________。 a．参与了醇解反应，但并不改变反应历程 b．使 k 正和 k 逆增大相同的倍数 c．降低了醇解反应的活化能 d．提高乙酸甲酯的平衡转化率 解析：(1)根据图像，①的速率最快，说明①对应的是最高温度 348 K，温度升高，平衡 转化率增大，说明正向是吸热反应，所以 ΔH>0。348 K 时，设初始投入己醇和乙酸甲酯均 为 1 mol，则有 CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)催化剂 △ CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l) Error!　　 1　　　　 1　　　　 　 　0　 　　　　0 Error!　 0.64 0.64 0.64　 0.64 Error!　 0.36 0.36 0.64　 0.64 代入平衡常数表达式：Kx＝x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)] ＝0.32×0.32/(0.18×0.18)≈3.2。 k 正、k 逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k 正受温度影响更多，因此温度升高，k 正 增 大 的 程 度 大 于 k 逆 ， 因 此 k 正 － k 逆 值 最 大 的 曲 线 是 ① 。 根 据 v 正 ＝ k 正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v 逆＝k 逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，A 点温度高且 x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH) 大 ， 因 此 A 点 v 正 最 大 ， C 点 温 度 高 且 x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大，因此 C 点 v 逆最大。 (2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此，初始投料比为 2∶1 时乙酸 甲酯转化率最大。化学平衡常数 Kx 只与温度有关，因此不变。 (3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，a 错误；催化剂不影响化学平衡，说明催 化剂使 k 正和 k 逆增大相同倍数，b 正确；催化剂能够降低反应的活化能，c 正确；催化剂不 改变化学平衡，d 错误。因此选择 bc。 答案：(1)>　3.2　①　A　C (2)2∶1　不变 (3)bc 12．(2020·辽宁五校协作体联考)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态 保护成为我国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减 少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题： (1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1 2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221 kJ·mol－1 若某反应的平衡常数表达式为 K＝ c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)，则此反应的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)N2O5 在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容 密闭容器中充入一定量 N2O5，测得 N2O5 浓度随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/ (mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 ①反应开始时体系压强为 p0，第 2 min 时体系压强为 p1，则 p1∶p0＝________。2～5 min 内用 NO2 表示的该反应的平均反应速率为________________。 ②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量 N2O5 进行该反应，能判断反应已达到化 学平衡状态的是________(填字母)。 a．NO2 和 O2 的浓度比保持不变 b．容器中压强不再变化 c．2v 正(NO2)＝v 逆(N2O5) d．气体的密度保持不变 (3)Kp 是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将 K 表达式中平衡浓度用 平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率 v 正＝k 正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率 v 逆＝k 逆·p(NO)·p(CO2)，其中 k 正、k 逆为速率常数，则 Kp 为________________(用 k 正、k 逆表示)。 (4)如图是密闭反应容器中按 n(N2)∶n(H2)＝1∶3 投料后，在 200 ℃、400 ℃、600 ℃下， 合成 NH3 反应达到平衡时，混合物中 NH3 的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应 为放热反应。 ①曲线 a 对应的温度是________。 ②M 点对应的 H2 的转化率是________。 解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为 K＝ c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)，则其化学方程式为 2NO(g) ＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，将题中 3 个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯 定律，由②×2－①－③可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol － 1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)－(－221 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①根据题表中数据及三 段式法有： 2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) 1.00 0 0 转化/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25 2 min 时/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25 该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物 质的量浓度之比，所以 p1∶p0＝(0.50＋1.00＋0.25) mol·L －1∶1.00 mol·L －1＝7∶4。2～5 min 内，v(N2O5)＝(0.50－0.17) mol·L－1 (5－2) min ＝0.11 mol·L －1 ·min －1 ，v(NO2)＝2v(N 2O5)＝0.22 mol·L－1·min－1。②反应过程中 NO2 和 O2 的浓度比始终保持不变，a 项不能说明反应已经 达到化学平衡状态；该反应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器中压强为变量， 容器中压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b 项符合题意；v 正(NO2)＝2v 逆 (N2O5)时，正、逆反应速率相等，而 2v 正(NO2)＝v 逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c 项不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，而容 器恒容，故反应过程中气体密度始终不变，d 项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kp ＝ p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)，v 正＝k 正·p(NO2)·p(CO)，v 逆＝k 逆·p(NO)·p(CO2)，平衡时正、逆反应速 率相等，即 k正·p(NO2)·p(CO)＝k 逆·p(NO)·p(CO2)，则 p(NO)·p(CO2) p(NO2)·p(CO)＝ k正 k逆，故 Kp＝ k正 k逆。(4)① 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NH3 的产率降低，NH3 的物质 的量分数减小，曲线 a、b、c 中，在相同条件下曲线 a 对应 NH3 的物质的量分数最高，其反 应温度最低，所以曲线 a 对应的温度为 200 ℃。②M 点 NH3 的物质的量分数为 60%，设 NH3 为 0.6a mol，则 N2、H2 共为 0.4a mol，因为反应器中按 n(N2)∶n(H2)＝1∶3 投料，故 M 点 时 H2 为 0.3a mol，结合 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，转化的 H2 的物质的量为 0.9a mol， 所以 M 点对应 H2 的转化率＝ 0.9a 0.9a＋0.3a×100%＝75%。 答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 (2)①7∶4(或 1.75∶1)　0.22 mol·L－1·min－1　②b (3) k正 k逆　(4)①200 ℃　②75%