2020届一轮复习人教通用版第24讲化学平衡常数 化学反应进行的方向作业
一、选择题
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项和B项均正确；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，化学平衡常数应为K2，D项错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应是放热反应
B．在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大
C．一个反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热
D．一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关
解析：选C。一个反应能否自发进行应由该反应的熵变和焓变共同判断，C项错误。
3．向密闭容器中充入物质A和B，发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)。反应过程中，物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是( )
A．该反应在T1、T3温度时达到化学平衡
B．该反应在T2温度时达到化学平衡
C．该反应的逆反应是放热反应
D．升高温度，平衡向正反应方向移动
解析：选B。T2之前A的体积分数减小，C的体积分数增大，是因为反应未达到平衡，T2之后A的体积分数增大，C的体积分数减小，是因为反应在T2时达到平衡后，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故B项正确，C、D项错误。在T1和T3时，A的体积分数均与C的体积分数相等，但T1时反应没有达到平衡状态，故A项错误。
4．(2019·辽宁六校联考)t ℃时，在容积不变的密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，各组分在不同时刻的浓度如表所示，下列说法正确的是( )
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L－1)
0.1
0.2
0
2 min时浓度/(mol·L－1)
0.08
a
b
平衡浓度/(mol·L－1)
0.05
0.05
0.1
A. 平衡时，X的转化率为20%
B．t ℃时，该反应的平衡常数为40
C．平衡后，增大体系压强，v正增大，v逆减小，平衡向正反应方向移动
D．前2 min内，用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)＝0.03 mol·L－1·min－1
解析：选D。平衡时，X的转化率＝×100%＝50%，A项错误；t ℃时该反应的平衡常数K＝＝1 600，B项错误；该反应是气体分子数减小的反应，平衡后，增大体系压强，v正、v逆均增大，平衡向正反应方向移动，C项错误；前2 min内，用Y的变化量表示的平均反应率v(Y)＝3v(X)＝3×＝0.03 mol·
L－1·min－1，D项正确。
5．(2019·天津和平区期末)对反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH，反应特点与对应的图像的说法中不正确的是( )
A．图①中，若p1>p2，则该反应在较低温度下有利于自发进行
B．图②中，若T2>T1，则ΔH<0 且a＋b＝c＋d
C．图③中t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂
D．图④中，若ΔH<0，则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率
解析：选C。A.分析图①可知，温度升高，A%增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应；若p1>p2，同温下p1时A%低于p2，压强增大，平衡正向移动，则反应前气体分子数大于反应后气体分子数，ΔS<0，则该反应在较低温度下有利于自发进行，A正确；B.图②中，压强增大，A的转化率不变，平衡不移动，则a＋b＝c＋d；若T2>T1，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，B正确；C.图③中，t1
时刻改变的条件可能是使用了催化剂，也可能是增大压强(当a＋b＝c＋d时)，C错误；D.图④中，T1>T2，若ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率减小，则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率，D正确。
6．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T1
K2
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)＝v(NO2)＝×＝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＝＝0.125，平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，O2的转化率为×100%＝50%，D项正确。
7．(2019·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，ΔH2<0，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。
8.(2019·衡水中学高三期末)在容积均为1 L的三个密闭容器中，分别放入镍粉并充入1 mol CO，控制在不同温度下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，当反应进行到5 min时，测得Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)>K(T2)
B．反应进行到5 min时，b容器中v正(CO)＝v逆(CO)
C．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为b>a>c
D．减压或升温可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态
解析：选D。温度越低，反应速率越慢，再结合a、b、c三容器中Ni(CO)4的体积分数可知，a容器中反应未达到平衡，b→c的变化则说明随温度升高，化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，A错误；反应进行到5 min时，b容器未必达到平衡状态，则b容器中v正(CO)不一定等于v逆(CO)，B错误；其他条件相同时，随温度升高，平衡逆向移动，K减小，CO转化率减小，故达到平衡时，CO的转化率为a>b>c，C错误；结合A项分析知，升温可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态，减压平衡逆向移动，导致Ni(CO)4浓度变小，即可使b中的平衡状态转变为c中的平衡状态，D正确。
9．(热点题)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平衡时转化率与温度、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 ℃时该反应平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在Y点：v正0，A项正确；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，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，Y点反应未达到平衡，需增大CH4的转化率才能达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。
10．(2019·遂宁诊断)固定容积为2 L的密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)zC(g)，图1表示T ℃时容器中各物质的量随时间变化的关系，图2表示平衡常数K随温度变化的关系。结合图像判断，下列结论正确的是( )
A．该反应可表示为2A(g)＋B(g)C(g) ΔH<0
B．T ℃时该反应的平衡常数K＝6.25
C．当容器中气体密度不再变化时，该反应达到平衡状态
D．T ℃，在第6 min时再向体系中充入0.4 mol C，再次达到平衡时C的体积分数大于0.25
解析：选D。A项，由图2知，升高温度，平衡常数逐渐增大，该反应为吸热反应，ΔH>0，错误；B项，根据图1知0～5 min内，A、B、C变化的物质的量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.2 mol，该反应可表示为2A(g)＋B(g)C(g)，反应达到平衡时A、B、C的平衡浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.1 mol·L－1，故T ℃时该反应的平衡常数K＝＝25，错误；C项，根据质量守恒定律知，容器内气体的质量保持不变，容器的容积保持不变，故容器内气体的密度为恒量，不能作为平衡标志，错误；D项，根据图1知T ℃时反应达平衡后C的体积分数为0.25，在第6 min时再向体系中充入0.4 mol C，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡时，C的体积分数大于0.25，正确。
二、非选择题
11．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/
(×10－3 mol·L－1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
(1)该反应的焓变ΔH________0，熵变ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)。
(2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是________(填字母)。
A．2v正(NH3)＝v逆(CO2)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中NH3的体积分数不变
(3)根据表中数据计算，在25.0 ℃时，反应2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K＝________。
(4)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25 ℃下达到平衡状态。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：(1)分析表中数据可知，升高温度，平衡气体总浓度增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应，则有ΔH>0；该反应是气体体积增大的反应，则有ΔS>0。
(2)达到平衡时，正、逆反应速率相等，则有v正(NH3)＝2v逆(CO2)，A项不符合题意；因为反应前后气体分子数不相等，未达到平衡前压强一直在变，所以总压强不变时，说明反应达到平衡，B项符合题意；反应未达到平衡前，气体质量一直在变，而容器容积不变，根据ρ＝可知，混合气体的密度也在变，所以混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡，C项符合题意；反应产物中NH3和CO2的物质的量之比始终为2∶1，密闭容器中NH3的体积分数始终不变，D项不符合题意。
(3)由表中数据可知，在25.0 ℃时，平衡气体的总浓度为4.8×10－3 mol·L－1，则有c(NH3)＝3.2×10－3 mol·L－1，c(CO2)＝1.6×10－3 mol·L－1，反应2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K＝≈6.1×107。
(4)在恒温条件下压缩容器体积，平衡逆向移动，氨基甲酸铵固体的质量增大。
答案：(1)> > (2)BC (3)6.1×107 (4)增大
12．(2019·江西名校学术联盟质量检测)为了缓解温室效应，科学家提出了回收和利用CO2的方案：利用CO2制备CH4。300 ℃时，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和8 mol H2，发生反应CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH4，混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(1)①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)＝________。
②300 ℃时，反应的平衡常数K＝________。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2，重新达到平衡时CH4的浓度________(填字母)。
A．等于0.8 mol·L－1
B．等于1.6 mol·L－1
C．0.8 mol·L－1”“<”或“＝”)。
(3)已知：200 ℃时，该反应的平衡常数K＝61.8。则ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
解析：(1)①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)＝4v(CH4)＝×4＝0.32 mol·L－1·min－1。
② CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
1 4 0 0
0.8 3.2 0.8 1.6
0.2 0.8 0.8 1.6
300 ℃时，反应的平衡常数K＝＝25。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，则重新达到平衡时CH4的浓度大于1.6 mol·L－1。
(2)Qc＝＝14v逆。
(3)200 ℃时，该反应的平衡常数K＝61.8，说明升高温度，平衡常数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则ΔH<0。
答案：(1)①0.32 mol·L－1·min－1 ②25 ③D
(2)> (3)<
13．工业生产硫酸接触室发生如下化学反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝
－196.6 kJ·mol－1，解答下列问题：
(1)开始时，在容积为1 L的恒容密闭容器中加入4 mol SO2和5 mol O2的混合气体，当反应达到平衡时放出热量196.6 kJ，则该温度下的化学平衡常数K＝________。如果该温度下，某时刻混合体系中各气体的浓度为c(SO2)＝0.4 mol·L－1、c(O2)＝0.6 mol·L－1、c(SO3)＝0.8 mol·L－1，请判定该体系中反应进行的方向：________(填“正向进行”“逆向进行”或“达到平衡”)。
(2)下列关于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的图像，不正确的是________(填字母)。
(3)一定温度下，向甲、乙、丙三个容积均为2 L的恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g)，其起始物质的量及SO2的平衡转化率如表所示，下列判断中，正确的是________(填字母)。
甲
乙
丙
起始物质的量
n(SO2)/mol
0.6
1.2
1.2
n(O2)/mol
0.36
0.36
0.72
SO2的平衡转化率
80%
α1
α2
A. 甲→乙，平衡向正反应方向移动，α(SO2)增大
B．平衡时，丙中c(SO3)是甲中的2倍
C．该温度下，平衡常数K＝400
D．平衡时，SO2的转化率：α1<80%<α2
解析：(1)由放出热量196.6 kJ，根据三段式法分析：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度/(mol·L－1) 4 5 0
变化浓度/(mol·L－1) 2 1 2
平衡浓度/(mol·L－1) 2 4 2
K＝＝0.25。 因为Qc＝≈6.67>0.25，故反应逆向进行。
(2)这是一个正向放热、气体体积减小的可逆反应。加压时，v正、v逆都增大，且Δv正>
Δv逆、v正>v逆；故平衡应向正反应方向移动，C项错误。(3)A项，甲→乙，增大了c(SO2)，平衡向正反应方向移动，α(O2)增大，但α(SO2)减小，错误；B项，甲→丙，可以看作体系压强增大至原来的2倍，平衡向正反应方向移动，达到新平衡时，丙中c(SO3)大于甲中的2倍，错误；C项，根据三段式法分析：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.3 0.18 0
变化浓度/(mol·L－1) 0.24 0.12 0.24
平衡浓度/(mol·L－1) 0.06 0.06 0.24
K＝≈266.7，错误；D项，根据上述分析可知，平衡时，SO2的转化率：
α1<80%<α2，正确。
答案：(1)0.25 逆向进行 (2)C (3)D
