化学反应的方向和限度化学平衡常数高效课时作业.docx

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化学反应的方向和限度化学平衡常数高效课时作业

《化学反应的方向和限度化学平衡常数》高效课时作业

一、选择题

1．放热反应CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）在温度t1时达到平衡，c1（CO）＝c1（H2O）＝1.0mol/L，其平衡常数为K1。

升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2（CO）和c2（H2O），平衡常数为K2，则（　　）

A．K2和K1的单位均为mol/L

B．K2＞K1

C．c2（CO）＝c2（H2O）

D．c1（CO）＞c2（CO）

解析：

根据平衡常数的表达式可知，其单位为“1”，即A项不正确；该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，B项不正确；因CO（g）和H2O（g）第一次达平衡的浓度相等，转化量之比等于化学计量数之比，因CO（g）和H2O（g）化学计量数之比为1∶1，所以转化的量是相等的，即第二次达平衡时，CO（g）和H2O（g）的浓度还是相等的，C项正确；升高温度，平衡逆向移动，故c1（CO）＜c2（CO），D项不正确。

答案：

C

2．在一定温度下，下列叙述不是可逆反应A（g）＋3B（g）

2C（g）达到平衡状态的标志是（　　）

（1）C的生成速率与C的分解速率相等；

（2）单位时间内有amolA生成，同时生成3amolB；

（3）A、B、C的浓度不再变化；

（4）容积不变的密闭容器中混合气体的总压强不再变化；

（5）混合气体的物质的量不再变化；

（6）单位时间消耗amolA，同时生成3amolB；

（7）A、B、C的分子数目之比为1∶3∶2

A．

（2）（5）　　　　　　　　　B．

（1）（3）

C．

（2）（7）D．（5）（6）

解析：

本题考查可逆反应达到平衡状态的标志。

用同一物质表示的速率来判断时，只要其消耗速率和生成速率相等时，反应达到平衡状态，

（1）正确；

（2）中量是相当的，但反应方向都是逆向，不满足异方向的原则，不正确；（3）是达到平衡状态的直接标志，正确；（4）体积不变，说明已经达到平衡状态，正确；该反应是气体体积改变的反应，物质的量恒定，反应达到平衡状态；（5）正确；（6）满足量相当，异方向的原则，正确；（7）无法判定是否达到平衡状态，综上分析，错误的是

（2）（7）。

答案：

C

3．下列说法中，正确的是（　　）

A．高温下的平衡常数一般很大，低温下的平衡常数一般很小

B．平衡常数适用于任何条件下的反应

C．自发是指反应有向某方向进行的倾向，且反应一定发生

D．生活中常见的钢铁腐蚀、食物腐烂、水往低处流等都属于自发过程

解析：

本题主要考查一些基本概念的应用。

平衡常数是温度的函数，但不是与温度成正比，有时在低温下反应比较完全的反应，其平衡常数可能很大，所以A项不正确；平衡常数只适用于可逆反应，B项不正确；自发是指反应有向某方向进行的倾向，但反应不一定发生，C项不正确。

答案：

D

4．X、Y、Z三种气体，取X和Y按2∶1的物质的量之比混合，放入固定体积的密闭容器中发生如下反应：

X＋2Y

2Z，达到平衡后，X的转化率不可能为（　　）

A．25%B．20%

C．15%D．10%

解析：

本题考查可逆反应不可能进行完全，设X为2mol，Y为1mol，若Y反应时Y完全消耗1mol时，则X消耗0.5mol，所以X的转化率一定小于25%。

答案：

A

5．（2010年高考北京理综）某温度下，H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）的平衡常数K＝

。

该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如下表所示。

起始浓度

甲

乙

丙

c（H2）/（mol/L）

0.010

0.020

0.020

c（CO2）/（mol/L）

0.010

0.010

0.020

下列判断不正确的是（　　）

A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%

B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%

C．平衡时，丙中c（CO2）是甲中的2倍，是0.012mol/L

D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

解析：

甲：

　　　H2（g）＋CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）

起始量/（mol/L）0.010　　0.010　　　0　　　　0

变化量/（mol/L）xxxx

平衡量/（mol/L）0.010－x0.010－xxx

K＝

＝

　解得x＝0.0060mol/L

c（H2）＝0.010－x＝c（CO2）＝0.0040mol/L

c（H2O）＝c（CO）＝0.0060mol/L

α（H2）＝

×100%＝60%

又因乙组中H2的起始浓度大于甲组，故乙组中的反应相当于在甲组平衡的基础上再加入0.010mol/L的H2，使平衡又继续正向移动，导致乙中CO2的转化率大于60%，因此A正确；丙可看作是2个甲合并而成的，又因H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）是平衡不受压强影响的反应，故丙组达到平衡时，物质的转化率不变，仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各物质浓度的2倍，所以B正确，C错误；由于甲、乙、丙组中，丙的浓度最大，甲的浓度最小，所以丙反应速率最快，甲反应速率最慢，故D正确。

答案：

C

6．在t℃下，某反应达到平衡，平衡常数K＝

。

恒容时，温度升高，NO浓度减小。

下列说法正确的是（　　）

A．该反应的焓变为正值

B．恒温下减小压强，反应体系的颜色加深

C．升高温度，逆反应速率减小

D．该反应化学方程式为NO2＋SO2

NO＋SO3

解析：

由平衡常数表达式可知该反应为NO2（g）＋SO2（g）

NO（g）＋SO3（g），即D项正确，符合题意。

该反应的特点是气体分子数不变，又由恒容时，温度升高，NO浓度减小，可判断正反应为放热反应，即A项不正确；恒温下减小压强，即增大体积，平衡不移动，但各物质的浓度都降低，所以体系的颜色变浅，B项不正确；升高温度，正、逆反应的速率都加快，对该反应来讲，逆反应加快得更快，所以平衡逆向移动，C项不正确。

答案：

D

7．（双选）化学反应方向的确定不仅与焓变（ΔH）有关，也与温度（T）、熵变（ΔS）有关。

实验证明，化学反应的方向应由ΔH—TΔS确定，若ΔH—TΔS<0则自发进行，否则不能自发进行。

下列说法中正确的是（　　）

A．在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向

B．温度、压强一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行

C．反应焓变是决定反应能否自发进行的惟一因素

D．固体的溶解过程与焓变有关

解析：

ΔH—TΔS<0时反应能自发进行，所以焓变和熵变是一定温度、压强下化学反应能否自发进行的复合判据，选项A正确；选项C不正确。

放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对ΔH—TΔS<0做出贡献，显然，放热的熵增加反应一定能自发进行，所以选项B正确。

固体的溶解过程，体系的混乱度增大，它是熵增加的过程，所以选项D不正确。

答案：

AB

8.

（双选）I2在KI溶液中存在下列平衡：

I2（aq）＋I－（aq）

I

（aq）

某I2、KI混合溶液中，I

的物质的量浓度c（I

）与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。

下列说法正确的是（　　）

A．反应I2（aq）＋I－（aq）

I

（aq）的ΔH>0

B．若温度为T1、T2时反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2

C．若反应进行到状态D时，一定有v（正）>v（逆）

D．状态A与状态B相比，状态A的c（I2）大

解析：

A项，根据图象可知c（I

）随温度升高而减小，故升温平衡左移，根据升温平衡向吸热反应方向移动，可知逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0；B项，根据放热反应，升温K变小，因T2>T1，所以K1>K2；C项，曲线下方的点表示还未达平衡状态且由于c（I

）小于平衡时，故反应向正反应方向进行，所以v（正）>v（逆）；D项，将A点看成原平衡状态，升温达到B点，则由于升温平衡左移，故c（I2）B>c（I2）A。

答案：

BC

9．（2012年东北三校联考）设反应①Fe（s）＋CO2（g）

FeO（s）＋CO（g）　ΔH＝akJ/mol，反应②Fe（s）＋H2O（g）

FeO（s）＋H2（g）　ΔH＝bkJ/mol，以上两反应的平衡常数分别为K1和K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：

T/K

K1

K2

973

1.47

2.38

1173

2.15

1.67

下列有关叙述正确的是（　　）

A．b＞0B．在973K下增大压强，K2增大

C．a＞bD．在常温下反应①一定能自发进行

解析：

根据温度升高时反应②的K值减小，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，b＜0，A错；平衡常数只与温度有关，故在973K下增大压强，K2不变，B错；由题中信息可判断a＞0，b＜0，C对；根据温度升高时反应①的K值增大，说明温度升高平衡向正方向移动，故正反应为吸热反应，但反应能量不是决定反应能否自发进行的惟一因素，本题中反应在常温下不能自发进行，D错。

答案：

C

10．（2011年常德检测）已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝

，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表：

t/℃

700

800

830

1000

1200

K

1.67

1.11

1.00

0.60

0.38

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．该反应的化学方程式是CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）

B．上述反应的正反应是放热反应

C．若在1L的密闭容器中通入CO2和H2各1mol，5min后温度升高到830℃，此时测得CO2为0.4mol时，该反应达到平衡状态

D．若平衡浓度符合下列关系式：

＝

，则此时的温度为1000℃

解析：

依平衡常数的表达式可知A正确；升高温度K减小，平衡左移，正反应为放热反应，B正确；5min后CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为0.6mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1、0.4mol·L－1，

＝

＜1，平衡向右移。

答案：

C

二、非选择题

11．2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔，以表彰他在固体表面化学研究领域做出的开拓性贡献。

（1）有人认为：

该研究可以提高合成氨反应在铁催化剂表面进行的效率，从而提高原料的转化率。

你是否认同他的观点　　　　（填“是”或“否”）。

理由是____________________________________________________________。

（2）合成氨反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g），在某温度时，K＝0.4。

①若出现下列状态，反应将向哪个方向进行以达到平衡状态（在后面空白处填“向左进行”、“向右进行”或“已经达平衡状态”）。

（A）c（N2）＝c（H2）＝1mol·L－1，c（NH3）＝0.5mol·L－1，　　　　可以达到平衡。

（B）c（N2）＝0.3mol·L－1，c（H2）＝0.1mol·L－1，c（NH3）＝0.03mol·L－1，　　　　可以达到平衡。

②若该反应升高温度再达到平衡时，K为0.2，则正反应为　　　　反应。

解析：

（1）催化剂可提高化学反应速率，不能使化学平衡移动，即不能提高原料的转化率。

（2）①（A）QC＝

＝

＝0.25＜K，所以反应要达到平衡状态，应向右进行。

同理：

（B）QC＝

＝3＞K，故反应向左进行，可以达到平衡。

②升高温度再达到化学平衡时，K＝0.2＜0.4，据K＝

知，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应。

答案：

（1）否　催化剂只提高化学反应速率，不能改变化学反应的限度

（2）①（A）向右进行　（B）向左进行　②放热

12．（改编自2010年全国新课标卷）将0.23molSO2和0.11molO2放入容积为1L的密闭容器中，发生反应2SO2＋O2

2SO3，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12molSO3，则反应的平衡常数K＝　　　　。

若温度不变，再加入0.50mol氧气后重新达到平衡，则SO2的平衡浓度　　　　（填“增大”“不变”或“减小”），氧气的转化率　　　　（填“升高”“不变”或“降低”），SO3的体积分数　　　　（填“增大”“不变”或“减小”）。

解析：

依据平衡计算的一般步聚：

K＝

＝

＝23.8mol·L－1

再加入0.50molO2，平衡一定正向移动，但是O2的平衡浓度一定增大，SO2的平衡浓度一定减小，O2的转化率降低，SO2的转化率升高，由于SO3的增加量不如混合气体的增加量程度大，则SO3的体积分数减小。

答案：

23.8mol－1·L　减小　降低　减小

13．（2010年高考山东理综节选）硫碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：

Ⅰ.SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI

Ⅱ.2HI

H2＋I2

Ⅲ.2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O

（1）分析上述反应，下列判断正确的是　　　　。

a．反应Ⅲ易在常温下进行

b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强

c．循环过程中需补充H2O

d．循环过程产生1molO2的同时产生1molH2

（2）一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI（g），发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示。

0～2min内的平均反应速率v（HI）＝　　　　。

该温度下，H2（g）＋I2（g）

2HI（g）的平衡常数K＝　　　　。

相同温度下，若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，则　　　　是原来的2倍。

a．平衡常数

b．HI的平衡浓度

c．达到平衡的时间

d．平衡的H2的体积分数

（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡　　　　移动（填“向左”“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的　　　　，产生H2的速率将增大。

a．NaNO3　　　　　　　　b．CuSO4

c．Na2SO4d．NaHSO3

解析：

（1）反应Ⅲ是硫酸的分解反应，硫酸应该在高温下分解，a错误；反应Ⅰ中SO2是还原剂，HI是还原产物，所以SO2的还原性比HI强；将Ⅰ×2＋Ⅱ×2＋Ⅲ，得到的反应方程式为2H2O===2H2↑＋O2↑，因此循环过程中需补充H2O，循环过程中产生1molO2的同时产生2molH2。

（2）

　　　　　　　　2HI

H2＋I2

始态（mol·L－1）：

　1　　　0　0

终态（mol·L－1）：

0.80.10.1

反应（mol·L－1）：

0.20.10.1

v（HI）＝

＝0.1mol·L－1·min－1；

K＝

＝

，所以H2＋I22HI的平衡常数为64；温度一定时，化学平衡常数不变，由于该反应是气体体积不变的反应，所以增大HI浓度达到新平衡时，HI、H2、I2的体积分数均不变，由于浓度增大，引起化学反应速率加快，达到平衡的时间缩短。

（3）硫酸电离出的H＋抑制水的电离，且硫酸中H＋浓度越大，对水的电离抑制能力越强，所以随着硫酸溶液中H＋浓度的降低，水的电离能力增强；CuSO4加入后能与锌单质发生氧化还原反应生成铜单质，附着在锌表面构成原电池，加快反应速率。

答案：

（1）c　

（2）0.1mol·（L·min）－1　64　b

（3）向右　b

14．（2011年高考山东理综）研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为　　　　　　　　　。

利用反应6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O也可处理NO2。

当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是　　　　L。

（2）已知：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）

ΔH＝－196.6kJ·mol－1

2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）

ΔH＝－113.0kJ·mol－1

则反应NO2（g）＋SO2（g）

SO3（g）＋NO（g）的ΔH＝　　　　kJ·mol－1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是　　　　。

a．体系压强保持不变

b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变

d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝　　　　。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）。

CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。

该反应ΔH　　　　0（填“>”或“<”）。

实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是　　　　　　　　　　　　。

解析：

（1）根据题给方程式可知当6molNO2全部参加反应时，转移电子6mol×（4－0）＝24mol，故转移1.2mol电子时，消耗NO20.3mol，即6.72L。

（2）设所给的两个反应方程式分别标注为2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH1＝－196.6kJ·mol－1、2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）　ΔH2＝－113.0kJ·mol－1，所求总反应方程式的ΔH为ΔH3，ΔH3＝

＝

＝－41.8kJ·mol－1。

第2问，由于该反应为前后气体体积相等的反应，故体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断标志，故a错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，故C错；根据“异方向，量相当”的原理可知d错。

设NO2和SO2的起始加入量分别为1mol和2mol，容器体积为V。

则有：

（设NO的转化量为x）

　　　　　NO2（g）＋SO2（g）

SO3（g）＋NO（g）

起始量（mol）　1　　　　2　　　　0　　　0

转化量（mol）　xxxx

平衡量（mol）　1－x2－xxx

据题意有

＝

　则x＝0.8mol

平衡常数K＝

＝

或2.67

（3）从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率变小，故ΔH<0，综合温度、压强对CO转化率的影响来看，在题给压强下，CO的转化率，已经较大，再增大压强，得不偿失。

答案：

（1）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　6.72

（2）－41.8　b　2.67或

（3）<　在1.3×104kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失