高考化学大一轮复习配套练习题第7章第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向.docx
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高考化学大一轮复习配套练习题第7章第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向
课时规范训练
[单独成册]
1．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是（ ）
A．2N2（g）＋O2（g）===2N2O（g）
ΔH＝＋163kJ·mol－1
B．Ag（s）＋
Cl2（g）===AgCl（s）
ΔH＝－127kJ·mol－1
C．HgO（s）===Hg（l）＋
O2（g）
ΔH＝＋91kJ·mol－1
D．H2O2（l）===
O2（g）＋H2O（l）
ΔH＝－98kJ·mol－1
解析：
选D。
反应自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS＜0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。
对于A项，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何温度下，ΔH－TΔS＞0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH＜0，ΔS＜0，在较低温度下，ΔH－TΔS＜0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH＞0，ΔS＞0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS＜0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH＜0，ΔS＞0，在任何温度下，ΔH－TΔS＜0，即在任何温度下反应均能自发进行。
2．高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝
。
恒容时，温度升高，H2浓度减小。
下列说法正确的是（ ）
A．该反应的焓变为正值
B．增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2O===CO2＋H2
解析：
选A。
根据平衡常数表达式，可以写出反应的化学方程式为CO2＋H2CO＋H2O，温度升高，H2浓度减小，平衡正向移动，该反应是吸热反应，A项正确，D项错误；增大压强，可能是压缩体积，尽管平衡不移动，但H2浓度增大，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项错误。
3．已知可逆反应：
2N2H4（g）＋2NO2（g）
3N2（g）＋4H2O（g） ΔH＞0。
下列有关说法正确的是（ ）
A．加压有利于化学平衡向正反应方向移动
B．该反应的化学平衡常数表达式为：
K＝
C．升高温度可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
D．使用催化剂可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
解析：
选D。
A项，加压，化学平衡向逆反应方向移动，A错；B项，平衡常数表达式中应该是生成物浓度的幂之积除以反应物浓度的幂之积，B错；C项，该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，可以提高平衡转化率，C错。
4．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X（g）＋Y（g）
2Z（g），ΔH＜0，一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的数据如下表：
t/min
2
4
7
9
n（Y）/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是（ ）
A．反应前2min的平均速率v（Z）＝2.0×10－3mol/（L·min）
B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v（逆）＞v（正）
C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44
D．其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大
解析：
选C。
A项，反应前2min的平均反应速率v（Z）＝2v（Y）＝2×
＝4.0×10－3mol/（L·min），错误；B项，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，故应为v（逆）＜v（正），错误；C项，平衡常数K＝
＝
＝1.44正确；D项，其他条件不变，再充入0.2molZ，相当于对原平衡体系增大压强，平衡不移动，各物质的体积分数保持不变，错误。
5．一定条件下，分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量B，发生反应如下：
2A（g）＋B（s）
2D（g）；ΔH＜0，测得相关数据如下，分析可知下列说法不正确的是（ ）
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
800
800
850
c（A）起始/mol·L－1
1
2
1
c（A）平衡/mol·L－1
0.5
1
0.85
放出的热量/kJ
a
b
c
A.实验Ⅲ的化学平衡常数K＜1
B．实验放出的热量关系为b＞2a
C．实验Ⅲ在30min达到平衡过程的平均反应速率v（A）为0.005mol·L－1·min－1
D．当容器内气体密度不随时间的变化而变化时上述反应已达平衡
解析：
选B。
选项A，实验Ⅲ达到平衡时K＝
＜1。
实验Ⅱ反应物的加入量是实验Ⅰ的加入量的2倍，与实验Ⅰ是等效平衡，所以实验放出的热量关系为b＝2a。
选项C，实验Ⅲ达到平衡时，t＝30min，Δc（A）＝0.15mol·L－1，故v（A）＝0.005mol·L－1·min－1。
选项D，由于有固体B参与反应，若气体密度不变，说明整个体系中气体的总质量不变，A、B的浓度维持不变，反应达到平衡。
6．用CO合成甲醇（CH3OH）的化学方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH＜0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．温度：
T1＞T2＞T3
B．正反应速率：
v（a）＞v（c） v（b）＞v（d）
C．平衡常数：
K（a）＞K（c） K（b）＝K（d）
D．平均摩尔质量：
M（a）＜M（c） M（b）＞M（d）
解析：
选C。
A项，因为ΔH＜0，温度越高，CO的转化率越小，所以T3＞T2＞T1，错误；B项，由于T3＞T1，所以v（c）＞v（a），由于p（b）＞p（d），所以v（b）＞v（d），错误；C项，平衡常数只受温度影响，由于ΔH＜0，温度越高，平衡常数越小，正确；D项，升温，平衡左移，M减小，M（a）＞M（c），加压，平衡右移，M增大，M（b）＞M（d），错误。
7．在一定温度和一定体积的密闭容器中，进行反应CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g），起始时通入0.1molCO2和0.2molH2，达到平衡后生成0.05molCO，下列说法不正确的是（ ）
A．若起始时通入0.1molCO、0.1molH2O（g）和0.1molH2，则达到平衡后生成0.03molCO
B．若起始时通入0.2molCO2和0.4molH2，则达到平衡后生成0.1molCO
C．该温度下的化学平衡常数为
D．若达到平衡后，再通入CO2，则H2的转化率增大
解析：
选A。
A项，此平衡与题干中的平衡等效，达平衡后生成的CO仍为0.05mol，A错；B项，该平衡不受压强影响，B正确；C项，平衡时生成CO和H2O均为0.05mol，而CO2是0.05mol，H2是0.15mol，设容器的体积为1L，则平衡常数为
＝
＝
，正确；D项，增大一种反应物的浓度可提高另一种反应物的转化率，正确。
8．一定条件下存在反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），其正反应放热。
现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。
达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和大于1
解析：
选C。
容器Ⅰ中正向建立平衡，容器Ⅱ中逆向建立平衡，由于正反应放热、容器为绝热，前者温度高，反应速率快，A错误；容器Ⅰ中温度高，相对于容器Ⅱ相当于升高温度平衡逆向移动，CO转化率低，剩余的多，C正确；容器Ⅲ的投料量是容器Ⅰ的2倍，由于是气体体积相等的反应，最终建立等效平衡，但由于容器Ⅲ的投料量多，放出的热量多，两容器的温度不同，所以平衡常数不同，B错误；若容器Ⅰ、Ⅱ建立等效平衡，则容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率和为1，由A、C分析可知，I中温度高，CO的转化率低，所以两者之和小于1，D错误。
9．80℃时，2L密闭容器中充入0.40molN2O4，发生反应N2O4
2NO2 ΔH＝＋QkJ·mol－1（Q＞0），获得如下数据：
时间/s
0
20
40
60
80
100
c（NO2）/
mol·L－1
0.00
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
下列判断正确的是（ ）
A．升高温度该反应的平衡常数K减小
B．20～40s内，v（N2O4）＝0.004mol·L－1·s－1
C．反应达平衡时，吸收的热量为0.3QkJ
D．100s时再通入0.40molN2O4，达新平衡时N2O4的转化率增大
解析：
选C。
正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，该反应的平衡常数K增大，A错误；20～40s内生成NO2的浓度是0.20mol·L－1－0.12mol·L－1＝0.08mol·L－1，根据化学方程式可知消耗N2O4的浓度是0.04mol·L－1，则v（N2O4）＝0.04mol·L－1÷20s＝0.002mol·L－1·s－1，B错误；平衡时生成NO2的物质的量是0.6mol，消耗N2O4的物质的量是0.3mol，因此反应达平衡时，吸收的热量为0.3QkJ，C正确；100s时再通入0.40molN2O4相当于增大压强，平衡逆向移动，达到新平衡时N2O4的转化率降低，D错误。
10．甲醇汽油是一种新能源清洁燃料，可以作为汽油的替代物。
工业上可用CO和H2制取甲醇，化学方程式为CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g） ΔH＝bkJ/mol，为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比[
]及温度的关系，研究小组在10L的密闭容器中进行模拟反应，并绘出如图：
（1）反应热b0（填“＞”或“＜”）。
（2）若Ⅱ反应的n（CO）起始＝10mol、投料比为0.5，A点的平衡常数KA＝，B点的平衡常数KBKA（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）为提高CO转化率可采取的措施是
（答出两条即可）。
解析：
（1）由图像可知，一氧化碳转化率随温度升高而减小，说明温度升高平衡逆向移动，正反应为放热反应，b＜0。
（2）若Ⅱ反应的n（CO）起始＝10mol、投料比为0.5，n（H2）起始＝20mol，则
CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）
起始量（mol/L）120
变化量（mol/L）0.510.5
平衡量（mol/L）0.510.5
A点的平衡常数KA＝
＝1
A、B是相同温度下的平衡，平衡常数只随温度变化，所以A、B点的平衡常数相同。
（3）依据反应特征和平衡移动原理分析，提高一氧化碳转化率的条件是平衡正向进行，即减小投料比、降低温度、增大压强、分离出CH3OH等。
答案：
（1）＜
（2）1 ＝ （3）减小投料比、降低温度、增大压强、分离出CH3OH等（任写两条）
11．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
（1）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：
CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g）。
测得CH3OH的物质的量随时间的变化见下图。
该反应的ΔH（填“＞”或“＜”）0，温度升高，K（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）在一定条件下，用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2（g）＋4H2（g）
CH4（g）＋2H2O（g）
向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的物质的量浓度分别为c（CO2）＝0.2mol·L－1、c（H2）＝0.8mol·L－1、c（CH4）＝0.8mol·L－1，c（H2O）＝1.6mol·L－1。
则CO2的平衡转化率为，上述反应的平衡常数表达式K＝，200℃时该反应的平衡常数K＝64.8，则该反应的ΔH（填“＞”或“＜”）0。
解析：
（1）从曲线可知Ⅱ的温度高，升高温度，平衡逆向移动，K减小，正反应放热。
则CO2的平衡转化率为
×100%＝80%。
根据化学方程式可以写出平衡常数表达式为
K＝
时300℃时K＝
＝25,200℃时K＝64.8，说明温度升高，K减小，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。
答案：
（1）＜ 减小
（2）80%
＜
12．选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理方法。
这种方法是指在有氧条件下且合适的温度范围内，用还原剂NH3在催化剂的作用下将NOx有选择性地还原为氮气和水，主要反应式如下：
反应Ⅰ：
NH3（g）＋4NO（g）＋O2（g）
N2（g）＋
H2O（g） ΔH1＝akJ·mol－1
反应Ⅱ：
4NH3（g）＋2NO2（g）＋O2（g）
3N2（g）＋6H2O（g） ΔH2＝bkJ·mol－1
当反应温度过高时，会发生以下副反应：
反应Ⅲ：
2NH3（g）＋2O2（g）
N2O（g）＋3H2O（g） ΔH3＝ckJ·mol－1
反应Ⅳ：
4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g） ΔH4＝dkJ·mol－1
请回答下列问题：
（1）配平反应Ⅰ的化学方程式：
NH3（g）＋4NO（g）＋O2（g）
N2（g）＋
H2O（g）
（2）研究反应Ⅱ的平衡常数（K）与温度（T）的关系，得到如图甲所示的关系。
①反应Ⅱ的平衡常数表达式为。
②反应Ⅱ能够自发进行的反应条件是。
（3）反应2NO（g）＋O2（g）
2NO2（g）的ΔH＝kJ·mol－1（用含a、b、d的式子表示）。
（4）为研究NH3选择性催化还原脱硝的反应条件，某科研小组通过一系列实验，分别得出脱硝率与温度、氨氮比的关系[其中
表示氨氮比，O2%表示氧气含量]。
①图乙中，当温度高于405℃后，NOx的脱除率会逐渐减小，原因是。
②图丙中，最佳氨氮比为2.0，理由是
。
（5）请在图丁中，用实线画出不使用催化剂情况下（其他条件完全相同）的图示。
解析：
（1）根据方程式可知NH3中氮元素化合价从－3价升高到0价，NO中氮元素化合价从＋2价降低到0价，O2中氧元素化合价从0价降低到－2价，根据电子得失守恒以及原子守恒可配平方程式为4NH3（g）＋4NO（g）＋O2（g）
4N2（g）＋6H2O（g）。
（2）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，根据方程式可知该反应的平衡常数表达式为K＝
。
②根据图像可知，升高温度平衡常数增大，说明正反应是吸热反应，ΔH＞0。
由于正反应是熵值增大的反应，则根据ΔG＝ΔH－T·ΔS可知满足自发进行的条件应该是高温。
（3）已知反应①4NH3（g）＋4NO（g）＋O2（g）
4N2（g）＋6H2O（g） ΔH1＝akJ·mol－1，②4NH3（g）＋2NO2（g）＋O2（g）
3N2（g）＋6H2O（g） ΔH2＝bkJ·mol－1，③4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g）ΔH4＝dkJ·mol－1，根据盖斯定律可知，
即可得到反应2NO（g）＋O2（g）
2NO2（g），则ΔH＝
kJ·mol－1。
（4）①由于当温度过高时，NH3会与O2发生副反应生成N2O、NO，从而使NOx的脱除率逐渐减小。
②根据图像可知氨氮比从2.0到2.2，脱硝率变化不大，但氨的浓度增加较大，成本提高。
因此，最佳氨氮比为2.0。
（5）使用催化剂，只能加快反应速率从而缩短到达平衡的时间，对平衡状态无影响，由于横坐标是氧气含量，纵坐标是脱硝率，其他条件都保持不变，是否使用催化剂对平衡点无影响，所以作出的图应与原图一致。
答案：
（1）4 4 6
（2）①K＝
②高温
（3）
（4）①温度过高时，NH3会与O2发生副反应生成N2O、NO
②氨氮比从2.0到2.2，脱硝率变化不大，但氨的浓度增加较大，成本提高
（5）
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