1、化学反应的方向和限度1.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是()A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B.若缩小反应容器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C.温度越高,K一定越大D.如果m+n=p,则K=1【解析】选A。K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K只与温度有关,温度一定,K一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,C错误;K=,故由m+n=p无法判断K的大小,D错误。2.某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示,下列说
2、法正确的是()XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=B.其他条件不变,升高温度,若W的体积分数减小,则此反应H0C.其他条件不变,使用催化剂,正、逆反应速率和平衡常数均增大,平衡不移动D.其他条件不变,当密闭容器中混合气体密度不变时,表明反应已达到平衡【解析】选B。由表知,X、Y是反应物,W是生成物,且n(X)n(Y)n(W)=213,化学方程式为2X+Y3W,反应的平衡常数表达式是K=,A错误;升高温度,若W的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则此反应的H0,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表
3、:时间/s0204080100n(A)/mol0.400.200.10n(B)/mol00.240.600.60下列说法正确的是()A.040 s的平均反应速率v(B)=0.01 molL-1s-1B.T K时该反应的平衡常数为3.6C.相同条件下,若起始时充入0.80 mol A,则达到平衡时c(B)小于0.60 molL-1D.相同条件下,若起始时向容器中充入0.05 mol A、0.70 mol B,则反应达到平衡前v(正)v(逆)【解析】选C。040 s内的平均反应速率v(B)=2v(A)=2=0.005 molL-1s-1,A项错误。100 s时反应处于平衡状态,平衡常数K=1.8,
4、B项错误。相同条件下,若起始时投入0.80 mol A,则达到的平衡相当于原平衡缩小一半容器体积的效果,平衡向左移动,C项正确。Qc=4.91.8,达到平衡前反应逆向进行,故反应达到平衡前v(正)v(逆),D项错误。5.(2020莆田模拟)在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 molL-1。下列判断错误的是()A.x=1B.2 min内A的反应速率为0.3 molL-1min-1C.B的转化率为50%D.若混合
5、气体的平均相对分子质量不变,则表明该反应达到平衡状态【解析】选C。3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)起始(mol)3100转化(mol)3a a xa 2a平衡(mol)3-3a 1-a xa 2a由题意得:2a=0.8,a=0.4。=0.2 molL-1,x=1,A正确;B项,v(A)=0.3 molL-1min-1,正确;C项,(B)=100%=40%,错误;D项,由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变,所以平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态,正确。6.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
6、入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如表所示:起始浓度甲乙丙c(H2)/molL-10.0100.0200.020c(CO2)/molL-10.0100.0100.020试回答以下问题:(1)平衡时,乙中CO2的转化率_(填“大于”“小于”或“等于”)60%。(2)平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是_。(3)平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是_。(4)反应开始时,_(填“甲”“乙”或“丙”,下同)中的反应速率最快,_中的反应速率最慢。【解析】(1)设平衡时甲中CO2的转化浓度为x molL-1,则:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)起始(molL-1)0.0100.010
7、00转化(molL-1)xxxx平衡(molL-1)0.010-x0.010-x xx根据平衡常数得:=,解得x=0.006,则甲中CO2和H2的转化率均为100%=60%。由于乙相对甲增大了c(H2),因此CO2的转化率增大。(2)设平衡时丙中CO2的转化浓度为y molL-1,则 H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)起始(molL-1)0.020 0.0200 0转化(molL-1)y y y y平衡(molL-1)0.020-y0.020-yy y根据平衡常数得:=,解得y=0.012,则丙中H2的转化率为100%=60%。(3)平衡时甲中c(CO2)=0.010 molL-
8、1-0.006 molL-1=0.004 molL-1,丙中c(CO2)=0.020 molL-1-0.012 molL-1=0.008 molL-1。(4)丙中反应物浓度最大,反应速率最快,甲中反应物浓度最小,反应速率最慢。答案:(1)大于(2)60%(3)0.008 molL-1(4)丙甲1.容积完全相同的两个容器甲和乙,已知甲中装有SO2、O2各1 g,乙中装有SO2、O2各2 g,在同一温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时,下列比较不正确的是()A.反应速率:甲乙B.O2浓度:甲乙C.O2的转化率:甲乙D.SO2的百分含量:甲甲,A正确;若甲容积为1 L,乙容积
9、为2 L,SO2的百分含量甲与乙相同,将乙压缩至1 L,平衡右移,O2的转化率增大,SO2百分含量减小,故C正确,D不正确;压缩时各气体浓度均增大,故乙中c(O2)大,B正确。2.如图曲线表示其他条件一定时,反应2W(g)+Q(g)2G(g)(正反应为放热反应)中W的转化率与温度的关系,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)v(逆)的是()A.a点B.b点C.c点D.d点【解析】选C。纵轴表示W的转化率,横轴表示温度,曲线上的任意一点都表示在此温度下达到平衡状态时对应的W的转化率,从c点作纵轴的平行线与曲线交于一点,这表示若想达到c点对应温度的平衡状态,需要转化更多的W
10、,则c点未达到平衡状态,且反应向正反应方向进行,即v(正)v(逆)。3.FeCl3溶液与KSCN溶液混合时存在下列平衡:Fe3+(aq)+SCN-(aq)Fe(SCN)2+(aq)。已知某条件下,反应达到平衡时,Fe(SCN)2+的物质的量浓度与温度的关系如图所示,下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.T1、T2时反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1K2C.反应处于D点时,一定有v(正)v(逆)D.A点的c(Fe3+)比B点的c(Fe3+)大【解析】选B。随着温度的升高,cFe(SCN)2+逐渐减小,说明反应放热,H0,故A项错误;反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则K减小,所以
11、温度T1K2,故B项正确;在曲线下方,未处于平衡状态,cFe(SCN)2+比平衡状态小,应向正反应方向移动,v(正)v(逆),故C项错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,A点温度小于B点,所以A点的c(Fe3+)小,故D项错误。4.加热N2O5,依次发生分解反应:N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)、N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在体积为2 L的恒容密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到T 时反应达到平衡状态,此时O2和N2O3的物质的量分别为9 mol、3.4 mol,则T 时反应的平衡常数为()A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2【解析】选B。设分解的N2O
12、5的浓度为x molL-1,生成的N2O浓度为y molL-1。N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)c(始)(molL-1) 4 0 0c(变)(molL-1) x x xc(平)(molL-1) 4-x x xN2O3(g)N2O(g)+O2(g)c(始)(molL-1)x 0 xc(变)(molL-1)y y yc(平)(molL-1)x-y y x+y根据题意有x-y=1.7,x+y=4.5,解得x=3.1,y=1.4,则平衡时,c(N2O5)=0.9 molL-1,c(N2O3)=1.7 molL-1,c(O2)=4.5 molL-1。K=8.5。5.利用醋酸二氨合铜Cu(NH3)
13、2Ac溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH3)2Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)Cu(NH3)3AcCO(aq)。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:T/1550100K510421.910-5下列说法正确的是()A.上述逆反应为放热反应B.15 时,该反应的逆反应K=210-5C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率升高D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响【解析】选B。根据题给数据知,温度降低,平衡常数增大,说明降低温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,故A项错误;正逆反应的平衡常数互为倒数。
14、故15时该反应的逆反应K=210-5,B项正确;减小压强,平衡逆向移动,CO的转化率降低,C项错误;增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收,D项错误。6.苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8),其反应原理是C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)H=+125 kJmol-1.某温度下,将0.40 mol 苯乙烷,充入2 L真空密闭容器中发生反应,测定不同时间该容器内物质的量,得到数据如下表:时间/min010203040n(C8H10)/mol0.400.300.26n2n3n(C8H8)/mol0.000.10n10.160.16(1)当反应进行到
15、20 min时,该段时间内H2的平均反应速率是_。(2)该温度下,该反应的化学平衡常数是_。(3)若保持其他条件不变,用0.40 mol H2(g)和0.40 mol C8H8(g)合成C8H10(g),当有30 kJ热量放出时,该反应中H2的转化率是_。此时,该反应是否达到了平衡状态?_(填“是”或“否”)。.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应),C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图、图所示。(4)由图可知,T1_(填“大于”“小于”或“等于”)T2。(5)由图可知,当其他条件不变时,水蒸气的用量越大,C8H10的平衡转化率将_(填“越大”“
16、越小”或“不变”),原因是_【解析】(1)v(H2)=v(C8H10)=0.003 5 molL-1min-1(2)C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)起始/molL-10.20 0 0平衡/molL-10.12 0.080.08K=(3) C8H8(g)+H2(g)C8H10(g)起始/mol 0.40 0.40 0某时刻/mol 0.40-x 0.40-x x125 kJmol-1x=30 kJx=0.24 mol (H2)=100%=60%Q=,所以反应处于平衡状态。(4)升温,平衡右移,C8H10的平衡转化率增大,所以T1大于T2。(5)随着水蒸气的加入,扩大了容器的体积,相当于对反应体系减小压强,平衡右移,转化率增大。答案:(1)0.003 5 molL-1min-1(2)或0.053(3)60%是(4)大于(5)越大随着水蒸气的加入,扩大了容器的体积,相当于对反应体系减小压强(或使得浓度商QK)平衡右移,转化率增大
