1、课时规范练24化学反应的方向化学平衡常数课时规范练第42页基础巩固1.下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是()A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程D.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的H0答案C解析非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应进行的也不一定较快,A项错误;石墨转化为金刚石,H0,该反应是非自发进行的化学反应,B项错误;能量判据和熵判据组合而成的复合判据,只要H-TS0,反应就不能自发进行,C
2、项正确;反应NH3(s)+HCl(g)NH4Cl(s)在低温下能自发进行,H-TS0,由反应的化学方程式知TS0,说明该反应的HH2OCO2D.以上说法都不正确答案C解析平衡常数是在一定条件下,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,A项错误;常温下水是液态,不能利用氢气燃烧生成气态水的平衡常数计算液态水分解的平衡常数,B项错误;平衡常数大小能反映可逆反应进行的程度大小,所以根据平衡常数的相对大小可知常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NOH2OCO2,C项正确,D项错误。5.(2019宁夏银川一中高三月考)将一定量纯净的氨基甲酸
3、铵固体置于密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法不正确的是()A.该反应的H0B.A点对应状态的平衡常数K(A)=10-2.294 mol3L-3C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态D.30 时,B点对应状态的v(正)0,故A项正确;A点对应的-lgK=2.294,则平衡常数K(A)=10-2.294 mol3L-3,故B项正确;因反应物氨基甲酸铵为固体,则反应体系中气体只有NH3和CO2,反应得到NH3和CO2的物质的量之比为21,反应开始后NH3的体积分数始终不
4、变,所以NH3的体积分数不变时不能说明反应达到了平衡状态,故C项错误;30 时,B点的浓度商Q大于平衡常数K,反应向逆反应方向进行,则B点对应状态的v(正)生成物的总能量C.为了使该反应的K增大,可以在其他条件不变时,增大COD.1 000 下Fe2O3与CO反应,t min达到平衡时CO=210-3 molL-1,则用CO表示该反应的平均速率为210-3t molL-1min-1答案B解析高炉煤气的成分与高炉的高度无关,煤气中CO的含量是高炉中生产的产物,增加高炉的高度,不影响化学平衡移动,不会降低CO的含量,故A项错误;由表中数据可知升高温度,该反应的平衡常数减小,所以该反应属于放热反应,
5、反应物的总能量生成物的总能量,故B项正确;平衡常数只和温度有关,所以增大CO不会改变K,故C项错误;1 000 时发生反应13Fe2O3(s)+CO(g)23Fe(s)+CO2(g),K=CO2/CO=4,CO=210-3 molL-1,CO2=810-3molL-1,因为化学方程式中CO和CO2的计量数相等,所以CO的平均反应速率为810-3t molL-1min-1,故D项错误。7.(2018全国2,27节选)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应
6、CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)H/(kJmol-1)75172活化能/(kJmol-1)催化剂X3391催化剂Y4372(1)由上表判断,催化剂X(填“优于”或“劣于”)Y,理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大(2)在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p(CO2)
7、-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。答案(1)劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大AD(2)pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)解析(1)分析表中数据,对比催化剂X和Y的积碳反应和消碳反应的活化能发现,相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小,而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大,故催化剂X劣于催化剂Y。积碳反应和消碳反应的H均大于0,升高温度时,平衡正向移动,则K积
8、、K消均增大,A项正确、C项错误;升高温度,v积、v消均增大,B项错误;由图可知,600 时积碳量达到最大值,再升高温度,积碳量逐渐减小,说明v消增大的倍数比v积增大的倍数大,D项正确。(2)由已知条件可知,沉积碳的生成速率与p(CH4)成正比,与p(CO2)成反比,则p(CH4)一定时,p(CO2)越大,积碳量越小,由图可知,p(CO2)的大小关系为pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。能力提升8.(2019安徽肥东高中高三调研)已知反应:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s),反应:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)。在相同温度下的平衡常数分别为K1和K2,该
9、温度下反应: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.反应的平衡常数K1=CO2CuCOCuOB.反应的平衡常数K=K1K2C.对于反应,恒容时,若温度升高,H2的浓度减小,则该反应的焓变为正值D.对于反应,恒温恒容时,若加入CuO,平衡向正向移动,H2的浓度减小答案B解析固体、纯液体不计入平衡常数表达式,反应的平衡常数K1=CO2CO,故A项错误;根据平衡常数的定义K1=CO2CO、K2=H2OH2、K=H2CO2H2OCO,所以反应的平衡常数K=K1K2,故B项正确;若升高温度时H2的浓度减小,说明CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(
10、g)平衡逆向移动,所以该反应为放热反应,焓变为负值,故C项错误;CuO是固体,固体不影响平衡移动,对于反应,恒温恒容时若加入CuO,平衡不移动,氢气浓度不变,故D项错误。9.(2019山东烟台高三期末)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)H。某I2、KI混合溶液中,I-的物质的量浓度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)。下列说法不正确的是()A.该反应HK2C.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I3-大答案C解析随着温度升高,I-的浓度逐渐增大,说明升高温度,化学平衡逆向移动,说明逆反应为吸热反应
11、,则反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)为放热反应,HT1,所以当温度升高时,平衡向逆反应方向移动,即K1K2,B项正确;从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,c(I-)小于该温度下的平衡浓度,所以反应要逆向进行,故v(逆)v(正),C项错误;温度T2T1,升高温度,平衡逆向移动,I3-变小,所以I3-:AB,D项正确。10.(2019河北邢台质检)一定温度下,在三个体积均为2 L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)。容器温度K起始物质的量/mol平衡物质的量/mol平衡常数CO2H2SH2O6070.10.150.056070.20.3627
12、0.10.15610-3下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.容器达到平衡时,再充入少量氦气,平衡将向正反应方向移动C.容器达到平衡时,容器中COS的物质的量浓度为0.025 molL-1D.607 K时,该反应的平衡常数为0.50答案D解析由容器中数据可计算出607 K时反应的平衡常数CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)开始/(molL-1)0.050.07500变化/(molL-1)0.0250.0250.0250.025平衡/(molL-1)0.0250.050.0250.025平衡常数K=COSH2OCO2H2S=0.5,D项正确;对比、可知随温度升高,平衡常数减
13、小,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应是吸热反应,正反应放热,A项错误;相对于,是成比例的增加投料量,相当于加压,由于题给反应是气体体积不变的反应,所以平衡不移动,COS=2COS=0.05 molL-1,C项错误;容器平衡时,再充入少量氦气,容器体积不变,各成分浓度不变,平衡不移动,B项错误。11.一定条件下,向一密闭容器中充入一定量的NH3,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是()A.压强:p1p2B.b、c两点对应的平衡常数:KcKbC.a点:2v正(NH3)=3v逆(H2)D.a点:NH3的转化率为13答案B解析相
14、同温度下,压强越大,NH3转化率越低,N2的体积分数越小,所以p2p1,A项错误;由图像可知该反应为吸热反应,所以温度越高,K越大,B项正确;a点为平衡点,应为3v(NH3)正=2v(H2)逆,C项错误;a点时,假设反应后气体总体积为1 L,则N2为0.1 L、H2为0.3 L,未反应的NH3为0.6 L,参加反应的NH3为0.2 L,所以氨气的转化率为0.20.6+0.2100%=25%,D项错误。拓展深化12.(2019湖北武汉第六中学高三月考)氮的固定以及利用氨合成其他含氮化合物是几百年来科学家一直研究的课题。(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。反应大气固氮N2(g)
15、+O2(g)2NO(g)工业固氮N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1温度/272 00025400450K3.810-310.15108L2mol-20.507L2mol-20.152L2mol-2分析数据可知,大气固氮反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。分析数据可知,人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是。在500 、2.02107 Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,充分反应后,放出的热量(填“大于”“小于”或“等于”)92.4 kJ。(2)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)
16、下随温度变化的曲线,如图所示的图示中,正确的是(填“A”或“B”);比较p1、p2的大小关系:。(3)在一定温度下,将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生工业合成氨反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol。达平衡时,H2的转化率1=。已知平衡时,容器压强为8 MPa,则平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。为提高H2的转化率,实际生产中宜采取的措施有(填字母)。A.降低温度B.最适合催化剂活性的适当高温C.适当增大压强D.减小压强E.循环利用和不断补充氮气F.及时移出氨答案(1)吸热K值小,正向进行的程度小(或转化率
17、低),不适合大规模生产小于(2)Ap2p1(3)60%0.26(MPa)-2CEF解析(1)由表格数据可知,对于大气固氮反应,温度越高,K值越大,说明升高温度,平衡正移,则正反应方向为吸热反应;由表格数据可知,对于大气固氮反应,当温度升高到2 000 时,K=0.1,K值很小,则转化率很低,不适合大规模生产,所以人类不适合大规模模拟大气固氮;热化学方程式中的能量变化指完全转化的热效应,而可逆反应不能完全转化,则向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,充分反应后,放出的热量小于92.4 kJ。(2)合成氨反应为放热反应,升高温度,转化率减小,所以图A正确,B错误;该反应正方向为气体
18、体积减小的方向,增大压强平衡正向移动,转化率增大,2的转化率大,则21。(3)设平衡时参加反应的氮气物质的量为x mol,根据三段式分析:平衡时N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始(mol)130变化(mol)x3x2x平衡(mol)1-x3-3x2x列式可得:(1-x)+(3-3x)+2x=2.8,x=0.6,则氮气转化率=0.6mol1mol100%=60%,当加入反应物的物质的量之比等于其计量数之比时,各反应物的转化率相等,所以氢气的转化率也是60%;平衡时各物质的压强之比等于其物质的量之比,所以p(N2)=(1-0.6)mol2.8mol8 MPa=87 MPa,p(H2)=3(1-0.6)mol2.8mol8 MPa=247 MPa,p(NH3)=(20.6)mol2.8mol8 MPa=247 MPa,则化学平衡常数Kp=p2(NH3)p(N2)p3(H2)=(247)287(247)3(MPa)-2=49192(MPa)-20.26(MPa)-2;因增大反应物的浓度,减少生成物的浓度,增大压强,降低温度工业合成氨反应向正反应方向移动,氢气的转化率提高,但在实际生产中不能用低温,因为温度低时化学反应速率慢,效率不高。
