1、练案20第七章化学反应速率与化学平衡第20讲化学平衡常数化学反应进行的方向A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1(2021天津新华中学检测)在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，发生如下两个反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)H10平衡常数K12NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)H2T2T3)，SiHCl3的平衡转化率增大，说明正反应是吸热反应，A错误；增大氢气的浓度可提高SiHCl3的平衡转化率，B正确；因正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移
2、动，反应的平衡常数增大，C错误；增大压强，平衡逆向移动，SiHCl3的平衡转化率降低，D错误。3(2020江苏单科，8)反应SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是(B)A该反应H0、S0，A项错；Si是固体，故该反应的平衡常数K，B项正确；C项未指明是否为标准状况，气体摩尔体积不确定，故消耗氢气的体积无法计算，C项不正确；H反应物键能之和生成物键能之和4E(SiCl)2E(HH)4E(HCl)2E(SiSi)，D项不正确。4.(2021山东泰安模拟)某绝热恒容容器中充入2 molL1NO2，发生反应2NO2(g)N2O4(g)H56.
3、9 kJmol1，下列分析不正确的是(C)A5 s时NO2的转化率为75%B03 s内v(NO2)增大是因为体系温度升高C3 s时化学反应处于平衡状态D9 s时再充入N2O4，平衡后K较第一次平衡时大解析分析图像可知，05 s内c(NO2)2 molL10.5 molL11.5 molL1，结合转化率的概念计算出NO2的转化率为100%75%，A项正确；该反应的正反应是放热反应，在绝热恒容容器中，随着反应进行不断放出热量，体系温度升高，反应速率增大，故03 s内v(NO2)增大是因为体系温度升高，B项正确；3 s时二氧化氮反应速率最大，37 s时v(NO2)随时间减小，7 s后c(NO2)不变
4、，反应才处于平衡状态，C项错误；9 s时反应处于平衡状态，再充入N2O4，平衡逆向进行，体系温度降低，平衡常数增大，D项正确。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5(2021河北衡水高三检测)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(1)反应的H大于0(填“大于”或“小于”)；100 时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为0.001 0 molL1s1；反应的平衡常数K1为0.36 molL1。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4
5、)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。T大于100 (填“大于”或“小于”)，判断理由是反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高。列式计算温度T时反应的平衡常数K2平衡时，c(NO2)0.120 molL10.002 0 molL1s110 s20.16 molL1c(N2O4)0.040 molL10.002 0 molL1s110 s0.020 molL1K21.28 molL1(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向逆反应(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动。解析(
6、1)随温度升高，混合气体的颜色变深，说明升温平衡向正反应方向移动，H0。在060 s时段，v(N2O4)0.001 0 molL1s1；平衡常数K10.36 molL1。(2)当温度由100 变为T时，N2O4的浓度降低，“三段式”如下： N2O4(g) 2NO2(g)100 平衡时0.040 molL10.120 molL1温度T时变化0.020 molL10.040 molL1温度T平衡时0.020 molL10.160 molL1由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动，即向吸热方向移动，故温度升高，所以T100 。当再次达到平衡时，平衡常数K21.28 molL1。(3)温度不
7、变，将反应容器的容积减少一半，压强增大，平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应方向)移动。6(2021山东滨州高三检测)CH4CO2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CH4(g)=C(s)2H2(g)消碳反应CO2(g)C(s)=2CO(g)H/(kJmol1)75172活化能/(kJmol1)催化剂X3391催化剂Y4372(1)由上表判断，催化剂X劣于(填“优于”或“劣于”)Y，理由是相对于催化剂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
8、能相对小，消碳反应速率大。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AD(填标号)。AK积、K消均增加Bv积减小、v消增加CK积减小、K消增加Dv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vkp(CH4)p(CO2)0.8(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pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。解
9、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、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(CO
10、2)的大小关系为pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。B组能力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1(2020山东淄博期末)向温度为300 的2 L密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)H0，体系达到平衡状态后SO2的浓度为0.1 molL1，下列说法错误的是(D)A该温度下，反应的平衡常数K1 620BSO2和O2的平衡转化率相等C平衡后保持温度和容器容积不变，再充入SO3(g)，平衡常数不变D若不再向容器中加入任何物质，仅改变条件不可能使SO2的浓度达到1 molL1解析本题考查化学平衡常数和平
11、衡转化率的计算、化学平衡移动及分析。利用“三段式法”计算平衡常数：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始浓度/(molL1)10.50转化浓度/(molL1)0.90.45 0.9平衡浓度/(molL1)0.10.05 0.9则该温度下，平衡常数K1 620，A正确；SO2和O2的平衡转化率均为90%，B正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，充入SO3(g)，平衡常数不变，C正确；若缩小容器的容积，可能使SO2的浓度达到1 molL1，D错误。2(2021广东广州高三模拟)研究反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H0。温度T时，在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘
12、化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如表：容器编号起始物质t/min0204060801000.5 mol I2、0.5 mol H2w(HI)/%05068768080x mol HIw(HI)/%1009184818080研究发现上述反应中v(正)kaw(H2)w(I2)，v(逆)kbw2(HI)，其中ka、kb为常数。下列说法正确的是(D)A温度为T时该反应的32B容器中前20 min的平均速率v(HI)0.012 5 molL1min1C若起始时，向容器中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，反应逆向进行D若两容器中，kaka且kbkb，则x的值一定为1解析温度为
13、T时该反应的64，A错误；容器中前20 min w(HI)50%，则物质的量为0.5 mol，故平均速率v(HI)(0.5 mol1 L)20 min0.025 molL1min1，B错误；容器平衡时H2、I2、HI浓度分别为0.1 molL1、0.1 molL1、0.8 molL1，K64，若起始时，向容器中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，Q1”“p1。(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160%。已知平衡时，容器压强为8 MPa，则
14、平衡常数Kp0.26(MPa)2(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CEF(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，K0.1，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 m
15、ol 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体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，p2的转化率大，则p2p1。(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)13 0变化(mol)x3x 2x平衡(mol)1x33x 2x列式可得：(1x)(33x)2x2.8，x0.6，则氮气转化率100%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)8 MPa MPa，p(H2)8 MPa MPa，p(NH3)8 MPa MPa，则化学平衡常数Kp(MPa)2(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。