1、课时规范练23化学平衡常数化学反应的方向基础巩固1.(2020湖北武汉月考)某化学反应的H=-122 kJmol-1,S=231 J mol-1K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A.在任何温度下都能自发进行B.在任何温度下都不能自发进行C.仅在高温下自发进行D.仅在低温下自发进行2.(2020湖北武汉联考)下列叙述正确的是()A.反应物分子间发生碰撞一定能发生化学反应B.反应过程的自发性可判断过程发生的速率C.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的H03.(2020河北邢台联考)只改变一个影响化学平衡的因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不
2、正确的是()A.K值不变,平衡可能移动B.平衡向右移动时,K值不一定变化C.K值有变化,平衡一定移动D.相同条件下,同一个反应方程式中的化学计量数增大2倍,K值也增大2倍4.(2020湖南长沙中学月考)已知:反应mX(g)+nY(g)qZ(g)Hq,在密闭容器中反应达到平衡时,下列说法不正确的是()A.恒容时通入稀有气体(不参与反应)使压强增大,平衡不移动B.缩小容器容积,增大压强,反应速率加快且可以提高Z的产率C.恒压时,增加一定量Z(g),混合气体的平均相对分子质量变大D.恒容时增加X的物质的量,Y的转化率增大5.反应mA(s)+nB(g)pC(g)Hpx点表示的正反应速率大于逆反应速率x
3、点比y点时的反应速率慢np若升高温度,该反应的平衡常数增大A.只有B.只有C.只有D.只有6.加热N2O5依次发生的分解反应为N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)N2O3(g)N2O(g)+O2(g)在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t,达到平衡状态后O2为9 mol ,N2O3为3.4 mol 。则t时反应的平衡常数为()A.8.5B.9.6C.10.2D.10.77.(2020浙江杭州月考)工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.44 kJmol-1。回答下列问题:(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:,随着温度
4、的升高,K值(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)平衡常数K值越大,表明(填字母)。A.N2的转化率越高B.NH3的产率越大C.原料中N2的含量越高D.化学反应速率越快(3)对于合成氨反应而言,下列有关图像一定正确的是(填字母)。能力提升8.(2020北京石景山模拟)在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应:2M(g)+N(g)W+2Q(g)H”“=”或“”“”“”或“=”)H2。(4)下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是(填字母)。A.使用高效催化剂B.降低反应温度C.增大体系压强D.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来拓展深化13.(2021河北衡水中学9月联考)合成氨反应
5、N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是人工固氮的主要手段,对人类生存、社会进步和经济发展都有着重大意义。回答下列问题:(1)合成氨反应的反应历程和能量变化如图所示:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=。对总反应速率影响较小的步骤的能垒(活化能)为kJmol-1,该步骤的化学方程式为。(2)一定温度下,向10 L恒容密闭容器中充入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),发生合成氨反应。10 min末达到平衡,测得NH3的体积分数为60%。N2的平衡体积分数为。010 min内,用H2的浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=。(3)合成氨反应中,正反应速率v(正)=k正c(N2)c
6、3(H2),逆反应速率v(逆)=k逆c2(NH3),k正、k逆为速率常数。正反应和逆反应的平衡常数与温度的关系如图所示:表示逆反应的平衡常数与温度变化关系的曲线为(填“L1”或“L2”),理由为。T0时,k正k逆=。课时规范练23化学平衡常数化学反应的方向1.A反应自发进行需要满足H-TS0,依据题干条件计算,H-TS=-122kJmol-1-T23110-3kJmol-1K-10,所以该反应在任何温度下都能自发进行,故选A。2.C只有活化分子在合适取向时发生有效碰撞才能发生化学反应,A项错误;化学反应的自发性只能用于判断反应的方向,不能确定反应过程发生的速率,B项错误;根据反应NH3(g)+
7、HCl(g)NH4Cl(s)可知,反应为熵减的反应,S0,在室温下可自发进行,说明H-TS0,则H0,C项正确;反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l),Sq,增大压强,平衡正向移动,则Z的产率提高,B项正确。恒压时,增加一定量Z(g),达到的新平衡与原平衡等效,各物质的浓度不变,则混合气体的平均相对分子质量不变,C项错误。恒容时增大X(g)的物质的量,平衡正向移动,则Y的转化率增大,D项正确。5.C根据图像可知,随着压强的增大,B的含量增大,这说明增大压强平衡向逆反应方向移动,即正反应方向是气体体积增大的反应,因此n(2)加入催化剂将容器的容积(快速)压缩至2 L.(1)甲醇的合成反应是分
8、子数减少的反应,相同温度下,增大压强,CO的转化率增大(2)12V2a2 mol-2L2(3)=(4)C解析.(1)观察题给的三个方程式可知,由反应方程式+即可得反应方程式,因此K3=K1K2,代入数值,500时K3=2.5mol-2L21.0=2.5mol-2L2,此时的浓度商Q=0.30.150.830.1mol-2L20.88mol-2L2v(逆)。(2)变成,反应速率加快,但是达到平衡时CO的浓度不变,说明改变的条件只能加快反应速率,对平衡无影响,因此改变的条件是加入催化剂;变为,反应速率加快,CO浓度增大,改变的条件是将容器的容积(快速)压缩至2L。.(1)根据勒夏特列原理,等温下,
9、增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,即p1p2。(2)A点时各组分的浓度分别是c平(CO)=a-0.75aVmolL-1=0.25aVmolL-1、c平(H2)=2a-20.75aVmolL-1=0.5aVmolL-1、c平(CH3OH)=0.75aVmolL-1,根据化学平衡常数的定义,K=12V2a2mol-2L2。(3)氢气的转化率为20.75a2a100%=75%,与CO的转化率相等。(4)催化剂只能加快反应速率,对化学平衡无影响,A错误;降低温度,化学反应速率降低,B错误;增大压强,化学反应速率增大,根据勒夏特列原理,增大压强,化学平衡向体积减小的方向移动,即向正反应方
10、向移动,C正确;分离出CH3OH,虽然化学平衡向正反应方向进行,CO的转化率增大,但化学反应速率不能增大,D错误。13.答案(1)-92 kJmol-1124N2+3H22N+6H(2)10%0.022 5 molL-1min-1(3)L2该反应的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,逆反应的平衡常数增大1解析(1)根据反应历程图可知,以2N+6H的能量为基准,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=反应产物总能量-反应物总能量=(100+308)-500=-92kJmol-1;根据图像,对总反应速率影响较小的步骤为N2+3H22N+6H,该步骤的能垒为(90+34)kJmol-1=124
11、kJmol-1。(2)假设达到平衡时生成的NH3的物质的量为2xmol,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始/mol130反应/molx3x2x平衡/mol1-x3-3x2x10min末达到平衡,测得NH3的体积分数为60%,即2x4-2x100%=60%,解得:x=0.75。N2的平衡体积分数为1-0.754-20.75100%=10%;010min内,用H2的浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=30.75mol10L10min=0.0225molL-1min-1。(3)合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92kJmol-1,正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,逆反应的平衡常数增大,因此表示逆反应的平衡常数与温度变化关系的曲线为L2;根据图像,T0时正反应的平衡常数和逆反应的平衡常数相等,即c平2(NH3)c平(N2)c平3(H2)=c平(N2)c平3(H2)c平2(NH3),因此c平(N2)c平3(H2)=c平2(NH3),而平衡时v(正)=v(逆),因此k正k逆=v(正)c平(N2)c平3(H2)v(逆)c平2(NH3)=v(正)c平2(NH3)v(逆)c平(N2)c平3(H2)=1。