1、复习：化学平衡常数化学反应进行的方向1.对于处于化学平衡状态的反应CO+H2O(g) CO2+H2,K正反应代表正反应的平衡常数,K逆反应代表逆反应的平衡常数,下列有关说法正确的是()A.K正反应=K逆反应B.K正反应K逆反应C.K正反应K逆反应D.K正反应K逆反应=11.答案D对于处于化学平衡状态的反应CO+H2O(g) CO2+H2,K正反应=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O),K逆反应=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2),故K正反应K逆反应=1。2.将BaO2放入密闭真空容器中,反应2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g)达到平衡,保持温度不变,缩小容器容积,
2、体系重新达到平衡,下列说法正确的是()A.平衡常数减小B.BaO量不变C.氧气压强不变D.BaO2量减少2.答案C化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故A错误;缩小容器体积,压强增大,平衡向逆反应方向移动,则BaO的量减小,故B错误;温度不变,平衡常数不变,由K=c(O2)知氧气浓度不变,其压强不变,故C正确;平衡向逆反应方向移动,则BaO2量增加,故D错误。3.反应Fe(s)+CO2 (g) FeO(s)+CO(g),700 时平衡常数为1.47,900 时平衡常数为2.15。下列说法正确的是()A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小B.该反应的化学平衡常数表达式为
3、K=c(FeO)c(CO)c(Fe)c(CO2)C.绝热容器中进行该反应,温度不再变化,则达到化学平衡状态D.该反应的正反应是放热反应3.答案C升高温度,正、逆反应速率都增大,故A错误;反应过程中,固体物质的浓度不发生变化,所以平衡常数表达式中不应该写固体,故B错误;反应过程中,伴随着能量变化,温度不变时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C正确;温度升高,平衡常数增大,平衡右移,说明正反应是吸热反应,故D错误。4.在一定条件下,将1 mol/L CO和2 mol/L水蒸气混合后发生如下变化:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),若反应达平衡时测得CO转化率为40%,则
4、该条件下该反应的平衡常数为()A.0.25B.0.17C.0.44D.1.04.答案B根据三段式进行计算,O(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始浓度( mol/L)1 2 00转化浓度( mol/L)140% 0.40.40.4平衡浓度( mol/L)0.6 1.60.40.4平衡常数K=0.40.40.61.60.17。5.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
5、(g)H20平衡常数K210 min时反应达到平衡,测得容器内体系的压强减少20%,10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.510-3mol/(Lmin)。下列说法不正确的是()A.反应4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数为K12K2B.平衡后c(Cl2)=2.510-2 mol/LC.其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,则平衡常数K2增大D.平衡时NO2的转化率为50%5.答案CC项,平衡常数只受温度影响,其他条件保持不变,反应在恒压条件下进行,则平衡常数K2不变。6. t 时,在容积不变的密闭容器中发生反
6、应X(g)+3Y(g) 2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如表所示,下列说法正确的是()物质XYZ初始浓度/(molL-1)0.10.202 min时浓度/(molL-1)0.08ab平衡浓度/(molL-1)0.050.050.1A.平衡时,X的转化率为20%B.t 时,该反应的平衡常数为40C.平衡后,增大体系压强,v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动D.前2 min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03 molL-1min-16.答案D平衡时,X的转化率=(0.1-0.05)molL-10.1molL-1100%=50%,A项错误;t 时题给反应的平衡常数K=0.120
7、.050.053=1 600,B项错误;题给反应是气体分子数减小的反应,平衡后,增大体系压强,v正、v逆均增大,平衡向正反应方向移动,C项错误;前2 min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)=3v(X)=3(0.1-0.08)molL-12min=0.03 molL-1min-1,D项正确。7.某反应2AB(g) C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的H、S应为() A.H0B.H0、S0、S0D.H0、S07.答案C由H-TS0时反应能自发进行推知:H0,反应在任何温度下都能自发进行;H0、S0、S0,反应在较高温度下能自发进行;H0、S0,反
8、应在较低温度下能自发进行。8.固定容积为2 L的密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g) zC(g),图1表示T 时容器中各物质的量随时间变化的关系,图2表示平衡常数K随温度变化的关系。结合图像判断,下列结论正确的是()图1图2A.该反应可表示为2A(g)+B(g) C(g)H0,错误;B项,根据图1知05 min内,A、B、C变化的物质的量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.2 mol,该反应可表示为2A(g)+B(g) C(g),反应达到平衡时A、B、C的平衡浓度分别为0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.1 molL-1,故T 时该反应的平衡常数K=c(C)c2(A)c(
9、B)=25,错误;C项,根据质量守恒定律知,容器内气体的质量保持不变,容器的容积保持不变,容器内气体的密度保持不变,不能作为平衡标志,错误。9. “绿水青山就是金山银山”。近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:(1)已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g)H1=+180.5 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g)H2=-393.5 kJmol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)H3=-221 kJmol-1若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)c
10、2(CO2)c2(NO)c2(CO),则此反应的热化学方程式为。(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),某温度下向恒容密闭容器中加入一定量N2O5,测得N2O5浓度随时间的变化如下表:t/min012345c(N2O5)/(molL-1)1.000.710.500.350.250.17反应开始时体系压强为p0,第2 min时体系压强为p1,则p1p0=。25 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为。一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是(填字母)。a.NO2和O2的浓度比保持不变b.容器中
11、压强不再变化c.2v正(NO2)=v逆(N2O5)d.气体的密度保持不变(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将平衡常数表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g),该反应中正反应速率v正=k正p(NO2)p(CO),逆反应速率v逆=k逆p(NO)p(CO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为 (用k正、k逆表示)。(4)密闭反应器中按n(N2)n(H2)=13投料后,在200 、400 、600 下,合成NH3反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示(已知该反应为放热反应)。曲线a对应的温度是。
12、M点对应的H2的转化率是。9.答案(1)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJmol-1(2)74(或1.751)0.22 molL-1min-1b(3)k正k逆(4)200 75%解析(1)若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO),则其化学方程式为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),将题中3个已知热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由2-,可得:H=-393.5 kJmol-12-180.5 kJmol-1-(-221 kJmol-1)=-746.5 kJmol-1。(2)根据题表中数据及三段式
13、法有:N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)开始/(molL-1)1.00 0 0转化/(molL-1)0.50 1.000.252 min时/(molL-1)0.50 1.000.25该反应在恒温恒容条件下发生,反应前后气体的压强之比等于物质的量之比,也等于物质的量浓度之比,所以p1p0=(0.50+1.00+0.25)1.00=74。25 min内,v(N2O5)=(0.50-0.17)molL-1(5-2)min=0.11 molL-1min-1,v(NO2)=2v(N2O5)=0.22 molL-1min-1。反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变,a项不能说明反应已经达到化学
14、平衡状态;该反应在反应前后气体总分子数不相等,反应过程中容器中压强为变量,容器中压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态,b项符合题意;v正(NO2)=2v逆(N2O5)时,正、逆反应速率相等,而2v正(NO2)=v逆(N2O5)时,正、逆反应速率不相等,c项不能说明反应已经达到化学平衡状态;反应物和生成物全为气体,气体总质量不变,而容器恒容,故反应过程中气体密度始终不变,d项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kp=p(NO)p(CO2)p(NO2)p(CO),v正=k正p(NO2)p(CO),v逆=k逆p(NO)p(CO2),平衡时正、逆反应速率相等,即k正p(NO2)p(CO)=
15、k逆p(NO)p(CO2),则p(NO)p(CO2)p(NO2)p(CO)=k正k逆,故Kp=k正k逆。(4)合成氨反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NH3的产率降低,NH3的物质的量分数减小,曲线a、b、c中,在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高,其反应温度最低,所以曲线a对应的温度为200 。M点NH3的物质的量分数为60%,设NH3为0.6a mol,则N2、H2共为0.4a mol,因为反应器中按n(N2)n(H2)=13投料,结合N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)可知,M点时H2为0.3a mol,转化的H2的物质的量为0.9a mol,所以M点对应H2
16、的转化率=0.9a0.9a+0.3a100%=75%。 10.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H0(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molL-1s-1;反应的平衡常数K1为。(2)100 时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。T100 (填“大于”或“小于”),判断理由是。列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。(3
17、)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(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是。10.答案(1)大于0.001 00.36 molL-1(2)大于反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高平衡时,c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.16 molL-1c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1K2=(0.16molL-1)20.020molL-11.3 molL-1(3)逆反应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(1)随温度升
18、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)=ct=(0.100-0.040)molL-160 s=0.001 0 molL-1s-1;平衡常数K1=c2(NO2)c(N2O4)=(0.120molL-1)20.040molL-1=0.36 molL-1。(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 molL-10.120 molL-1温度T时变化 0.020 molL-10.040 molL-1温度T平衡时 0.020 molL-10.160 molL-1由于温度
19、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K2=c2(NO2)c(N2O4)=(0.160molL-1)20.020molL-11.3 molL-1。(3)温度不变,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。11.工业上可利用“甲烷蒸气转化法”生产氢气,反应的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)H=+161.1 kJmol-1(1)已知温度、压强对甲烷平衡时的体积分数的影响如图1,请回答:图1图1中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1 MPa
20、、2 MPa时甲烷体积分数的曲线,其中表示1 MPa的是。该反应的平衡常数:K(600 )(填“”“”或“=”)K(700 )。(2)已知:在700 、1 MPa时,1 mol CH4与1 mol H2O在1 L的密闭容器中反应,6 min时达到平衡(如图2),此时CH4的转化率为,该温度下反应的平衡常数为(结果保留小数点后一位数字)。从图2分析,由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”)移动,采取的措施可能是。图211.答案(1)a(2)80%276.5向逆反应方向将容器体积缩小为原来的1/2或加入与原平衡等量的氢气解析(1)由CH4(g)+H2O(g
21、) CO(g)+3H2(g)H=+161.1 kJ/mol可知,随着温度的升高,平衡向正反应方向移动,甲烷平衡时的体积分数会逐渐减小,因此排除曲线c、d,又因增大压强,平衡逆向移动,甲烷平衡时的体积分数增大,故压强为1 MPa的是曲线a,压强为2 MPa的是曲线b;该反应为吸热反应,随着温度的升高,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,因此该反应的平衡常数600 时小于700 。(2)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)起始(mol/L)11 00变化(mol/L)0.80.8 0.82.4平衡(mol/L)0.20.2 0.82.4此时CH4的转化率为0.81100%=80%;该温度下反应的平衡常数K=0.82.430.20.2276.5。
