1、考点24化学平衡常数化学反应进行的方向题组一基础小题1关于平衡常数，下列说法不正确的是()A平衡常数不随反应物或生成物浓度的改变而改变B平衡常数随温度的改变而改变C平衡常数不随压强的改变而改变D使用催化剂能使平衡常数增大答案D解析化学平衡常数只随温度的改变而改变。只要温度不变，对同一可逆反应来说，K值不变。2已知反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应：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K1B反应的平衡常数KC对于
2、反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小答案B解析在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；由于反应反应反应，因此平衡常数K，B正确；反应中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此H0D比较实验a、c可判断升高温度反应速率加快答案C解析实验c条件下，设达到平衡时X2转化的物质的量为x mol，根据三段式法进行计算：AX3(g)X2(g)AX5(g)起始/mol 0.20 0.20 0转化/mol x x x平衡/mol 0.20x 0.20x x则，解得x0.08
3、，v(AX3)2104 molL1min1，A项不符合题意；实验a条件下，设平衡时转化的X2的物质的量为y mol，运用三段式法进行计算：AX3(g)X2(g)AX5(g)起始/mol 0.20 0.20 0转化/mol y y y平衡/mol 0.20y 0.20y y则，解得y0.1，则平衡时c(AX3)c(X2)c(AX5)0.01 molL1，故用浓度表示的平衡常数K100，B项不符合题意；实验c相对于实验a，容器容积和起始投料量均相同，但起始总压强增大，因此实验c的温度高于实验a，由于实验a达到平衡时AX3(g)转化0.1 mol，实验c达到平衡时AX3(g)转化0.08 mol，因
4、此升高温度，平衡向逆反应方向移动，该反应的逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H0T1温度下的部分实验数据为：t/s050010001500c(N2O5)/molL15.003.522.502.50下列说法不正确的是()A500 s内N2O5的分解速率为2.96103 mol(Ls)1BT1温度下的平衡常数K1125,1000 s时转化率为50%C其他条件不变时，T2温度下反应平衡时测得N2O5(g)浓度为2.98 molL1，则T1K3，则T1T3答案C解析v(N2O5)2.96103 mol(Ls)1，A正确；1000 s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出两种量如下：2N
5、2O54NO2O2起始(molL1) 5.00 0 0平衡(molL1) 2.50 5.00 1.25则K125，(N2O5)100%50%，B正确；T2温度下平衡时N2O5的浓度大于T1温度下的，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，因降低温度平衡向放热方向移动，故T2K3，则T1T3，D正确。5在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表所示：温度/2580230平衡常数510421.9105下列说法不正确的是()A上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B25
6、时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常数为2105C在80 时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 molL1，则此时v(正)v(逆)D80 达到平衡时，测得n(CO)0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 molL1答案C解析因为温度升高，平衡常数减小，所以正反应为放热反应，A正确；Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常数为Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常数的倒数，所以其应为(5104)12105，B正确；在80 时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 molL1，此时浓度商为8，所以反应逆向进行，此时v(正
7、)v(逆)，C不正确；80 达到平衡时，测得n(CO)0.3 mol，c(CO)1.0 molL1，利用K可求出Ni(CO)4的平衡浓度为2 molL1，D正确。题组二高考小题6(2018江苏高考)(双选)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：容器1容器2容器3反应温度T/K700700800反应物投入量2 mol SO2、1 mol O24 mol SO32 mol SO2、1 mol O2平衡v正(SO2)/molL1s1v1v2v3平衡c(SO3)/molL1c1c2c3平衡体
8、系总压强p/Pap1p2p3物质的平衡转化率1(SO2)2(SO3)3(SO2)平衡常数KK1K2K3下列说法正确的是()Av1v2，c22c1BK1K3，p22p3Cv1v3，1(SO2)3(SO2)Dc22c3，2(SO3)3(SO2)1答案CD解析对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。容器2中加入4 mol SO3等效于在相同条件下反应物投入量为4 mol SO2和2 mol O2，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，v2v1，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时c2
9、2c1，p22p1，1(SO2)2(SO3)1，容器1和容器2温度相同，K1K2；容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，v3v1，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时c3c1，p3p1，3(SO2)1(SO2)，K3K1。根据上述分析，v2v1，c22c1，A错误；K3K1，p22p1，p3p1，则p22p3，B错误；v3v1，3(SO2)1(SO2)，C正确；c22c1，c3c1，则c22c3，1(SO2)2(SO3)1，3(SO2)1(SO2)，则2(SO3)3(SO2)1，D正确。7(2015天津高考)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和
10、2 mol Y(g)发生反应：X(g)mY(g)3Z(g)，平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()Am2B两次平衡的平衡常数相同CX与Y的平衡转化率之比为11D第二次平衡时，Z的浓度为0.4 molL1答案D解析运用三段式求算m。设转化的X的物质的量为n mol。X(g) mY(g)3Z(g)起始(mol) 1 2 0转化(mol) n mn 3n平衡(mol) (1n) (2mn) 3n据：(1n)(2mn)3n30%60%10%求得：n0.1，m2。由m2知，A项正确
11、；二次平衡时温度相同，故平衡常数不变，则B项正确；由m和n的数值及起始量可计算出X、Y二者的平衡转化率都为10%，C项正确；第二次平衡时，c(Z)0.2 molL1，D项错误。8. (2015安徽高考)汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A温度T下，该反应的平衡常数KB温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D若曲线b对应
12、的条件改变是温度，可判断该反应的H0。题组三模拟小题9(2019天津河东区调研)下列说法不正确的是()AH0的反应在任何温度下都能自发进行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率答案C解析反应的H0，则始终存在HTS0、S0，则高温下存在HTS0)。下列说法不正确的是()A达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可能达到a kJB升高反应温度，逆反
13、应速率增大，正反应速率减小C达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化D0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol答案B解析若反应生成3 mol Z(g)，则反应放出的热量可以达到a kJ，A项正确；升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，B项错误；反应体系中各物质的浓度不再变化是达到化学平衡状态的标志，C项正确；因可逆反应达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，故0.1 mol X与0.2 mol Y充分反应生成的Z一定小于0.3 mol，D项正确。11(2019上海八校联考)一定条件下合成乙烯：6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(g
14、)4H2O(g)，已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是()A生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)B化学平衡常数：KNKMC当温度高于250 时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低D若投料比n(H2)n(CO2)31，则图中M点时，乙烯的体积分数约为7.7%答案D解析由题中图像可知，其他条件不变时升高温度，CO2平衡转化率减小，即平衡逆向移动，所以正反应是放热反应。M点催化剂催化效率高、N点温度高，所以无法确定M、N两点的反应速率，A项错误；正反应是放热反应，所以温度越高化学平衡常数越小，B项错误；催化剂只改变反应速率而不能改变平衡
15、移动，催化剂催化效率与平衡移动无关，催化效率降低是由温度变化引起的，C项错误；若开始投入6x mol H2、2x mol CO2，则达平衡时n(H2)3x mol、n(CO2)x mol、n(CH2=CH2)0.5x mol、n(H2O)2x mol，所以平衡时乙烯的体积分数为100%7.7%，D项正确。12(2019湖南四校联考)在容积为2.0 L的密闭容器内，物质D在T 时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图，下列叙述错误的是()A从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为0.067 molL1min1B该反应的平衡常数表达式为KC若在第5分钟时升高温度，则
16、该反应的正反应是吸热反应，反应的平衡常数增大，B的反应速率增大D若在第7分钟时增加D的物质的量，A的物质的量变化情况符合b曲线答案B解析从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为0.067 molL1min1，A项正确；由图象曲线变化可知，D是反应物，A、B是生成物，同一反应、同一时间段内，各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，03 min内，n(D)0.4 mol，n(A)0.4 mol，n(B)0.2 mol，则反应的方程式为2D(s)2A(g)B(g)，因D为固体，故化学平衡常数Kc2(A)c(B)，B项错误；温度升高，D的物质的量减少，A、B的物质的量增大，平衡正向
17、移动，而温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故该反应的正反应为吸热反应，温度升高，B的反应速率加快，平衡常数增大，C项正确；可逆反应中，增加固体反应物的量，气体物质的浓度不变，平衡不移动，A的物质的量变化情况符合b曲线，D项正确。题组一基础大题1325 时，在体积为2 L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n(mol)随时间t的变化如图所示，已知达到平衡后，降低温度，A的转化率增大。(1)根据上图数据，写出该反应的化学方程式：_。此反应的平衡常数的表达式K_，从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为_。(2)在57 min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是_。(3)下图表示此反应的
18、反应速率v和时间t的关系图：各阶段的平衡常数如下表所示：t2t3t4t5t5t6t7t8K1K2K3K4K1、K2、K3、K4之间的关系为_(用“”“”或“”连接)。A的转化率最大的一段时间是_。答案(1)A2B2C0.05 molL1min1(2)增大压强(3)K1K2K3K4t2t3解析(1)由图中曲线变化情况可知：A和B是反应物，C是生成物，再由物质的量的变化值可得化学计量数之比。(2)根据已知反应达平衡后，降低温度，A的转化率增大，说明正反应是放热反应。在57 min内，K值不变，说明平衡移动不是由温度引起的，因此此处条件只能是增大压强。(3)根据速率时间图分析，t3处改变的条件是升温
19、且平衡逆向移动，t5处改变的条件是使用催化剂，t6处改变的条件是减压且平衡逆向移动，因此有K1K2K3K4，A的转化率最大的一段时间是t2t3。题组二高考大题14(2019全国卷节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。
20、设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)11的数据计算K(400 )_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)Cl2(g)H183 kJmol1CuCl(s)O2(g)=CuO(s)Cl2(g)H220 kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121 kJmol1则4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的H_kJmol1。(3)在一定温度的条件下
21、，进一步提高HCl的转化率的方法是_。(写出两种)答案(1)大于O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低(2)116(3)增加反应体系压强、及时除去产物、增加O2的量(任写两种即可)解析(1)由图像知，随着温度的升高，HCl的平衡转化率降低，所以4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的HK(400 )。在温度一定的条件下，c(HCl)和c(O2)的进料比越大，HCl的平衡转化率越低，所以题图中自上而下三条曲线是c(HCl)c(O2)(进料浓度比)为11、41、71时的变化曲线。当c(HCl)c(O2)11时，列三段式：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g) c
22、0 c0 0 0 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c0K(400 )。当c(HCl)c(O2)过高时，HCl转化率较低；当c(HCl)c(O2)过低时，过量的O2和Cl2分离时能耗较高。(2)由盖斯定律可得，4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H2H32H22H1(121 kJmol1)2(20 kJmol1)2(83 kJmol1)2116 kJmol1。(3)由平衡移动的条件可知，为提高HCl的转化率，在温度一定的条件下，可以增大反应体系的压强，增加O2的量，或者及时除去产物。15(20
23、19海南高考)由羟基丁酸生成丁内酯的反应如下：HOCH2CH2CH2COOHH2O，在298 K下，羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 mol/L，测得丁内酯的浓度随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：t/min215080100120160220c/(mol /L)0.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.132(1)该反应在5080 min内的平均反应速率为_mol/(Lmin)。(2)120 min时羟基丁酸的转化率为_。(3)298 K时该反应的平衡常数K_。(4)为提高羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是_。答案(1)0.0
24、007(2)0.5(50%)(3)(4)将丁内酯移走解析(1)v0.0007 mol/(Lmin)。(2)在120 min时反应产生的丁内酯的物质的量浓度0.090 mol/L，则反应消耗的羟基丁酸的浓度为0.090 mol/L，由于反应开始时羟基丁酸的浓度为0.180 mol/L，所以羟基丁酸的转化率为100%100%50%。(3)298 K的摄氏温度为25 ，水为液态，则此时该反应的平衡常数K。(4)为提高羟基丁酸的平衡转化率，使化学平衡正向移动，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是及时分离出丁内酯。题组三模拟大题16(2020山东新高考模拟卷)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯
25、，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为：CH3COOCH3(l)C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)CH3OH(l)已知v正k正x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)，v逆k逆x(CH3COOC6H13)x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。(1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比11投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率()随时间(t)的变化关系如下图所示。该醇解反应的H_0(填“”或“0。348 K时，设初始投入为1 mol，则有：代入平衡常数表达式：K
26、x3.2。k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更大，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此，k正k逆值最大的曲线是。根据v正k正x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)，v逆k逆x(CH3COOC6H13)x(CH3OH)，A点x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)大，温度高，因此A点v正最大，C点x(CH3COOC6H13)x(CH3OH)大且温度高，因此C点v逆最大。(2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此，21时乙酸甲酯转化率最大。化学平衡常数Kx只与温度有关。(3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，a错误；催化剂不影响化学平衡，说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数，b正确；催化剂能够降低反应的活化能，c正确；催化剂不改变化学平衡，d错误。