人教版高考一轮复习课时练习27化学平衡常数化学反应进行的方向含答案

这是一份人教版高考一轮复习课时练习27化学平衡常数化学反应进行的方向含答案

化学平衡常数 化学反应进行的方向(建议用时：40分钟)一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)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．由焓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ΔH>0C　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，ΔH>0，该反应是非自发进行的化学反应，B项错误；焓判据和熵判据组合而成的复合判据ΔG＝ΔH－TΔS，若ΔG<0，反应就可以自发进行，若ΔG>0，反应就不能自发进行，C项正确；反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS<0，从化学方程式知TΔS<0，说明ΔH<0，D项错误。2．下列说法正确的是(　　)A．生成物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0B．已知反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡常数为K，则2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)的平衡常数为2KC．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，不能改变化学反应进行的方向D　解析：ΔH＝生成物能量总和－反应物能量总和，当生成物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＞0，A错误；因为相同温度下，化学计量数变为原来的n倍，则化学平衡常数为原来的n次方，所以反应2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)的平衡常数为K2，B错误；根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，对于ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时ΔG＜0，反应能自发进行，C错误；催化剂只改变反应速率，不改变化学反应进行的方向，D正确。 3．在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法中正确的是(　　)A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K＝eq \f(c2C,c2A·cB)B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小A　解析：K只随温度的改变而改变，除改变温度外，改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。4．反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0达到平衡后，只改变一个反应条件，下列所画示意图不正确的是(　　)B　解析：升温，化学平衡逆向移动，CH3OH产率降低，CO转化率降低，A正确，B不正确；加压，化学平衡正向移动，H2转化率升高，平衡常数不变，C、D正确。5．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度见下表：下列说法错误的是(　　)A．反应达到平衡时，X的转化率为50%B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1 600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数C　解析：X的转化率为eq \f(0.05 mol/L,0.1 mol/L)×100%＝50%，A正确；平衡常数只与温度有关，C错误，D正确；根据表中数据(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2，推导出化学方程式为X＋3Y2Z，K＝eq \f(0.12,0.05×0.053)＝1 600，B正确。6．密闭容器中，由H2和CO直接制备二甲醚(CH3OCH3)，其过程包含以下反应：ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH1＝－90.1 kJ/molⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 　 ΔH2＝－24.5 kJ/mol当其他条件相同时，由H2和CO直接制备二甲醚的反应中，CO平衡转化率随条件X的变化曲线如图所示。下列说法中正确的是 (　　)A．由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应B．条件X为压强C．X增大，二甲醚的产率一定增大D．X增大，该反应的平衡常数一定减小A　解析：根据盖斯定律，将ⅰ×2＋ⅱ得：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ/mol，因此由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应，A项正确；若X表示压强，根据2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，压强越大，CO的平衡转化率越大，与图像不符，B项错误；根据图像可知，X可能是温度，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，二甲醚的产率减小，C项错误；根据图像可知，X可能是CO的浓度，增大CO的浓度，CO的平衡转化率减小，但平衡常数不变，D项错误。二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7．(2020·威海模拟)在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图1所示。下列说法错误的是(　　)A．Y代表压强，且Y1＞Y2；X代表温度，且ΔH＜0B．M点反应物转化率之比α(CO)∶α(H2)＝1∶1，N点该比例减小C．若M、N两点对应的容器体积均为5 L，则N点的平衡常数K＝100D．图2中曲线AB能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lgK)与X的关系BD　解析：该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡时H2的转化率随压强增大而增大，说明Y代表压强，且Y1＞Y2，X代表温度，由图1可知，平衡时H2的转化率随温度升高而降低，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH＜0，故A正确；设反应消耗CO的物质的量为x，根据化学方程式，消耗H2的物质的量为2x，起始投入0.5 mol CO和 1 mol H2，α(CO)＝eq \f(x mol,0.5 mol)＝2x，α(H2)＝eq \f(2x mol,1 mol)＝2x，则说明M点、N点反应物转化率之比α(CO)∶α(H2)＝1∶1，故B错误；M、N两点对应的容器体积均为5 L，且对应的温度相同，说明KM＝KN，M点氢气的转化率为50%，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始/(mol/L)　 0.1　　 0.2 0转化/(mol/L)　 0.05　 0.1 0.05平衡/(mol/L)　 0.05　 0.1　 0.05K＝eq \f(cCH3OH,cCO·c2H2)＝eq \f(0.05,0.05×0.12)＝100，故C正确；由A可知该反应是放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，K值减小，pK＝－lgK，则pK随着K值的减小而增大，图2中曲线AC能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lgK)与X的关系，故D错误。8．在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列说法错误的是(　　)A．该反应的ΔH<0B．该反应伴随有副反应的发生C．工业选择的较适宜温度为280～290 ℃D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率D　解析：由题图知，随着温度升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH<0，A项说法正确；从图中可知，CO的转化率降低的同时，CH3OCH3的产率在不同温度下差别大，即说明该反应伴随有副反应的发生，B项说法正确；在280～290 ℃间，CH3OCH3的产率很高，工业选择的较适宜温度为280～290 ℃，C项说法正确；加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间，但不能提高CH3OCH3的产率，D项说法错误。9．一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＞0，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：p1K2，则其正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ：①上图能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是________(填“a”或“b”)。 ②下列说法能表明反应已达平衡状态的是______(填字母序号)。 A．容器中气体的压强不再变化B．混合气体的密度不再变化C．混合气体的平均相对分子质量不再变化D．v正(H2)＝2v正(CH3OH)(3)500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则：①0～4 min，反应Ⅰ的v(H2)＝_______，反应Ⅰ的平衡常数K＝_______。②反应Ⅱ中CH3OH的转化率α＝________。解析：(1)升高温度平衡常数减小，所以其正反应为放热反应。(2)①正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，甲醇的体积分数减小，因此能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是a。②正反应气体体积减小，容器中气体的压强不再变化能表明反应已达平衡状态，A符合题意；密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总的物质的量的比值，质量不变，但气体物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不再变化可以说明达到平衡状态，C符合题意；v正(H2)＝2v正(CH3OH)均表示正反应方向，不能说明达到平衡状态，D不符合题意。(3)①4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，则消耗CO 3.2 mol，因此消耗氢气是6.4 mol，H2浓度变化是3.2 mol/L，所以0～4 min，反应Ⅰ的v(H2)＝3.2 mol/L÷4 min＝0.8 mol/(L·min)。剩余CO是0.4 mol/L，氢气是0.8 mol/L，最初生成甲醇是1.6 mol/L，设分解的甲醇是x mol/L，则生成二甲醚是0.5x mol/L，所以根据平衡时 2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)有2×(1.6－x)＝0.5x，解得x＝1.28，所以根据方程式可知反应Ⅰ的平衡常数K＝eq \f(0.32,0.4×0.82)＝1.25。②反应Ⅱ中CH3OH的转化率α＝eq \f(1.28 mol/L,1.6 mol/L)×100%＝80%。答案：(1)放热　(2)①a　②AC(3)①0.8 mol/(L·min)　1.25　②80%11．(2020·泰安模拟)苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯催化脱氢来制取苯乙烯：　ΔH＝＋117.6 kJ/mol已知：上述反应的速率方程为v正＝k正·p乙苯，v逆＝k逆·p苯乙烯p氢气，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为各组分分压。(1)同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是___________________________________________________________________。(2)在CO2气氛下，乙苯可催化脱氢制苯乙烯，其过程同时存在如图两种途径：a＝________；与掺水蒸气工艺相比，该工艺中还能够发生反应：CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。新工艺的特点有________(填序号)。a．CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移b．不用高温水蒸气，可降低能量消耗c．有利于减少生产过程中可能产生的积炭d．CO2在反应体系中作催化剂(3)在实际生产中，往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气，加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是___________________________________________。测得容器总压(p总)和乙苯转化率α随时间变化结果如图所示。平衡时，pH2O＝________kPa，平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算)；a处的eq \f(v正,v逆)＝________。解析：(1)乙苯催化脱氢反应正向是体积增大的吸热反应，同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是升高温度。 (2)由图可知ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝＋117.6 kJ/mol＋(＋41.6 kJ/mol)＝＋159.2 kJ/mol，即a＝＋159.2；a.CO2 与H2反应，导致氢气浓度降低，有利于乙苯脱氢反应的化学平衡右移，故a正确；b.由题目信息可知，在保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度，消耗的能量减少，故b正确；c.加入的二氧化碳会发生反应CO2＋C===2CO，有利于减少积炭，故c正确；d.根据图示，二氧化碳反应生成了CO，不是催化剂，故d错误。(3)体系总压不变时，加入水蒸气，相当于反应体系减压，平衡正向移动，乙苯转化率增大，因此在实际生产中，往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气，能提高乙苯转化率；设起始时n乙苯＝a mol，nH2O＝b mol，　　　 起始量/mol　　a　　　　　 　0　　　 　 0eq \a\vs4\al(变化量/mol) 0.75a　　　　　 0.75a　　　　 0.75aeq \a\vs4\al(平衡量/mol) 0.25a　　　　 0.75a　　　　 0.75a气体的物质的量之比等于压强之比，平衡时eq \f(a＋b,100)＝eq \f(1.75a＋b,115)，则b＝4a，pH2O＝eq \f(4a,1.75a＋4a)×115 kPa＝80 kPa，pH2＝p苯乙烯＝eq \f(0.75a,1.75a＋4a)×115 kPa＝15 kPa，p乙苯＝eq \f(1,3)p苯乙烯＝5 kPa，所以平衡常数Kp＝eq \f(pH2·p苯乙烯,p乙苯)＝eq \f(15×15,5)＝45；平衡时v正＝v逆，即k正·p乙苯＝k逆·p苯乙烯pH2，则eq \f(k正,k逆)＝eq \f(p苯乙烯pH2,p乙苯)＝Kp＝45；a点时： 起始量/mol　　a　　　 　　　 0　　　　 0变化量/mol　　0.6a　　　　 0.6a　　　 0.6a平衡量/mol　　0.4a　　　　 0.6a　　　 0.6a气体的物质的量之比等于压强之比，a点时pH2＝p苯乙烯＝eq \f(0.6a,1.6a＋4a)×112 kPa＝12 kPa，p乙苯＝8 kPa，所以eq \f(v正,v逆)＝eq \f(k正,k逆)×eq \f(p乙苯,pH2·p苯乙烯)＝45×eq \f(8,12×12)＝2.5。答案：(1)升高温度　(2)＋159.2　abc　(3)体系总压不变时，加入水蒸气，相当于反应体系减压，平衡正向移动，乙苯转化率增大　80　45　2.5物质XYZ初始浓度/(mol/L)0.10.20平衡浓度/(mol/L)0.050.050.1