（全国版）2021高考化学一轮复习课时作业28化学平衡常数化学反应进行的方向（含解析） 练习

课时作业(二十八)　化学平衡常数　化学反应进行的方向

1．(2019·浙江金华模拟)下列变化过程中，ΔS＜0的是(　　)

A．氯化钠溶于水中

B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)

C．干冰(CO2)的升华

D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)

B　[A.氯化钠溶于水中，固体变成溶液，混乱度增大，ΔS＞0，故A错误；B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)，气体体积减小，反应后熵变减小，ΔS＜0，故B正确；C.干冰(CO2)的升华，混乱度增大，ΔS＞0，故C错误；D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)，气体体积增大，混乱度增大，ΔS＞0，故D错误。]

2．(2019·江苏扬州月考)某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　)

A．ΔH＜0，ΔS＞0　　　 B．ΔH＜0，ΔS＜0

C．ΔH＞0，ΔS＞0　　　 D．ΔH＞0，ΔS＜0

C　[反应2AB(g)C(g)＋3D(g)的正反应为气体总分子数增加的反应，则有ΔS＞0。在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，说明正反应高温时的ΔH－TΔS＜0，而低温时的ΔH－TΔS＞0，从而可得ΔH＞0。]

3．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，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍

D　[因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为K，D项错误。]

4．(2019·河北邢台模拟)将1 mol N2O5置于2 L密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)；②N2O4(g)2NO2(g)。达到平衡时，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(NO2)＝0.6 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　　)

A．3.2　 B．0.2　

C．　 D．

B　[N2O5分解得到N2O4部分转化为NO2(g)，平衡时c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(NO2)＝0.6 mol·L－1，则平衡时c(N2O4)＝2c(O2)－c(NO2)＝0.2 mol/L×2－×0.6 mol/L＝0.1 mol/L，平衡时c(N2O5)＝－2c(O2)＝0.5 mol/L－0.2 mol/L×2＝0.1 mol/L，故反应①的平衡常数K＝＝＝0.2。]

5．(2019·山东济南模拟)在一定体积的1 L密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：

下列说法正确的是(　　)

A．上述生成CO和H2O的反应为放热反应

B．加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO2的转化率

C．830 ℃达平衡后，再充入1.0 mol H2，K值增大，平衡正向移动

D．830 ℃时反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为1

D　[A.由表格数据可知，温度越高，K越大，则生成CO和H2O的反应为吸热反应，故A错误；B.该反应为气体体积不变的反应，加压、使用催化剂，平衡均不移动，则不能提高转化率，而增大H2浓度能提高CO2的转化率，故B错误；C.充入1.0 mol H2，反应物浓度增大，但K只与温度有关，则平衡正向移动，但K不变，故C错误；D.逆反应的K互为倒数关系，由830 ℃时CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)K＝1.0，则830 ℃时反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K＝＝1，故D正确。]

6．(2019·河南濮阳联考)已知反应X(g)＋Y(g)R(g)＋Q(g)的平衡常数与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol X和0.8 mol Y，反应初始4 s内v(X)＝0.005 mol/(L·s)。下列说法正确的是(　　)

A．4 s时容器内c(Y)＝0.76 mol/L

B．830℃达平衡时，X的转化率为80%

C．反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动

D．1 200℃时反应R(g)＋Q(g)X(g)＋Y(g)的平衡常数K＝0.4

B　[反应初始4 s内X的平均反应速率v(X)＝0.005 mol/(L·s)，根据速率之比等于化学计量数之比，可知v(Y)＝v(X)＝0.005 mol/(L·s)，则4 s内Δc(Y)＝0.005 mol·L－1·s－1×4 s＝0.02 mol/L，Y的起始浓度为＝0.4 mol/L，故4 s时c(Y)＝0.4 mol/L－0.02 mol/L＝0.38 mol/L，A错误；设平衡时A的浓度变化量为x，则：

　　　     　X(g)＋Y(g)R(g)＋Q(g)

c始/mol·L－1　　0.1　　0.4　　 0　　0

c转/mol·L－1　　 x　　 x　　  x     x

c平/mol·L－1　　 0.1－x 0.4－x  x    x

故＝1.0，解得x＝0.08，所以平衡时X的转化率为×100%＝80%，B正确；由表格可知，温度升高，化学平衡常数减小，平衡逆向移动，C错误；1 200℃时反应X(g)＋Y(g)R(g)＋Q(g)的平衡常数值为0.4，所以1 200℃时反应R(g)＋Q(g)X(g)＋Y(g)的平衡常数的值为＝2.5，D错误。]

7．(2019·湖南师大附中模拟)N2O5是一种新型硝化剂，一定温度下发生反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T1温度下的部分实验数据为：

下列说法不正确的是(　　)

A．500 s内，N2O5的分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1

B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1 000 s时N2O5的转化率为50%

C．其他条件不变时，T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1，则有T1＜T2

D．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1＞T2，则有K1＞K2

C　[500 s内c(N2O5)由5.00 mol·L－1降低到3.52 mol·L－1，则有v(N2O5)＝＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正确。1 000 s时，c(N2O5)＝2.50 mol·L－1，则c(NO2)＝5 mol·L－1，c(O2)＝1.25 mol·L－1，此时N2O5的转化率为＝50%；化学平衡常数K1＝＝＝125，B正确。T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1＞2.50 mol·L－1，说明反应正向进行的程度减小，即反应速率减小，故有T1＞T2，C错误。该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于T1＞T2，则有K1＞K2，D正确。]

8．(2019·黑龙江哈尔滨模拟)在一定温度下，将H2和I2(g)各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：

下列说法不正确的是(　　)

A．反应前4 min的平均速率v(HI)＝2.5×10－3 mol·L－1·min－1

B．当体系压强不再改变时可以判断反应达到平衡状态

C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44

D．再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI，平衡不移动

B　[反应前4 min n(I2)由0.16 mol减少到0.11 mol，则有v(HI)＝2v(I2)＝2×＝2.5×10－3mol·L－1·min－1，A正确。该反应是反应前后气体总分子数不变的反应，恒容时气体总压强不变，故不能根据压强判断是否达到平衡状态，B错误。由表中数据可知，达到平衡时n(I2)＝0.10 mol，此时c(I2)＝0.010 mol·L－1，则有

　　　　　　　        　H2(g)＋     I2(g)      2HI(g)

起始浓度/(mol·L－1)　　　　0.016　　　　0.016　　　　0

转化浓度/(mol·L－1)　　　　0.006　　　　0.006　　　　0.012

平衡浓度/(mol·L－1)　　　　0.010　　　　0.010　　　　0.012

则该温度下平衡常数为K＝＝＝1.44，C正确。再充入0.05 mol H2、0.05 mol I2(g)和0.06 mol HI，由于该反应为气体分子数不变的反应，充入气体的物质的量之比与原平衡状态相应气体的物质的量之比相等，相当于增大压强，则平衡不移动，D正确。]

9．(2019·江西临川联考)T ℃，将2.0 mol  A(g)和2.0 mol B(g)充入体积为1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)　ΔH<0；t时刻反应达到平衡时，C(g)的物质的量为2.0 mol。下列说法正确的是(　　)

A．t时刻反应达到平衡时，A(g)的体积分数为20%

B．T ℃时该反应的化学平衡常数为K＝2

C．t时刻反应达到平衡后，缩小容器体积，平衡逆向移动

D．相同条件下，若将1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同样容器，达到平衡后，A(g)的转化率为50%

D　[达到平衡时生成2.0 mol C，则反应消耗1.0 mol A和1.0 mol B，则A(g)的体积分数为×100%＝25%，A错误。达到平衡时，A、B、C的物质的量浓度(mol·L－1)分别为1.0、1.0、2.0，则T ℃时该反应的平衡常数为K＝＝＝4，B错误。该反应是反应前后气体总分子数不变的反应，缩小容器的体积，平衡不移动，C错误。相同条件下，将1.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)充入同样的容器中，达到的平衡与原平衡是等效平衡，A(g)的转化率不变，则A(g)的转化率为×100%＝50%，D正确。]

10．(2019·北京海淀区模拟)羰基硫(COS)可用于合成除草剂、杀草丹等农药。H2S与CO2在高温下反应可制得COS：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)　ΔH>0。在2 L密闭容器中充入一定量的H2S和CO2发生上述反应，数据如下表：

下列判断中不正确的是(　　)

A．K1＝

B．K2＝K3，且n3＝2n2

C．初始反应速率：实验3>实验2>实验1

D．实验2中平衡时的c(COS)≈0.028 6 mol·L－1

D　[达到平衡时n(COS)＝0.020 0 mol，则有

　　　　　　　        　H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)

起始浓度/(mol·L－1)　　　　0.100　　 0.100　 0　　　 0

平衡浓度/(mol·L－1)　　　　0.090 0　 0.090 0  0.010 0  0.010 0

则平衡常数K1＝＝，A正确。实验2和3的温度均为T2，平衡常数相等，则有K2＝K3；实验2和3中起始CO2、H2S的物质的量之比均为1∶1，则达到平衡时二者的转化率相等，从而推知n3＝2n2，B正确。该反应的ΔH>0，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于K1<K2，则有T1<T2，实验1和2相比，起始反应物的量相同，温度越高，反应速率越快，则初始反应速率：实验2>实验1；实验2和3相比，温度均为T2，但实验3中起始反应物的量大，反应物的浓度越大，反应速率越快，则初始反应速率：实验3>实验2，C正确。实验2的平衡常数K2＝，设平衡时c(COS)＝x，则有K2＝＝，解得x≈0.014 3 mol·L－1，D错误。]

11．(2018·全国卷Ⅲ，28)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式

________________________________________________________________________。

(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

ΔH1＝48 kJ·mol－1

3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)

ΔH2＝－30 kJ·mol－1

则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________ kJ·mol－1。

(3)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。

②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

③比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)。

解析　(1)SiHCl3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O外，还生成HCl，化学方程式为2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。

(2)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：

4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，则有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1。

(3)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线a达到平衡的时间短，则曲线a代表343 K时SiHCl3的转化率变化，曲线b代表323 K时SiHCl3的转化率变化。

①由题图可知，343 K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L－1，则有

　　　　　　     2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

起始浓度/mol·L－1　 1　　　　　0　　　　　0

转化浓度/mol·L－1  0.22　　　　0.11　　　　0.11

平衡浓度/mol·L－1  0.78　　　　0.11　　　　0.11

则343 K时该反应的平衡常数K343 K＝[c(SiH2Cl2)·c(SiCl4)]/c2(SiHCl3)＝(0.11 mol·L－1)2/(0.78 mol·L－1)2≈0.02。

②在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。

③温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：va＞vb。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则有v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此时SiHCl3的平衡转化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.782＝k逆×0.112，k正/k逆＝0.112/0.782≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有v正/v逆＝(k正x2SiHCl3)/(k逆xSiH2Cl2xSiCl4)＝k正/k逆·x2SiHCl3/(xSiH2Cl2xSiCl4)＝0.02×0.82/0.12≈1.3。

答案　(1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl　(2)114　(3)①22　0.22　②及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)　③大于　1.3

12．(2019·河北石家庄质检)汽车在行驶过程中有如下反应发生：

ⅰ.N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋180.7 kJ·mol－1

ⅱ.2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1

(1)能表示CO燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)反应ⅱ在________(填“较高”或“较低”)温度下能自发进行。

(3)T温度时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO发生反应ⅱ，5 min时达到平衡，测得0～5 min内该反应速率v(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1。

①T温度时，该反应的平衡常数K＝________。

②平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为________。

(4)一定条件下，向起始容积为5 L的恒压密闭容器中充入1 mol N2和1 mol O2发生反应ⅰ。O2的平衡转化率[α(O2)]与温度(T)的关系如图1所示；正反应的平衡常数(K正)与温度(T)的关系如图2所示。

①图1中，M、N、P三点所对应的状态下，v正＞v逆的是________(填字母)，理由为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②T1温度时，K正＝1，则O2的平衡转化率为______(保留三位有效数字)；在图2中画出逆反应平衡常数(K逆)与温度(T)的关系曲线。

解析　(1)根据盖斯定律，(ⅰ＋ⅱ)×得CO(g)＋O2(g)CO2(g)　ΔH＝－282.9 kJ·mol－1。(2)反应ⅱ的ΔH＜0，ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，T值应较小，所以反应ⅱ在较低温度下能自发进行。(3)①由v(N2)＝0.016 mol·L－1·min－1，可知5 min达到平衡时，c(N2)＝0.08  mol·L－1，则c(CO2)＝0.16  mol·L－1，c(CO)＝c(NO)＝0.04 mol·L－1，故平衡常数K＝＝800。②恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为(0.4＋0.4＋0.8＋1.6)∶(2＋2)＝4∶5。(4)①一定温度下，M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率，反应正向进行建立平衡，v正＞v逆。②设T1温度下达到平衡时NO的浓度为x mol·L－1，则平衡时c(N2)＝(0.2－) mol·L－1，c(O2)＝(0.2－) mol·L－1，平衡常数K＝＝＝1，解得x＝0.133，故O2的平衡转化率为×100%＝33.3%。K正·K逆＝1，故逆反应平衡常数(K逆)与温度(T)的关系曲线与正反应平衡常数(K正)与温度(T)的关系曲线完全对称。

答案　(1)CO(g)＋O2(g)CO2(g)　ΔH＝－282.9 kJ·mol－1　(2)较低　(3)①800　②4∶5　(4)①M　一定温度下，M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率，反应正向进行建立平衡　②33.3%　如图