2021版高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡3化学平衡常数化学反应进行的方向强化训练1（含解析）新人教版

化学平衡常数 化学反应进行的方向

　角度1化学平衡常数的表达式

1.(2019·邯郸模拟)某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)。反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6 mol C,则下列有关说法正确的是              (　　)

A.该反应的化学平衡常数表达式是K=

B.此时,B的平衡转化率是40%

C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大

D.增加B,平衡向右移动,B的平衡转化率增大

【解析】选B。A项,纯固体不能在表达式中出现;B项,生成1.6 mol的C则反应掉0.8 mol的B,则B的转化率为×100%=40%,B正确;C项,化学平衡常数只与温度有关;D项,B的平衡转化率减小。

2.(2019·宜昌模拟)反应物和生成物均为气态的平衡体系,平衡常数表达式为K=,有关该平衡体系说法不正确的是              (　　)

A.升高温度,该反应平衡常数K一定发生改变

B.增大压强,w的质量分数减小

C.该反应的化学方程式为3z(g)+2w(g)x(g)+2y(g)

D.增大x气体浓度平衡向正反应方向移动

【解析】选D。A项,升高温度,化学平衡向吸热的方向移动,因此化学平衡常数一定发生变化,故A正确;B项,根据化学平衡常数表达式可知,反应物w、z计量数之和为3+2=5;生成物x、y计量数之和为1+2=3,因此增大压强时,化学平衡向正反应方向移动,因此w质量分数减小,故B正确;C项,化学平衡常数表达式中,生成物位于分子位置,其幂为计量数,反应物位于分母位置,幂为计量数,所以化学方程式可写为3z(g)+2w(g)x(g)+2y(g),故C正确;D项,x为生成物,增大x浓度,化学平衡向逆反应方向移动,故D错误。

　角度2化学平衡常数的计算与应用

3.(2019·济南模拟)在一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K,则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热和化学平衡常数为              (　　)

A.2ΔH和2K　　　　　 B.-2ΔH和K2

C.-2ΔH和K-2    D.2ΔH和-2K

【解析】选C。根据热化学方程式的意义,4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热为-2ΔH,再根据平衡常数的表达式,得出其平衡常数为K-2,C项正确。

4.(2019·成都模拟)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),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表:

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

B.25 ℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5

C.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1

D.80 ℃时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v(正)>v(逆)

【解析】选D。随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,A项正确;逆反应的平衡常数是正反应的倒数,B正确;选项C中,根据80 ℃时平衡常数的表达式可知,Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1,C正确;如果80 ℃时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1,则此时=8>2,反应向逆反应方向进行,则此时v(正)<v(逆),D项错误。

5.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH>0。T1 ℃时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据如表:

下列说法中不正确的是 (　　)

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

B.T1 ℃下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%

C.T1 ℃下的平衡常数为K1,T2 ℃下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1>K2

D.达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的一半,则5.00 mol·L-1>c(N2O5)>2.50 mol·L-1

【解析】选D。500 s内N2O5的分解速率v(N2O5)=

=2.96×10-3 mol·L-1·s-1,A项正确;

　　　　　　　　　　2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g)

起始浓度(mol·L-1): 5.00  0   0

转化浓度(mol·L-1): 2.50  5.00  1.25

平衡浓度(mol·L-1): 2.50  5.00  1.25

N2O5的转化率为×100%=50%,平衡常数K==125,B项正确;由于正反应是吸热反应,故温度升高平衡常数增大,C正确;将容器的体积缩小为原来的一半,相当于增大压强,平衡逆向移动,N2O5的浓度将大于原平衡的两倍,D错误。

6.(2019·全国卷Ⅰ节选)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:

(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。

根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO________H2(填“大于”或“小于”)。 

(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。 

A.<0.25　  B.0.25　  C.0.25～0.50

D.0.50　  E.>0.50

【解析】(1)H2还原氧化钴的方程式为H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2O(g);CO还原氧化钴的方程式为CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g),平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数[]高于CO还原体系中CO的物质的量分数[],故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2;

(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,可设其物质的量为1 mol,则

　　　　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始(mol)  1  1   0  0

转化(mol)  x  x   x  x

平衡(mol)  1-x 1-x  x  x

则平衡时体系中H2的物质的量分数===,因该反应为可逆反应,故x<1,可假设二者的还原倾向相等,则x=0.5,由(1)可知CO的还原倾向大于H2,所以CO更易转化为H2,故x>0.5,由此可判断最终平衡时体系中H2的物质的量分数介于0.25～0.50,故答案为C。

答案:(1)大于　(2)C

【加固训练】

　　1.(2019·西安模拟)已知450 ℃时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的K=50,由此推测在450 ℃时,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的化学平衡常数为              (　　)

A.50　　　　　　 B.0.02

C.100     D.无法确定

【解析】选B。此二者的平衡常数互为倒数,则B正确。

2.(2019·江苏宜兴模拟)不同温度时反应2HI(g)I2(g)+H2(g)的平衡常数如下:350 ℃时为66.9,425 ℃时为54.4,490 ℃时为45.9。HI的转化率最高是在

 (　　)

A.490 ℃　　　　 B.425 ℃

C.350 ℃    D.无法确定

【解析】选C。对于可逆反应,在一定温度下达到化学平衡,对应一个化学平衡常数,温度发生变化时,化学平衡被破坏,达到新的平衡时,平衡常数也会随之发生变化。平衡常数不受压强和浓度影响,只随温度的变化而变化,而且平衡常数越大,反应越彻底。比较题中所给的三个温度的平衡常数可知,350 ℃时的平衡常数最大,故350 ℃时,HI的转化率最高。