化学平衡常数　化学反应进行的方向练习题

课时跟踪检测二十三　化学平衡常数　化学反应进行的方向

(时间：45分钟　满分：100分)

一、选择题(每小题6分，共60分)

1．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是(　　)

A．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值

B．改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K

C．平衡常数K只与温度有关，与反应浓度、压强无关

D．从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度

解析：化学平衡常数只受温度影响，温度变化，化学平衡常数发生变化，A项错误；化学平衡常数只与温度有关，反应浓度、压强不影响平衡常数，B项错误，C项正确；平衡常数越大，反应进行的程度越大，可逆程度越小，平衡常数的大小可以判断一个反应进行的程度，D项错误。

答案：C

2．已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不能自发进行的是(　　)

A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0

B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0

C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0

D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0

解析：A项ΔH<0，ΔS>0，可满足ΔH－T·ΔS<0，反应能自发进行；B项ΔH>0，ΔS<0，任何温度下ΔH－T·ΔS>0，不能自发进行；C项ΔH<0，ΔS<0，温度较高时即可满足ΔH－T·ΔS<0，能自发进行；D项ΔH>0，ΔS<0，温度较高时即可满足ΔH－T·ΔS<0，反应能自发进行，故选B项。

答案：B

3．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　)

A．平衡常数表达式为K＝

B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化

C．升高体系温度，平衡常数K减小

D．增加C(s)的量，平衡正向移动

解析：反应物C(s)是固体，所以平衡常数表达式应该为：K＝，A项错误；平衡常数K只与温度有关，B项正确；此反应吸热，温度升高，平衡常数增大，C项错误；C(s)是固体，增加C(s)含量，平衡不移动，D项错误。

答案：B

4．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

解析：该反应是气体分子数增加的反应，故ΔS>0，根据反应方向的复合判断，若ΔH－TΔS<0反应能自发进行，该反应正反应在高温下自发进行，且ΔS>0，则可判断该反应为吸热反应，ΔH>0，C项正确。

答案：C

5．某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是(　　)

A．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大

B．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大

C．温度越高，K一定越大

D．如果m＋n＝p，则K＝1

解析：平衡常数越大，说明反应进行的程度越大，反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大，A项正确；化学平衡常数只受温度的影响，与浓度无关，若缩小反应容器的体积使平衡正向移动，温度不变，化学平衡常数不变，B项错误；若该反应正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数降低，若正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，C项错误；平衡常数是用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物的平衡浓度幂次方乘积来计算，平衡常数的大小和平衡浓度大小有关，若该反应m＋n＝p，K不一定为1，D项错误。

答案：A

6．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5气体，部分实验数据见下表：

下列说法正确的是(　　)

A．500 s内NO2的生成速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1

B．T1温度下该反应平衡时N2O5的转化率为29.6%

C．达到平衡后，其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的1/2，则c(N2O5)<5.00 mol/L

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K1>K2

解析：由表中数据可得v(N2O5)＝＝2.96×10－3 mol/(L·s)，则v(NO2)＝2 v(N2O5)＝5.92×10－3 mol/(L·s)，A项错误；N2O5的转化率为×100%＝50%，B项错误；其他条件不变，将容器体积压缩到原来的，若平衡不移动，则c(N2O5)＝5 mol·L－1，但增大压强，平衡逆向移动，c(N2O5)>5.00 mol·L－1，C项错误；升高温度，平衡正向移动，化学平衡常数增大，D项正确。

答案：D

7．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：

下列有关叙述不正确的是(　　)

A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

B．上述反应的正反应是放热反应

C．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol，该反应达到平衡状态

D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：＝，判断此时的温度是1 000 ℃

解析：由平衡常数表达式可知该反应的化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，A项正确；由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明该反应正反应为放热反应，B项正确；C项在密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，反应5 min后CO2为0.4 mol，由反应方程式知H2为0.4 mol，CO为0.6 mol，H2O为0.6 mol，Qc＝＝<1反应向生成CO2和H2的方向进行，C项错误；由关系式＝可得＝0.60，由表中数据可知此时温度为1 000 ℃，D项正确。

答案：C

8．在一定温度下，改变反应物中n(SO2)对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的影响如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．反应b、c点均为平衡点，a点未达到平衡且向正反应方向进行

B．a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>Ka

C．上述图象可以得出SO2的含量越高得到的混合气体中SO3的体积分数越高

D．a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高

解析：题图中曲线是不同起始SO2的物质的量与平衡时SO3的体积分数的关系，因此曲线上的所有点都是在对应条件下平衡时SO3的体积分数，A项错误；由于温度没有变化，不同平衡点的平衡常数相等，B项错误；从曲线图上可以看出平衡时SO3的体积分数随起始时SO2的物质的量的增加先增大后减小，C项错误；反应达到平衡时SO2的转化率随SO2和氧气物质的量比增加而减小，因此a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高，D项正确。

答案：D

9．一定温度下，在一个容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，经充分反应达到平衡后，生成的HI(g)的体积分数为50%，在该温度下，在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g)H2 (g)＋I2(g)，则下列判断正确的是(　　)

A．后一反应的平衡常数为1

B．后一反应的平衡常数为0.5

C．后一反应达到平衡时，H2的平衡浓度为0.25 mol·L－1

D．后一反应达到平衡时，HI(g)的平衡浓度为0.5 mol·L－1

解析：一定温度下，将H2和I2各1 mol的气态混合物充入1 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后生成的HI(g)的气体体积的50%，设转化的氢气为x mol，依据化学平衡三段式列式为：

　　　　         　H2＋　　　I2　　2HI

起始量(mol/L)　　　　1　　　　1　　　　0

变化量(mol/L)　　　　x　　　　x　　　　2x

平衡量(mol/L)　　　　1－x　　1－x　　　2x

HI(g)的体积分数为50%，则×100%＝50%，解得x＝0.5 mol。

故K＝＝4，该温度下，在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g)H2(g)＋I2(g)，等效为充入H2和I2各0.5 mol，又该反应为气体体积不变的反应，故与原平衡成比例等效，则新平衡时氢气为0.5 mol×＝0.25 mol，HI(g)为1 mol×＝0.5 mol。根据平衡常数只与温度有关，结合正反应与逆反应的平衡常数成倒数关系，故2HH2＋I2的平衡常数为，又同一反应平衡常数与系数成幂次方关系，故后一反应的平衡常数为＝0.5，故A错误，B正确；根据以上计算后一反应达到平衡时，H2的平衡浓度为＝0.125 mol/L，故C错误；根据以上计算后一反应达到平衡时，HI(g)的平衡浓度为＝0.25 mol/L，故D错误。

答案：B

10．恒温密闭容器发生可逆反应：Z(？)＋W(？)X(g)＋Y(？)；ΔH，在t1时刻反应达到平衡，在t2时刻缩小容器体积，t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列有关说法中正确的是(　　)

A．Z和W在该条件下有一种是为气态

B．t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等

C．若在该温度下此反应平衡常数表达式为K＝c(X)，则t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等

D．若该反应只在某温度T0以上自发进行，则该反应的平衡常数K随温度升高而增大

解析：t2时刻缩小容器体积，v正不变，则Z和W一定不是气态，A项错误；若Y不是气态，则气体的平均摩尔质量不变，B项错误；根据K＝c(X)，则体系中只有X为气态，若温度不变，K值不变，则c(X)不变，C项错误；该反应ΔS>0，根据反应只在温度高于T0时能自发进行，则ΔH>0(若ΔH<0，则反应在任何温度下都能自发进行)，故温度升高，平衡向正反应方向移动，平衡常数K增大，D项正确。

答案：D

二、非选择题(共40分)

11．(12分)已知

Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　K1①

Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　K2②

H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)　K3③

又已知不同温度下，K1、K2值如下：

(1)若500 ℃时进行反应①，CO2起始浓度为2 mol·L－1,2分钟后建立平衡，则CO2转化率为________，用CO表示的速率为________。

(2)900 ℃进行反应③，其平衡常数K3为________(求具体数值)，焓变ΔH________0(填“>”“＝”或“<”)，若已知该反应仅在高温时正反应自发，则ΔS________0(填“>”“＝”或“<”)。

(3)下列图象符合反应②的是________(填序号)(图中v是速率，φ为混合物中H2的体积百分含量)。

解析：(1)设CO2的转化率为x，则

　　　   　Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)

　　　　　2　　　　　　  0

　　　　　2x　　　　　　 2x

　　　　　2－2x　　　　　　2x

K＝＝1，则x＝0.5＝50%，

v(CO)＝1 mol·L－1/2 min＝0.5 mol·L－1·min－1。

(2)反应③＝反应①－反应②，则反应③的化学平衡常数表达式为：

K3＝＝＝＝1.50根据表中数值可知温度升高K1增大，K2减小，所以K3增大，则ΔH>0，据ΔH－TΔS知，吸热的熵增反应在高温下能自发进行。

(3)升高温度K2减小，说明升温平衡逆向移动，反应②是放热反应。升温平衡逆向移动，v逆大于v正，H2的体积分数减小，A错，B正确；温度越高，反应速率越快，则T2>T1，C正确；铁为固体，其含量不影响平衡转化率和反应速率，D正确。

答案：(1)50%　0.5 mol·L－1·min－1　(2)1.50　>　>　(3)BCD

12．(14分)化工生产中原料转化与利用非常重要，现有反应：CCl4＋H2CHCl3＋HCl，查阅资料可知沸点：CCl4为77 ℃，CHCl3为61.2 ℃。在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得下表数据。

(1)在100 ℃时，此反应的化学平衡常数表达式为________；在110 ℃时的平衡常数为________。

(2)在实验2中，若1小时后反应达到平衡，则H2的平均反应速率为________。在此平衡体系中再加入0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，平衡将向________方向移动。

(3)实验1中，CCl4的转化率a________50%(填“>”“＝”或“<”)。实验3中，b的值________(填字母序号)。

A．等于50%

B．大于50%

C．小于50%

D．由本题所给资料无法判断

解析：(1)根据题给各物质的沸点及反应温度可知所有物质均为气态，该反应的平衡常数表达式K＝；由实验2可知，CCl4的转化率为50%，则平衡时c(CCl4)＝c(H2)＝c(CHCl3)＝c(HCl)＝0.5 mol·L－1，则代入平衡常数表达式可得K＝1。(2)达到平衡后H2的转化浓度为0.5 mol·L－1，则H2的平均反应速率为0.5 mol·L－1·h－1；由于加入HCl的物质的量大于加入的CCl4的物质的量，使Q>K，则平衡向逆反应方向移动。(3)实验1中，设CCl4转化浓度为x mol·L－1，K＝1＝，解得x＝0.48，则CCl4的转化率＝×100%＝60%>50%；实验3中，由于不知道该反应是放热反应还是吸热反应，故无法判断。

答案：(1)K＝　1

(2)0.5 mol·L－1·h－1　逆反应　(3)>　D

13．(14分)(1)在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

①该反应的平衡常数表达式：K＝________。

②试判断K1________K2(填写“>”“＝”或“<”)。

③下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是______(填字母)。

a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

b．v正(N2)＝3v逆(H2)

c．容器内压强保持不变

d．混合气体的密度保持不变

(2)对反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，在温度分别为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示，下列说法中正确的是________。

a．A、C两点的反应速率：A>C

b．A、C两点的化学平衡常数：A>C

c．A、C两点N2O4的转化率：A>C

d．由状态B到状态A，可以用加热的方法

(3)一定温度下，在1 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。若容器容积恒定，10 min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的7/8，则N2的转化率α(N2)＝________，以NH3表示该过程的反应速率v(NH3)＝________。

解析：(1)此反应为放热反应，升高温度平衡常数减小；b选项正反应速率大于逆反应速率；d选项依密度＝，平衡移动气体质量不变，由固定体积的密闭容器可知气体体积不变，所以d选项不能说明反应已达到平衡状态。(2)A、C两点温度相同，化学平衡常数相同，C点压强大于A点，反应速率：C>A，所以a、b错误；p1时A、B两点压强相同，A点NO2的百分含量大，所以温度高。

(3)设N2的转化率为α。

则可知　　　  N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

　　1　　　3　　　　0

　　1－α　　3－3α　　 2α

由题意可知＝，α＝25%，

v(NH3)＝＝＝0.05 mol·(L·min)－1。

答案：(1)①　②>　③c

(2)cd

(3)25%　0.05 mol·(L·min)－1