高考化学一轮复习一遍过专题28化学平衡常数反应方向性（含解析）

这是一份高考化学一轮复习一遍过专题28化学平衡常数反应方向性（含解析），共30页。试卷主要包含了CH4与CO2催化重整反应为，I2在KI溶液中存在下列平衡，工业制氢气的一个重要反应是，钨在高温下可缓慢升华，一定条件下存在反应，高炉炼铁过程中发生反应等内容，欢迎下载使用。
专题28 化学平衡常数 反应方向性
1．温度为T1时，向容积为2 L 的密闭容器甲、乙中分别充入一定量的CO(g)和H2O(g)，发生反应：CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ∆H = －41 kJ/mol。数据如下，下列说法不正确的是
容器
甲
乙
反应物
CO
H2O
CO
H2O
起始时物质的量（mol）
1.2
0.6
2.4
1.2
平衡时物质的量（mol）
0.8
0.2
a
b

A．甲容器中，平衡时，反应放出的热量为16.4 kJ
B．T1时，反应的平衡常数K甲 = 1
C．平衡时，乙中CO的浓度是甲中的2倍
D．乙容器中，平衡时CO的转化率约为75%
【答案】D
【解析】A. 甲容器中平衡时，消耗的CO的物质的量为1.2mol-0.8mol=0.4mol，根据反应CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ∆H = －41 kJ/mol，可知平衡时放出热量为：41 kJ/mol×0.4mol=16.4 kJ，故A正确；
B. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始（mol） 1.2 0.6 0 0
转化（mol） 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡（mol） 0.8 0.2 0.4 0.4
在T1达到平衡状态时甲容器中，c(CO)=0.4mol/L，c(H2O)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，c(H2)= 0.2mol/L，则该温度下反应的平衡常数K甲 = 0.2×0.2/0.4×0.1=1，故B正确；
C. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)为气体体积不变的反应，压强不影响化学平衡，则甲、乙互为等效平衡，达到平衡时反应物转化率相等，则0.8/1.2=a/2.4，解得a=1.6，故C正确；
D.根据C项可知a=1.6，乙容器中，平衡时CO的转化率为×100％≈33％，故D错误D。
2．CH4与CO2催化重整反应为：CH4(g) +CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH =+247 kJ·mol−1。现向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CH4和2 mol CO2进行催化重整反应，不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数（φ）随温度变化如下表所示：
温度
体积分数：φ(CH4)
体积分数：φ(CO)
T1
a
a
T2
c
b

测得：b＞a＞c，下列说法正确的是
A．T1大于T2
B．T1时该反应的平衡常数为 mol2·L−2
C．T1时向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CH4和1 mol CO2进行催化重整反应，达到平衡时，φ(CO)为
D．T1时向2 L恒容密闭容器中充入等物质的量CH4、CO2、CO、H2进行催化重整反应，此时反应一定正向移动
【答案】B
【解析】A项、该反应为吸热反应，b＞a＞c，平衡向正反应方向移动，条件是温度升高，T2大于T1，故A错误；B项、假设CH4转化了x mol，由题意建立如下三段式：
CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g)
起始：2 mol 2 mol 0 0
变化：x mol x mol 2x mol 2x mol
平衡：(2−x) mol (2−x) mol 2x mol 2x mol
根据题意得：(2−x) mol=2x mol，解得x=2∕3mol，则平衡常数K=== mol2·L−2，故B正确；
C项、T1时向1 L密闭容器中充入1 mol CH4和1 mol CO2进行催化重整反应，达到平衡时，φ(CO)为a，现在体积扩大为2 L，单位体积的气体分子数减小，平衡向正反应方向移动，φ(CO)大于，故C错误；
D项、假设此时等物质的量为y mol，浓度熵Q===，当起始四种物质的物质的量都为 mol时，恰好达到平衡状态；当起始四种物质的物质的量都大于 mol时，Q大于平衡常数K，反应向逆反应方向移动，当起始四种物质的物质的量都小于mol时，Q小于平衡常数K，反应向正反应移动，故D错误。
3．一定温度下，将0.16 mol X和0.16 mol Y加入10 L的恒容密闭容器中，发生反应X(s)＋2Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表：
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10

下列说法正确的是(　　)
A．温度升高，此反应的化学平衡常数K＞0.36
B．当容器内气体的密度不变时，反应达到化学平衡状态
C．反应前2 min的平均反应速率v(Z)＝4.0×10－3 mol·L－1·min－1
D．其他条件不变，再充入0.6 mol Z，平衡时Z的体积分数增大
【答案】B
【解析】
A．由表中数据可知，7 min与9 min时n(Y)相等，说明7 min时反应达到平衡状态，平衡时，Y为0.1mol，反应的Y为0.06mol，根据X(s)＋2Y(g) 2Z(g)，生成的Z为0.06mol，该温度下此反应的平衡常数K==0.36，又该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，K＜0.36，故A错误；
B．该反应属于气体质量增大的反应，反应容器的容积不变，当容器内气体的密度不变时，表示反应达到化学平衡状态，故B正确；
C．反应前2 min内，v(Z)＝v(Y) ==2.0×10-3mol•L-1•min-1，故C错误；
D．其他条件不变，再充入0.6mol Z，相当于增大压强，由于反应前后气体的体积不变，则平衡不移动，Z的体积分数不变，故D错误。
4．I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中，I3-的物质的量浓度[c(I3-)]与温度(T)的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是(　　)

A．反应I2(aq)＋I－(aq)=I3-(aq)的ΔH>0
B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2
C．若反应进行到状态D时，一定有v正υ逆，故C错误；D项、由图知，c(I3-)：状态A>状态B，则c(I2)为：状态AK(III)，B错误；
C.容器Ⅰ从正反应方向开始，容器III从逆反应方向开始，由于该反应的正反应为放热反应，所以反应达到平衡时，容器Ⅰ的温度高于容器II，升高温度，化学平衡逆向移动，因此I中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多，C错误；D.根据选项C可知容器I、II的温度不相同，容器I的温度高于700℃，容器II温度低于700℃。若容器II的温度也是700℃，一个从正反应方向开始，一个从逆反应方向开始，I中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和等于1，但容器II温度低于700℃，降低温度，平衡正向移动，使CO2的转化率降低，因此容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和小于1，D正确。
9．下列有关平衡常数的说法中，正确的是
A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大
B．反应 2NO2(g) N2O4(g) △H ＜0，升高温度该反应平衡常数增大
C．对于给定可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数互为倒数
D．CO2＋H2CO＋H2O 的平衡常数表达式为 K =c(CO)/[c(CO2)c(H2)]
【答案】C
【解析】A项、改变反应物浓度或压强，平衡可以正向进行，反应物转化率增大，但温度不变，平衡常数不变，故A错误；B项、该反应是放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，所以平衡逆向进行，平衡常数减小，故B错误；C项、对于给定可逆反应，根据平衡常数的表达式可知，正逆反应的平衡常数互为倒数，故C正确；D项、CO2＋H2CO＋H2O 的平衡常数表达式为 K=，故D错误。
10．高炉炼铁过程中发生反应： Fe2O3(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)，该反应在不同温度下的平衡常数见表。
温度T/℃
1000
1150
1300
平衡常数K
4.0
3.7
3.5

下列说法正确的是
A．增加高炉的高度可以有效降低炼铁尾气中CO的含量
B．由表中数据可判断该反应：反应物的总能量＞生成物的总能量
C．为了使该反应的K增大，可以在其他条件不变时，增大c(CO)
D．1000℃下Fe2O3与CO反应，t min达到平衡时c(CO) =2×10-3 mol/L，则用CO表示该反应的平均速率为2×10-3/t mol/(L·min)
【答案】B
【解析】A.高炉煤气的成分与高炉高度是没有关系的,煤气中CO的含量是高炉生产的产物, 增加高炉的高度，不影响化学平衡移动，不会降低CO的含量，故A错误；B. 由表中数据可知升高温度，该反应的平衡常数降低，所以该反应属于放热反应，反应物的总能量＞生成物的总能量，故B正确；C.平衡常数只和温度有关，所以增大c(CO)不会改变K，故C错误；D. 1000℃下Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，K=c(CO2)/ c(CO) =4, c(CO) =2×10-3mol/L, c(CO2)=8×10-3mol/L,因为方程式中CO和CO2的计量数相等，所以CO的平均速率为 mol/(L·min)，故D错误。
11．在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量C(s)，发生反应C(s)＋2NO(g) CO2(g)＋N2(g)，平衡状态时NO(g)的物质的量浓度[NO]与温度T的关系如图所示。则下列说法中正确的是(　　)

A．该反应的ΔH>0
B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1v逆,故C错误；D.由于反应物碳是固体，所以在反应进行过程中，气体的总质量一直在变，V一定，气体的密度也就一直在变，当若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态C，故D正确。
12．某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB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1.6mol C，则下列说法正确的是（　　）
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．增大B，平衡向右移动B的平衡转化率不变
【答案】B
【解析】
【详解】
在2L的密闭容器中，加入4molA和2molB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1.6molC，则
3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)
开始(mol) 4  2    0 0
转化(mol) 1.2  0.8  1.6    0.8
平衡(mol) 2.8  1.2   1.6   0.8
A.可逆反应3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)的平衡常数K=，A错误；
B.达到平衡，参加反应的B的物质的量为=40%，B正确；
C.该反应正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，即向右移动，化学平衡常数只受温度影响，增大压强平衡常数不变，C错误；
D.增加B的浓度增大，平衡向正反应移动，A的转化率增大，但B的转化率降低，D错误；
故合理选项是B。
13．在25℃和1.01×105Pa时，2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g) △H=+56.7kJ／mol，能自发进行的合理解释是
A．是吸热反应 B．是放热反应 C．是熵减反应 D．是熵增效应大于能量效应
【答案】D
【解析】
【详解】
A.吸热反应△H＞0，△S＞0，高温△H-T△S可能大于0，为非自发反应，故A不选；
B.本反应△H＞0，是吸热反应，故B不选；
C.本反应是熵增加的反应，△H＞0，高温△H-T△S可能大于0，为非自发反应，故C不选；
D.熵增效应大于能量效应，△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0，反应能自发进行，故D选。
故选D。
14．反应CaCO3=CaO +CO2↑为非自发反应，要使此反应能发生，采取的措施（ ）
A．升高温度 B．降低温度 C．减少CO2 D．增加CO2
【答案】A
【解析】
【分析】
要使一个反应能自发进行，就要保证△G=△H-T△SK，则此时 ν正