2021届高考化学一轮复习过关训练：化学平衡常数　化学反应进行的方向【解析版】

化学平衡常数　化学反应进行的方向
1．已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g) ⇌CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是(　　)

A．图甲中w2＞1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大
答案　C
解析　根据图甲中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2＞1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中，A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平衡常数K＝1，w＝2时，设CH2==CHCH3和Cl2的物质的量分别为a mol、2a mol，参加反应的Cl2的物质的量为b mol，利用三段式可列关系式＝1，解得＝，则Cl2的转化率约为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。
2.将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据：
实验
编号
温度/℃
平衡常数
起始量
/mol
平衡量
/mol
达到平衡
所需时间
/min
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
K1
4
2
x
0.8
6
2
T2
K2
4
2
0.4
y
t(t>6)

下列说法中不正确的是(　　)
A．x＝2.4
B．T1、T2的关系：T1＞T2
C．K1、K2的关系：K2＞K1
D．实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝0.2 mol·L－1·min－1
答案　A
解析　根据题中信息可列“三段式”：
　　　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)
n(起始)/mol 4 2
n(转化)/mol 4－x 2－0.8
n(平衡)/mol x 0.8
(4－x)∶(2－0.8)＝2∶1
解得：x＝1.6
同理，解得y＝0.2。由t>6得，2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，根据x，y可以判断出T1＞T2，K1＜K2。实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝＝0.2 mol·L－1·min－1，故本题选A。
3.某温度下反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K=57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 mol·L-1 H2(g)、0.5 mol·L-1 I2(g)及0.3 mol·L-1 HI(g)，则下列说法中正确的是 (　　)
A.反应正好达到平衡
B.反应向左进行
C.反应向某方向进行一段时间后KK2
【解析】选C。
　　　　　　2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
5.00 0 0
1.48 2.96 0.74
3.52
500 s内N2O5的分解速率为=2.96×10-3 mol·L-1·s-1，A项正确；T1温度下1 000 s时：
　　　　　　2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
5.00 0 0
2.50 5.00 1.25
2.50 5.00 1.25
则转化率为50%，K1==125，B项正确；因正反应方向为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，且能较快达到平衡，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，比T1温度下浓度高，说明平衡向逆反应方向移动，则T20
B
硝酸铵溶于水可自发进行
因为ΔS>0
C
一个反应的ΔH>0、ΔS0、ΔS0，该反应不能自发进行，C项正确；反应H2(g)+F2(g)2HF(g)　ΔH0，则有ΔH-TΔS0，判断该设想能否实现并写出依据：__。 
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。若反应能够自发进行，则反应的ΔH______(填“>”“0，该设想不能实现。
(2)该反应为熵减反应，能自发进行，说明ΔH0　(3)>0　(4)>0
16．用尿素[CO(NH2)2]吸收氮氧化物是一种可行的方法。
(1)尿素在高温条件下与NO2反应转化成无毒气体，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________；
用尿素溶液也可吸收氮氧化物，研究表明，氮氧化物气体中NO的体积分数越大，总氮被还原率越低，可能的原因是____________________________________________________。
(2)在一个体积固定的真空密闭容器中充入等物质的量的CO2和NH3，在恒定温度下使其发生反应2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)＋H2O(g)并达到平衡，混合气体中氨气的体积分数随时间的变化如图所示：

则A点的v正(CO2)________(填“>”“　由图像知，A点反应在起始到平衡的反应过程之中，此过程中v正逐渐减小，B点反应已达平衡状态，故A点v正(CO2)>B点的v正(CO2)＝B点的v逆(CO2)＝v逆(H2O)

17．CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，反应过程和在两种温度下CH3OH的物质的量随时间的变化如图1所示。

(1)已知图1所示反应每消耗1 mol H2，热量变化是16.3 kJ，则反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“>”“＝”或“
(2)bd　(3)不是　反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低
解析　(1)由题意知每消耗1 mol H2，热量变化是16.3 kJ，又由图1中CH3OH的物质的量随时间的变化图像可知该反应的正反应为放热反应，则该反应的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＝－48.9 kJ·mol－1；该反应正反应为放热反应，温度越高该反应的平衡常数越小，所以对应的平衡常数大小关系为KⅠ>KⅡ。
(2)一定温度下发生反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。因为此反应是在恒压容器中进行，容器中压强始终不变，所以压强不变不能判断反应达到化学平衡状态，a项错误；因为压强恒定，且化学方程式两边计量数之和是不等的，所以H2的体积分数不变能说明反应达到化学平衡状态，b项正确；c(H2)＝3c(CH3OH)不能说明正、逆反应速率相等，所以不能判断化学反应是否达到平衡状态，c项错误；容器中密度ρ＝，反应物和生成物都是气体，因为反应是在恒压容器中进行且反应后气体体积减小，所以密度不变可以说明反应达到化学平衡状态，d项正确；CO2和H2都是反应物，只要2个C===O断裂的同时就有3个H—H断裂，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，e项错误。
(3)在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是：反应尚未达到平衡，温度越高化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是：反应达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。
18．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．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，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．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化
答案　D
解析　固态浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；增大压强平衡逆向移动，B项错误；升温该反应正向进行，K增大，C项错误；恒压条件下，通入氦气平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项正确。
19.(双选)(2020·宜昌模拟改编)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的质量分数增大
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B、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错误；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。
20.(改编)某可逆反应aA+bBcC　ΔH在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为 (　　)
A.写成2aA+2bB2cC，ΔH值、K值均扩大了一倍
B.写成2aA+2bB2cC，ΔH值扩大了一倍，K值保持不变
C.写成cCaA+bB，ΔH值、K值变为原来的相反数
D.写成cCaA+bB，ΔH值变为原来的相反数，K值变为倒数
【解析】选D。A、B项ΔH扩大一倍，但平衡常数变为原来的平方；C、D两项中ΔH变为原来的相反数，K值变为倒数。
21.某温度下气体反应达到化学平衡状态，平衡常数K＝，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增大。下列说法中正确的是(　　)
A．增大c(A)、c(B)，K增大
B．降低温度，正反应速率增大
C．该反应的焓变为负值
D．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g) ⇌A(g)＋2B(g)
答案　D
解析　平衡常数K只随温度变化，不随浓度变化，A不正确；降低温度，正、逆反应速率均减小，B不正确；降温，F的浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，C不正确；根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物，E、F为反应物，且对应指数为其化学方程式前的计量数，D正确。
22.在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) ⇌CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．平衡常数K＝
B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C．CO合成甲醇的反应为吸热反应
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大
答案　D
解析　A项，因该反应中氢气前的系数为2，则该反应的平衡常数的表达式为K＝，错误；B项，由图像可知，反应从T2到T1时，甲醇的物质的量增大，根据平衡常数和计算式可知T1时的平衡常数比T2时的大，错误；C项，由图像可知在T2温度下反应先达到平衡，反应速率较T1快，则有T2＞T1，从图像的纵坐标分析可得温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D项，处于A点的反应体系从T1变到T2的过程中，平衡向逆反应方向移动，则c(H2)增大，而c(CH3OH)减小，达到平衡时应该增大，正确。
23.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法不正确的是 (　　)

A.该反应的ΔH>0
B.A点对应状态的平衡常数K(A)=10-2.294
C.NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
D.30℃时，B点对应状态的v(正)