高考化学复习化学平衡常数及其计算习题含解析.pdf

1 高考化学复习 化学平衡常数及其计算 1 随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570 K 时平衡常数为 11059。下列说法正确的是()A提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂 B提高尾气净化效率的常用方法是升高温度 C装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有 NO 或 CO D570 K 时，及时抽走 CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳 解析：提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A 正确，B 错误；题中反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有 NO 或 CO，C 错误；改变浓度对平衡常数无影响，平衡常数只与温度有关，D 错误。答案：A 2在淀粉KI 溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I3(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示。下列说法正确的是()t/5 15 25 35 50 K 1 100 841 689 533 409 A.反应 I2(aq)I(aq)I3(aq)的 H0 B其他条件不变，升高温度，溶液中c(I3)减小 C该反应的平衡常数表达式为Kc（I2）c（I）c（I3）D25 时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡常数K小于 689 解析：A 项，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，HP2，则该反应在较低温度下有利于自发进行 B图中，若T2T1，则 H0 且abcd C图中t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂 D图中，若 HP2，P1时 A%低于P2，压强增大，平衡正向移动，则反应前气体分子数小于反应后气体分子数，ST1，A 的转化率降低，平衡逆移动，则正反应为放热反应，HT2，若 H0.004 B平衡时，H2的转化率：丁甲 C平衡时，乙中 H2的转化率等于 20%D丙中条件下，该反应的平衡常数K4 解析：A项，甲与乙对照，乙相当于在甲的基础再通入0.01 molL1的 I2，平衡向正反应方向移动，因此a0.004 molL1，乙和丙对照，因为该反应前后气体系数之和相等，因此乙和丙中 HI 的物质的量浓度相等，即ab0.004 molL1，正确；B 项，丁相当于在甲的基础上增大压强，因此反应前后气体系数之和相等，因此增大压强，平衡不移动，H2的转移率相等，即丁甲，错误；C 项，甲容器中，消耗 H2物质的量浓度为0.0042 molL10.002 molL1，即氢气的转化率为0.0020.01100%20%，乙相当于在甲的基础再通入 0.01 molL1的 I2，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，即乙中氢气转化率大于 20%，错误；D 项，甲容器达到平衡时，c(H2)(0.010.002)molL10.008 molL1，c(I2)0.008 molL1，根据化学平衡常数的数学表达式，Kc2（HI）c（H2）c（I2）0.00420.00820.25，因为化学平衡常数只受温度的影响，因此丙条件下的K0.25，错误。答案：A 6(2019滨州模拟)在一定温度下，发生如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HKcKa Db、c 点均为化学平衡点，a 点未达平衡且反应正向进行 解析：A 项，根据图象可知 SO2的起始量越大，混合气体中 SO2的体积分数不一定越大，错误；B 项，二氧化硫越少，氧气越多，则二氧化硫的转化率越大，a 点转化率最大，正确；C 项，平衡常数只与温度有关，a、b、c 三点的平衡常数均相等，错误；D 项，b 点三氧化硫的体积分数最大，为化学平衡点，错误，答案选 B。答案：B 7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。下列说法不正确的是()温度/25 80 230 平衡常数 5104 2 1.9105 A.上述生成 Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B25 时反应 Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常数为 2105 C在80 时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 molL1，则此时v(正)v(逆)D80 达到平衡时，测得n(CO)0.3 mol，则 Ni(CO)4的平衡浓度为 2 molL1 解析：根据表格所示，温度升高平衡常数减小，则该反应为放热反应，A 项正确；25 时Kc4（CO）cNi（CO）4151042105，B 项正确；QccNi（CO）4c4（CO）0.5（0.5）482，反应逆向进行，故v(正)T2 DCO(g)CH3OH(g)CH4(g)CO2(g)H157 kJmol1 解析：A 项，反应热只与始态和终态有关，使用催化剂降低活化能，化学反应速率加快，但 H1不变，错误；B 项，正反应是放热反应，加热，平衡向逆反应方向移动，原料气的转化率降低，反应前气体系数之和大于反应后气体系数之和，增大压强，平衡向正反应方向移动，原料气的转化率增大，错误；C 项，T2 时的化学平衡常数K0.10.050.122T2，正确；D 项，反应反应得到 CH4(g)CO2(g)CO(g)CH3OH(g)H(27490)kJmol1184 kJmol1，则 CO(g)CH3OH(g)CH4(g)CO2(g)H184 kJmol1，错误。答案：C 10.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。反应 大气固氮 N2(g)O2(g)2NO(g)工业固氮 N2(g)3H2(g)2NH3(g)温度/27 2 000 25 400 450 平衡常数K 3.841031 0.1 5108 0.507 0.152 分析数据可知：大气固氮反应属于_反应(填“吸热”或“放热”)。分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：_ _。(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定 N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是_(填“A”或“B”)；比较p1、p2的大小关系：_。.目前工业合成氨的原理是 N2(g)3H2(g)2NH3(g)。(3)在一定温度下，将 1 mol N2和 3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为 2.8 mol。达平衡时，H2的转化率 1_。已知平衡时，容器压强为 8 MPa，则平衡常数Kp_(用平衡分压代替浓度计 7 算，分压总压物质的量分数)。解析：(1)由表中数据可知随温度从 27 升高到 2 000，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应；大气固氮的K值小，转化率低。(2)工业固氮，随温度升高，K值减小，平衡向逆反应方向移动，N2的转化率降低，所以 A 正确。取相同的温度，p1p2，N2的转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应，说明压强增大，p2p1。.(3)设达到平衡时，反应的 N2的物质的量为a mol，列三段式：N23H22NH3 n(始)/mol 1 3 0 n(变)/mol a 3a 2a n(平)/mol 1a 33a 2a 有(1a)(33a)2a2.8，解得a0.6 mol，H2的转化率为 60%，N2的平衡分压为178 MPa，H2、NH3的平衡分压均为378 MPa，Kpp2（NH3）p（N2）p3（H2）49192。答案：.(1)吸热 大气固氮的K值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产(2)A p2p1.(3)60%49192(或 0.255 或 0.26)11(2019洛阳模拟).(1)利用水蒸气或二氧化碳对甲烷进行重整是提高甲烷利用率的重要方式。水蒸气重整：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H1205.9 kJmol1 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H241.2 kJmol1 二氧化碳重整：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H3 则反应自发进行的条件是_，H3_kJmol1.2017 年 7 月 10 日我国甲烷、二氧化碳重整制合成气装置在山西实现全系统运行，减少了温室气体的排放。8 (2)某 2 L 恒容密闭容器中，投入 2 mol CH4和 2 mol CO2，不同温度下平衡体系中 CH4和 CO 的物质的量分数(y)%随温度变化如图所示：T1温度下该反应的平衡常数的值是_。c 点 CH4的物质的量分数为_。v逆：a_b 点(填“”“”“”或“无法确定”)，理由是 _。解析：.(1)反应CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H1205.9 kJmol1自发进行，则 GHTS0，反应为熵增焓增的反应，则高温条件有利于自发进行；已知CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H1205.9 kJmol 1；CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H241.2 kJmol1；根据盖斯定律，由得反应CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2O(g)H3H1H2205.9 kJmol1(41.2 kJmol1)247.1 kJmol1。(2)T1温度下平衡体系中 CH4和 CO 的物质的量分数(y)%相等，设甲烷的转化率为x，CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)开始时的浓度/molL1 1 1 0 0 改变的浓度/molL1 x x 2x 2x 平衡时的浓度/molL1 1x 1x 2x 2x 1x2x，解得x13，平衡常数的值K2322321313169；化学平衡常数只与温度有 9 关，温度相同平衡常数相同，b 点与 c 点温度相同K值相同，b 点 CO 的体积分数为 40%，设甲烷转化率为y，则 CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)开始时的 浓度/molL1 1 1 0 0 改变的 浓度/molL1 y y 2y 2y 平衡时的 浓度/molL1 1y 1y 2y 2y 2y22y100%40%，解得y23，则1y22y100%10%；v逆：ab 点，理由是与 a 点相比，b 点温度更高且 CO、H2浓度更大。答案：(1)高温 247.1(2)169 10%”“”“”“H2。11(3)根据图象可知，当(SO2)一定时，n（SO2）n（H2）比值越大，氢气的转化率就越大，(H2)：MN。该反应为吸热反应，升高温度，平衡右移，反应物转化率增大；根据图象，相同n（SO2）n（H2）条件下，T1时(SO2)的大于T2时的(SO2)，说明T1T2，温度越高，反应速率越快，逆反应速率 MQ。(4).2CO(g)SO2(g)S(l)2CO2(g)起始量/mol 2 2 0 0 变化量/mol 1.6 0.8 1.6 平衡量/mol 0.4 1.2 1.6.2H2(g)SO2(g)S(l)2H2O(g)起始量/mol 2 1.2 0 变化量/mol 1.8 0.9 1.8 平衡量/mol 0.2 0.3 1.8 针对反应各物质浓度为c(H2)0.02molL1,c(SO2)0.03 molL1,c(H2O)0.18 molL1,该温度下，反应的平衡常数Kc2（H2O）c2（H2）c（SO2），带入数值可求出反应的平衡常数的值K2 700。反应和反应均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大，所以其他条件不变，6 min 时缩小容器容积，(SO2)增大。答案：(1)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H141.2 kJmol1 CD (2)(3)(4)2 700 增大 反应和反应均为气体分子总数减小的反应，只缩小容器容积，平衡均向右移动，SO2的转化率增大