2023届新高考一轮复习人教版化学平衡常数　化学反应的方向习题.docx

化学平衡常数化学反应的方向一、选择题(本题包括11个小题，每小题只有一个选项符合题意)1(2022·北京东城区模拟)钨(W)在高温下可缓慢升华。碘钨灯中封存的碘蒸气能发生反应：W(s)I2(g)WI2(g)，利用工作时灯泡壁与灯丝的温度差，将沉积在灯泡壁上的钨“搬运”回灯丝上。对于该过程的理解不正确的是()A工作时，电能转化为光能和热能B工作时，在灯泡壁和灯丝上发生反应的平衡常数互为倒数CW(s)I2(g)WI2(g) 为放热反应D碘蒸气的作用是延长灯丝的使用寿命【详解】B碘钨灯工作时，发光、发热，电能转化为光能和热能，故A正确；工作时，利用灯泡壁与灯丝的温度差，将沉积在灯泡壁上的钨“搬运”回灯丝上，灯丝的温度高于灯泡壁的温度，W在高温下缓慢升华，在灯泡壁上发生反应W(s)I2(g)WI2(g)，平衡常数K1和灯丝上发生反应WI2(g)W(g)I2(g)的平衡常数K2，K1、K2不是互为倒数，故B错误；利用工作时灯泡壁与灯丝的温度差，将沉积在灯泡壁上的钨“搬运”回灯丝上，灯丝的温度高于灯泡壁的温度，说明升高温度，化学平衡向吸热方向移动，WI2的物质的量减少，所以该反应向逆反应方向移动，即逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应，故C正确；扩散到灯泡壁(低温区)的钨与I2(g)发生反应生成WI2(g)，WI2(g)扩散到灯丝(高温区)重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命，故D正确。2(2021·上海奉贤区模拟)只改变一个影响因素，下列关于平衡常数K的叙述错误的是()AK值不变，平衡可能移动 BK值变化，平衡一定移动C温度变化，K值一定变化 D平衡移动，K值一定变化【详解】D若改变温度平衡移动，K值发生变化，若改变浓度、压强导致平衡移动，K值不变，A正确；K值变化说明温度变化，则平衡一定发生移动，B正确；K值只与温度有关，则温度变化，K值一定变化，C正确；若改变浓度、压强导致平衡移动，K值不变，所以平衡移动时K值不一定变化，D错误。3(2021·晋中模拟)研究化学反应的方向具有重要意义。下列说法正确的是()A电解水的反应属于自发反应B能自发进行的反应一定能迅速发生C自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小D2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的H<0【详解】D电解水的反应属于非自发反应，常温下水无法分解为氢气和氧气，A项错误；能自发进行的反应，其反应速率和浓度、温度、压强、催化剂等因素有关，不一定能迅速发生，B项错误；自发反应的熵不一定增大，可能是熵减的情况，非自发反应的熵不一定减小，可能是熵增的情况，C项错误；2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)反应的气体分子数减小，熵减小，在常温下能自发进行，则一定是放热反应，H<0，D项正确。4(2021·长沙模拟)已知NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJ·mol1，下列说法正确的是()A该反应任何温度下都不能自发进行B该反应是一个熵增加的反应C其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向D能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应【详解】B反应自发进行的条件为GHTS0，已知NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJ·mol1，H0，正反应方向为混乱度增大的方向，S0，高温时，GHTS0，该反应能自发进行，故A错误；根据A项分析，正反应方向为混乱度增大的方向，S0，该反应是一个熵增加的反应，故B正确；其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应速率，不能改变平衡移动，则不能改变化学反应进行的方向，故C错误；反应能否自发进行不仅与焓变有关，还与熵变有关，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应为吸热反应，能自发进行，故D错误。5(2022·遂宁模拟)已知下列反应的平衡常数：H2(g)S(s)H2S(g)，K1；S(s)O2(g)SO2(g)，K2。则反应：H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数为()AK1K2BK1K2CK1×K2 D【详解】DH2(g)S(s)H2S(g)的平衡常数K1，S(s)O2(g)SO2(g)的平衡常数K2，反应H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数K。6.(2021·保定模拟)将2 mol CH4(g)和5 mol H2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是()AKA>KBKC>KD BKA<KBKC<KDCKAKB>KCKD DKAKB<KCKD【详解】B由图可知B、C温度相同，则平衡常数相同，即KBKC，压强为p1时，A到C点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KA<KC，同理压强为p2时，B到D点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KB<KD，则平衡常数的大小关系为KA<KBKC<KD。7(2021·衡阳模拟)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，则下列说法正确的是()A.该反应的化学平衡常数表达式是KBB的平衡转化率是40%C增大该体系的压强，化学平衡常数增大D增加B，平衡逆向移动【详解】B可逆反应3A(g)2B(g)4C(s)2D(g)的平衡常数K，A错误；达到平衡时，测得生成1.6 mol C，由方程式可知，参加反应的B的物质的量为1.6 mol×0.8 mol，故B的平衡转化率为×100%40%，B正确；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；B的浓度增大，平衡向正反应方向移动，D错误。8(2022·苏州模拟)硫酸是重要的化工原料，工业上由硫或硫铁矿通过反应可得SO2，SO2催化氧化生成SO3，再用浓硫酸吸收SO3得发烟硫酸(H2SO4·SO3)，发烟硫酸与水反应可得硫酸。“热化学硫碘循环分解水”是一种利用硫酸、碘等来获取氢能源方法。以太阳能为热源，“热化学硫碘循环分解水”的反应过程如下：反应1：SO2(g)I2(g)2H2O(l)=2HI(aq)H2SO4(aq)H<0反应2：H2SO4(aq)=SO2(g)H2O(l)O2(g)H>0反应3：2HI(aq)=H2(g)I2(g)H>0下列说法不正确的是()A该过程实现了将太阳能转化为化学能B该条件下反应3能自发进行，其S>0C升高温度可使上述三个反应的化学平衡常数都增大D热化学硫碘循环分解水的总反应为2H2O=2H2O2【详解】C以太阳能为热源，“热化学硫碘循环分解水”，因此该过程实现了将太阳能转化为化学能，故A正确；该条件下反应3：2HI(aq)=H2(g)I2(g)H>0，根据GHTS0，反应能自发进行，则S>0，故B正确；反应1是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应移动即逆向移动，则化学平衡常数减小，故C错误；根据反应1、反应2、反应3得到热化学硫碘循环分解水的总反应为2H2O=2H2O2，故D正确。9(2021·滨州模拟)已知气相直接水合法制取乙醇的反应为H2O(g)C2H4(g)CH3CH2OH(g)。在容积为3 L的密闭容器中，当n(H2O)n(C2H4)11时，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：下列说法正确的是()Aa、b两点平衡常数：b>aB压强大小顺序：p1>p2>p3C当混合气的密度不变时反应达到了平衡D其他条件不变，增大起始投料，可提高乙烯转化率【详解】Da、b点温度相同，则a、b两点平衡常数相等即ba，A错误；该反应为气体体积减小的反应，增大压强乙烯的转化率增大，则压强大小顺序：p1<p2<p3，B错误；混合气的质量、体积均不变，则密度始终不变，不能作为判定平衡状态的依据，C错误；该反应为气体体积减小的反应，增大压强使平衡正向移动，提高反应物的转化率，其他条件不变，增大起始投料，相当于增大压强，可提高乙烯转化率，D正确。10已知在25 时，下列反应的平衡常数如下：N2(g)O2(g)2NO(g)K11×10302H2(g)O2(g)2H2O(g)K22×10812CO2(g)2CO(g)O2(g)K34×1092下列说法正确的是()ANO分解反应NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常数为1×1030B根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2OC常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2D温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大【详解】CNO分解反应NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常数K1015，故A错误；化学平衡常数表示化学反应进行的程度，但不表示反应难易程度，故B错误；化学平衡常数K的数值越大，化学反应进行的程度越大，常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2，故C正确；是放热反应，是吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，所以升高温度平衡常数减小，平衡常数增大，故D错误。11(2021·南昌模拟)在恒温、恒容条件下发生下列反应：2X2O5 (g)4XO2(g)O2(g)H>0，T温度下的部分实验数据为：t/s050100150c(X2O5)/(mol·L1)4.002.502.002.00下列说法错误的是()AT温度下的平衡常数为K64，100 s时转化率为50%B50 s 内X2O5分解速率为0.03 mol·L1·s1CT1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Kl>K2D若只将恒容改为恒压，其他条件都不变，则平衡时X2O5的转化率和平衡常数都不变【详解】D由表中数据可知，100 s时处于平衡状态，平衡时c(X2O5)2 mol·L1，则： 2X2O5(g)4XO2(g)O2(g)起始浓度/(mol·L1) 4 0 0变化浓度/(mol·L1) 2 4 1平衡浓度/(mol·L1) 2 4 1T温度下平衡常数K64，100 s时转化率为×100%50%，故A正确；50 s内X2O5浓度变化量为(42.50)mol·L11.5 mol·L1，50 s内X2O5分解速率0.03 mol·L1·s1，故B正确；T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若温度T1T2，正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，则K1K2，故C正确；恒容条件下，随反应进行容器内压强增大，若只将恒容改为恒压，其他条件都不变，等效为在原平衡基础上减小压强，平衡正向移动，平衡时X2O5的转化率增大，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故D错误。二、非选择题(本题包括2个小题)12二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如图：(1)该可逆反应的化学方程式为_。使用催化剂Ni/Al2O3_(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。(2)300 下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300 升至500 ，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是_(填字母)。A该反应的H<0B平衡常数大小：K(500 )>K(300 )C300 下，减小的值，CO2的平衡转化率升高D反应达到平衡时，v正(H2)2v逆(H2O)(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率(CO2)与L和X的关系如图1所示，L和X表示温度和压强。X表示的物理量是_。L1_L2(填“<”“>”)，判断理由是_。(4)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 mol H2(g)，1.0 mol CO2，控制条件(催化剂为Ni/Al2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图2所示。4 min时CO2的转化率为_。T1温度下该反应的化学平衡常数为_。【详解】(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率。(2)A项，对于该可逆反应，若其他条件不变，温度从300 升至500 ，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，正确；B项，正反应为放热反应，因此K(500 )<K(300 )，错误；C项，减小的值，CO2的平衡转化率降低，错误；D项，反应达到平衡时，v正(H2)2v逆(H2O)，正确。(3)根据方程式CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)及反应的H<0可知，其他条件一定时，升温，CO2的平衡转化率降低，其他条件一定时，加压，CO2的平衡转化率升高，则X表示的物理量是温度；L表示压强，增大压强，平衡正向移动，转化率(CO2)升高，可知L1>L2。(4)由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7p0，设发生反应的CO2为x mol，列出三段式： CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)起始量/mol140 0转化量/molx4x x2x平衡量/mol1x 44x x2x压强与物质的量成正比，解得x0.75，转化率(CO2)×100%75%；平衡常数K6.75。【答案】(1)CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)不能(2)BC(3)温度>该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，(CO2)升高(4)75%6.7513(2021·云南师大属中模拟)环境治理是当今的热点问题，以CO、CO2为碳源制取甲醇等低碳有机物可以达到变废为宝、保护环境、节约资源的目的。试运用所学知识，回答下列问题：工业上利用合成气(CO、CO2和H2)来生产甲醇，有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。化学反应平衡常数温度/500700800.H2(g)CO2(g) H2O(g)CO(g)H1K11.01.702.50.2H2(g)CO(g) CH3OH(g)H2K22.50.340.15.3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)H3K3(1)H2_0(填“>”“<”或“”)，理由是_。(2)800 时，K3_。(3)500 时，按一定的投料比将H2(g)和CO(g)充入一个2 L的恒容密闭容器中，若只发生反应，10 min时反应达平衡，测得反应体系中H2(g)、CH3OH(g)的浓度分别为0.8 mol·L1、1.6 mol·L1，则010 min内用CO表示反应的平均反应速率v(CO)_，投料比x_，其他条件不变，增大投料比x，则氢气的转化率_(填“增大”“不变”或“减小”)。(4)如图曲线是100 kPa时，密闭容器中发生反应：3H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)，CO2(g)的平衡转化率与温度的关系。图中A、B、C、D四点表示不同温度和压强时CO2的转化率，则A、B、C、D四点对应的压强由大到小的顺序为_。【详解】(1)由表中温度与K2的关系：温度升高，K2减小，故该反应为放热反应，故H<0，反应的平衡常数随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，故H2<0。(2)结合反应得到反应，可得800 时，平衡常数K3K1·K22.5×0.150.375。(3) CO(g)2H2(g)CH3OH(g)开始浓度/(mol·L1) b a 0变化浓度/(mol·L1) x 2x x平衡浓度/(mol·L1) bx a2x x则有a2x0.8，x1.6得a4，K2.5得b2.6，v(CO)0.16 mol·L1·min1，x；在反应物两种或以上的反应中，增加一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，自身的转化率减小，增大投料比x，相当于增大氢气的浓度，故氢气的转化率减小。(4)由于反应正反应是一个气体分子数减小的放热反应，A、B两点CO2的转化率都低于100 kPa时的平衡转化率，故A、B两点的压强都低于100 kPa，C、D两点CO2的转化率高于100 kPa时的平衡转化率，故C、D两点的压强大于100 kPa，B点温度高转化率反而高于A点，说明B点压强大，同理C点压强高于D点。【答案】(1)<反应的平衡常数随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，故H2<0(2)0.375(3)0.16 mol·L1·min1 2013减小(4)C>D>B>A