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基础课时练(二十三)化学平衡常数化学反应进行的方向1(2018哈尔滨三中调研)下列说法中不正确的是()ASiO2(s)2C(s)=Si(s)2CO(g)只能在高温下自发进行，则该反应的H0B3C(s)CaO(s)=CaC2(s)CO(g)在常温下不能自发进行，说明该反应的H0CBaSO4(s)4C(s)=BaS(s)4CO(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0D常温下，2NO(g)O2(g)=2NO2(g)能够自发进行，则该反应的H0答案：C2(2018济南槐阴区质检)可逆反应：2SO2O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商)()AQ不变，K变大，O2转化率增大BQ不变，K变大，SO2转化率减小CQ变小，K不变，O2转化率减小DQ增大，K不变，SO2转化率增大答案：C3某温度下，向容积为1 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数为()A8.0102 molL1B1.6103 molL1C3.2103 molL1D4.0102 molL1解析：选B2SO3(g)2SO2(g)O2(g)起始(mol) 0.10 0 0平衡(mol) 0.102x 2x x100%20%x0.01 molK所以逆反应的平衡常数为1 600，B正确。4(2018北海市统考)已知X(g)Y(g)Z(g)G(g)H的平衡常数与温度的关系如表所示。温度/6007008301 0001 200平衡常数K1.71.11.00.60.4在830时，向2 L密闭容器中投入a mol X、b mol Y气体，反应并达到平衡状态。下列说法不正确的是()A600和1 200时该反应平衡常数的表达式相同B该可逆反应的正反应是吸热反应C上述反应达到平衡时X的最大转化率为50%D上述反应达到平衡时密度、相对分子质量都不变解析：选BA项，化学方程式相同，则化学平衡常数表达式相同，温度不同，化学平衡常数的值不同，正确；B项，由表可知，温度升高，平衡常数减小，说明正反应是放热反应，错误；C项，当ab时，反应物转化率最大，由于830 K1.0可计算X的最大转化率为50%，正确；D项，反应前后物质的质量不变，总的物质的量不变，体积也不变，则达到平衡时的密度、相对分子质量都不变，正确。5(2017华中师大附中期末)一定条件下，发生反应：X(g)2Y(g)2Z(g)。现有三个容积均为2 L的恒容密闭容器甲、乙、丙，起始投料如下：甲乙丙X/g1 mol02 molY/g2 mol04 molZ/g02 mol0三个容器置于同一恒温环境中进行反应。下列判断不正确的是()A三个容器中平衡常数大小：甲乙丙B三个容器中X的平均反应速率不相等C达到平衡时，丙容器中的n(Z)大于甲容器中的2倍D若丙容器中X的转化率为80%，则平衡常数K为80 Lmol1解析：选A温度相同，三个容器中反应的平衡常数大小相等，A项错误；三个容器中起始物质或浓度不相同，在相同条件下反应速率不等，B项正确；若将甲容器容积缩小一半，甲、丙两容器中起始反应物的浓度相等，两个平衡等效，Z的体积分数相等，n(Z)丙2n(Z)甲，但由于正反应是气体分子数减小的反应，甲容器体积恢复为2 L，平衡逆向移动，甲容器中Z的体积分数减小，故平衡时丙容器中Z的物质的量大于甲容器中的2倍，C项正确；丙容器中X的转化率为80%，达到平衡：c(X)0.2 molL1，c(Y)0.4 molL1，c(Z)1.6 molL1，K Lmol180 Lmol1，D项正确。6在25时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/(molL1)0.10.20平衡浓度/(molL1)0.050.050.1下列说法错误的是()A反应达到平衡时，X的转化率为50%B反应可表示为X(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600C增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D升高温度平衡常数增大，则此反应为吸热反应解析：选C平衡建立的过程中，X的转化浓度为0.05 molL1。其转化率为100%50%，A项对；平衡建立过程中，X、Y、Z转化的浓度分别为0.05 molL1,0.15 molL1,0.1 molL1，三者的化学计量数之比为132，反应可表示为X3Y2Z，平衡常数K1 600，B项对；平衡常数只与温度有关，C项错；对于吸热反应，升温K值增大，D项正确。7800时，在容积为2 L的密闭容器中，充入0.20 mol X(g)和0.10 mol的Y(g)的混合气，发生反应2X(g)Y2(g)2XY(g)，n(X)随时间变化如表：时间/s012345n(X)/mol0.200.100.080.060.060.06下列说法正确的是()A达到平衡后，升高温度，K减小，则该反应的H0B前2 s内的平均反应速率v(Y2)0.015 molL1s1C该温度下，该反应的平衡常数KD其他条件不变时，向平衡体系中再充入0.06 mol X、0.03 mol Y2和0.14 mol XY，则Y的转化率减小解析：选BA项，升高温度，K减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，错误；B项，前2 s内v(Y2)0.015 molL1s1，正确；C项，2X(g)Y2(g)2XY(g)初始浓度(molL1) 0.10 0.05 0变化浓度(molL1) 0.07 0.035 0.07平衡浓度(molL1) 0.03 0.015 0.07K，错误；D项，再充入0.06 mol X、0.03 mol Y2和0.14 mol XY，则充入各物质的量与平衡时各物质的量相等，相当于将容器体积缩小一半，平衡向右移动，可判断出Y的转化率增大，错误。8活性炭可处理大气污染物NO，反应原理：C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)。T时，在2 L密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol活性炭(无杂质)，平衡时活性炭物质的量是2.000 mol。下列说法不合理的是()A该温度下的平衡常数：KB达到平衡时，NO的转化率是60%C3 min未达到平衡，则v(NO)0.01 molL1min1D升高温度有利于活性炭处理更多的污染物NO解析：选D利用三段式分析。 C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g) 2.0300.100 0 0 0.0300.060 0.030 0.030 2.0000.04 0.030 0.030平衡时各物质的浓度：c(NO)0.02 molL1，c(N2)0.015 molL1，c(CO2)0.015 molL1。A项，该温度下的平衡常数：K，正确；B项，达到平衡时，NO的转化率：100%60%，正确；C项，3 min末达到平衡，则v(NO)0.01 molL1min1，正确；D项，不知道反应是放热反应还是吸热反应，无法确定温度对该反应限度的影响，错误。9(2018四川师大附中模拟)恒温下，容积均为2 L的密闭容器M、N中，分别有以下两种起始投料建立的可逆反应3A(g)2B(g)2C(g)xD(s)的化学平衡状态，相关数据如下：M：3 mol A、2 mol B,2 min达到平衡，生成D 1.2 mol，测得从反应开始到平衡C的速率为0.3 molL1min1；N：2 mol C、y mol D，达到平衡时c(A)0.6 molL1。下列结论中不正确的是()Ax2B平衡时M中c(A)0.6 molL1Cy0.8；D项，M中(B)60%，N中(C)40%，之和为1。10(2018湖南师大附中模拟)N2O5是一种新型硝化剂，一定温度下发生反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H0，T1温度下的部分实验数据为：t/s05001 0001 500c(N2O5)/(molL1)5.003.522.502.50下列说法不正确的是()A500 s内，N2O5的分解速率为2.96103molL1s1BT1温度下的平衡常数为K1125,1 000 s时N2O5的转化率为50%C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 molL1，则有T1T2DT1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1T2，则有K1K2解析：选C500 s内c(N2O5)由5.00 molL1降低到3.52 molL1，则有v(N2O5)2.96103molL1s1，A正确。1 000 s时，c(N2O5)2.50 molL1，则c(NO2)5 molL1，c(O2)1.25 molL1，此时N2O5的转化率为50%；化学平衡常数K1125，B正确。T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 molL12.50 molL1，说明反应正向进行的程度减小，即反应速率小，故有T1T2，C错误。该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于T1T2，则有K1K2，D正确。11(2017哈尔滨六中期中)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及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/5008002H2(g)CO(g)CH3OH(g)K12.50.15H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)K21.02.53H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)K3回答下列问题：(1)反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)某温度下反应中H2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图甲所示，则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_K(B)(填“”“”或“”)。(3)根据反应、与可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3_(用K1、K2表示)。500时测得反应在某时刻时，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度(molL1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v(正)_v(逆)(填“”“”或“”)。(4)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应，已知c(CO)t(反应时间)变化曲线如图乙所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线变为曲线和曲线：当曲线变为曲线时，改变的条件是_。当曲线变为曲线时，改变的条件是_。解析：(1)分析表中数据发现，反应的平衡常数随温度升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应的正反应是吸热反应。(2)依据平衡常数随温度变化而不随压强变化分析，图像中平衡状态由A变到B时，压强增大而温度不变，故A、B两点的平衡常数相等。(3)反应为3H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)，依据盖斯定律，由反应可得反应，故平衡常数K3K1K2。500时测得反应在某时刻时，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度(molL1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时浓度商为Qc0.88K(500)2.5，故此时反应正向进行，则有v(正)v(逆)。(4)曲线曲线是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，由于容器的容积可变，故此时改变的条件是加入了催化剂。曲线曲线：c(CO)瞬间增大，由于反应H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)是气体总分子数不变的反应，可变容器中气体的体积和浓度成反比，气体的物质的量不变；曲线对应的容器容积为3 L，c平衡(CO)3 molL1；改变条件后为曲线，此时c平衡(CO)4.5 molL1，则气体的体积为V2 L，故将容器的容积快速压缩至2 L符合图像变化。答案：(1)吸热(2)(3)K1K2(4)加入催化剂将容器的容积快速缩小至2 L12(2018绵阳南山中学月考)科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”，其简单流程如图所示(条件及物质未标出)。(1)已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890.0 kJmol1、283.0 kJmol1、285.8 kJmol1，则上述流程中第一步反应2CH4(g)O2(g)=2CO(g)4H2(g)的H_。(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇，其反应方程式为CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，某温度下，将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如下表：时间/h1234560.900.850.830.810.800.80用H2表示前2 h的平均反应速率v(H2)_；该温度下，CO2的平衡转化率为_。(3)在300、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比13通入一密闭容器中发生(2)中反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数为Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)H。在0.1 MPa时，按n(CO2)n(H2)13投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。该反应的H_0(填“”或“”)。曲线c表示的物质为_。为提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是_。解析：(2)恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，2 h时，0.85，设消耗CO2的物质的量为x mol，CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)V 1 2 x mol 2x mol则有0.85，解得x0.3，故前2 h的平均反应速率v(H2)0.225 molL1h1。该温度下，反应进行5 h时达到平衡状态，此时0.80，设消耗CO2的物质的量为y mol，则有0.80，解得y0.4，故CO2的平衡转化率为100%40%。(3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol，CO2的平衡转化率为50%，则有：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)起始量/mol 1 3 0 0转化量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5平衡量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5则平衡时p(CO2)p(CH3OH)p(H2O)8 MPa MPa，p(H2)8 MPa4 MPa，故该反应条件下的平衡常数为Kp。(4)由图可知，随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故有H0。随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，由于H2是反应物，则另一条逐渐增大的曲线a代表CO2；C2H4(g)、H2O(g)都是生成物，随着平衡逆向移动，二者的物质的量逐渐减小，根据化学计量数的关系可知，曲线b代表H2O(g)，曲线c代表C2H4(g)。该反应的正反应是气体总分子数减少的放热反应，欲提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可以增大压强或不断分离出产物H2O(g)。答案：(1)71.4 kJmol1(2)0.225 molL1h140%(3)(4)C2H4加压(或不断分离出水蒸气)
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