2023版高考化學一輪總復習第七章化學反應速率和化學平衡第24講化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向限時訓練

PAGEPAGE6化學平衡常數(shù)化學反響進行的方向[選題細目表]考查知識點根底題中檔題較難題1.化學反響方向的判斷1、32.化學平衡常數(shù)及其影響因素23.化學平衡常數(shù)的相關(guān)計算4、5、64.化學平衡常數(shù)的應用7、8、95.平衡常數(shù)和反響方向判斷知識的綜合應用10、11一、選擇題(此題包括7個小題，每題6分，共42分，每題僅有一個選項符合題意)1．能用能量判據(jù)判斷以下過程的方向的是()A．水總是自發(fā)地由高處往低處流B．放熱反響容易自發(fā)進行，吸熱反響不能自發(fā)進行C．有序排列的火柴散落時成為無序排列D．屢次洗牌后，撲克牌無序排列的幾率增大解析：體系存在著使自身能量最低，即從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)的傾向——能量判據(jù)。A中水總是自發(fā)地由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。B中吸熱反響也可以自發(fā)進行，如298K和1.01×105Pa時：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1，不難看出，該反響為吸熱反響，又是熵增加的反響。C中火柴散落時有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據(jù)。D中撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)。答案：A2．以下有關(guān)化學平衡常數(shù)的描述中正確的選項是()A．化學平衡常數(shù)的大小取決于化學反響的內(nèi)因，與其他外界條件無關(guān)B．相同溫度下，反響A＋BC與反響CA＋B的化學平衡常數(shù)相同C．反響2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0的化學平衡常數(shù)隨溫度升高而增大D．反響A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c2〔C〕,c〔A〕·c〔B〕)解析：化學平衡常數(shù)內(nèi)因由反響物本身的性質(zhì)決定，外因只受溫度影響，A項錯；同溫下，同一反響的正向、逆向反響的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，一般不相等，B項錯；該反響為放熱反響，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，C項錯。答案：D3．(2022·泰安模擬)以下有關(guān)說法正確的選項是()A．SO2(g)＋H2O(g)=H2SO3(l)，該過程熵值增大B．SO2(g)=S(g)＋O2(g)ΔH>0，ΔS>0，該反響不能自發(fā)進行C．SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)ΔH<0，低溫下能自發(fā)進行D．某溫度下SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)，K＝eq\f(c〔SO2〕·c\s\up6(\f(1,2))〔O2〕,c〔SO3〕)解析：A中氣體生成液體是熵減的反響，不正確；B中ΔH>0，ΔS>0，反響在高溫下自發(fā)進行，不正確；C中是一個ΔH<0，ΔS<0的反響，由ΔH－TΔS可知，低溫下能自發(fā)進行，正確；D中K＝eq\f(c〔SO3〕,c〔SO2〕·c\s\up6(\f(1,2))〔O2〕)，不正確。答案：C4．某溫度下，將2molA和3molB充入一密閉容器中，發(fā)生反響：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后到達平衡，該溫度下其平衡常數(shù)K＝1，假設溫度不變時將容器的體積擴大為原來的10倍，A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化，那么()A．a(chǎn)＝3 B．a(chǎn)＝2C．B的轉(zhuǎn)化率為40% D．B的轉(zhuǎn)化率為60%解析：溫度不變，擴大容器體積(相當于減小壓強)時，A的轉(zhuǎn)化率不變，說明反響前后氣體的體積不變，即a＝1，A、B錯誤；設到達平衡時，B的轉(zhuǎn)化量為xmol，那么A、B、C、D的平衡量分別為(2－x)mol、(3－x)mol、xmol、xmol，設容器體積為1L，那么平衡常數(shù)K＝1＝eq\f(x2,〔2－x〕〔3－x〕)，解得x＝1.2，B的轉(zhuǎn)化率＝1.2÷3×100%＝40%，故C正確，D錯誤。答案：C5．(2022·廣州一模)T℃時，在20.00mL0.10mol·L－1CH3COOH溶液中滴入0.10mol·L－1NaOH溶液，溶液pH與NaOH溶液體積關(guān)系如下圖。以下說法正確的選項是()A．T℃時，CH3COOH電離平衡常數(shù)Ka＝1.0×10－3B．M點對應的NaOH溶液體積為20.00mLC．N點與Q點所示溶液中水的電離程度：N＞QD．N點所示溶液中c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)解析：C項，Q點時，為強堿性溶液，水的電離被抑制，水電離出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12mol/L，而N點水電離出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－8mol/L，故水的電離程度N＞Q，故C項正確；A項，未參加NaOH時，CH3COOH電離方程式為CH3COOH＝CH3COO－＋H＋，因為pH為3，那么c(H＋)＝10－3mol/L＝c(CH3COO－)，電離是微量的，故可認為平衡時CH3COOH濃度相當于原CH3COOH濃度，因此電離平衡常數(shù)為Ka＝eq\f(c〔H＋〕c〔CH3COO－〕,c〔CH3COOH〕)＝eq\f(10－3×10－3,0.1)＝10－5，故A項錯誤；B項，M點pH為7，如果參加NaOH溶液20.0mol，那么二者完全反響生成CH3COONa，CH3COONa發(fā)生水解CH3COO－＋H2O＝CH3COOH＋OH－，那么pH要大于7，故B項錯誤；D項，N點根據(jù)電荷守恒有c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，又因為N點pH為8，因此c(OH－)＞c(H＋)，所以c(Na＋)＞c(CH3COO－)，根據(jù)pH可算出N點氫氧根濃度為eq\f(10－14,10－8)mol/L＝10－6mol/L，醋酸根濃度必大于氫氧根濃度，故D項錯誤。答案：C6．(2022·啟東模擬)在300mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反響：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，該反響平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：溫度/℃2580230平衡常數(shù)5×10421.9×10－5以下說法不正確的選項是()A．上述生成Ni(CO)4(g)的反響為放熱反響B(tài)．25℃時反響Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)為2×10－5C．在80℃時，測得某時刻，Ni(CO)4、CO濃度均為0.5mol·L－1，那么此時v(正)>v(逆)D．80℃到達平衡時，測得n(CO)＝0.3mol，那么Ni(CO)4的平衡濃度為2mol·L解析：根據(jù)表格所示，溫度升高平衡常數(shù)減小，那么該反響為放熱反響，A項正確；25℃時K＝eq\f(c4〔CO〕,c[Ni〔CO〕4])＝eq\f(1,5×104)＝2×10－5，B項正確；Qc＝eq\f(c[Ni〔CO〕4],c4〔CO〕)＝eq\f(0.5,〔0.5〕4)＝8>2，平衡逆向移動v(正)<v(逆)，C項錯誤；80℃時，c(CO)＝eq\f(0.3mol,0.3L)＝1mol·L－1，K＝eq\f(c[Ni〔CO〕4],c4〔CO〕)＝eq\f(c[Ni〔CO〕4],14)＝2，解得c[Ni(CO)4]＝2mol·L－1，D項正確。答案：C7．(2022·濰坊模擬)在淀粉KI－溶液中存在以下平衡：I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)。測得不同溫度下該反響的平衡常數(shù)K如表所示：t/℃515253550K1100841689533409以下說法正確的選項是()A．反響I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH>0B．其他條件不變，升高溫度，溶液中c(Ieq\o\al(－,3))減小C．該反響的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c〔I2〕·c〔I－〕,c〔Ieq\o\al(－,3)〕)D．25℃時，向溶液中參加少量KI固體，平衡常數(shù)K解析：選項A，溫度升高，平衡常數(shù)減小，因此該反響是放熱反響，ΔH<0，錯誤；選項B，溫度升高，平衡逆向移動，c(Ieq\o\al(－,3))減小，正確；選項C，K＝eq\f(c〔Ieq\o\al(－,3)〕,c〔I2〕·c〔I－〕)，錯誤；選項D，平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，25℃時，向溶液中參加少量KI固體，平衡正向移動，但平衡常數(shù)不變，仍然是689，錯誤。答案：B二、非選擇題(此題包括4個小題，共58分)8．(14分)在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反響：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6答復以下問題：(1)該反響的化學平衡常數(shù)表達式為K＝____________。(2)該反響為________反響(填“吸熱〞或“放熱〞)。(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)(4)假設830℃時，向容器中充入1molCO、5molH2O，反響到達平衡后，其化學平衡常數(shù)K____________1.0(填“大于〞“小于〞或“等于〞)。(5)830℃時，容器中的反響已到達平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的體積。平衡____________移動(填“向正反響方向〞“向逆反響方向〞或“不〞)。(6)假設1200℃時，在某時刻平衡體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2mol·L－1、2mol·L－1、4mol·L－1、4mol·L－1，那么此時上述反響的平衡移動方向為______(填“正反響方向〞“逆反響方向〞或“不移動〞)。解析：(1)根據(jù)化學方程式CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，該反響的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)。(2)根據(jù)題干中的表格可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸增大，說明正反響為吸熱反響。(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度有如下關(guān)系3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)可知，K＝eq\f(3,5)＝0.6，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度一定，平衡常數(shù)為定值，所以此時對應的溫度為700℃。(4)化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反響物和生成物的濃度無關(guān)，所以只要在830℃條件下，平衡常數(shù)的數(shù)值都為1.0。(5)830℃到達平衡，擴大容器的體積的瞬間，反響物和生成物的濃度都減小相同的倍數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)可知，反響物和生成物同時改變相同的倍數(shù)，Qc＝K，平衡不發(fā)生移動。(6)1200℃時Qc＝eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)，將各物質(zhì)的濃度代入可得Qc＝4，而此溫度下的平衡常數(shù)為2.6，即Qc>K，所以平衡向逆反響方向移動。答案：(1)eq\f(c〔CO〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c〔H2〕)(2)吸熱(3)700℃(4)等于(5)不(6)逆反響方向9．(2022·成都模擬)(14分)汽車尾氣里含有的NO氣體是由內(nèi)燃機燃燒時產(chǎn)生的高溫引起氮氣和氧氣反響所致：N2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up15(高溫))2NO(g)ΔH>0該反響在2404℃時，平衡常數(shù)K＝6.4×10－3。請答復以下問題。(1)該反響的平衡常數(shù)表達式為____________。(2)該溫度下，向2L密閉容器中充入N2和O2各1mol，平衡時，N2的轉(zhuǎn)化率是____%(保存整數(shù))。(3)該溫度下，某時刻測得容器內(nèi)N2、O2、NO的濃度分別為2.5×10－1mol·L－1、4.0×10－2mol·L－1和3.0×10－3mol·L－1，此時反響__________________(填“處于化學平衡狀態(tài)〞“向正反響方向進行〞或“向逆反響方向進行〞)，理由是______________________。(4)將N2、O2的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中，如圖變化趨勢正確的選項是________。解析：(2)N2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up15(高溫))2NO(g)起始1mol1mol0轉(zhuǎn)化xx2x平衡1mol－x1mol－x2xK＝eq\f(x2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－x,2)))\s\up12(2))＝6.4×10－3，x≈0.04mol，轉(zhuǎn)化率是4%。(3)Qc＝(3.0×10－3)2÷[(2.5×10－1)×(4.0×10－2)]＝9.0×10－4<64×10－4，所以反響向正反響方向進行。(4)由于該反響的正反響是吸熱反響，所以升高溫度，化學平衡正向移動，化學平衡常數(shù)增大，A項正確；參加催化劑，化學反響速率加快，到達平衡所需要的時間縮短，但催化劑不能使平衡發(fā)生移動，即NO的平衡濃度不變，B項錯誤；由于升高溫度，平衡正向移動，氮氣的轉(zhuǎn)化率提高，化學反響速率加快，到達平衡所需要的時間縮短，C項正確。答案：(1)K＝eq\f(c2〔NO〕,c〔N2〕·c〔O2〕)(2)4(3)向正反響方向進行Q<K(4)A、C10．(2022·鄭州模擬)(15分)二氧化錳是化學工業(yè)中常用的氧化劑和有機合成中的催化劑，其主要制備方法是碳酸錳熱分解，反響原理為2MnCO3＋O22MnO2＋2CO2。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該反響過程為①MnCO3MnO＋CO2↑，②2MnO＋O22MnO2。答復以下問題：(1)某溫度下該平衡體系的壓強為p，CO2、O2的物質(zhì)的量分別為n1和n2，用平衡分壓代替平衡濃度，寫出碳酸錳熱分解反響的平衡常數(shù)表達式K＝________(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))；K與反響①、②的平衡常數(shù)K1、K2的關(guān)系為________。(2)反響②在低溫下能自發(fā)進行，那么其ΔH______(填“>〞“<〞或“＝〞)0。(3)某科研小組對碳酸錳熱分解法制二氧化錳的條件(焙燒溫度和氣氛)進行了研究，獲得如下三幅圖。該制備反響適宜的焙燒溫度為________，適宜的水分含量條件為____________________________。解析：(1)平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(p2〔CO2〕,p〔O2〕)，p(CO2)＝p×eq\f(n1,m1＋n1)，p(O2)＝p×eq\f(n2,n1＋n2)，代入可得K＝eq\f(p·neq\o\al(2,1),n2〔n1＋n2〕)。2MnCO3＋O22MnO2＋2CO2可由①×2＋②得到，所以K與K1、K2關(guān)系為K＝K1×K2。(2)反響②是熵減少的反響，ΔS<0，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS，在低溫下能自發(fā)進行，只有ΔH<0才能使ΔG<0，反響自發(fā)。(3)由圖2分析，在350℃左右碳酸錳轉(zhuǎn)化率比擬高。由圖3可知水分含量為30%左右碳酸錳轉(zhuǎn)化率比擬高(或20%～40%都正確)。答案：(1)eq\f(p·neq\o\al(2,1),n2〔n1＋n2〕)K＝Keq\o\al(2,1)×K2(2)<(3)350℃水分含量30%11．(2022·全國Ⅲ卷)(15分)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。答復以下問題：(1)NaClO2的化學名稱為____________。(2)在鼓泡反響器中通入含有SO2和NO的煙氣，反響溫度323K，NaClO2溶液濃度為5×10－3mol·L－1。反響一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。離子SOeq\o\al(2－,4)SOeq\o\al(2－,3)NOeq\o\al(－,3)NOeq\o\al(－,2)Cl－c/(mol·L－1)8.35×10－46.87×10－61.5×10－41.2×10－53.4×10－3①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反響的離子方程式__________________________________________。增加壓強，NO的轉(zhuǎn)化率________(填“提高〞“不變〞或“降低〞)。②隨著吸收反響的進行，吸收劑溶液的pH逐漸________(填“增大〞“不變〞或“減小〞)。③由實驗結(jié)果可知，脫硫反響速率________脫硝反響速率(填“大于〞或“小于〞)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是______________________________。(3)在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反響中SO2和NO的平衡分壓pe如下圖。①由圖分析可知，反響溫度升高，脫硫、脫硝反響的平衡常數(shù)均________(填“增大〞“不變〞或“減小〞)。②反響ClOeq\o\al(－,2)＋2SOeq\o\al(2－,3)2SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－的平衡常數(shù)K表達式為______________。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。從化學平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點是_________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)NaClO2中Cl元素的化合價為＋3，其化學名稱為亞氯酸鈉。(2)①分析表中數(shù)據(jù)可知，NaClO