適用于新高考新教材廣西專版2024屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第七章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡課時規(guī)范練25化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控

課時規(guī)范練25化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控一、選擇題:本題共3小題,每小題只有一個選項符合題目要求。1.在淀粉KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。測得不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K如表所示。下列說法正確的是(T/℃515253550K1100841689533409A.反應(yīng)I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔHB.其他條件不變,升高溫度,溶液中c(I3-C.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=cD.25℃時,向溶液中加入少量KI固體,平衡常數(shù)K小于6892.(2021江蘇七市三模)氯化氫和氯氣在生產(chǎn)生活中具有廣泛應(yīng)用。舍勒發(fā)現(xiàn)將軟錳礦和濃鹽酸混合加熱可產(chǎn)生氯氣,該方法仍是當(dāng)今實驗室制備氯氣的主要方法之一。Deacon曾提出在催化劑作用下,氧氣直接氧化氯化氫制備氯氣,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),熱化學(xué)方程式為4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-116kJ·mol-1。關(guān)于Deacon提出的制備Cl2的反應(yīng),下列說法正確的是()A.該反應(yīng)一定能自發(fā)進行B.每生成22.4LCl2,放出58kJ的熱量C.增大起始時n(O2)nD.斷裂4molH—Cl的同時,有4molH—O生成,說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)3.(2021江蘇揚州考前調(diào)研)Cl2可用于生產(chǎn)漂白粉等化工產(chǎn)品。Cl2的制備方法有:方法Ⅰ:NaClO+2HCl(濃)NaCl+Cl2↑+H2O;方法Ⅱ:4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)ΔH=akJ·mol-1上述兩種方法涉及的反應(yīng)在一定條件下均能自發(fā)進行。一定條件下,在密閉容器中利用方法Ⅱ制備Cl2,下列有關(guān)說法正確的是()A.升高溫度,可以提高HCl的平衡轉(zhuǎn)化率B.提高n(HClC.若斷開1molH—Cl的同時有1molH—O斷開,則表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)D.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=c二、選擇題:本題共3小題,每小題有一個或兩個選項符合題目要求。4.(2021廣東汕頭一模)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點研究領(lǐng)域,對節(jié)能減排有重要意義。已知反應(yīng):6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g),溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示,下列說法不正確的是()A.正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.化學(xué)平衡常數(shù):KM<KNC.當(dāng)溫度高于250℃時,催化劑的催化效率降低是因為平衡逆向移動引起的D.若初始投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,則圖中M點的乙烯體積分?jǐn)?shù)約為7.7%5.(2021遼寧葫蘆島二模)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),設(shè)起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒壓下,平衡時CH4的體積分?jǐn)?shù)[φ(CH4)]A.該反應(yīng)的焓變ΔH<0B.圖中Z的大小為a>3>bC.圖中X點對應(yīng)的平衡混合物中n(D.溫度不變時,圖中X點對應(yīng)的平衡在加壓后φ(CH4)減小6.化學(xué)反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低,同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:反應(yīng)積碳反應(yīng)CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反應(yīng)CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)+75+172活化能催化劑X3391催化劑Y4372在反應(yīng)進料氣組成、壓強及反應(yīng)時間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。升高溫度時,下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是()A.K積、K消均增加B.v(積)減小、v(消)增大C.催化劑X效果比Y好D.v(消)增加的倍數(shù)比v(積)增加的倍數(shù)大三、非選擇題:本題共2小題。7.(2021湖北二模)丙烯是三大合成材料的基本原料之一,可用于生產(chǎn)多種重要有機化工原料。由丙烷制丙烯的兩種方法如下:Ⅰ.丙烷氧化脫氫法:C3H8(g)+12O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH1Ⅱ.丙烷無氧脫氫法:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH2=+124kJ·mol-1請回答下列問題:(1)已知H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1,由此計算ΔH1=kJ·mol-1。

(2)在催化劑作用下,C3H8氧化脫氫除生成C3H6外,還生成CO、CO2等物質(zhì)。C3H8的轉(zhuǎn)化率和C3H6的產(chǎn)率隨溫度變化關(guān)系如圖所示。①圖中C3H8的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是。

②在550℃時,C3H6的選擇性為(保留1位小數(shù))(C3H6的選擇性=C3H6的物質(zhì)的量③C3H6的選擇性:550℃(填“大于”或“小于”)575℃。

(3)某溫度下,在剛性密閉容器中充入C3H8發(fā)生無氧脫氫制備丙烯。①下列能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。

a.v正(C3H8)=v正(C3H6)b.容器內(nèi)氣體的密度不再發(fā)生變化c.容器內(nèi)氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化d.容器內(nèi)的壓強不再發(fā)生變化②若起始時容器內(nèi)壓強為10kPa,反應(yīng)達平衡后總壓強為14kPa,則C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為;該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp=(保留1位小數(shù))。

8.(2021廣東潮州二模)氮氧化物是形成酸雨、水體富營養(yǎng)化、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題的主要原因。已知:反應(yīng)Ⅰ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH1=-112kJ·mol-1;反應(yīng)Ⅱ.2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-24.2kJ·mol-1;反應(yīng)Ⅲ.3O2(g)2O3(g)ΔH3=+144.6kJ·mol-1;(1)大氣層中O3氧化NO的熱化學(xué)方程式為3NO(g)+O3(g)3NO2(g)ΔH4=。

(2)某溫度下,向1L剛性容器中投入1molO2發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,5min時壓強變?yōu)樵瓉淼?.9倍后不再變化。①5min內(nèi)O3的生成速率v(O3)=。

②平衡時O2的轉(zhuǎn)化率α(O2)(填“>”“=”或“<”)30%。

(3)常溫下,向壓強為pkPa的恒壓容器中充入2molNO和1molO2,發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。平衡時NO和NO2的物質(zhì)的量分別為0.2mol和1mol,則常溫下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp=[已知氣體中某成分的分壓p(分)=n(分)n(總)×p(總),用含p的式子表示(4)工業(yè)上常用氨氣去除一氧化氮的污染,反應(yīng)原理為4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)。測得該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為lgKp=5.0+200T(T為開氏溫度)。①該反應(yīng)ΔH(填“>”“=”或“<”)0。

②一定溫度下,按進料比n(NH3)∶n(NO)=1∶1,勻速通入裝有錳、鎂氧化物作催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)。反應(yīng)相同時間,NO的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如上圖。NO的去除率先迅速上升的主要原因是;當(dāng)反應(yīng)溫度高于380℃時,NO的去除率迅速下降的原因可能是。

參考答案課時規(guī)范練25化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控1.B解析溫度升高,平衡常數(shù)減小,因此該反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0,A項錯誤;升高溫度,平衡逆向移動,c(I3-)減小,B項正確;K=c(I3-)c(I2)·c(I-),C2.C解析該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),ΔS<0,ΔH<0,當(dāng)ΔG=ΔH-TΔS<0時反應(yīng)自發(fā)進行,則需要低溫的條件,A錯誤;沒指明氣體所處的狀態(tài),無法計算Cl2的物質(zhì)的量,B錯誤;增大氧氣的量,可促進HCl的轉(zhuǎn)化,即增大起始時n(O2)n(HCl)的值,可提高HCl的平衡轉(zhuǎn)化率,C正確;斷裂H—Cl和生成3.C解析該反應(yīng)一定條件下能自發(fā)進行,即可以滿足ΔH-TΔS<0,該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),ΔS<0,則只有ΔH<0才可能滿足ΔG<0,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率減小,A錯誤;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,B錯誤;若斷開1molH—Cl的同時有1molH—O斷開,說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡,C正確;該反應(yīng)中水為氣態(tài),平衡常數(shù)表達式K=c2(4.BC解析由題圖示知,隨著溫度的升高,CO2平衡轉(zhuǎn)化率下降,說明溫度升高,平衡逆向移動,故逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),A正確;升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)K減小,故KM>KN,B錯誤;當(dāng)溫度高于250℃時,催化劑催化效率下降,是因為溫度升高使催化劑活性下降,而不是因為平衡移動,C錯誤;由圖示知,M點的CO2平衡轉(zhuǎn)化率為50%,設(shè)起始時H2的物質(zhì)的量為3mol,CO2的物質(zhì)的量為1mol,列三段式如下:6H2+2CO2CH2CH2+4H2O起始/mol 3 1 0 0轉(zhuǎn)化/mol 1.5 0.5 0.25 1平衡/mol 1.5 0.5 0.25 1則平衡時乙烯的體積分?jǐn)?shù)=0.251.5+0.5+05.C解析由題圖可知,溫度越高,φ(CH4)越小,則升高溫度,平衡正向移動,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),該反應(yīng)的焓變ΔH>0,A錯誤;起始n(H2O)n(CH4)=Z,Z越大,即H2O促進CH4轉(zhuǎn)化的程度越大,φ(CH4)越小,則圖中Z的大小為b>3>a,B錯誤;起始n(H2O)n(CH4)=Z=3,轉(zhuǎn)化時CH4(g)、H2O(g)以等物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化,則X點對應(yīng)的平衡混合物中6.AD解析由表格數(shù)據(jù)可知,積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)都是吸熱反應(yīng),所以升高溫度,平衡右移,K積、K消均增加,A正確;升高溫度,混合氣中各分子的能量均升高,分子有效碰撞的次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快,所以v(積)增大、v(消)增大,B不正確;從表中活化能數(shù)據(jù)(活化能數(shù)值越大,反應(yīng)越困難)可以看出,對于積碳反應(yīng),催化劑X效果比Y好,對于消碳反應(yīng),催化劑X效果比Y差,C不正確;從題圖中曲線看,催化劑表面的積碳量先增大后減小,則表明隨著溫度的不斷升高,v(消)增加的倍數(shù)比v(積)增加的倍數(shù)大,D正確。7.答案(1)-118(2)①溫度升高,催化劑活性增大,反應(yīng)速率加快②61.5%③大于(3)①cd②40%2.7kPa解析(1)根據(jù)蓋斯定律,把C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH2=+124kJ·mol-1和H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1相加,即得C3H8(g)+12O2(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH1=+124kJ·mol-1-242kJ·mol-1=-118kJ·mol-1。(2)①由(1)可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,C3H8的轉(zhuǎn)化率應(yīng)該降低,但實際上C3H8的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大,可能是升高溫度,催化劑的活性增大,反應(yīng)速率加快的緣故。②由圖可知,550℃時,C3H8的轉(zhuǎn)化率為13%,C3H6的產(chǎn)率為8%,設(shè)起始時C3H8的物質(zhì)的量為100mol,則反應(yīng)的C3H8的物質(zhì)的量為13mol,生成的C3H6的物質(zhì)的量為8mol,則C3H6的選擇性為8mol13mol×100%≈61.5%③550℃時,C3H6的選擇性為61.5%,575℃時,C3H6的選擇性為17mol33mol×100%≈51.5%,因此550℃時C3H6的選擇性大于575℃時C3H6(3)①在C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)反應(yīng)中,v正(C3H8)=v正(C3H6)均表示正反應(yīng)速率,無法確定正逆反應(yīng)速率是否相等,無法判斷是否達到平衡狀態(tài),a不選;反應(yīng)物和生成物都是氣體,容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量是不變的,且容器容積恒定,所以容器內(nèi)氣體密度是定值,則容器內(nèi)氣體的密度不再發(fā)生變化時,不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),b不選;反應(yīng)物和生成物都是氣體,容器內(nèi)混合氣的質(zhì)量是不變的,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變,所以容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量在未平衡前是變化的,當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化時,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),c選;該反應(yīng)前后氣體計量數(shù)之和不相等,所以平衡建立過程中,混合氣體的物質(zhì)的量是變化的,在恒溫恒容條件下,壓強和氣體的物質(zhì)的量成正比,所以當(dāng)容器內(nèi)的壓強不再發(fā)生變化時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),d選。②恒溫恒容條件下,氣體的物質(zhì)的量和壓強成正比,起始時容器內(nèi)壓強為10kPa,反應(yīng)達平衡后總壓強為14kPa,則壓強變化了4kPa,根據(jù)化學(xué)方程式可知,各物質(zhì)變化的分壓均為4kPa,所以平衡時C3H8、C3H6、H2的分壓分別為6kPa、4kPa、4kPa。則C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為410×100%=40%;Kp=p(C3H6)8.答案(1)-240.3kJ·mol-1(2)①0.04mol·L-1·min-1②=(3)0.68(4)①<②催化劑活性增強催化劑失活(或溫度上升平衡逆向移動)解析(1)由于反應(yīng)熱與反應(yīng)途徑無關(guān),只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),將Ⅰ×3