高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)7.3化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向1含解析

PAGE化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向平衡常數(shù)的概念辨析1.(2020·海淀區(qū)模擬)生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197kJ·mol-1。圖中L(L1、L2)、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度。下列說法正確的是 ()A.X代表壓強(qiáng)B.推斷L2>L1C.A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)相同D.當(dāng)SO2(g)和SO3(g)生成速率相等時(shí),則反應(yīng)達(dá)到平衡【解析】選D。該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),但圖象中SO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,所以X不能表示壓強(qiáng),只表示溫度,A錯(cuò)誤;L1、L2應(yīng)為壓強(qiáng),壓強(qiáng)越大,物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率越大,則L2<L1,B錯(cuò)誤;A、B點(diǎn)溫度不同,平衡常數(shù)不同,C錯(cuò)誤;當(dāng)SO2(g)和SO3(g)生成速率相等時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,為平衡狀態(tài),D正確。2.(2020·濟(jì)南模擬)已知,相關(guān)數(shù)據(jù)見下表:編號(hào)化學(xué)方程式平衡常數(shù)不同溫度下的平衡常數(shù)979K1173KⅠFe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)K11.472.15ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K21.62bⅢFe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)K3a1.68根據(jù)以上信息判斷,下列結(jié)論錯(cuò)誤的是 ()A.a>bB.增大壓強(qiáng),平衡狀態(tài)Ⅱ不移動(dòng)C.升高溫度,平衡狀態(tài)Ⅲ向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)【解析】選C。由Ⅰ+Ⅱ=Ⅲ,得K3=K1·K2,則a>2,b<1,a>b,A項(xiàng)正確;Ⅱ是等體積反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),B項(xiàng)正確;由a>2,b<1,可知隨溫度升高,K2、K3均減小,故反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng),D項(xiàng)正確;升溫時(shí)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均向逆反應(yīng)方向移動(dòng),C項(xiàng)不正確。3.(2020·巢湖模擬)某溫度下,在一個(gè)2L的密閉容器中,加入4molA和2molB,發(fā)生反應(yīng)3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得生成1.6molC。下列說法正確的是 ()A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=B.B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%C.增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡常數(shù)增大D.增加B的量,B的平衡轉(zhuǎn)化率增大【解析】選B?；瘜W(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體,而物質(zhì)C是固體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)化學(xué)方程式可知,平衡時(shí)B減少的物質(zhì)的量=1.6mol×0.5=0.8mol,故B的平衡轉(zhuǎn)化率為40%,B項(xiàng)正確;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡常數(shù)不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;增加B的量,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但B的增加量比平衡的移動(dòng)量幅度大,故A的轉(zhuǎn)化率增大,而B的轉(zhuǎn)化率減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2020·海淀區(qū)模擬)三氯氫硅(SiHCl3)是光伏產(chǎn)業(yè)的一種關(guān)鍵化學(xué)原料,制備反應(yīng)的方程式為Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g),同時(shí)還有其他副反應(yīng)發(fā)生。當(dāng)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)為0.05MPa時(shí),分別改變進(jìn)料比[n(HCl)∶n(Si)]和反應(yīng)溫度,二者對(duì)SiHCl3產(chǎn)率影響如圖所示。下列說法正確的是 ()A.降低壓強(qiáng)有利于提高SiHCl3的產(chǎn)率B.制備SiHCl3的反應(yīng)為放熱反應(yīng)C.溫度為450K,平衡常數(shù):K(x)>K(y)>K(z)D.增加HCl的用量,SiHCl3的產(chǎn)率一定會(huì)增加【解析】選B。降低壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),即對(duì)應(yīng)此反應(yīng)降低壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng),SiHCl3的產(chǎn)率會(huì)降低,故A錯(cuò)誤;由圖可知溫度升高SiHCl3產(chǎn)率減小,所以逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故B正確;平衡常數(shù)與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)是一個(gè)定值,則溫度為450K,平衡常數(shù):K(x)=K(y)=K(z),故C錯(cuò)誤;如圖所示,當(dāng)n(HCl)∶n(Si)的進(jìn)料比由1∶1增大到3∶1時(shí),SiHCl3的產(chǎn)率是增加的,當(dāng)增大到6∶1時(shí),SiHCl3的產(chǎn)率反而減小,故D錯(cuò)誤?！練w納提升】ΔH的表達(dá)式與K的計(jì)算式間的關(guān)系若反應(yīng)中存在ΔH3=ΔH1+ΔH2,則K3=K1·K2;若反應(yīng)中存在ΔH3=ΔH1-ΔH2,則K3=K1/K2。因此,一般地,ΔH3=aΔH1+bΔH2,則K3=×;ΔH3=aΔH1-bΔH2,則K3=。化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用5.(2020·漳州模擬)化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志,在常溫下,下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值如下:2NO(g)N2(g)+O2(g)K1=1×10302H2(g)+O2(g)2H2O(g)K2=2×10812CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92。以下說法正確的是 ()A.常溫下,NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1=c(N2)·c(O2)B.常溫下,水分解產(chǎn)生O2,此時(shí)平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10-80C.常溫下,NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序?yàn)镹O>H2O>CO2D.以上說法都不正確【解析】選C。K1的表達(dá)式應(yīng)為K1=,A錯(cuò)誤;常溫下,水分解產(chǎn)生O2,是H2和O2化合生成H2O的逆反應(yīng),因此其平衡常數(shù)的數(shù)值應(yīng)為K2的倒數(shù),數(shù)值為5×10-82,B錯(cuò)誤;由于三個(gè)反應(yīng)都處在常溫下,根據(jù)K值的大小可以得出三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序?yàn)镹O>H2O>CO2,C正確,故D錯(cuò)誤。6.(改編)某溫度下反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K=57.0,現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2mol·L-1H2(g)、0.5mol·L-1I2(g)及0.3mol·L-1HI(g),則下列說法中正確的是 ()A.反應(yīng)正好達(dá)到平衡B.反應(yīng)向左進(jìn)行C.反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后K<57.0D.反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后c(H2)<0.2mol·L-1【解析】選D。此時(shí)的濃度商為Qc===0.9<K,故平衡右移。7.(2020·成都模擬)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)生反應(yīng):Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知該反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表:溫度/℃2580230平衡常數(shù)5×10421.9×10-5下列說法不正確的是 ()A.上述生成Ni(CO)4(g)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.25℃時(shí)反應(yīng)Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常數(shù)為2×10-5C.80℃達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得n(CO)=0.3mol,則Ni(CO)4的平衡濃度為2mol·L-1D.80℃時(shí),測(cè)得某時(shí)刻,Ni(CO)4、CO濃度均為0.5mol·L-1,則此時(shí)v(正)>v(逆)【解析】選D。隨著溫度的升高,平衡常數(shù)逐漸減小,說明升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng),A項(xiàng)正確;逆反應(yīng)的平衡常數(shù)是正反應(yīng)的倒數(shù),B正確;選項(xiàng)C中,根據(jù)80℃時(shí)平衡常數(shù)的表達(dá)式可知,Ni(CO)4的平衡濃度為2mol·L-1,C正確;如果80℃時(shí),測(cè)得某時(shí)刻,Ni(CO)4、CO濃度均為0.5mol·L-1,則此時(shí)=8>2,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則此時(shí)v(正)<v(逆),D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(2020·豐臺(tái)區(qū)模擬)在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如表:T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題: (1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=____________。

(2)該反應(yīng)為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(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),試判斷此時(shí)的溫度為___________________________。

(4)若830℃時(shí),向容器中充入1molCO、5molH2O,反應(yīng)達(dá)到平衡后,其化學(xué)平衡常數(shù)K____________(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。

(5)830℃時(shí),容器中的反應(yīng)已達(dá)到平衡。在其他條件不變的情況下,擴(kuò)大容器的容積,平衡___________________________(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動(dòng)。

(6)若1200℃時(shí),在某時(shí)刻反應(yīng)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,則此時(shí)上述反應(yīng)____________________________________(填“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”或“達(dá)到平衡”)。

【解析】(1)根據(jù)化學(xué)方程式可寫出K=。(2)分析表中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度的升高,K值逐漸增大,說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(3)某溫度下,由3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O)得出=0.6=K,查表知K=0.6時(shí)對(duì)應(yīng)溫度是700℃。(4)只要溫度不變,K值就不變。(5)830℃時(shí)達(dá)到平衡,擴(kuò)大容器容積,由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,則平衡不移動(dòng)。(6)該條件下Qc==4>K=2.6,故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。答案:(1)(2)吸熱(3)700℃(4)等于(5)不(6)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行【歸納提升】應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)應(yīng)注意的四個(gè)問題(1)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。(2)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。(3)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí),其濃度可看作一個(gè)常數(shù),而不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中。(4)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變,則平衡常數(shù)改變;若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會(huì)改變。【加固訓(xùn)練】1.(2020·中山模擬)反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)為K1;反應(yīng)HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)為K2,則K1、K2的關(guān)系式為(平衡常數(shù)為同溫度下的測(cè)定值) ()A.K1=2K2 B.K1=C.K1= D.K1=【解析】選C。由反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1,則相同溫度下,反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)為,故反應(yīng)HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K2=,故K1=。2.(2020·銅仁模擬)利用醋酸二氨合銅[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO,能達(dá)到保護(hù)環(huán)境和能源再利用的目的,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表所示:溫度/℃1550100化學(xué)平衡常數(shù)5×10421.9×10-5下列說法正確的是 ()A.上述正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.15℃時(shí),反應(yīng)[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3的平衡常數(shù)為2×10-5C.保持其他條件不變,減小壓強(qiáng),CO的轉(zhuǎn)化率升高D.醋酸二氨合銅溶液的濃度大小對(duì)CO的吸收多少?zèng)]有影響【解析】選B。根據(jù)提供的數(shù)據(jù),溫度降低,平衡常數(shù)增大,說明降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3為Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO的逆反應(yīng),兩反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù),則[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3在15℃時(shí)的平衡常數(shù)K==2×10-5,B項(xiàng)正確;減小壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率降低,C項(xiàng)錯(cuò)誤;增大醋酸二氨合銅溶液的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),有利于CO的吸收,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2019·黃岡高三模擬)霧霾中含有多種污染物,其中有氮氧化物(NOx)、CO、SO2等,給人類健康帶來了嚴(yán)重影響,化學(xué)在解決霧霾污染中發(fā)揮了重要作用。(1)氮硫的氧化物間存在如下轉(zhuǎn)化SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g);實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:①該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能____________(填“>”或“<”)逆反應(yīng)的活化能。

②反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正·-k逆·xNO,k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),T1℃時(shí),k正____________k逆(填“>”“<”或“=”)。

③T1℃時(shí),在體積為2L的容器中加入1molSO2(g)、1molNO2(g),5min時(shí)測(cè)得=0.2,此時(shí)平衡向____________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng),=____________(保留2位小數(shù))。

(2)已知:2NO(g)N2(g)+O2(g)ΔH=-180.6kJ·mol-1,在某表面催化劑的作用下,NO可以分解生成N2、O2,其反應(yīng)機(jī)理可簡(jiǎn)化為第一步:2NO→N2O2快第二步:N2O2→N2+O2 慢下列表述正確的是____________(填標(biāo)號(hào))。

A.所有化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B.N2O2是該反應(yīng)的中間產(chǎn)物C.加入合適的催化劑可以減小反應(yīng)熱ΔH,加快反應(yīng)速率D.第一步的活化能比第二步低【解析】(1)①K正隨溫度的增加