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化学平衡常数化学反应进行的方向
[选题细目表]
考查知识点 1.化学反应方向的判断 2.化学平衡常数及其影响因素 3.化学平衡常数的相关计算 4.化学平衡常数的应用 5.平衡常数和反应方向判断知识的综合应用 基础题 1、3 2 中档题 4、5、6 7、8、9 10、11 较难题 一、选择题(本题包括7个小题,每小题6分,共42分,每小题仅有一个选项符合题意) 1.能用能量判据判断下列过程的方向的是( ) A.水总是自发地由高处往低处流
B.放热反应容易自发进行,吸热反应不能自发进行 C.有序排列的火柴散落时成为无序排列 D.多次洗牌后,扑克牌无序排列的几率增大
解析:体系存在着使自身能量最低,即从高能状态转变为低能状态的倾向——能量判据。A中水总是自发地由高处往低处流,有趋向于最低能量状态的倾向。B中吸热反应也可以自发进行,如298 K和1.01×10 Pa时:2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.7 kJ·mol,不难看出,该反应为吸热反应,又是熵增加的反应。C中火柴散落时有趋向于最大混乱度的倾向,属于熵判据。D中扑克牌的无序排列也属于熵判据。
答案:A
2.下列有关化学平衡常数的描述中正确的是( )
A.化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因,与其他外界条件无关 B.相同温度下,反应A+BC.反应2SO2(g)+O2(g)D.反应A(g)+B(g)
C与反应C
A+B的化学平衡常数相同
5
-1
2SO3(g) ΔH<0的化学平衡常数随温度升高而增大
c2(C)
2C(g)的平衡常数表达式为K= c(A)·c(B)
解析:化学平衡常数内因由反应物本身的性质决定,外因只受温度影响,A项错;同温下,同一反应的正向、逆向反应的平衡常数互为倒数,一般不相等,B项错;该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,C项错。
答案:D
3.(2016·泰安模拟)下列有关说法正确的是( ) A.SO2(g)+H2O(g)===H2SO3(l),该过程熵值增大
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B.SO2(g)===S(g)+O2(g) ΔH>0,ΔS>0,该反应不能自发进行 C.SO2(g)+2H2S(g)===3S(s)+2H2O(l) ΔH<0,低温下能自发进行 1
D.某温度下SO2(g)+O2(g)
2
1
c(SO2)·c2(O2)
SO3(g),K=
c(SO3)
解析:A中气体生成液体是熵减的反应,不正确;B中ΔH>0,ΔS>0,反应在高温下自发进行,不正确;C中是一个ΔH<0,ΔS<0的反应,由ΔH-TΔS可知,低温下能自发进行,正确;D中K=
,不正确。
1
c(SO2)·c2(O2)
c(SO3)
答案:C
4.某温度下,将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g)
C(g)+D(g),5 min后达到平衡,已知该温度下其平衡常数K=1,若温度不变
时将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则( )
A.a=3 C.B的转化率为40%
B.a=2
D.B的转化率为60%
解析:温度不变,扩大容器体积(相当于减小压强)时,A的转化率不变,说明反应前后气体的体积不变,即a=1,A、B错误;设达到平衡时,B的转化量为x mol,则A、B、C、D的平衡量分别为(2-x) mol、(3-x) mol、x mol、x mol,设容器体积为1 L,则平衡常数K=1=,解得x=1.2,B的转化率=1.2÷3×100%=40%,故C正确,
(2-x)(3-x)D错误。
答案:C
5.(2017·广州一模)T ℃时,在20.00 mL 0.10 mol·L CH3COOH溶液中滴入0.10 mol·L
-1
-1
x2
NaOH溶液,溶液pH与NaOH溶液体积关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.T ℃时,CH3COOH电离平衡常数Ka=1.0×10 B.M点对应的NaOH溶液体积为20.00 mL C.N点与Q点所示溶液中水的电离程度:N>Q D.N点所示溶液中
-3
c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
解析:C项,Q点时,为强碱性溶液,水的电离被抑制,水电离出的c(OH)=c(H)=10
-12
-
+
mol/L,而N点水电离出的c(OH)=c(H)=10 mol/L,故水的电离程度N>Q,故C
-
+
-+-8
项正确;A项,未加入NaOH时,CH3COOH电离方程式为CH3COOH=CH3COO+H,因为pH为3,则c(H)=10 mol/L=c(CH3COO),电离是微量的,故可认为平衡时CH3COOH浓度相当于
+
-3
-
c(H+)c(CH3COO-)10-3×10-3-5
原CH3COOH浓度,因此电离平衡常数为Ka===10,故A
c(CH3COOH)0.1
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项错误;B项,M点pH为7,如果加入NaOH溶液20.0 mol,则二者完全反应生成CH3COONa,CH3COONa发生水解CH3COO+H2O=CH3COOH+OH,则pH要大于7,故B项错误;D项,N点根据电荷守恒有c(CH3COO)+c(OH)=c(Na)+c(H),又因为N点pH为8,因此c(OH)10-6>c(H),所以c(Na)>c(CH3COO),根据pH可算出N点氢氧根浓度为-8 mol/L=10
10
+
+
-
-14
-
-
+
+
-
-
-
mol/L,醋酸根浓度必大于氢氧根浓度,故D项错误。
答案:C
6.(2016·启东模拟)在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)如下:
温度/℃ 平衡常数 下列说法不正确的是( ) A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B.25 ℃时反应Ni(CO)4(g)
Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10
-1
-5
Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系
25 5×10 480 2 230 1.9×10 -5C.在80 ℃时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L,则此时v(正)>v(逆) D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L 解析:根据表格所示,温度升高平衡常数减小,则该反应为放热反应,A项正确;25 ℃时K=
1c[Ni(CO)4]0.5-5
==4=2×10,B项正确;Qc=44=8>2,平
c[Ni(CO)4]5×10c(CO)(0.5)
0.3 molc[Ni(CO)4]-1
=1 mol·L,K=4
0.3 Lc(CO)
-1
c4(CO)
衡逆向移动v(正) c[Ni(CO)4] 1 4 =2,解得c[Ni(CO)4]=2 mol·L,D项正确。 -1 答案:C 7.(2017·潍坊模拟)在淀粉KI-溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I(aq)(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示: - I3 - t/℃ K 5 1 100 15 841 25 689 35 533 50 409 下列说法正确的是( ) A.反应I2(aq)+I(aq) - I3(aq)的ΔH>0 - - B.其他条件不变,升高温度,溶液中c(I3)减小 c(I2)·c(I-) C.该反应的平衡常数表达式为K= c(I-3) D.25 ℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于689 3文档收集于互联网,已整理,word版本可编辑. 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 解析:选项A,温度升高,平衡常数减小,因此该反应是放热反应,ΔH<0,错误;选 c(I-3) 项B,温度升高,平衡逆向移动,c(I)减小,正确;选项C,K=,错误; c(I2)·c(I-) -3 选项D,平衡常数仅与温度有关,25℃时,向溶液中加入少量KI固体,平衡正向移动,但平衡常数不变,仍然是689,错误。 答案:B 二、非选择题(本题包括4个小题,共58分) 8.(14分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表: CO(g) t/ ℃ K 回答下列问题: 700 0.6 800 0.9 830 1.0 1 000 1.7 1 200 2.6 (1)该反应的化学平衡常数表达式为K=____________。 (2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________。 (4)若830 ℃时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K____________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。 (5)830 ℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积。平衡____________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。 (6)若1 200 ℃时,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L、2 mol·L、4 mol·L、4 mol·L,则此时上述反应的平衡移动方向为______(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 解析:(1)根据化学方程式CO2(g)+H2(g) 常数表达式为K= CO(g)+H2O(g)可知,该反应的平衡 -1 -1 -1 -1 c(CO)·c(H2O) 。 c(CO2)·c(H2) (2)根据已知题干中的表格可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明正反应为吸热反应。 (3)某温度下,各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),根据平衡常数表达式K= c(CO)·c(H2O)3 可知,K==0.6,平衡常数只与温度有关,温度一定, c(CO2)·c(H2)5 平衡常数为定值,所以此时对应的温度为700 ℃。 (4)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在830 ℃条件下,平衡常数的数值都为1.0。 (5)830 ℃达到平衡,扩大容器的体积的瞬间,反应物和生成物的浓度都减小相同的倍 4文档收集于互联网,已整理,word版本可编辑. 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 数,根据平衡常数表达式K= c(CO)·c(H2O) 可知,反应物和生成物同时改变相同的倍数, c(CO2)·c(H2) Qc=K,平衡不发生移动。 (6)1 200 ℃时Qc= c(CO)·c(H2O) ,将各物质的浓度代入可得Qc=4,而此温度下 c(CO2)·c(H2) 的平衡常数为2.6,即Qc>K,所以平衡向逆反应方向移动。 答案:(1) c(CO)·c(H2O) (2)吸热 (3)700 ℃ c(CO2)·c(H2) (4)等于 (5)不 (6)逆反应方向 9.(2016·成都模拟)(14分)汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温 高温 引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH>0 -3 已知该反应在2 404℃时,平衡常数K=6.4×10。请回答下列问题。 (1)该反应的平衡常数表达式为____________。 (2)该温度下,向2 L密闭容器中充入N2和O2各1 mol,平衡时,N2的转化率是____%(保留整数)。 (3)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10mol·L、4.0×10 -2 -1 -1 mol·L -1 和3.0×10mol·L,此时反应__________________(填“处于化学平衡状 -3-1 态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是______________________。 (4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是________。 高温 解析:(2) N2(g) + O2(g) 起始 1 mol 1 mol 0 转化 x x 2x 平衡 1 mol-x 1 mol-x 2x 2NO(g) K= x2 2 ?1-x??2??? =6.4×10,x≈0.04 mol,转化率是4%。 -3 (3)Qc=(3.0×10)÷[(2.5×10)×(4.0×10)]=9.0×10<64×10,所以反应向正反应方向进行。 (4)由于该反应的正反应是吸热反应,所以升高温度,化学平衡正向移动,化学平衡常数增大,A项正确;加入催化剂,化学反应速率加快,达到平衡所需要的时间缩短,但催化剂不能使平衡发生移动,即NO的平衡浓度不变,B项错误;由于升高温度,平衡正向移动,氮气的转化率提高,化学反应速率加快,达到平衡所需要的时间缩短,C项正确。 -32-1-2-4-4 c2(NO)答案:(1)K= (2)4 (3)向正反应方向进行 Q c(N2)·c(O2) 5文档收集于互联网,已整理,word版本可编辑.
高考化学一轮总复习第七章化学反应速率和化学平衡第24讲化学平衡常数化学反应进行的方向限时训练
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