1、1课时规范练 24 化学反应的方向 化学平衡常数一、选择题(本题共 8小题,每小题 7分,共 56分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是 ( )A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程D.反应 NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的 H02.常温下,某反应达到平衡,平衡常数 K= ,恒容时,温度升高,H 2的浓度减小,下列说法222正确的是( )A.该反应的焓变为正值B.恒温
2、恒容下,增大压强,H 2的浓度一定减小C.升高温度,逆反应速率减小D.该反应的化学方程式为 CO+H2O CO2+H23.(2018河南南阳一中高三检测)已知 NO和 O2转化为 NO2的反应机理如下:2NO(g) N2O2(g)(快) H1K2D.T1时平衡常数为 0.125(molL-1)-3,平衡时 NO2和 O2的转化率均为 50%5.(2019宁夏银川一中高三月考)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lg K)值随温度( T)的变化曲线如图所示,下列说法不正确的是( )A.该反应的
3、H0B.A点对应状态的平衡常数 K(A)=10-2.294(molL-1)3C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态D.30 时, B点对应状态的 v(正)p2B.b、 c两点对应的平衡常数: KcKbC.a点:2 v(NH3)正 =3v(H2)逆3D.a点:NH 3的转化率为8.(2019河北邢台质检)一定温度下,在三个体积均为 2 L的恒容密闭容器中发生反应:CO 2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)。起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol容器 温度 CO2 H2S H2O平衡常数 607 0.1 0.15 0.05 607 0.2 0.3 627 0.1 0.1
4、5 610-3下列说法正确的是( )A.该反应为吸热反应B.容器达到平衡时,再充入少量氦气,平衡将向正反应方向移动C.容器达到平衡时,容器中 COS的物质的量浓度为 0.025 molL-1D.607 K时,该反应的平衡常数为 0.50二、非选择题(本题共 3小题,共 44分)9.(2018湖北武汉部分学校调研)(14 分)二甲醚是一种清洁能源,用水煤气制取甲醚的原理如下:.CO(g)+2H 2(g) CH3OH(g).2CH 3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)(1)300 和 500 时,反应的平衡常数分别为 K1、 K2,且 K1K2,则其正反应为 (填“吸热”或“放热”)反
5、应。 (2)在恒容密闭容器中发生反应:下图能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是 (填“a”或“b”)。 下列说法能表明反应已达平衡状态的是 (填标号)。 A.容器中气体的压强不再变化B.混合气体的密度不再变化C.混合气体的平均相对分子质量不再变化D.v 正 (H2)=2v 正 (CH3OH)(3)500 K时,在 2 L密闭容器中充入 4 mol CO和 8 mol H2,4 min达到平衡,平衡时 CO的转化率为80%,且 2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),则:04 min,反应的 v(H2)= ,反应的平衡常数 K= 。 4反应中 CH3OH的转化率 = 。 10.(
6、15分)在工业上常用 CO与 H2合成甲醇,热化学方程式为 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H=-574.4 kJmol-1。(1)在温度为 T1时,向体积为 2 L的恒容容器中充入物质的量之和为 3 mol的 CO和 H2,发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),反应达到平衡时 CH3OH(g)的体积分数(CH 3OH)与起始时 的关(2)()系如图 1所示。图 1当起始 =2时,经过 5 min反应达到平衡,CO 的转化率为 0.6,则 05 min内平均反应速率(2)()v(H2)= 。若此时再向容器中加入 CO(g)和 CH3OH(g)各 0.4 mol,达到新
7、平衡时 H2的转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 当 =3.5时,反应达到平衡后,CH 3OH的体积分数可能是图 1中的 (填“D”“E”或(2)()“F”)点。 (2)在一容积可变的密闭容器中充有 10 mol CO和 20 mol H2。CO 的平衡转化率 (CO)与温度( T)、压强( p)的关系如图 2所示。图 2A、B、C 三点对应的平衡常数 KA、 KB、 KC的大小关系为 。 若达到平衡状态 A时,容器的体积为 10 L,则在平衡状态 B时容器的体积为 L。 11.(2018课标全国,28 节选)(15 分)采用 N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医
8、药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 时 N2O5(g)分解反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)2N 2O4(g)5其中 NO2二聚为 N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p随时间 t的变化如下表所示 t=时,N 2O5(g)完全分解:t/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1研究表明,N 2O5(g)分解的反应速率 v=210-3 (kPamin-1),t=62 min时,测得体系中25=
9、2.9 kPa,则此时的 = kPa, v= kPamin -1。 2 25若提高反应温度至 35 ,则 N2O5(g)完全分解后体系压强 p (35 ) 63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是 。 25 时 N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数 Kp= kPa( Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留 1位小数)。 (2)对于反应 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步 N 2O5 NO2+NO3 快速平衡第二步 NO 2+NO3 NO+NO2+O2 慢反应第三步 NO+NO 3 2NO2 快反应其中可近似认为第二步反
10、应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。 A.v(第一步的逆反应) v(第二步反应)B.反应的中间产物只有 NO3C.第二步中 NO2与 NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高6课时规范练 24 化学反应的方向 化学平衡常数1.C 非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应进行的也不一定较快,A 项错误;石墨转化为金刚石, H0,该反应是非自发进行的化学反应,B 项错误;能量判据和熵判据组合而成的复合判据,只要 H-T S0,反应就不能自发进行,C 项正确;反应 NH3(s)+HCl(g) NH4Cl(s)在低温下能自发进行 , H-T S2.00 molL-1,B项错误;对
11、于放热反应,温度越高,平衡常数越小,C 项正确;达平衡时NO 2=2.00 molL-1,O2=0.50 molL-1,N2O5=1.00 molL-1,则 K= =0.125(molL-1)-3,平衡时 NO2的转化率为 100%=50%,O2的转化1.0022.0040.502.00-14.00-1率为 100%=50%,D项正确。0.50-11.00-15.C -lg K越大,平衡常数 K值越小,由图可知,随着温度升高,平衡常数 K值增大,则升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应, H0,故 A项正确; A点对应的-lg K=2.294,则平衡常数 K(A)=10-2.294(molL-
12、1)3,故 B项正确;因反应物氨基甲酸铵为固体,则反应体系中气体只有 NH3和 CO2,反应得到 NH3和 CO2的物质的量之比为 21,反应开始后 NH3的体积分数始终不变,所以 NH3的体积分数不变时不能说明反应达到了平衡状态,故 C项错误;30 时, B点的浓度商 Q大于平衡常数 K,反应向逆反应方向进行,则 B点对应状态的 v(正)p1,A项错误;由图像可知该反应为吸热反应,所以温度越高, K越大,B 项正确; a点为平衡点,应为 3v(NH3)正 =2v(H2)逆 ,C项错误; a点时,假设反应后气体总体积为 1 L,则 N2为 0.1 L、H 2为 0.3 L,未反应的 NH3为
13、0.6 L,参加反应的 NH3为0.2 L,所以氨气的转化率为 100%=25%,D项错误。0.20.6+0.28.D 由容器中数据可计算出 607 K时反应的平衡常数CO 2(g)+H2S(g) COS(g)+H2O(g)开始/(mol L-1) 0.05 0.075 0 0转化/(mol L-1) 0.025 0.025 0.025 0.025平衡/(mol L-1) 0.025 0.05 0.025 0.025平衡常数 K= =0.5,D项正确;对比、可知随温度升高,平衡常数减小,平衡向逆反应222方向移动,说明逆反应是吸热反应,正反应放热,A 项错误;相对于,是成比例的增加投料量,相当
14、于加压,由于题给反应是气体体积不变的反应,所以平衡不移动,COS =2COS =0.05 molL-1,C项错误;容器平衡时,再充入少量氦气,容器体积不变,各成分浓度不变,平衡不移动,B 项错误。9.答案 (1)放热 (2)a AC (3)0.8 molL -1min-1 1.25 80%解析 (1)升高温度平衡常数减小,所以其正反应为放热反应。(2)正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向进行,甲醇的体积分数减小,因此能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是 a。正反应体积减小,容器中气体的压强不再变化能表明反应已达平衡状态,A 正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质
15、量和容积始终是不变的,因此混合气体的密度不再变化不能说明达到平衡状态,B 错误;混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物8质的量的比值,质量不变,但气体物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不再变化可以说明达到平衡状态,C 正确; v 正 (H2)=2v 正 (CH3OH)均表示正反应方向,不能说明达到平衡状态,D 错误。(3)4 min 达到平衡,平衡时 CO的转化率为 80%,则消耗 CO是 3.2 mol,因此消耗氢气是 6.4 mol,H2浓度变化是 3.2 molL-1,所以 04 min,反应的 v(H2)=3.2 molL-14 min=0.8 molL-
16、1min-1。剩余 CO是 0.4 molL-1,氢气是 0.8 molL-1,最初生成甲醇是 1.6 molL-1,设分解的甲醇是 x molL-1,则生成二甲醚是 0.5x molL-1,所以根据 2CH3OH=CH3OCH3有 0.5x=2(1.6-x),解得 x=1.28,所以根据方程式可知反应的平衡常数 K= (molL-1)-2=1.25 (molL-1)-0.320.40.822。反应中 CH3OH的转化率 =1.28/1.6100%=80%。10.答案 (1)0.12 molL -1min-1 增大 F (2) KA=KBKC 2解析 (1) =2,因为 n(CO)+n(H2)
17、=3 mol,则 n(H2)=2 mol,n(CO)=1 mol,05 min内转化的(2)()n(CO)=0.6 mol,则有CO(g)+2H 2(g) CH3OH(g)起始/(mol L-1) 0.5 1 0转化/(mol L-1) 0.3 0.6 0.3平衡/(mol L-1) 0.2 0.4 0.3v(H2)=0.6 molL-15 min=0.12 molL-1min-1,K= (molL-1)-2。再向容器中加入0.30.20.42CO(g)和 CH3OH(g)各 0.4 mol时,体系的浓度商 Q= (molL-1)-2,Q v(逆),H 2的转化率将增大。反应物按方程式中各物质
18、的化学计量数比投料时产物的体积分数最大,否则都会使产物的体积分数减小,故应选 F点。(2)平衡常数只与温度有关,CO与 H2反应生成 CH3OH的反应为放热反应,则升高温度,平衡常数减小,则 KCKC。达到平衡状态 A时,容器的体积为 10 L,状态 A与 B的平衡常数相同,状态 A时 CO的转化率是 0.5,则平衡时 CO的物质的量是 10 mol(1-0.5)=5 mol,浓度是 0.5 molL-1,H2=1 molL-1,生成甲醇的物质的量是 5 mol,浓度是 0.5 molL-1,所以平衡常数 KA=1;设状态 B时容器的体积是 V L,状态 B时 CO的转化率是 0.8,则平衡时
19、,CO 的物质的量浓度为 molL-1,氢气的物质的量浓度是 molL-1,生成甲醇的物质的量浓度是 molL-1,KB=2 4 8=1(molL-1)-2,解得 V=2。82(4)2911.答案 (1)30.0 6.010 -2 大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO 2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 13.4 (2)AC解析 (1)依据反应:N 2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)及气体的物质的量与其形成的压强成正比,生成的O2的压强 p(O2)=2.9 kPa,则剩余 N2O5形成的压强 p(N2O5)=35.8 kPa-2.9 kPa2=30
20、.0 kPa。则N2O5的分解速率 v=210-330.0=6.010-2kPamin-1。若提高反应温度至 35 ,由于体积不变,但温度提高,总压强增大;且 2NO2(g) N2O4(g)为放热反应,温度升高,平衡左移,气体的物质的量增大,总压强提高,所以 N2O5完全分解后体系压强大于 63.1 kPa。 t=时,体系的总压强为 63.1 kPa为平衡时的总压强,此时 N2O5完全分解,生成的氧气的压强为: p(O2)= =17.9 kPa。若 NO2不生35.8 2成 N2O4,则此时的总压应为 35.8 kPa=89.5 kPa,而实际压强为 63.1 kPa,压强差为:89.5 kP
21、a-63.1 kPa=26.4 kPa2NO2 N2O4 压强差2 1 126.4 kPa 26.4 kPa则剩余 NO2的分压为:63.1 kPa- p(O2)-p(N2O4)=18.8 kPa由此可求反应 N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常数为 =13.4 kPa。(18.8 )226.4 (2)第一步反应快,能够快速平衡,而第二步反应是慢反应,故第一步反应的逆反应速率大于第二步反应,A 项正确;根据第二步和第三步可知中间产物有 NO、NO 3,B项错误;根据第二步反应是慢反应可知,说明该步的反应物有效碰撞低,C 项正确;活化能越低反应越易发生,第三步反应快说明该步反应的活化能较低,D 项错误。
