第七章 第25讲 化学平衡常数 化学反应的方向与调控（word练习）-【勤径学升】2025年高考化学一轮总复习课时检测训练（人教版）

课时检测训练25　化学平衡常数　化学反应的方向与调控 ➢ 对应学生用书P328 1.（2023·江苏南通·模拟预测）下列关于2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－197kJ·mol－1的说法正确的是 （　　） A.该反应的ΔS＞0 B.该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 C.生产过程中将SO3分离出去，逆反应速率减慢 D.其他条件不变，增大压强，平衡右移，平衡常数增大 解析　A.由化学方程式可知，该反应的正方向是一个气体体积减小的反应，故该反应的ΔS＜0，A错误；B.由题干可知，该反应是一个放热反应，故反应物的总能量大于生成物的总能量，B错误；C.生产过程中将SO3分离出去，即减小生成物浓度，则逆反应速率减慢，C正确；D.由化学方程式可知，该反应的正方向是一个气体体积减小的反应，故其他条件不变，增大压强，平衡右移，但平衡常数仅仅是温度的函数，温度不变平衡常数不变，D错误。故选C。 答案　C 2.(2023·安徽淮北一模)一定温度下，在密闭容器中发生反应：BaSO4(s)＋4H2(g) === BaS(s)＋4H2O(g)　ΔH>0。已知：该反应的ΔS>0。下列说法正确的是(　　) A.在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 B.在恒压条件下，向平衡体系中充入H2，BaSO4的转化率不变 C.混合气体的物质的量不变可说明反应达到平衡 D.该反应在任何温度下都能自发进行 解析　在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，A正确；在恒压条件下，向平衡体系中充入H2，容器容积增大，生成物c(H2O)减小，平衡正向移动，BaSO4的转化率增大，B错误；该反应前后气体总物质的量不变，混合气体的物质的量不变不能说明反应达到平衡，C错误；该反应ΔH>0、ΔS>0，要使反应自发，ΔH－TΔS<0，在较高温度下才能实现，D错误。故选A。 答案　A 3.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C（s）＋O2（g）===2CO（g）；反应②：2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g），反应①②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是（） A.反应②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）的ΔS＜0，ΔH＜0 B.983K是反应趋势变化的转折点 C.L1对应反应① D.当温度低于983K时，过量焦炭的氧化产物以CO2为主 解析　　A项，生成物气体化学计量数系数之和小于反应物气体化学计量系数之和，所以ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，因为ΔG＜0，则－TΔS＞0，所以ΔH＜0，A正确；B项，ΔG负的程度越大，说明它能够反应的趋势越大，983K时两反应的ΔG相等，所以983K是反应趋势变化的转折点，B正确；C项，反应①的ΔS＞0，则－ΔS＜0，ΔG和T呈负相关，所以斜率小于0，L2对应反应①，C错误；D项，当温度低于983K时，L1的ΔG小，所以以反应②为主，产物以CO2为主，D正确。故选C。 答案　C 4.（2023·上海市虹口区高三期末学生学习能力诊断测试）T ℃，体积均为1L的甲、乙、丙容器中发生反应：2X（g）＋Y（g）3Z（s）　ΔH＜0，K＝0.2。t1时刻容器中X、Y与Z的物质的量如下表，下列说法正确的是 （　　） X Y Z 甲 1mol 5mol 3mol 乙 2mol 1mol 2mol 丙 4mol 2mol 3mol A.甲容器中v正＞v逆 B.乙容器若降低温度，达到平衡时c（X）可能为2mol·L－1 C.乙、丙容器达到平衡后，X的浓度不相等 D.若丙容器中X的体积分数不变，则该反应已达平衡 解析　A项，由题给数据可知，甲容器中的浓度商Qc＝＝K＝0.2，反应达到平衡，则反应速率v正＝v逆，故A错误；B项，该反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，由题给数据可知，乙容器中的浓度商Qc＝＝0.25＞0.2，若降低温度，Qc可能等于平衡常数K，则达到平衡时X的浓度可能等于2mol/L，故B正确；C项，设乙容器中消耗Yamol，由题意可建立如下三段式： 　　　　　　 2X（g）＋Y（g）3Z（s） 起（mol/L） 2 1 变（mol/L） 2a a 平（mol/L） 2－2a a 由平衡常数为0.2可得：＝0.2，设丙容器中消耗Y为bmol，由题意可建立如下三段式： 　　　　　　2X（g）＋Y（g）3Z（s） 起（mol/L） 2 1 变（mol/L） 2b b 平（mol/L） 2－2b b 由平衡常数为0.2可得：＝0.2，由＝可得a＝b，则乙、丙容器达到平衡后，X的浓度相等，故C错误；D项，丙容器中X和Y的物质的量之比与化学计量数之比相等，则无论是否达到平衡X的体积分数均为66.7%，不会发生改变，故D错误。故选B。 答案　B 5.(2023·山东泰安期末)向甲、乙两个体积均为2 L的恒容密闭容器中分别充入20 mol的M，发生反应：2M(g)===N(g)＋R(g)　ΔH>0，维持容器的温度分别为T1 ℃和T2 ℃不变，反应过程中M的转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.T1>T2 B.维持温度不变，向平衡后的甲容器中充入一定量的M，平衡不移动 C.T2 ℃时，反应的平衡常数：K＝ D.T2 ℃时，向平衡后的乙容器中再充入16 mol M和2 mol N，反应正向进行 解析　升高温度，化学反应速率增大，达到平衡所需的时间缩短，可看出T1>T2，A正确；充入一定量M，M的浓度增大，平衡正向移动，B错误；从图中信息可以看出，T2 ℃达到平衡时M的转化率为20%，列出三段式： 　　　　　　　　　 2M(g)=== N(g)＋R(g) 初始浓度/(mol·L－1) 10 0 0 转化浓度/(mol·L－1) 2 1 1 平衡浓度/(mol·L－1) 8 1 1 则平衡常数K＝＝，C正确；T2 ℃时，向平衡后的乙容器中再充入16 mol M和2 mol N，Q＝＝<K，反应正向进行，D正确。故选B。 答案　B 6.（2022·河北秦皇岛·三模）一定温度下，在容积为1L的恒容密闭容器中发生反应X（g）＋ 2Y（g）Z（g）　ΔH，各物质的物质的量随时间变化如表。 时间/min 0 t 2t 3t 4t n（X）/mol 2 0.4 n（Y）/mol 4 0.8 n（Z）/mol 0 1.4 下列说法正确的是 （　　） A.若升高温度，X（g）的转化率减小，则该反应的ΔH＞0 B.0～3tmin内，v（Z）＝mol·L－1·min－1 C.单位时间内消耗X（g）和生成Z（g）的物质的量相等，说明该反应达到平衡 D.其他条件不变，增大Y（g）的浓度，平衡正向移动，该反应的平衡常数增大 解析　A.若升高温度，X（g）的转化率减小，说明平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，故A错误；B.0～3tmin内，X物质的量减少1.6mol，则Z的物质的量增加1.6mol，v（Z）＝＝ mol·L－1·min－1，故B正确；C.单位时间内消耗X（g）和生成Z（g）的物质的量相等，表示的都是正反应速率，不能判断正、逆反应速率是否相等，所以该反应不一定达到平衡，故C错误；D.平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故D错误。故选B。 答案　B 7.(2022·黑龙江省龙东地区四校高三第一次联考)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨：N2(g)＋3H2(g) === 2NH3(g)。T ℃时，在2 L恒容密闭容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2模拟一定条件下工业固氮，体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.2 min内NH3的平均反应速率为0.112 5 mol·L－1·min－1 B.T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数增大 C.容器内压强不再变化说明反应达到平衡，且2v正(H2)＝3v逆(NH3) D.T ℃时，该反应的平衡常数为6.25 L2·mol－2 解析　A项，2 min内NH3的平均反应速率为v＝＝＝0.112 5 mol·L－1·min－1，故A正确；B项，T ℃时，从2 min到4 min，反应的平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，温度不变,平衡常数不变,故B错误；C项，该反应是体积减小的反应，当容器内压强不再变化，说明反应达到平衡，根据速率之比等于计量数之比得到2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故C正确；D项，T ℃时，平衡时氨气物质的量为0.8 mol，则氮气消耗0.4 mol，剩余氮气0.8 mol，氢气消耗1.2 mol，剩余氢气0.8 mol，因此该反应的平衡常数为K＝＝6.25 L2·mol－2，故D正确。故选B。 答案　B 8.（2023·湖北省公安县等六县教学研究中心高三上学期质检考试）在一定温度下，在刚性密闭容器中充入一定量M发生反应：M（g）Q（g）＋E（s），测得M、Q的浓度与时间的关系如图所示。已知：生成Q净反应速率v＝v正－v逆＝k正·c（M）－k逆·c（Q）。下列说法正确的是 （　　） A.净反应速率：c＞a＞b B.0～10min内Q的平均速率为0.075mol·L－1·min－1 C.M的平衡转化率为16.7% D.在上述温度下，该反应＝0.2 解析　A项，根据净反应速率定义，a→b，正反应速率减小，逆反应速率增大，净反应速率减小但大于0，c点达到平衡，净反应速率等于0，故净反应速率a＞b＞c，A项错误；B项，v（Q）＝＝0.075mol·L－1·min－1，B项正确；C项，α（M）＝×100%≈83.3%，C项错误；D项，平衡时，正、逆反应速率相等，得K＝＝＝＝5，D项错误。故选B。 答案　B 9.（2022·新疆乌鲁木齐一模）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S（g）＋CO2（g）COS（g）＋H2O（g）　ΔH＞0。在610K时，将0.1molH2S与0.3molCO2充入2.5L的空钢瓶中，经过10min反应达到平衡，平衡时水蒸气的物质的量分数为0.125。 （1）用H2O（g）的浓度变化表示的反应速率v（H2O）＝　　　　。H2S的平衡转化率α＝　　　　%。  （2）650K时该反应的平衡常数K＝0.25，在此温度下按相同投料在相同容器中重复上述反应，经过8min，测得水蒸气的物质的量为0.04mol。判断此时该反应是否达到平衡？　　　　　（填“是”“否”或“无法确定”）。  （3）650K时，在体积一定的密闭容器中按原料初始组成n（H2S）∶n（CO2）＝1∶3进行该反应，能判断反应达到化学平衡状态的依据是　　　　。  A.容器中压强不再改变 B.容器中CO2的物质的量分数不再改变 C.v正（H2O）＝v逆（COS） D.容器中混合气体的密度不再改变 （4）要增大该反应的平衡常数K值，可采取的措施有　　　　。  A.增大H2S的起始浓度 B.增大反应体系压强 C.使用高效催化剂 D.升高温度 解析　（1）该反应是反应前后气体分子数相等的反应，平衡时n（H2O）＝0.125×0.4mol＝0.05mol，则水蒸气的浓度变化为＝0.02mol/L，v（H2O）＝＝0.002mol·L－1·min－1，依据题意列三段式： 硫化氢的平衡转化率为×100%＝50%。 （2）依据题意列三段式： 此时浓度商Qc＝≈0.1，与此温度下的平衡常数K＝0.25不相等，因此此时该反应没有达到平衡。 （3）A.该反应是反应前后气体分子数相等的反应，无论达没达到平衡状态，容器中压强都不变，A错误；B.当容器中CO2的物质的量分数不再改变，说明各物质的物质的量分数都不再改变，反应达到平衡状态，B正确；C.v正（H2O）＝v逆（COS），代表生成水的速率与消耗水的速率相等，反应达到平衡状态，C正确；D.反应物和生成物全为气体，物质总质量一直不变，而容器体积也一直不变，因此无论反应有没有达到平衡状态，容器中混合气体的密度都不变，D错误。故选BC。 （4）平衡常数只受温度影响，这是一个吸热反应，温度升高，反应正向移动，平衡常数增大，故选D。 答案　（1）0.002mol·L－1·min－1　50　（2）否　（3）BC　（4）D 10.（2022·高考河北卷）工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。 Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g） Ⅱ.CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） （1）下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是　　　　（填标号）。  A.增加CH4（g）用量 B.恒温恒压下通入惰性气体 C.移除CO（g） D.加入催化剂 （2）恒温恒压条件下，1molCH4（g）和1molH2O（g）反应达平衡时，CH4（g）的转化率为α， CO2（g）的物质的量为bmol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝　　　　（写出含有α、b的计算式；对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），Kx＝，x为物质的量分数）。其他条件不变，H2O（g）起始量增加到5mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2（g）的物质的量分数为　　　　（结果保留两位有效数字）。  解析　（1）A.增加CH4（g）用量可以提高H2O（g）的转化率，但是CH4（g）平衡转化率减小，A不符合题意；B.恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4（g）平衡转化率，B符合题意；C.移除CO（g），减小了反应混合物中CO（g）的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4（g）平衡转化率，C符合题意；D.加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4（g）平衡转化率，D不符合题意；综上所述，上述操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是BC。 （2）恒温恒压条件下，1molCH4（g）和1molH2O（g）反应达平衡时，CH4（g）的转化率为α， CO2（g）的物质的量为bmol，则转化的CH4（g）为αmol，剩余的CH4（g）为（1－α）mol，根据C元素守恒可知，CO（g）的物质的量为（α－b）mol，根据H和O守恒可知，H2O（g）的物质的量为（1－α－b）mol，H2（g）的物质的量为（3α＋b）mol，则反应混合物的总物质的量为 （2α＋2）mol，平衡混合物中，CH4（g）、H2O（g）、CO（g）、H2（g）的物质的量分数分别为、、、，因此，反应Ⅰ的平衡常数Kx＝＝；其他条件不变， H2O（g）起始量增加到5mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，则平衡时，CH4（g）为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO（g）的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O（g）的物质的量为（5－0.90－0.65）mol＝3.45mol，H2（g）的物质的量为（3α＋b）mol＝3.35mol，平衡时混合物的总物质的量为（2α＋6）mol＝7.8mol，平衡体系中H2（g）的物质的量分数为≈0.43。 答案　（1）BC （2）　0.43 11.(2023·河南郑州一模)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，在716 K时向密闭容器中充入一定量的HI气体，平衡时气体混合物中HI的物质的量分数x(HI)为78%，测得v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系如图所示。 下列结论不正确的是(　　) A.该反应的压力平衡常数Kp约为0.02 B.增大体系压强，平衡不发生移动，平衡常数Kp不变 C.温度降低，v正、v逆均减小，平衡向逆反应方向移动 D.温度升高，反应重新达到平衡时，图中表示平衡的点可能是A和D 解析　平衡时气体混合物中HI的物质的量分数x(HI)为78%，x(H2)＝x(I2)＝11%，则HI的平衡分压为0.78p总，H2、I2的平衡分压为0.11p总，该反应的压力平衡常数Kp＝＝≈0.02，A正确；由反应方程式2HI(g)===H2(g)＋I2(g)可知，反应前后气体化学计量数和不变，增大体系压强，平衡不发生移动，平衡常数仅受温度影响，温度不变，平衡常数Kp不变，B正确；温度降低，v正、v逆均减小，又因正反应吸热，温度降低，平衡向逆反应方向移动，C正确；正反应是吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡正向移动，x(HI)减小，x(H2)增大，重新达到平衡时，v正～x(HI)和v逆～x(H2)相对应的点可能分别为A、E，D错误。故选D。 答案　D 12.已知T1温度下在容积为10L的密闭容器中发生可逆反应X（g）＋Y（g）2Z（g）＋2W（s）　ΔH，起始时充入15mol X与15mol Y，10min时反应达到平衡状态，测得平均速率v（Z）＝ 0.12mol·L－1·min－1。下列有关说法正确的是 （　　） A.T1温度下该反应的平衡常数为2.56 B.平衡时再充入一定量的X，平衡正向移动，X的转化率增大 C.若T2＞T1，T2时K＝1.52，则该反应的ΔH＞0 D.若其他条件不变，T3温度下，K＝1.96，则Y的平衡转化率约为41.3% 解析　根据Z的反应速率可知平衡时c（Z）＝1.2mol·L－1，c（X）＝0.9mol·L－1，c（Y）＝ 0.9mol·L－1，平衡常数K＝＝≈1.78，A项错误；平衡时再充入一定量的X，平衡正向移动，但X的转化率减小，Y的转化率增大，B项错误；升高温度，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH＜0，C项错误；T3温度下，K＝1.96，设消耗的Y的物质的量浓度为 xmol·L－1，列出三段式可得 　　　　 　　　　X（g）＋ Y（g） 2Z（g） ＋ 2W（s） 起始/（mol·L－1） 1.5 1.5 0 转化/（mol·L－1） x x 2x 平衡/（mol·L－1） 1.5－x 1.5－x 2x 平衡常数K＝＝1.96，解得x≈0.62，则Y的平衡转化率为×100%≈41.3%，D项正确。故选D。 答案　D 13.(2023·山东淄博一模)利用1­甲基萘(1­MN)制备四氢萘类物质(MTLs，包括1­MTL和5­MTL)。反应过程中伴有生成十氢萘(1­MD)的副反应，涉及反应如图： 回答下列问题： (1)已知一定条件下反应R1、R2、R3的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则反应R4的焓变为________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。 (2)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。 ①c、d分别为反应R1和R3的平衡常数随温度变化的曲线，则表示反应R2的平衡常数随温度变化的曲线为________。 ②已知反应R1的速率方程v正＝k正·c(1­MN)·c2(H2)，v逆＝k逆·c(5­MTL)(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关)。温度T1下反应达到平衡时k正＝1.5k逆，温度T2下反应达到平衡时k正＝3k逆。由此推知，T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。 ③下列说法不正确的是________。 A.四个反应均为放热反应 B.压强越大，温度越低越有利于生成四氢萘类物质 C.由上述信息可知，400 K时反应R4速率最快 (3)1­MN在6.0×103 kPa的高压H2氛围下反应(H2压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性S(某生成物的物质的量与消耗1­MN的物质的量之比)和物质的量分数x(x表示体系中某物质与除H2外其他各物质总物质的量之比)随1­MN平衡转化率y的变化关系如图乙所示，1­MN平衡转化率y为80%时，1­MTL的产率＝________；y为65%时反应R1的平衡常数Kp＝________kPa－2。四氢萘类物质的物质的量分数随1­MN平衡转化率增大表现为先增大后减小，结合平衡移动原理解释原因_____________________________________ ______________________________________________________________________________。 解析　(1)由盖斯定律可知R1、R2与R3、R4两个过程的反应热相同，设反应R4的焓变为ΔH4，则ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，即ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。 (2)①由于生成十氢萘(1­MD)的总反应有两种过程R1、R2与R3、R4，R1、R2、R3、R4的平衡常数分别为K1、K2、K3、K4，总反应的平衡常数K与两个过程反应的平衡常数关系为K＝K1·K2＝K3·K4，c、d分别为反应R1和R3的平衡常数随温度变化的曲线，由图像可知，相同温度下K1>K3，则K2<K4，结合图像可知，相同温度下平衡常数较小的曲线b表示反应R2的平衡常数K2随温度变化的曲线。②平衡时，正、逆反应速率相等：v正＝k正·c(1­MN)·c2(H2)＝v逆＝k逆·c(5­MTL)，则K1＝＝；温度T1下反应达到平衡时k正＝1.5k逆，则K1(T1)＝1.5，温度T2下反应达到平衡时k正＝3k逆，K1(T2)＝3，结合图甲中曲线c可知，温度升高平衡常数减小，因此T1>T2。③四个反应的平衡常数均随温度升高而减小，说明升温平衡逆向移动，均为放热反应，A正确；反应过程中生成十氢萘(1­MD)的副反应也为气体分子数减小的放热反应，故压强越大、温度越低，可能会导致副产物的增加，B错误；由①分析可知，a为反应R4的平衡常数随温度变化的曲线，400 K时反应R4的平衡常数最大，但是不代表其反应速率最快，D错误。 (3)反应R1、R2、R3、R4分别为： 1­MN(g)＋2H2(g)===5­MTL(g) 5­MTL(g)＋3H2(g)===1­MD(g) 1­MN(g)＋2H2(g)===1­MTL(g) 1­MTL(g)＋3H2(g)===1­MD(g) 设初始1­MN的物质的量为1 mol，1­MN平衡转化率y为80%时，反应消耗的1­MN为 0.8 mol，由图乙可知，平衡时S1­MD＝S5­MTL＝c%，则S1­MTL＝1－S1­MD－S5­MTL＝1－2c%，平衡时1­MTL的物质的量为0.8(1－2c%)mol，产率为0.8(1－2c%)mol÷1 mol＝0.8(1－2c%)。y为65%时，平衡时1­MN为(1－0.65)mol；根据化学反应计量关系1­MN、1­MTL、5­MTL、1­MD总物质的量为1 mol；由图乙可知1­MTL和5­MTL物质的量分数共a%，二者的总物质的量为1 mol×a%，S1­MTL为b%，1­MTL的物质的量为0.65×b% mol，则平衡时，5­MTL的物质的量为(a%－0.65×b%)mol；H2压强近似等于总压，为6.0×103 kPa，混合气体总物质的量为n总，则反应R1的平衡常数Kp＝＝ kPa－2。四个反应均为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，转化率降低，所以转化率y＝65%之前，对应的温度较高，反应以R1、R3为主，MTLs选择性较大，随1­MN平衡转化率增大，xMTLs增大；转化率y＝65%之后，对应的温度较低，反应以R2、R4为主，1­MD选择性较大，随1­MN平衡转化率增大，xMTLs减小。 答案　(1)ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)①b　②>　③BC (3)0.8(1－2c%)　　温度越低，1­MN平衡转化率越大，当温度高于一定值时，MTLs选择性较大，随1­MN平衡转化率增大，xMTLs增大；当温度低于一定值时，1­MD选择性较大，随1­MN平衡转化率增大，xMTLs减小 学科网（北京）股份有限公司 $$