内容正文:
假期必刷26 化学平衡常数 化学反应的方向
1.下列关于化学平衡常数的叙述正确的是
( )
A.浓度商Q<K 时,平衡逆向移动
B.化学平衡常数表示反应进行的程度,与
温度无关
C.化学平衡发生移动,化学平衡常数一定
发生改变
D.温度一定,对于给定的化学反应,正、逆
反应的平衡常数互为倒数
2.实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要
课题就是如何将 CO2 转化为可利用的资
源.目前工业上有一种方法是用CO2 来生
产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+
3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),如图表示
该反应过程中能量(单位为kJmol-1)的
变化:
下列关于该反应的说法中,正确的是( )
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0
3.已知反应①:CO(g)+CuO(s) CO2(g)
+Cu(s)和反应②:H2(g)+CuO(s)
Cu(s)+H2O(g)
在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1
和K2,该温度下反应③:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数为 K.则
下列说法正确的是 ( )
A.反应①的平衡常数
K1=
c(CO2)c(Cu)
c(CO)c(CuO)
B.反应③的平衡常数K=
K1
K2
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2 浓度
减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容时,增大压强,H2
浓度一定减小
4.某温度下,将2molA和3molB充入一密
闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g)
C(g)+D(g),5min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
器的容积扩大为原来的10倍,A的转化率
不发生变化,则 ( )
A.a=3
B.a=2
C.B的转化率为40%
D.B的转化率为60%
5.加 热 N2O5,依 次 发 生 的 分 解 反 应 为:
①N2O5(g) N2O3(g)+O2(g),②N2O3
(g) N2O(g)+O2(g).在容积为2L的密
闭容器中充入8molN2O5,加热到t℃,达到
平衡状态后O2 为9mol,N2O3 为3.4mol,则t
℃时反应①的平衡常数为 ( )
A.10.7 B.8.5
C.9.6 D.10.2
6.随着人们环保意识的增强,燃油汽车都已经
装上了尾气处理装置.汽车尾气在催化剂
作用下可发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)
催化剂
2CO2
(g)+N2(g),
下列说法不正确的是 ( )
06
A.该反应能自发进行,ΔH<0
B.反应的平衡常数表达式为
K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
C.反应中每消耗1molNO转移电子的数
目约等于4×6.02×1023
D.实际应用中,加入高效催化剂的量越多,
燃油汽车排放的尾气对空气污染程度
越小
7.(双选)在恒容密闭容器中按物质的量之比
1∶2充入CO和 H2,发生反应:CO(g)+
2H2(g) CH3OH(g),测得平衡混合物
中CH3OH的体积分数在不同压强下随温
度的变化情况如图所示.下列说法错误
的是 ( )
A.该反应的ΔH<0
B.压强:p1>p2>p3
C.A、B、D三点的平衡常数关系为:KA=
KB>KD
D.压强为p2、温度为300℃的条件下,C点
v正>v逆
8.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度
下发生下列反应:
①NH4I(s) NH3(g)+HI(g);
②2HI(g) H2(g)+I2(g).
达到平衡时,c(H2)=0.5mol/L,c(HI)=
4mo/L,下列错误的是 ( )
A.①的平衡常数为20
B.②的平衡常数为164
C.同温时 H2(g)+I2(g) 2HI(g)和②的
平衡常数互为倒数
D.温度升高①的平衡常数增大,则①为放
热反应
9.(双选)在160℃、200℃条件下,分别向两
个容积为2L的刚性容器中充入2molCO
和2molN2O(g),发生反应:CO(g)+N2O
(g) CO2(g)+N2(g) ΔH<0.实验测
得两容器中CO或N2 的物质的量随时间的
变化关系如图所示.下列说法正确的是
( )
A.ac段N2 的平均反应速率为0.05mol
L-1min-1
B.逆反应速率:c=d>b
C.160℃时,该反应的平衡常数K=9
D.当容器中混合气体的密度不随时间变化
时,该反应达到平衡状态
10.750℃时,NH3 和O2 发生的两个反应的方
程式分别如下:
①4NH3+5O2 4NO+6H2O ΔH1
②4NH3+3O2 2N2+6H2O ΔH2
下列说法正确的是 ( )
A.反应①的平衡常数可表示为
K1=
c4(NO)
c4(NH3)c5(O2)
B.反应②的ΔS<0
C.如希望NH3 尽可能转化为NO,可利用
催化剂的选择性
D.反 应②的 ΔH2=2E(N≡N)+12E
(H—O)-12E(N—H)-3E(OO)
16
11.硫酸是一种重要的基本化工产品.接触法
制硫酸生产中的氧化工序为:SO2(g)+
1
2O2
(g) SO3(g) ΔH=-98kJ/mol,
回答下列问题:
(1)若将物质的量之比为1∶1的SO2(g)
和O2(g)通入恒温恒容反应器,下列能判
断反应达到平衡的是 .
A.SO2(g)和O2(g)的转化率为2∶1时
B.容器内混合气体的压强不再改变
C.容器内混合气体的平均相对分子质量
不再改变
D.生成2molSO3(g)的同时消耗1molO2(g)
(2)钒催化剂参与反应的能量变化如图
(a1)、图(a2)所示,V2O5(s)与SO2(g)反应
生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程
式为: .
(3)若当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的
物质的量分数分别为10%、15%和75%
时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压
强下,SO2 平衡转化率α随温度的变化如
图(b)所示.反应在0.5MPa、550℃时的
α= ,判断的依据是 .下列因
素中能影响α的因素有 .
A.压强 B.反应物的组成
C.催化剂 D.温度
(4)若将物质的量之比为2∶1的SO2(g)和
O2(g)通入反应器,在恒温t、恒压p条件下
进行反应SO2(g)+
1
2O2
(g) SO3(g)
ΔH=-98kJ/mol,平衡时,若SO2 转化率
为α,则SO3 压强为 ,平衡常数 Kp
= (以分压表示,分压=总压×物质
的量分数)
1.(2022湖北高考卷)硫代碳酸钠能用于处
理废水中的重金属离子,可通过如下反应制
备:2NaHS(s)+CS2(l)Na2CS3(s)+
H2S(g),下列说法正确的是 ( )
A.Na2CS3 不能被氧化
B.Na2CS3 溶液显碱性
C.该制备反应是熵减过程
D.CS2 的热稳定性比CO2 的高
2.(2022江苏高考卷)用尿素水解生成的NH3
催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要
方法.反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)
4N2(g)+6H2O(g),下列说法正确的是
( )
A.上述反应ΔS<0
B.上述反应平衡常数
K=
c4(N2)c6(H2O)
c4(NH3)c(O2)c4(NO)
C.上述反应中消耗1molNH3,转移电子的
数目为2×6.02×1023
D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机
车辆排放的尾气对空气污染程度越小
26
真题再现
1.C [A.该反应是一个气体分子数减少的反应,增大压强可
以加快化学反应速率,正反应速率增大的幅度大于逆反应的
增大的幅度,故v正 >v逆 ,平衡向正反应方向移动,但是因为
温度不变,故平衡常数不变,A 不正确;B.催化剂不影响化
学平衡状态,因此,加入催化剂不影响平衡时 CH3CH2OH
(g)的浓度,B不正确;C.恒容下,充入一 定 量 的 H2O(g),
H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;D.恒
容下,充入一定量的 CH2 CH2(g),平衡向正反应方向移
动,但是 CH2 CH2(g)的平衡转化率减小,D不正确;综上
所述,本题选 C.]
2.C [A.从题中图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质
的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反
应,即 ΔH>0,故 A错误;B.从题中图示可以看出,在恒容
密闭容器中,随着温度升高,氢气平衡时的物质的量减少,则
平衡随着温度升高正向移动,水蒸气的物质的量增加,而a
曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化,故 B错误;C.
容器容积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的
浓度,平衡不移动,故 C正确;D.BaSO4 是固体,向平衡体系
中加入BaSO4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转
化率不变,故 D错误;故选 C.]
假期必刷26
素养提升
1.D 2.C 3.B
4.C [温度不变,扩大容器容积(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、xmol、xmol,设容器
容积为1L,则平衡常数 K=1= x
2
(2-x)(3-x)
,解得x=1.
2,B的转化率=1.2mol3mol ×100%=40%
,C正确,D错误.]
5.B [设 N2O5 的转化浓度为xmolL-1,N2O3 的转化浓度
为ymolL-1.
N2O5(g) N2O3(g)+O2(g)
开始/(molL-1) 4 0 0
转化/(molL-1) x x x
平衡/(molL-1) 4-x x x
N2O3(g) N2O(g)+O2(g)
开始/(molL-1) x 0 x
转化/(molL-1) y y y
平衡/(molL-1) x-y y x+y
根据题意得
x+y=4.5molL-1
x-y=1.7molL-1{
所以x=3.1molL-1,y=1.4molL-1
所以反应①的平衡常数为K=c
(O2)c(N2O3)
c(N2O5)
=4.5×1.74-3.1
=8.5.]
6.C [A.该反应为反应前后气体分子数减小的反应,则熵变
ΔS<0,又该反应能自发进行,即 ΔH-TΔS<0,则 ΔH<
TΔS<0,A正确;B.可逆化学反应达到平衡状态时生成物
与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比或反应产物与
反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比为化学平衡常数,
则该反应的平衡常数表达式为 K=c
(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
,B正
确;C.氮元素 化 合 价 由 +2价 降 低 到 了 0价,因 此 每 消 耗
1molNO转移2mol电子,转移电子的数目约等于2×6.02
×1023,C错误;D.催化剂具有选择性,实际应用中,加入高
效催化剂的量越多,反应速率越快,单位时间内 NO、CO 的
转化量越大,燃油汽车排放的尾气对空气污染程度越小,D
正确;答案选 C.]
7.CD [A.图1可知升高温度,甲醇的体积分数减小,说明正
反应是放热反应,所以 ΔH<0,故 A 正确;B.增大压强,平
衡正向移动,甲醇的体积分数增大,平衡正向移动,相同温度
下,p1 对应的甲醇的体积分数大于p2 对应的甲醇的体积分
数,所以压强:p1>p2>p3,故 B正确;C.平衡常数是温度的
函数,升高温度平衡逆向进行,平衡常数减小,B、D两点温度
相同,A 点温度最低,所以 A、B、D三点的平衡常数关系为:
KA>KB=KD,故 C错误;D.压强为p2、温度为300℃的条
件下,C点在p2 曲线上方,反应逆向进行,则v正 <v逆 ,故 D
错误;故选 CD.]
8.D [A.平衡时c(HI)=4mol/L,HI分解生成的 H2 的浓度
为0.5mol/L,则分解的 HI浓度为2×0.5mol/L=1mol/L;
NH4I分解生成的 HI的浓度为4mol/L+1mol/L=5mol/L
所以 NH4I分解生成的 NH3 的浓度为5mol/L,所以反应①
的平衡常数K=c(NH3)c(HI)=5×4=20,故 A 正确;
B.反应②的平衡常数 K=c
(H2)c(I2)
c2(HI)
=0.5×0.5
42
= 164
,
故B正确;C.H2(g)+I2(g) 2HI(g)和②互为可逆反应,
则平衡常数互为倒数,故 C正确;D.温度升高①的平衡常数
增大,即升高温度平衡正向移动,则①为吸热反应,故 D 错
误;故选 D.]
9.AC [A.ac段,时间从2min变成10min,N2 的物质的量0.
4mol变成1.2mol,该反应容器容积为2L,所以 N2 的平均反
应速率为 1.2mol-0.4mol
2L×(10min-2min)=0.05mol
L-1min-1,A正
确;B.题中图示分别为160℃、200℃条件下的两个平衡,由题
图可知ac线先达到平衡,即该平衡反应速率快,为200℃条
件下达到的平衡,则bd线为160℃条件下达到的平衡,所以
c的速率最快,B错误;C.依据题目信息,CO 和 N2O(g)起
始浓度均为2mol
2L =1mol
L-1,结合图示,160 ℃条件下,
N2 的浓度变化值为
2mol-0.5mol
2L =0.75mol
L-1,列出
平衡三段式进行计算:
CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g)
起始(molL-1) 1 1 0 0
转化(molL-1) 0.75 0.75 0.75 0.75
平衡(molL-1) 0.25 0.25 0.75 0.75
平衡常数:K=0.75×0.750.25×0.25=9
所以160℃时,该反应的平衡常数 K=9,C正确;D.该反应
所有反应物均为气体,依据质量守恒定律,气体总质量保持
不变,而反应容器也是固定为2L,则密度一直保持不变,不
能作为判断是否达到平衡状态的标准,D 错误;故合理选项
为 AC.]
10.C [A.750℃时,H2O 为气态,则反应①的平衡常数可表
示为 K1=
c4(NO)c6(H2O)
c4(NH3)c5(O2)
,A 错 误;B.750 ℃ 时,H2O
为气态,反应②的正反应是一个气体体积增大的方向,则其
正反应 的 ΔS>0,B 错 误;C.如 希 望 NH3 尽 可 能 转 化 为
NO,可利用催化剂的选择性让反应①尽可能发生,而减少
反应②的发生甚至阻止其发生,C正确;D.反应②的 ΔH2
=反应物的键能之和一生成物的键能之和=12E(N-H)+
3E(OO)-2E(N≡N)-12E(H—O),D 错 误;故 答 案
为 C.]
921
11.解析:(1)A.由化学方程式的化学计量数可知,将物质的量
之比为1∶1的SO2(g)和 O2(g)通入反应器,二氧化硫和
氧气的转化率恒定为2∶1,则转化率为2∶1时不能说明
正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故 A 错
误;B.该反应是气体分子数减小的反应,恒温恒容下,反应
中容器内气体压强逐渐减小,则容器内混合气体的压强不
再改变说明容器内气体分子个数不再发生变化,则正逆反
应速率相等,反应已达到平衡,故 B正确;C.由质量守恒定
律可知,反应前后气体的质量不变,该反应是气体分子数减
少的反应,反应中,容器内气体的平均相对分子质量逐渐增
大,则容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明
气体分子个数不再发生变化,则正逆反应速率相等,反应达
到平衡,故 C 正 确;D.生 成 2 mol三 氧 化 硫 的 同 时 消 耗
1mol氧气均代表正反应速率,不能说明正、逆反应速率相
等,无法判断反应是否达到平衡,故 D错误;答案BC.
(2)由题图可知,图a1 涉及的反应为①V2O4(s)+2SO3(g)
2VOSO4(s) ΔH=-399kJ/mol,图a2 涉及的反应为
②SO3(g)+V2O4 (s)V2O5 (s)+SO2 (g) ΔH =
-24kJ/mol,由盖斯定律可知,①-②×2可得 V2O5(s)与
SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和 V2O4(s)的热化学方程式为
2V2O5(s)+2SO2 2VOSO4(s)+V2O4(s),ΔH=(-
399kJ/mol)-(-24kJ/mol)×2=-351kJ/mol,则反应
的热化学 方 程 式 为2V2O5(s)+2SO2 2VOSO4(s)+
V2O4(s) ΔH=-351kJmol-1.(3)由SO2(g)+
1
2O2
(g) SO3(g) ΔH=-98kJ/mol可知,该反应是气体
体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,二氧
化硫的平衡转化率增大,由题图可知,相同温度时,p3 时二
氧化硫的转化率最小,则p3 为0.5MPa;由图可知,反应在
0.5MPa、550℃时二氧化硫的转化率为0.925;A.该反应
是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移
动,二氧化硫的平衡转化率增大,故 A 符合题意;B.反应物
的组成中,氧气的浓度越大,二氧化硫的平衡转化率越大,
故B符合题意;C.使用催化剂,反应速率增大,但化学平衡
不移动,二氧化硫的平衡转化率不变,故 C不符合题意;D.
该反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二
氧化硫的平衡转化率减小,故 D符合题意;答案 ABD.
(4)设起始二氧化硫、氧气的物质的量分别为2mol、1mol,
由平衡时二氧化硫的转化率为α可知,平衡时二氧化硫、氧
气、三 氧 化 硫 的 物 质 的 量 分 别 为 (2 - 2α) mol、
1-2α×12( ) mol=(1-α)mol、2αmol,平衡时气体分子
总的物质的量为[(2-2α)+(1-α)+2α]mol=(3-α)mol,
则二氧化硫、氧气、三氧化硫的平衡分压为2-2α
3-α×p
、1-α
3-α
p、2α3-α×p
,平 衡 常 数 Kp =
2α
3-α×p
2-2α
3-α×p×
1-α
3-α×p( )
1
2
= α
(1-α)1-α3-αp( )
1
2
.
答案:(1)BC (2)2V2O5 (s)+2SO2 2VOSO4 (s)+
V2O4(s) ΔH=-351kJmol-1 (3)0.925该反应正向
分子数减少,减小压强,平衡向逆反应方向移动,转化率降
低,p3 为0.5MPa ABD
(4)2α3-α×p
α
(1-α)1-α3-αp( )
1
2
真题再现
1.B [A.Na2CS3 中硫元素为-2价,还原性比较强,能被氧
化,故 A错误;B.类 比 Na2CO3 溶 液,O 与 S同 主 族,可 知
Na2CS3 溶液显碱性,故B正确;C.由反应方程式可知,固体
与液体反应制备了硫化氢气体,故该制备反应是熵增过程,
故C错误;D.S的原子半径比 O 大,故 CS键长比 CO
键长长,键能小,故 CS2 的热稳定性比 CO2 的低,故 D错误;
故选B.]
2.B [A.由方程式可知,该反应是一个气体分子数增大的反
应,即熵增的反应,反应 ΔS>0,故 A错误;B.由反应方程式
可知,反应 平 衡 常 数 K= c
4(N2)c6(H2O)
c4(NH3)c(O2)c4(NO)
,故 B
正确;C.由方程式可知,反应每消耗4mol氨气,反应转移
12mol电子,则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为
3mol×4×14×602×10
23=3×602×1023,故 C错误;D.
实际应用中,加入尿素的量越多,尿素水解生成的氨气过量,
柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大,故 D错误;故
选B.]
假期必刷27
素养提升
1.C 2.C 3.B
4.B [A.不能根据电解质的溶解性强弱判断电解质的强弱,
故 A错误;B.0.01molL-1的 H2CrO4 溶液 pH>2,说明
H2CrO4 部分电离,H2CrO4 是弱电解质,故B正确;C.NaHG
CrO4 的电离方程式可证明 NaHCrO4 是强电解质,不能证
明 H2CrO4 是弱电解质,故 C错误;D.NaCl和 NaHCrO4 都
属于强电解质,故 D错误;答案选B.]
5.D [电解质水溶液因含可自由移动的离子可导电、导电能
力与溶液中的离子浓度和离子所带电荷有关,当自由离子浓
度大幅下降或几乎为零时,导电能力也大幅下降或几乎为
0.A.醋 酸 是 弱 电 解 质,向 CH3COOH 溶 液 中 加 入 适 量
NaOH 固体生成强电解质溶液,自由离子浓度明显增加、导
电能力明显增强,A 错误;B.SO2 饱和溶液中存在亚硫酸属
于弱电解质,滴加适量 H2O2 溶液生成的硫酸溶液是强电解
质溶液,自由离子浓度明显增加、导电能力明显增强,B错
误;C.向 AgNO3 溶液中加入适量 NaCl固体生成氯化银沉
淀和硝酸钠溶液,自由离子浓度几乎不变、导电能力几乎不
变,C错误;D.向 H2SO4 稀溶液中加入适量 Ba(OH)2 固体
生成硫酸钡沉淀和水,恰好反应时,自由离子浓度几乎为零,
导电能力几乎为0,D正确;答案选 D.]
6.CD [A项,酸性越强,加水稀释时溶液 pH 变化越大,HF
酸性强于 HClO 溶液,加水稀释时pH 变化大,所以曲线Ⅰ
代表 HF稀释时pH 变化曲线,错误;B项,pH 相同的两种
酸,越弱的 酸 其 浓 度 越 大,消 耗 的 NaOH 溶 液 体 积 更 多,
HClO酸性弱于 HF,所以中和相同体积、相同浓度的 NaOH
溶液,消耗 HClO溶液的体积较小,错误;C项,酸越弱,电离
出 H+ 趋势越小,对水的电离抑制程度越低,所以 b点溶液
中水的电离程度比c点溶液中水的电离程度大,正确;D项,
溶液 中 c(R
- )
c(HR)c(OH- )
= c
(R- )
c(HR)
Kw
c(H+ )
=
Ka
Kw
,Ka 和
Kw 只随 温 度 的 改 变 而 改 变,所 以 从 b点 到 d点,溶 液 中
c(R- )
c(HR)c(OH- )
保持不变,正确.]
7.C [A.1L0.1molL-1 醋 酸 溶 液 中 醋 酸 的 物 质 的 量 为
0.1mol,醋酸属于弱酸,是弱电解质,在溶液中部分电离,存
在电离平衡,则 CH3COO- 的粒子数小于602×1022,故 A
错误;B.加入少量 CH3COONa固体后,溶液中 CH3COO-
的浓度增大,根据同离子效应,会抑制醋酸的电离,溶液中的
氢离子浓度减小,酸性减弱,碱性增强,则溶液的 pH 升高,
故B错误;C.1L0.1molL-1醋酸溶液中醋酸的物质的量
为0.1mol,滴加 NaOH 溶液过程中,溶液中始终存在物料
守恒,n(CH3COO- )+n(CH3COOH)=0.1mol,故 C正确;
031