第42讲 化学反应的方向和限度 化学平衡常数（作业）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第42讲 化学反应的方向 化学平衡常数 2025届高三化学第一轮复习 第42讲 化学反应的方向和限度 化学平衡常数 一、选择题 1．（2022·浙江1月选考）AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)＝An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是 A．ΔH和ΔS均大于零 B．ΔH和ΔS均小于零 C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零 D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零 2．（2023·常州高三模拟）氨催化氧化得NO，NO继续被氧化为NO2，再与水反应生成硝酸，氨气与硝酸反应可制化肥硝酸铵，已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－904.8 kJ·mol－1，下列说法正确的是 A．该反应ΔS＜0 B．反应物的总键能小于生成物的总键能 C．反应平衡常数K＝ D．平衡后升高温度，v正增大，v逆减小，平衡向逆反应方向移动 3．（2022·如皋期中改编）利用H2和CO2催化合成CH4的反应如下：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165 kJ·mol－1。下列能说明该反应已经达到化学平衡状态的是 ① 2v正(H2)＝v逆(H2O) ② 恒温恒容条件下，混合气体的密度不再变化 ③ 恒温恒压条件下，气体的体积不再变化 ④ CO2与H2O的物质的量之比保持不变 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 4．（2023·江苏各地模拟重组）下列叙述错误的是 A．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，反应的平衡常数可表示为K＝ B．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其他条件相同，增大，反应的平衡常数K不变 C．恒温恒容条件下，2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中再加入少量N2O4，达到新平衡后，的值不变 D．常温下，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(FeS)＝6.4×10－18，反应FeS(s)＋Zn2＋(aq)ZnS(s)＋Fe2＋(aq)的平衡常数K＝4.0×106 5．（2023·徐州高三质检）一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。 下列有关该反应的叙述正确的是 A．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等 B．达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0 C．若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ D．若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3 6．（2022·江苏省苏锡常镇四市下学期调研一）汽车尾气中的CO、NOx、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染；汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点－136°C，极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。汽车尾气净化装置可将污染物中的CO和NO转化为无害气体，发生反应为2CO(g)＋2NO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。对于反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，下列说法正确的是 A．反应的平衡常数可表示为K＝ B．使用催化剂可降低反应的活化能，减小反应的焓变 C．增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率 D．用E总表示键能之和，该反应ΔH＝E总(生成物)－E总(反应物) 7．（2022·如东检测）某温度下，气体反应体系达到化学平衡，平衡常数K＝，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加。下列说法正确的是 A．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g) B．降低温度，正反应速率增大 C．该反应的焓变为负值 D．增大c(A)、c(B)，K增大 8．（2022·如皋中学）在一定温度下，将X和Y各0.16 mol加入10 L恒容密闭容器中，发生下列反应：X(s)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0。一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表，下列说法正确的是 t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3 mol·L－1·min－1 B．此反应的平衡常数表达式为K＝ C．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)＞v(正) D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时Y的体积分数增大 9．（2023·南京、盐城二模）反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．上述反应平衡常数K＝ C．其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率 D．其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢 10．（2022·南京江宁期中）一定温度下，在2个容积均为1 L的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。相关反应数据如表所示： 容器 编号 温度/℃ (T2＞T1) 起始时物质的量/mol 10 s时物质的量/mol NO CO N2 Ⅰ T1 0.2 0.2 0.05 Ⅱ T2 0.2 0.2 0.05 下列说法正确的是 A．10 s时，容器Ⅰ中的反应处于平衡状态 B．10 s时，容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)＝0.005 mol·L－1·s－1 C．化学平衡常数：KⅡ＞KⅠ D．若起始时，向容器Ⅱ中充入0.08 mol NO、0.1 mol CO、0.04 mol N2和0.1 mol CO2，反应将向逆反应方向进行 11．（2022·江苏省盐城市上学期期中考试）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH，一般认为通过如下步骤来实现；①CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) ΔH1 ②CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH2；体系能量变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．ΔH1＜ΔH2 B．步骤②反应ΔS＞0 C．二氧化碳加氢制甲醇的总反应速率取决于步骤① D．二氧化碳加氢制甲醇的总反应的平衡常数K＝ 12．(2023·如皋一检)工业上用甲烷催化法可以制取乙烯，发生反应为2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＞0。T ℃，向体积为2 L的密闭容器中充入1 mol CH4，测得反应过程中部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．0～20 min内，v(H2)＝0.04 mol·L－1·min－1 B．反应在14 min时达到平衡 C．该反应的化学平衡常数K＝6.4 D．T ℃时，若起始向容器中充入CH4、C2H4、H2均为1 mol，则反应正向进行 二、填空题 13．（1）（2023·苏锡常镇一模）工业上制备Ti，采用碳氯化法将TiO2转化成TiCl4。在1 000 ℃时发生如下： ①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)＝TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝－51.0 kJ·mol－1 K1＝1.6×1014 ②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH2＝－223.0 kJ·mol－1 K2＝2.5×1018 则1 000 ℃时，反应③TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)的平衡常数K＝___________。 （2）（2023·镇江一中）已知： ①CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) K1 ②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) K2 反应③CH4(g)＋3CO2(g)4CO(g)＋2H2O(g)的K＝_________(用K1、K2表示)。 （3）（2023·南京部分学校期中调研）已知： ①Au＋＋2CN－[Au(CN)2]－ K1＝1038 ②Zn＋2Au＋Zn2＋＋2Au K2＝1082.7 ③Zn2＋＋4CN－[Zn(CN)4]2－ K3＝1016.7 “置换”时发生的反应为Zn＋2[Au(CN)2]－＝[Zn(CN)4]2－＋2Au，该反应的化学平衡常数K＝________。 14．（2022·辽宁节选）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 ΔS＝－200 J·K－1·mol－1。 回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下__________(填“能”或“不能”)自发。 （2）______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，__________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （4）方案二：M－LiH复合催化剂。 下列说法正确的是__________(填字母)。 a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （5）某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝__________； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______(填字母)。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 15．（2023·安庆、池州、铜陵联考）用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用，反应如下：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。 （1）在523 K、V L密闭容器中发生上述反应，下列说法能作为判断反应达到平衡状态的标志是________(填字母序号)。 a．容器内压强不再改变 b．体系内的气体密度不再改变 c．混合气体的平均摩尔质量不再改变 d．甲醇的浓度不再改变 （2）工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3通入反应装置，选择合适的催化剂，发生反应。 ①不同温度和压强下，CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。 i．图1中，压强p1______p2(填“＞”“＝”或“＜”)。 ii．图2中，压强为p2，温度高于503 K后，CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是________________ ___________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 ②实际生产中，测得压强为p3时，相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。 图3中523 K时的CH3OH产率最大，可能的原因是________(填字母序号)。 a．此条件下主反应限度最大 b．此条件下主反应速率最快 c．523 K时催化剂的活性最强 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$第42讲 化学反应的方向 化学平衡常数 2025届高三化学第一轮复习 第42讲 化学反应的方向和限度 化学平衡常数 一、选择题 1．（2022·浙江1月选考）AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)＝An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是 A．ΔH和ΔS均大于零 B．ΔH和ΔS均小于零 C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零 D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零 【答案】D 【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度，体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系，若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0，选D项。 2．（2023·常州高三模拟）氨催化氧化得NO，NO继续被氧化为NO2，再与水反应生成硝酸，氨气与硝酸反应可制化肥硝酸铵，已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－904.8 kJ·mol－1，下列说法正确的是 A．该反应ΔS＜0 B．反应物的总键能小于生成物的总键能 C．反应平衡常数K＝ D．平衡后升高温度，v正增大，v逆减小，平衡向逆反应方向移动 【答案】B 【解析】A项，该反应气体分子数增加，为熵增的反应，反应ΔS＞0，错误；B项，该反应为放热反应，则反应物的总键能小于生成物的总键能，正确；C项，由方程式可知，反应的平衡常数K＝，错误；D项，平衡后升高温度，正、逆反应速率均增大，错误。 3．（2022·如皋期中改编）利用H2和CO2催化合成CH4的反应如下：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－165 kJ·mol－1。下列能说明该反应已经达到化学平衡状态的是 ① 2v正(H2)＝v逆(H2O) ② 恒温恒容条件下，混合气体的密度不再变化 ③ 恒温恒压条件下，气体的体积不再变化 ④ CO2与H2O的物质的量之比保持不变 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【答案】B 【解析】v正(H2)＝2v逆(H2O)，说明该反应已经达到化学平衡状态，①错误；容器容积不变，气体质量不变，气体的密度为定值，不能说明反应已经达到平衡状态，②错误；正反应是气体分子数减小的反应，恒温恒压条件下，气体体积是变量，当气体体积不变时，说明反应已经达到平衡状态，③正确；CO2是反应物，H2O是生成物，CO2与H2O的物质的量之比保持不变，则体系中各物质的浓度不再发生改变，说明反应已经达到平衡状态，④正确；②④正确，选B项。 4．（2023·江苏各地模拟重组）下列叙述错误的是 A．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，反应的平衡常数可表示为K＝ B．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其他条件相同，增大，反应的平衡常数K不变 C．恒温恒容条件下，2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中再加入少量N2O4，达到新平衡后，的值不变 D．常温下，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(FeS)＝6.4×10－18，反应FeS(s)＋Zn2＋(aq)ZnS(s)＋Fe2＋(aq)的平衡常数K＝4.0×106 【答案】A 【解析】A项，平衡常数K＝，错误； B项，温度不变，K不变，正确；C项，平衡常数K＝，温度不变，K不变，正确；D项，平衡常数K＝＝＝＝＝4.0×106，正确。 5．（2023·徐州高三质检）一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。 下列有关该反应的叙述正确的是 A．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等 B．达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0 C．若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ D．若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3 【答案】A 【解析】A项，化学反应速达到平衡状态时，正、逆反应速率相等正确；B项，该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以SO2和O2的浓度不等于0，错误；C项，因为是可逆反应，所以消耗的SO2的物质的量小于2 mol、消耗O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于196.6 kJ，错误；D项，反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2～4 min三氧化硫的物质的量不变，为a mol，错误。 6．（2022·江苏省苏锡常镇四市下学期调研一）汽车尾气中的CO、NOx、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染；汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点－136°C，极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。汽车尾气净化装置可将污染物中的CO和NO转化为无害气体，发生反应为2CO(g)＋2NO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。对于反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，下列说法正确的是 A．反应的平衡常数可表示为K＝ B．使用催化剂可降低反应的活化能，减小反应的焓变 C．增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率 D．用E总表示键能之和，该反应ΔH＝E总(生成物)－E总(反应物) 【答案】C 【解析】A项，反应的平衡常数应表示为K＝) ，错误；B项，催化剂能改变反应的活化能，但不改变反应的焓变，错误；C项，增大压强能加快反应速率，反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，反应物的平衡转化率升高，正确；D项，反应的焓变为反应物键能之和减去生成物键能之和，用E总表示键能之和，该反应ΔH＝E总(反应物)－E总(生成物)，错误。 7．（2022·如东检测）某温度下，气体反应体系达到化学平衡，平衡常数K＝，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加。下列说法正确的是 A．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g) B．降低温度，正反应速率增大 C．该反应的焓变为负值 D．增大c(A)、c(B)，K增大 【答案】A 【解析】A项，反应为气体反应体系，根据K＝可知，该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g)，正确；B项，降低温度，正、逆反应速率均减小，错误；C项，温度适当降低，F的浓度增加，说明降温平衡逆向移动，则该反应的正反应为吸热反应，焓变为正值，错误；D项，温度不变，K不变，错误。 8．（2022·如皋中学）在一定温度下，将X和Y各0.16 mol加入10 L恒容密闭容器中，发生下列反应：X(s)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0。一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表，下列说法正确的是 t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3 mol·L－1·min－1 B．此反应的平衡常数表达式为K＝ C．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)＞v(正) D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时Y的体积分数增大 【答案】D 【解析】A项，前2 min，v(Z)＝2v(Y)＝2×＝4.0×10－3 mol·L－1·min－1，错误；B项，X为固体，不列入平衡常数表达式，错误；C项，正反应为放热反应，其他条件不变，降低温度，平衡正向移动，达到新平衡前v(正)＞v(逆)，错误；D项，其他条件不变，再充入0.2 mol Z，等效于增大压强，平衡逆向移动，平衡时Y的体积分数增大，正确。 9．（2023·南京、盐城二模）反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．上述反应平衡常数K＝ C．其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率 D．其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢 【答案】C 【解析】A项，该反应的ΔH＜0、ΔS＜0，根据反应自发进行的条件ΔH－TΔS＜0知，该反应在高温下不能自发进行，错误；B项，根据化学方程式可知，平衡常数K＝，错误；C项，该反应的正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，可提高NO的平衡转化率，正确；D项，提高CO的浓度，正反应速率瞬时增大，逆反应速率瞬时不变，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，达到平衡时，正、逆反应速率相等，错误。 10．（2022·南京江宁期中）一定温度下，在2个容积均为1 L的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。相关反应数据如表所示： 容器 编号 温度/℃ (T2＞T1) 起始时物质的量/mol 10 s时物质的量/mol NO CO N2 Ⅰ T1 0.2 0.2 0.05 Ⅱ T2 0.2 0.2 0.05 下列说法正确的是 A．10 s时，容器Ⅰ中的反应处于平衡状态 B．10 s时，容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)＝0.005 mol·L－1·s－1 C．化学平衡常数：KⅡ＞KⅠ D．若起始时，向容器Ⅱ中充入0.08 mol NO、0.1 mol CO、0.04 mol N2和0.1 mol CO2，反应将向逆反应方向进行 【答案】D 【解析】A项，反应是放热反应，由于T2＞T1，故达到平衡状态时，N2的物质的量：容器Ⅰ＞容器Ⅱ，10 s时，容器Ⅰ中的反应不处于平衡状态，错误；B项，10 s时，容器Ⅰ中，v(CO2)＝2v(N2)＝2×＝0.01 mol·L－1·s－1，错误；C项，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故KⅡ＜KⅠ，错误；D项，列三段式： 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) 起始/mol·L－1 0.2 0.2 0 0 变化/ mol·L－1 0.1 0.1 0.05 0.1 平衡/ mol·L－1 0.1 0.1 0.05 0.1 K＝＝5，若起始时，向容器Ⅱ中充入0.08 mol NO、0.1 mol CO、0.04 mol N2和0.1 mol CO2，Q＝＝6.25＞5＝K，则反应逆向进行，正确。 11．（2022·江苏省盐城市上学期期中考试）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH，一般认为通过如下步骤来实现；①CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) ΔH1 ②CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH2；体系能量变化如图所示。下列有关说法正确的是 A．ΔH1＜ΔH2 B．步骤②反应ΔS＞0 C．二氧化碳加氢制甲醇的总反应速率取决于步骤① D．二氧化碳加氢制甲醇的总反应的平衡常数K＝ 【答案】C 【解析】A项，由图可知：反应①为吸热反应ΔH1＞0，反应②为放热反应ΔH2＜0，ΔH1＞ΔH2，错误；B项，②CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g)化学计量数之和左侧大于右侧，为熵减，ΔS＜0，错误；C项，二氧化碳加氢制甲醇的总反应速率取决于步骤①，因为①反应的活化能大于②反应，活化能越大的为决速步骤，正确；D项，二氧化碳加氢制甲醇的总反应的平衡常数K＝，错误。 12．(2023·如皋一检)工业上用甲烷催化法可以制取乙烯，发生反应为2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＞0。T ℃，向体积为2 L的密闭容器中充入1 mol CH4，测得反应过程中部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．0～20 min内，v(H2)＝0.04 mol·L－1·min－1 B．反应在14 min时达到平衡 C．该反应的化学平衡常数K＝6.4 D．T ℃时，若起始向容器中充入CH4、C2H4、H2均为1 mol，则反应正向进行 【答案】D 【解析】A项，物质的量减少的为反应物，物质的量增加的为生成物，由图可知，20 min时达到平衡，Δn(CH4)＝1.0 mol－0.2 mol ＝0.8 mol，v(H2)＝v(CH4)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，错误；B项，由图可知，反应在14 min时未达到平衡，错误；C项，平衡时，CH4、C2H4、H2的浓度依次为0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.4 mol·L－1，则平衡常数K＝＝3.2，错误；D项，T℃时，若起始向容器中充入CH4、C2H4、H2均为1 mol，则Q＝＝0.5＜3.2＝K，则反应正向进行，正确。 二、填空题 13．（1）（2023·苏锡常镇一模）工业上制备Ti，采用碳氯化法将TiO2转化成TiCl4。在1 000 ℃时发生如下： ①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)＝TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝－51.0 kJ·mol－1 K1＝1.6×1014 ②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH2＝－223.0 kJ·mol－1 K2＝2.5×1018 则1 000 ℃时，反应③TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)的平衡常数K＝___________。 （2）（2023·镇江一中）已知： ①CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) K1 ②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) K2 反应③CH4(g)＋3CO2(g)4CO(g)＋2H2O(g)的K＝_________(用K1、K2表示)。 （3）（2023·南京部分学校期中调研）已知： ①Au＋＋2CN－[Au(CN)2]－ K1＝1038 ②Zn＋2Au＋Zn2＋＋2Au K2＝1082.7 ③Zn2＋＋4CN－[Zn(CN)4]2－ K3＝1016.7 “置换”时发生的反应为Zn＋2[Au(CN)2]－＝[Zn(CN)4]2－＋2Au，该反应的化学平衡常数K＝________。 【答案】（1）6.4×10－5 （2）K1K （3）1023.4 【解析】（1）1 000 ℃时，由盖斯定律可知，①－②得TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)，则其平衡常数K＝＝＝6.4×10－5；（2）由盖斯定律知，①＋②×2可得目标热化学方程式，则K＝K1K。（3）由盖斯定律知，②＋③－①×2可得目标热化学方程式，则K＝＝＝1023.4。 14．（2022·辽宁节选）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 ΔS＝－200 J·K－1·mol－1。 回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下__________(填“能”或“不能”)自发。 （2）______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，__________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （4）方案二：M－LiH复合催化剂。 下列说法正确的是__________(填字母)。 a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （5）某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝__________； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______(填字母)。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 【答案】（1）能 （2）高 低 （4）a （5）－1 a 【解析】（1）对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·mol－1)＝－32.8 kJ·mol－1＜0，故合成氨反应在常温下能自发；（2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增多，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度；（4）由题图可知，300 ℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误；（5）将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，两式联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确、c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。 15．（2023·安庆、池州、铜陵联考）用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用，反应如下：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。 （1）在523 K、V L密闭容器中发生上述反应，下列说法能作为判断反应达到平衡状态的标志是________(填字母序号)。 a．容器内压强不再改变 b．体系内的气体密度不再改变 c．混合气体的平均摩尔质量不再改变 d．甲醇的浓度不再改变 （2）工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3通入反应装置，选择合适的催化剂，发生反应。 ①不同温度和压强下，CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。 i．图1中，压强p1______p2(填“＞”“＝”或“＜”)。 ii．图2中，压强为p2，温度高于503 K后，CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是________________ ___________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 ②实际生产中，测得压强为p3时，相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。 图3中523 K时的CH3OH产率最大，可能的原因是________(填字母序号)。 a．此条件下主反应限度最大 b．此条件下主反应速率最快 c．523 K时催化剂的活性最强 【答案】（1）acd （2）①＞ CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和。副反应为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，主反应为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于副反应 ②bc 【解析】（1）a．正反应体积减小，压强是变量，所以容器内压强不再改变说明反应达到平衡状态，a正确；b．反应前后容器容积和混合气体的质量均是不变的，混合气体的密度始终不变，所以体系内的气体密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，b错误；c．正反应体积减小，混合气体的质量不变，平均摩尔质量是变量，所以混合气体的平均摩尔质量不再改变说明反应达到平衡状态，c正确；d．甲醇的浓度不再改变说明反应达到平衡状态，d正确；（2）①i．反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)为气体分子总数减小的反应，压强增大，平衡向正反应方向移动，有利于甲醇的生成；由图1可知p1时的甲醇平衡产率高于p2时的，因此，p1＞p2；ii．图2中，压强为p2时，CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和，副反应为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，主反应为放热反应，温度高于503 K后，CO2平衡转化率降低，因温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于副反应，所以CO2平衡转化率随温度升高而增大；②图3中523 K时的CH3OH产率最大，a．主反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，故a错误；b．温度越高，速率越快，所以此条件下主反应速率最快，造成产率增大，故b正确；c．催化剂能成千上万倍的加快反应速率，说明523 K时催化剂的活性最强，故c正确。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$