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2022届新高考化学第一轮复习课时作业:化学平衡常数 化学反应进行的方向(含解析)
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这是一份2022届新高考化学第一轮复习课时作业:化学平衡常数 化学反应进行的方向(含解析),共16页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
2022届新高考化学第一轮复习课时作业化学平衡常数 化学反应进行的方向一、选择题1、只改变一个影响化学平衡的因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是( )A.K值不变,平衡可能移动B.平衡向右移动时,K值不一定变化C.K值有变化,平衡一定移动D.相同条件下,同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍,K值也增大两倍解析:改变压强或浓度引起化学平衡移动时,K值不变,A项和B项均正确;K值只与温度有关,K值发生了变化,说明体系的温度改变,则平衡一定移动,C项正确;相同条件下,同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍,K值应该变为K,D项错误。答案:D2、已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断,下列反应中,在任何温度下都不能自发进行的是( )A.2O3(g)===3O2(g) ΔH<0B.2CO(g)===2C(s)+O2(g) ΔH>0C.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH<0D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH>0解析:在任何温度下都不能自发进行的反应符合ΔH-TΔS>0,即ΔH>0、ΔS<0,故B项反应符合题意。答案:B3、高温下,某反应达到平衡状态,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2的浓度减小。下列说法正确的是( )A.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)B.该反应的焓变为正值C.升高温度,逆反应速率减小D.恒温恒容时,增大压强,H2的浓度一定减小解析:该反应的平衡常数K=,可得化学方程式:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),A错误;恒容时,温度升高,H2的浓度减小,说明平衡正向移动,则该反应的ΔH>0,B正确;升高温度,正、逆反应速率均增大,C错误;恒温恒容时,若充入“惰性”气体增大压强,平衡不发生移动,c(H2)不变,D错误。答案:B4、下列变化过程中,ΔS<0的是( )A.氯化钠溶于水中B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)C.干冰(CO2)的升华D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)解析:A.氯化钠溶于水中,固体变成溶液,混乱度增大,ΔS>0,故A错误;B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s),气体体积减小,反应后熵变减小,ΔS<0,故B正确;C.干冰(CO2)的升华,混乱度增大,ΔS>0,故C错误;D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g),气体体积增大,混乱度增大,ΔS>0,故D错误。答案:B5、对于反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0,下列有关说法正确的是( )A.平衡常数表达式为K=B.增大体系压强,平衡常数K不发生变化C.升高体系温度,平衡常数K减小D.增加C(s)的量,平衡正向移动解析:平衡常数表达式应为K=,A错误;增大体系压强,温度不变,故平衡常数K不发生变化,B正确;升高体系温度,平衡正向移动,平衡常数K增大,C错误;增加C(s)的量,平衡不移动,D错误。答案:B6、将1 mol N2O5置于2 L密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g);②N2O4(g) 2NO2(g)。达到平衡时,c(O2)=0.2 mol·L-1,c(NO2)=0.6 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )A.3.2 B.0.2 C. D.解析:N2O5分解得到N2O4部分转化为NO2(g),平衡时c(O2)=0.2 mol·L-1,c(NO2)=0.6 mol·L-1,则平衡时c(N2O4)=2c(O2)-c(NO2)=0.2 mol/L×2-×0.6 mol/L=0.1 mol/L,平衡时c(N2O5)=-2c(O2)=0.5 mol/L-0.2 mol/L×2=0.1 mol/L,故反应①的平衡常数K===0.2。答案:B7、下列过程一定不能自发进行的是( )A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH>0B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH>0D.2CO(g)===2C(s)+O2(g) ΔH>0解析:A.ΔH>0,ΔS>0,在较高温度下可满足ΔH-T·ΔS<0,即在较高温度下反应能自发进行,故A不选;B.ΔH<0,ΔS<0,温度较低时即可满足ΔH-T·ΔS<0,能自发进行,故B不选;C.ΔH>0,ΔS>0,在较高温度下可满足ΔH-T·ΔS<0,即在较高温度下反应能自发进行,故C不选;D.ΔH>0,ΔS<0,一般情况下ΔG=ΔH-T·ΔS>0,不能自发进行,故选D。答案:D8、在一定体积的1 L密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:t/℃7008008301 000K0.60.91.01.7下列说法正确的是( )A.上述生成CO和H2O的反应为放热反应B.加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO2的转化率C.830℃达平衡后,再充入1.0 mol H2,K值增大,平衡正向移动D.830℃时反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数为1解析:A.由表格数据可知,温度越高,K越大,则生成CO和H2O的反应为吸热反应,故A错误;B.该反应为气体体积不变的反应,加压、使用催化剂,平衡均不移动,则不能提高转化率,而增大H2浓度能提高CO2的转化率,故B错误;C.充入1.0 mol H2,反应物浓度增大,但K只与温度有关,则平衡正向移动,但K不变,故C错误;D.逆反应的K互为倒数关系,由830℃时CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)K=1.0,则830℃时反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K==1,故D正确。答案:D9、在一定温度下,改变反应物中n(SO2)对反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0的影响如图所示,下列说法正确的是( )A.反应b、c点均为平衡点,a点未达到平衡且向正反应方向进行B.a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>KaC.上述图象可以得出SO2的含量越高得到的混合气体中SO3的体积分数越高D.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高解析:题图中曲线是SO2的起始物质的量与平衡时SO3的体积分数的关系,因此曲线上的所有点都是在对应条件下平衡时SO3的体积分数,A项错误;由于温度没有变化,不同平衡点的平衡常数相等,B项错误;从曲线图上可以看出平衡时SO3的体积分数随起始时SO2的物质的量的增加先增大后减小,C项错误;反应达到平衡时充入SO2,平衡正向移动,O2转化率增大,SO2转化率减小,因此a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高,D项正确。答案:D10、某温度下,H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和 CO2(g),其起始浓度如表所示:起始浓度甲乙丙c(H2)/ mol·L-10.0100.0200.020c(CO2)/ mol·L-10.0100.0100.020下列判断不正确的是( )A. 平衡时,乙中CO2的转化率大于60%B. 平衡时,甲和丙中H2的转化率均是60%C. 平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 mol·L-1D. 反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢解析:设平衡时甲中CO2的转化浓度为x mol·L-1, H2(g)+ CO2(g) H2O(g)+CO(g) 起始/(mol·L-1) 0.010 0.010 0 0 转化/(mol·L-1) x x x x 平衡/(mol·L-1) 0.010-x 0.010-x x x根据平衡常数表达式:K==,解得x=0.006,则甲中CO2的转化率为×100%=60%,由于乙相对甲增大了c(H2),因此CO2的转化率增大,A项正确;丙与甲为等效平衡,转化率相等,B项正确;平衡时甲中c(CO2)=0.010 mol·L-1-0.006 mol·L-1=0.004 mol·L-1,丙中CO2的平衡浓度是甲中的两倍为0.008 mol·L-1,C项错误;丙中反应物浓度最大,反应速率最快,甲中反应物浓度最小,反应速率最慢,D项正确。答案:C11.若10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表:实验编号温度/℃起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列说法正确的是( )A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0至5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol/(L·min)B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%D.实验④中,达到平衡时,b>0.060解析:实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则浓度是0.005 0 mol/L,根据反应的化学方程式可知,同时生成的N的物质的量浓度也是0.005 0 mol/L,因此0至5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=0.005 0 mol/L ÷5 min =1.0×10-3 mol/(L·min),所以A项错误;实验②中,平衡时M的浓度是0.008 0 mol/L,则同时生成的N的浓度是0.008 0 mol/L,消耗X和Y的浓度均为0.008 0 mol/L,因此平衡时X和Y的浓度分别为0.01 mol/L-0.008 0 mol/L=0.002 0 mol/L,0.04 mol/L-0.008 0 mol/L=0.032 mol/L,因此反应的平衡常数K==1,所以B项错误;根据反应的化学方程式可知,如果X的转化率为60%,则X(g) + Y(g) M(g)+N(g)起始浓度(mol/L) 0.020 0.030 0 0转化浓度(mol/L) 0.012 0.012 0.012 0.012平衡浓度(mol/L) 0.008 0.018 0.012 0.012温度不变,平衡常数不变,则K==1,即反应达到平衡状态,因此最终平衡时X的转化率为60%,所以C项正确;700 ℃时 X(g) + Y(g) M(g)+ N(g)起始浓度(mol/L) 0.040 0.010 0 0转化浓度(mol/L) 0.009 0.009 0.009 0.009平衡浓度(mol/L) 0.031 0.001 0.009 0.009则该温度下平衡常数K==2.9>1,这说明升高温度平衡常数减小,即平衡向逆反应方向移动,因此正反应为放热反应。若容器④中的温度也是800 ℃,由于反应前后体积不变,则与③相比,平衡是等效的,因此最终平衡时M的物质的量是b=0.5 a=0.06 mol。当温度升高到900 ℃时平衡向逆反应方向移动,因此b<0.060,所以D项错误。答案:C二、非选择题11、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:T/℃7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:(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,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为_____________℃。该温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g),充分反应,达到平衡时,CO2的转化率为____________。(4)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2 mol·L-1,c(H2)=1.5 mol·L-1,c(CO)=1 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,则正、逆反应速率的比较为v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。解析:(2)温度越高,K值越大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应。(3)由题意可得K=1,查表可知温度为830℃,设反应了的CO2为x mol,则消耗掉的H2为x mol,生成的CO和H2O均是x mol(体积为V L)。K=1=,整理得x=0.5。则CO2的转化率为50%。(4)Qc===1>0.9,所以v(正)<v(逆)。答案:(1) (2)吸热 (3)830 50% (4)<13、二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。在一个2 L密闭恒容容器中分别投入1.5 mol CO2、5.0 mol H2,发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH;在不同温度下,用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化情况如图所示。(1)该反应的ΔH______0(填“>”“<”或“不能确定”)。(2)在TA温度下的平衡常数K=____________。(3)提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是_____________(列举一项)。(4)在TA温度下,其他条件不变,起始时若按1 mol CO2、2 mol H2、 1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)进行投料,此时v正____________v逆(填“>”“<”或“=”)。解析:(1)根据图像,升高温度,H2的物质的量增加,平衡逆向移动,正反应放热,ΔH<0。(2) 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)起始/mol 1.5 5 0 0转化/mol 1 3 0.5 2平衡/mol 0.5 2 0.5 2K==4。(3)增大压强或增大H2(g)浓度,可以使平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大。(4)在TA温度下,其他条件不变,起始时若按1 mol CO2、2 mol H2、1 mol C2H4(g)、2 mol H2O(g)进行投料,Qc==2<K,所以反应向正反应方向进行,v正>v逆。答案:(1)< (2)4(3)增大压强(或增大H2浓度、移走产物) (4)>14.汽车在行驶过程中有如下反应发生:ⅰ.N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180.7 kJ·mol-1ⅱ.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·mol-1(1)能表示CO燃烧热的热化学方程式为_______________。(2)反应ⅱ在____________(填“较高”或“较低”)温度下能自发进行。(3)T温度时,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO发生反应ⅱ,5 min时达到平衡,测得0~5 min内该反应速率v(N2)=0.016 mol·L-1·min-1。①T温度时,该反应的平衡常数K=____________。②平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为____________。(4)一定条件下,向起始容积为5 L的恒压密闭容器中充入1 mol N2和1 mol O2发生反应ⅰ。O2的平衡转化率[α(O2)]与温度(T)的关系如图1所示;正反应的平衡常数(K正)与温度(T)的关系如图2所示。①图1中,M、N、P三点所对应的状态下,v正>v逆的是____________(填字母),理由为__________________________。②T1温度时,K正=1,则O2的平衡转化率为________(保留三位有效数字);在图2中画出逆反应平衡常数(K逆)与温度(T)的关系曲线。解析:(1)根据盖斯定律,(ⅰ+ⅱ)×得CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=-282.9 kJ·mol-1。(2)反应ⅱ的ΔH<0,ΔS<0,要使ΔH-TΔS<0,T值应较小,所以反应ⅱ在较低温度下能自发进行。(3)①由v(N2)=0.016 mol·L-1·min-1,可知5 min达到平衡时,c(N2)=0.08 mol·L-1,则c(CO2)=0.16 mol·L-1,c(CO)=c(NO)=0.04 mol·L-1,故平衡常数K==800。②恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比,则平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为(0.4+0.4+0.8+1.6)∶(2+2)=4∶5。(4)①一定温度下,M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率,反应正向进行建立平衡,v正>v逆。②设T1温度下达到平衡时NO的浓度为x mol·L-1,则平衡时c(N2)=mol·L-1,c(O2)=mol·L-1,平衡常数K===1,解得x=0.133,故O2的平衡转化率为×100%=33.3%。K正·K逆=1,故逆反应平衡常数(K逆)与温度(T)的关系曲线与正反应平衡常数(K正)与温度(T)的关系曲线完全对称。答案:(1)CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH=-282.9 kJ·mol-1(2)较低(3)①800 ②4∶5(4)①M 一定温度下,M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率,反应正向进行建立平衡 ②33.3% 如图
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