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2024届人教版高考化学一轮复习课练22化学平衡常数、化学反应的方向作业含答案
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这是一份2024届人教版高考化学一轮复习课练22化学平衡常数、化学反应的方向作业含答案，共21页。试卷主要包含了反应，下列有关化学反应的描述正确的是，下列判断不正确的是等内容，欢迎下载使用。
课练22__化学平衡常数、化学反应的方向
练
1．反应：Fe(s)＋CO2(g)⇌FeO(s)＋CO(g)，700℃时平衡常数为1.47，900℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( )
A．升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
C．该反应的正反应是吸热反应
D．增大CO2浓度，平衡常数增大
2．下列有关化学反应的描述正确的是( )
A．常温下能自发进行的反应，其ΔH<0
B．一定条件下能自发进行的反应，其ΔS>0
C．自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生
D．ΔH>0和ΔS<0的反应，在任何温度下都不能自发进行
3．下列判断不正确的是( )
A．4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则它是焓增反应
B．2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)是焓减反应，它在较低温度下能自发进行
C．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D．Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)是焓减、熵增反应，该反应能自发进行
4．在体积为2L的恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.36molCO，在催化剂存在的条件下发生反应2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)，测得NO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)的ΔH＜0
B．图中A点所示条件下，延长反应时间能提高NO的转化率
C．T1K下，该反应的正反应速率：A点大于B点
D．T2K下，C点所对应的平衡常数K＜4
练
5．[2022·海南卷，8]某温度下，反应
CH2===CH2(g)＋H2O(g)⇌CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是( )
A．增大压强，v正>v逆，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，
CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
6．[2022·上海卷，20]向体积为1L的容器中充入4molA，发生反应：2A(s)⇌2B(g)＋C(？)，不同温度下的平衡常数与达到平衡时B的物质的量如下：
温度
T1
T2
K
4
1
n(B)/mol
x
y
下列说法正确的是( )
A．容器中气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到平衡
B．T1时，若平衡时剩余2molA，则C必为气体
C．T2时，当反应达到平衡后，容器内剩余A的物质的量为3mol
D．T2时，若容器的体积变为2L，则平衡时n(B)＝2ymol
7．[2022·江苏卷，10]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＝
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
8．[2022·湖南卷，14](双选)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)⇌Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．气体的总物质的量：na
D．反应速率：va正
9．[2023·遂宁模拟]已知下列反应的平衡常数：H2(g)＋S(s)⇌H2S(g)，K1；S(s)＋O2(g)⇌SO2(g)，K2。则反应：H2(g)＋SO2(g)⇌O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为( )
A．K1＋K2B．K1－K2
C．K1×K2D．
10．[2023·保定模拟]将2molCH4(g)和5molH2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是( )
A.KA>KB＝KC>KD
B．KA
D．KA＝KB
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
A.正反应是吸热反应
B．25℃时，反应G(g)⇌E(s)＋4F(g)的平衡常数为0.5
C．80℃时，测得某时刻F、G的浓度均为0.5mol·L－1，此时v正>v逆
D．恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积分数增大
12．[2023·山东模考]反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应Ⅰ、Ⅱ发生在氧化炉中，反应Ⅲ发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如下表所示。下列说法正确的是( )
A.使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可增大氧化炉中NO的含量
B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
D．氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．汽车排气管上安装的催化转换器使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH＝－113kJ·mol－1，ΔS＝－145J·mol－1·K－1，下列说法错误的是( )
A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
2．400℃，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数K＝0.5。相同温度下，按4种不同投料比在密闭容器中分别进行实验，某时刻测得下列4组数据。下列说法正确的是( )
①
②
③
④
c(N2 )/mol·L－1
1
0.6
20
1.2
c(H2)/mol·L－1
1
1
0.1
2
c(NH3)/mol·L－1
1
1.2
0.1
1.2
A.①中反应正向进行
B．②的平衡常数最大
C．③中反应达到平衡
D．使用催化剂可以提高④中H2的平衡转化率
3．[2023·福建厦门一中月考]在容积为2.0L的密闭容器内，物质D在T℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图。下列叙述不正确的是( )
A．反应开始至3min，A的平均反应速率为0.0667mol·L－1·min－1
B．该反应的平衡常数表达式为K＝c2(A)·c(B)
C.已知该反应的ΔH＞0，则第5min时图像呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度
D．若第7min时增加D的物质的量，则表示A的物质的量变化的曲线是a
4．[2023·山东烟台期末]科研工作者利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是( )
温度/K
化学平衡常数
Ⅰ.C2H5OH(g)
C2H4(g)＋H2O(g)
Ⅱ.2C2H5OH(g)
C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)
500
3.2
0.80
700
7.7
0.14
900
12.3
0.12
A.升高温度，反应Ⅰ的速率加快，反应Ⅱ的速率减慢
B．改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．降低温度使C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)平衡逆向移动
D.500K时，C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)的化学平衡常数为5.6
5．已知：2CO2(g)⇌2CO(g)＋O2(g) ΔH1＝＋566.0kJ·mol－1；S(l)＋O2(g)⇌SO2(g) ΔH2＝－296.0kJ·mol－1，已知某反应的平衡常数K＝，则该反应的ΔH3等于( )
A．－540.0kJ·mol－1
B．540.0kJ·mol－1
C．－270.0kJ·mol－1
D．270.0kJ·mol－1
6．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)⇌C(g)，若开始时通入1molA和1molB，达到平衡时生成amolC。则下列说法错误的是( )
A．若开始时通入3molA和3molB，达到平衡时，生成的C的物质的量为3amol
B．若开始时通入4molA、4molB和2molC，达到平衡时，B的物质的量一定大于4mol
C．若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为
D．若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，混合气体的平均相对分子质量不变
7．[2023·黄冈调研]已知反应：CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)⇌CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系，则下列说法错误的是( )
A．图甲中，w2>1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C.温度为T1、w＝2时，Cl2的平衡转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将增大
8．温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中均发生反应：2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v消耗(NO2)＝k正·c2(NO2)，v逆＝v消耗(NO)＝2v消耗(O2)＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法不正确的是( )
A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K＝
B．容器Ⅱ中起始反应正向进行最终达到平衡
C．达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若T2>T1，则>1.25
9．一定温度下，在容积为2L的密闭容器中发生反应：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2＞t1)：
0
1.20
0.60
0
0
t1
0.80
t2
0.20
下列说法正确的是( )
A．反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝mol·L－1·min－1
B．平衡时CO的转化率为66.67%
C．该温度下反应的平衡常数为1
D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60mol，n(H2O)＝1.20mol，则平衡时n(CO2)＝0.20mol
10．某温度下2L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是( )
X
Y
W
n(起始状态)/mol
2
1
0
n(平衡状态)/mol
1
0.5
1.5
A.该温度下，此反应的平衡常数K＝6.75
B．升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH＞0
C．增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝
二、非选择题：本题共3小题。
11．(1)T℃时，存在如下平衡：2NO2(g)⇌N2O4(g)。该反应正、逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为v正＝k正c2(NO2)，v逆＝k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数)，且lgv正～lgc(NO2)与lgv逆～lgc(N2O4)的关系如图所示。
①T℃时，该反应的平衡常数K＝________。
②T℃时，往刚性容器中充入一定量NO2，平衡后测得c(N2O4)为1.0mol·L－1，则平衡时NO2的物质的量分数为________(以分数表示)。平衡后v逆＝________(用含a的表达式表示)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。向一恒压密闭容器中加入一定量(足量)的活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。
①则t2时刻改变的条件为________。
②t1时刻的v逆________t2时刻的v正(填“>”“<”或“＝”)。
(3)在恒容密闭容器中发生反应2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH<0。下列说法正确的是________(填序号)。
A．及时分离出生成的尿素，有利于NH3的转化率增大
B．反应达到平衡后，混合气体的密度不再改变
C．反应在任何温度下都能自发进行
D．当尿素的质量不变时，说明反应达到平衡
12．甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
(1)在恒容密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是________(填字母)。
a．平衡正向移动
b．混合气体的平均相对分子质量增大
c．CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是：K3＝________。
(3)500℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2mol·L－1H2和1mol·L－1CO，则B点时化学平衡常数为________。
(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，起始浓度如下表所示。其中甲经2min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05mol·L－1，甲中CO2的转化率为________，乙中CO2的转化率________甲。(填“大于”“等于”或“小于”)
起始浓度
甲
乙
c(H2)/(mol·L－1)
0.10
0.20
c(CO2)/(mol·L－1)
0.10
0.20
13.二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如图：
(1)该可逆反应的化学方程式为________________________________________。使用催化剂Ni/Al2O3________(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。
(2)300℃下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300℃升至500℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是________(填字母)。
A．该反应的ΔH<0
B．平衡常数大小：K(500℃)>K(300℃)
C．300℃下，减小的值，CO2的平衡转化率升高
D．反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(H2O)
(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图1所示，L和X表示温度和压强。
①X表示的物理量是________。
②L1________L2(填“<”或“>”)，判断理由是____________________________________________________________。
(4)向1L恒容密闭容器中加入4.0molH2(g)，1.0molCO2，控制条件(催化剂为Ni/Al2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图2所示。
①4min时CO2的转化率为________。
②T1温度下该反应的化学平衡常数为________。
课练22 化学平衡常数、化学反应的方向
狂刷小题 夯基础
[练基础]
1．C A项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B项，固体物质浓度视为常数，不列入平衡常数的表达式，该反应的化学平衡常数表达式为K＝，错误；C项，温度升高，K增大，则该反应的正反应为吸热反应，正确；D项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。
2．D 常温下能自发进行的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2和NH4Cl的反应为吸热反应，但该反应在常温下可以自发进行，A项错误；有些熵减的反应也能自发进行，B项错误；某些自发反应需在一定条件下才能发生，而非自发反应具备了一定条件也可能发生，C项错误；ΔH－T·ΔS<0时反应能自发进行，因此ΔH>0，ΔS<0的反应，ΔH－T·ΔS>0恒成立，该反应在任何温度都不能自发进行，D项正确。
3．A A项，该反应是熵减反应，能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，即该反应是焓减反应，错误；B项，该反应是气体分子数减小的反应，熵小于0，所以，该反应在较低温度下能自发进行，正确；C项，由ΔH－TΔS＜0可知，该反应能自发进行，正确；D项，该反应能自发进行，正确。
4．D A．由图可知，随温度升高，NO的平衡转化逐渐降低，平衡向逆向移动，该反应为放热反应，正确；B.由图可知，A未达到平衡，在温度一定时，A点转化率升高到达平衡点B，故延长反应时间到达平衡状态时，NO转化率提高，正确；C.A未达到平衡，A点转化率升高到达平衡点B，故A到B为正向建立平衡过程，A点正反应速率大于B点，正确；D.由图可知，C点NO的转化率为60%，则NO反应量为0.2mol×60%＝0.12mol，
2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)
起始量0.2mol0.36mol00
反应量0.12mol0.12mol0.12mol0.06mol
平衡量0.08mol0.24mol0.12mol0.06mol
密闭容器体积为2L，故c(NO)＝0.04mol·L－1，c(CO)＝0.12mol·L－1，c(CO2)＝0.06mol·L－1，c(N2)＝0.03mol·L－1，K＝＝＝4.6875＞4，故D错误。
[练高考]
5．C 该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可使平衡向正反应方向移动，故v正>v逆，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A错误；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错误；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；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错误。
6．D 如果C不是气体，则容器内的气体只有B，气体的平均摩尔质量始终为B的摩尔质量，如果C为气体，由于B、C均为生成物，且物质的量之比始终为2∶1，则容器中气体的平均摩尔质量为，始终为定值，因此容器内气体的平均摩尔质量不变时，无法判断该反应是否达到平衡，A错误；T1时，若平衡时剩余2molA，则生成了2molB和1molC，容器内B的浓度为2mol·L－1，若C为气体，则C的浓度为1mol·L－1，平衡常数K＝c2(B)×c(C)＝4，符合题目条件，若C不是气体，则K＝c2(B)＝4，也符合题目条件，故C不一定是气体，B错误；T2时，反应达到平衡后容器内剩余3molA，则生成了1molB和0.5molC，若C不是气体，则K＝c2(B)＝1，符合题目条件，若C为气体，则K＝c2(B)×c(C)＝0.5，与题目条件不符，故C错误；T2时，容器体积变为2L，由于平衡常数只与温度有关，所以平衡常数保持不变，又因为K＝c2(B)×c(C)＝c3(B)或K＝c2(B)，所以需要c(B)保持不变，则平衡时n(B)＝2ymol，D正确。
7．B A项，该反应气体的物质的量增大，即熵增大，ΔS>0，错误；C项，该反应中O2、NO为氧化剂，NH3为还原剂，NH3转化为N2，N由－3价转化为0价，则消耗1molNH3，转移3mol电子，错误；D项，当加入的尿素过多时，产生的过量的NH3也会污染空气，错误。
8．BC 由图可知，绝热过程甲开始时压强增大，而2X(g)＋Y(g)⇌Z(g)是气体物质的量减少的反应，故该反应放热，ΔH<0，A项错误；a、c两点压强相同，a点温度高于c点，故气体的总物质的量：na
起始量/mol210
变化量/mol2xxx
平衡量/mol2－2x1－xx
a点时压强为起始压强的一半，则3－2x＝1.5，解得x＝0.75，K＝＝12，而a点平衡实际上是绝热条件下达到的平衡，要使平衡压强为p，体系中的气体总物质的量应小于1.5mol，计算得到的x偏小，故a点平衡常数K>12，C项正确；a点温度高于b点，故反应速率：va正>vb正，D项错误。
[练模拟]
9．D H2(g)＋S(s)⇌H2S(g)的平衡常数K1＝，S(s)＋O2(g)⇌SO2(g)的平衡常数K2＝，反应H2(g)＋SO2(g)⇌O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝＝。
10．B 由图可知B、C温度相同，则平衡常数相同，即KB＝KC，压强为p1时，A到C点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KA
12．A 使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可促进反应Ⅰ的发生，增大氧化炉中NO的含量，故A正确；升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ的化学平衡常数均减小，则正反应均为放热反应，无法通过改变氧化炉的温度达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的效果，故B错误；反应Ⅰ和反应Ⅱ的正反应均为气体分子数增大的反应，无法通过改变氧化炉的压强达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的效果，故C错误；反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ正反应均为放热反应，所以氧化炉出气在进入氧化塔前应降低温度，故D错误。
综合测评 提能力
1．B 该反应放热，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；298K时，该反应的ΔH－TΔS＝－113kJ·mol－1－298K×(－0.145kJ·mol－1·K－1)＝－69.8kJ·mol－1<0，在常温下能自发进行，B错误，C正确；NO、CO会与血红蛋白结合而使人中毒，D正确。
2．C A．①中Qc＝＝1＞K，反应逆向进行，错误；B.平衡常数仅与温度有关，相同温度下，按4种不同投料比在密闭容器中分别进行实验，则4组数据平衡常数相同，错误；C.③中Qc＝＝＝0.5＝K，反应达到平衡，正确；D.催化剂只改变反应的速率，不改变平衡移动，所以使用催化剂不可以提高④中H2的平衡转化率，错误。
3．D 反应开始至3min，反应生成0.4molA(g)，则有v(A)＝≈0.0667mol·L－1·min－1，A正确；反应开始至3min，消耗D及生成A、B的物质的量分别为0.4mol、0.4mol和0.2mol，D、A、B的物质的量之比为0.4mol∶0.4mol∶0.2mol＝2∶2∶1，则该反应的化学方程式为2D(s)⇌2A(g)＋B(g)，故平衡常数表达式为K＝c2(A)·c(B)，B正确；若该反应的ΔH＞0，升高温度，平衡正向移动，n(D)减小，n(A)、n(B)增大，与图像相符合，C正确；D为固体，增加D的物质的量，平衡不移动，n(A)不变，曲线b符合，D错误。
4．C 升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，A项错误；温度升高，反应Ⅰ的平衡常数增大，反应Ⅱ的平衡常数减小，则反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，升高温度可以促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，但由于反应Ⅱ是反应前后气体分子数不变的反应，改变压强不能使反应Ⅱ的平衡发生移动，B项错误；反应Ⅰ×2－Ⅱ可得反应：C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g) K＝，随着温度升高，K1增大，K2减小，则K增大，该反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，C项正确。由C项分析知，500K时该反应的平衡常数为12.8，D项错误。
5．C 平衡常数K＝，固体和纯液体不写入表达式，已知某反应的平衡常数K＝，反应的化学方程式：SO2(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋S(l) ΔH3，已知：①2CO2(g)⇌2CO(g)＋O2(g) ΔH1＝＋566.0kJ·mol－1；②S(l)＋O2(g)⇌SO2(g) ΔH2＝－296.0kJ·mol－1，结合盖斯定律计算(①＋②)得到热化学方程式：2CO2(g)＋S(l)⇌SO2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋270.0kJ·mol－1，热化学方程式改变方向，得到该反应的热化学方程式：SO2(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋S(l) ΔH3＝－270.0kJ·mol－1。
6．B A．恒温恒压下，开始时通入3molA和3molB与开始时通入1molA和1molB，A与B的物质的量之比都是1∶1，为等效平衡，反应物的转化率相同，故达到平衡时，生成的C的物质的量为3amol，故A正确；B.开始时通入4molA、4molB和2molC，可能处于平衡状态，可能向正反应进行，可能向逆反应进行，故达到平衡时，B的物质的量可能等于、小于或大于4mol，故B错误；C.若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，等效为开始通入6molA、6molB，与开始时通入1molA和1molB为等效平衡，C的含量相同，由A(g)＋B(g)⇌C(g)可知，生成amolC，混合气体总物质的量减少amol，故C的物质的量分数为，故C正确；D.若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，等效为开始时通入2molA、2molB，与原平衡为等效平衡，平衡时各组分的含量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，故D正确。
7．C w增大，CH2===CHCH3的转化率增大，则φ减小，由上述分析可知：w2>w1＝1，A项正确；由图甲知，w一定时，温度升高，φ增大，说明正反应为放热反应，故温度升高，正反应平衡常数减小，故图乙中曲线A、B分别表示逆反应的平衡常数、正反应的平衡常数，B项正确；由图乙可知，T1时平衡常数为1，设起始时CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为amol和2amol，达到平衡时转化的Cl2的物质的量为xmol，根据三段式法进行计算：
CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)⇌CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)
起始/mol a2a00
转化/mol xxxx
平衡/mol a－x2a－xxx
则＝1，解得x＝a，则Cl2的平衡转化率为a÷2a×100%≈33.3%，C项错误；该反应在反应前后气体分子数不变，正反应放热，在恒容绝热装置中进行题述反应，体系内温度升高，根据pV＝nRT知，达到平衡时装置内的气体压强将增大，D项正确。
8．D 在平衡状态下，v正＝v逆，即k正·c2(NO2)＝k逆·c2(NO)·c(O2)，可求出K＝，A正确；
由容器Ⅰ中反应列三段式：
2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)
起始/(mol·L－1) 0.600
转化/(mol·L－1) 0.40.40.2
平衡/(mol·L－1) 0.20.40.2
可以求出平衡常数K＝＝0.8，根据容器Ⅱ的起始投料，浓度商Q＝＝
起始/(mol·L－1) 00.50.35
转化/(mol·L－1) 2x2xx
平衡/(mol·L－1) 2x0.5－2x0.35－x
由0.5－2x＝2x＋0.35－x，解得x＝0.05，求出此时反应的浓度商Q＝＝4.8>0.8，说明反应继续向逆反应方向进行，达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数应小于50%，C正确；由于该反应的正反应是吸热反应，若T2>T1，所以升温至T2时平衡常数增大，即>0.8，则<1.25，D错误。
9．C 由表中数据可知，反应在t1min内消耗0.40molCO(g)和0.40molH2O(g)，同时生成0.40molH2，则有v(H2)＝＝mol·L－1·min－1，A错误；在t1min内消耗0.40molH2O(g)，此时剩余0.20molH2O(g)，而t2min时n(H2O)仍为0.20mol，则t1min时该反应达到平衡状态，故平衡时CO的转化率为×100%≈33.33%，B错误；据“三段式”法计算：
CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
起始浓度/(mol·L－1)0.600.30 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.200.200.200.20
平衡浓度/(mol·L－1) 0.400.100.200.20
则该温度下反应的平衡常数K＝＝＝1，C正确；其它条件不变K不改变
CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
起始浓度0.30.600
变化浓度xxxx
平衡浓度0.3－x0.6－xxx
x2＝(x－0.3)·(x－0.6)
x＝0.2
则n(CO2)＝0.2mol/L×2L＝0.4mol，D错误。
10．A 由表中数据可知，Δn(X)＝1mol、Δn(Y)＝0.5mol、Δn(W)＝1.5mol，所以，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝1mol∶0.5mol∶1.5mol＝2∶1∶3，反应方程式为2X＋Y⇌3W。反应前后气体的物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，所以平衡常数K＝＝＝6.75，故A正确；升高温度W的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，错误；该反应前后气体的物质的量不发生变化，增大压强，正、逆反应速率均增大相同的倍数，平衡不移动，错误；该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝，错误。
11．答案：(1)①100 ② 10a
(2)①向密闭容器中加入NO ②<
(3)BD
解析：(1)①根据速率方程可知，lgv正＝lgk正＋2lgc(NO2)，lgv逆＝lgk逆＋lgc(N2O4)，则表示lgv正的曲线斜率较大，表示lgv逆的曲线斜率较小，由图像可知，lgk正＝a＋2，lgk逆＝a。平衡时v正＝v逆，则k正c2(NO2)＝k逆c(N2O4)，K＝＝＝＝100；②设平衡时c(NO2)＝xmol·L－1，K＝＝＝100，解得x＝0.1mol·L－1，则平衡时φ(NO2)＝＝，v正＝k正c2(NO2)＝10a＋2×(0.1)2＝10a。
(2)①在恒压容器中，改变条件的瞬间，逆反应速率减小，反应正向进行，但重新达到平衡后，逆反应速率与原平衡相同，所以t2时刻改变的条件为向密闭容器中加入NO；②t1时刻v正＝v逆，t2时刻，充入NO，反应物的浓度增大，正反应速率增大，所以t1时刻的v逆
12．答案：(1)ac (2)K1·K2 (3)＝ (4)25 (5)50% 等于
解析：(1)在恒容密闭容器中发生反应②，由表中数据可知，达到平衡后升高温度，该反应的平衡常数变大，说明化学平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应。a.平衡正向移动，正确；b.因为气体的总物质的量和总质量均不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，错误；c.CO2的转化率增大，正确。(2)由表中信息可知，③＝①＋②，所以，K1、K2、K3的关系是：K3＝K1·K2。(3)500℃时，K3＝K1·K2＝2.5，测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则Q＝＝2.5＝K3，所以此时处于平衡状态，v正＝v逆。(4)由图可知，B点时，反应①中H2的平衡转化率为0.80。开始加入2mol·L－1H2和1mol·L－1CO，两种反应物的投料比为化学计量数之比，故两种反应物的转化率相同。则B点时，c(H2)＝2mol·L－1×(1－0.80)＝0.40mol·L－1，c(CO)＝1mol·L－1×(1－0.80)＝0.20mol·L－1，CH3OH的变化量与CO的变化量相同，所以c(CH3OH)＝1mol·L－1×0.80＝0.80mol·L－1，化学平衡常数为＝25。(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，其中甲经2min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05mol·L－1，由此可以求出CO2的变化量为0.05mol·L－1，所以甲中CO2的转化率为×100%＝50%，乙中的投料为甲中的2倍，故容器内的压强也是甲的2倍，但是因为该反应前后气体的分子数不变，所以压强不能使该化学平衡发生移动，CO2的转化率等于甲。
13．答案：(1)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 不能 (2)BC (3)①温度 ②> 该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，α(CO2)升高 (4)①75% ②6.75
解析：(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率。(2)A项，对于该可逆反应，若其他条件不变，温度从300℃升至500℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，正确；B项，正反应为放热反应，因此K(500℃)L2。(4)①由题图可知，4min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7p0，设发生反应的CO2为xmol，列出三段式：
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
起始量/mol1400
转化量/molx4xx2x
平衡量/mol1－x4－4xx2x
压强与物质的量成正比，＝，解得x＝0.75，转化率α(CO2)＝×100%＝75%；②平衡常数K＝＝＝6.75。
课练22__化学平衡常数、化学反应的方向
练
1．反应：Fe(s)＋CO2(g)⇌FeO(s)＋CO(g)，700℃时平衡常数为1.47，900℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( )
A．升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
C．该反应的正反应是吸热反应
D．增大CO2浓度，平衡常数增大
2．下列有关化学反应的描述正确的是( )
A．常温下能自发进行的反应，其ΔH<0
B．一定条件下能自发进行的反应，其ΔS>0
C．自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生
D．ΔH>0和ΔS<0的反应，在任何温度下都不能自发进行
3．下列判断不正确的是( )
A．4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则它是焓增反应
B．2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)是焓减反应，它在较低温度下能自发进行
C．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D．Br2(l)＋H2(g)===2HBr(g)是焓减、熵增反应，该反应能自发进行
4．在体积为2L的恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.36molCO，在催化剂存在的条件下发生反应2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)，测得NO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)的ΔH＜0
B．图中A点所示条件下，延长反应时间能提高NO的转化率
C．T1K下，该反应的正反应速率：A点大于B点
D．T2K下，C点所对应的平衡常数K＜4
练
5．[2022·海南卷，8]某温度下，反应
CH2===CH2(g)＋H2O(g)⇌CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是( )
A．增大压强，v正>v逆，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，
CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
6．[2022·上海卷，20]向体积为1L的容器中充入4molA，发生反应：2A(s)⇌2B(g)＋C(？)，不同温度下的平衡常数与达到平衡时B的物质的量如下：
温度
T1
T2
K
4
1
n(B)/mol
x
y
下列说法正确的是( )
A．容器中气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到平衡
B．T1时，若平衡时剩余2molA，则C必为气体
C．T2时，当反应达到平衡后，容器内剩余A的物质的量为3mol
D．T2时，若容器的体积变为2L，则平衡时n(B)＝2ymol
7．[2022·江苏卷，10]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＝
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
8．[2022·湖南卷，14](双选)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)⇌Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．气体的总物质的量：na
D．反应速率：va正
9．[2023·遂宁模拟]已知下列反应的平衡常数：H2(g)＋S(s)⇌H2S(g)，K1；S(s)＋O2(g)⇌SO2(g)，K2。则反应：H2(g)＋SO2(g)⇌O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为( )
A．K1＋K2B．K1－K2
C．K1×K2D．
10．[2023·保定模拟]将2molCH4(g)和5molH2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是( )
A.KA>KB＝KC>KD
B．KA
D．KA＝KB
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
A.正反应是吸热反应
B．25℃时，反应G(g)⇌E(s)＋4F(g)的平衡常数为0.5
C．80℃时，测得某时刻F、G的浓度均为0.5mol·L－1，此时v正>v逆
D．恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积分数增大
12．[2023·山东模考]反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应Ⅰ、Ⅱ发生在氧化炉中，反应Ⅲ发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如下表所示。下列说法正确的是( )
A.使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可增大氧化炉中NO的含量
B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
D．氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．汽车排气管上安装的催化转换器使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH＝－113kJ·mol－1，ΔS＝－145J·mol－1·K－1，下列说法错误的是( )
A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
2．400℃，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数K＝0.5。相同温度下，按4种不同投料比在密闭容器中分别进行实验，某时刻测得下列4组数据。下列说法正确的是( )
①
②
③
④
c(N2 )/mol·L－1
1
0.6
20
1.2
c(H2)/mol·L－1
1
1
0.1
2
c(NH3)/mol·L－1
1
1.2
0.1
1.2
A.①中反应正向进行
B．②的平衡常数最大
C．③中反应达到平衡
D．使用催化剂可以提高④中H2的平衡转化率
3．[2023·福建厦门一中月考]在容积为2.0L的密闭容器内，物质D在T℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图。下列叙述不正确的是( )
A．反应开始至3min，A的平均反应速率为0.0667mol·L－1·min－1
B．该反应的平衡常数表达式为K＝c2(A)·c(B)
C.已知该反应的ΔH＞0，则第5min时图像呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度
D．若第7min时增加D的物质的量，则表示A的物质的量变化的曲线是a
4．[2023·山东烟台期末]科研工作者利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是( )
温度/K
化学平衡常数
Ⅰ.C2H5OH(g)
C2H4(g)＋H2O(g)
Ⅱ.2C2H5OH(g)
C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)
500
3.2
0.80
700
7.7
0.14
900
12.3
0.12
A.升高温度，反应Ⅰ的速率加快，反应Ⅱ的速率减慢
B．改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．降低温度使C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)平衡逆向移动
D.500K时，C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)的化学平衡常数为5.6
5．已知：2CO2(g)⇌2CO(g)＋O2(g) ΔH1＝＋566.0kJ·mol－1；S(l)＋O2(g)⇌SO2(g) ΔH2＝－296.0kJ·mol－1，已知某反应的平衡常数K＝，则该反应的ΔH3等于( )
A．－540.0kJ·mol－1
B．540.0kJ·mol－1
C．－270.0kJ·mol－1
D．270.0kJ·mol－1
6．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)⇌C(g)，若开始时通入1molA和1molB，达到平衡时生成amolC。则下列说法错误的是( )
A．若开始时通入3molA和3molB，达到平衡时，生成的C的物质的量为3amol
B．若开始时通入4molA、4molB和2molC，达到平衡时，B的物质的量一定大于4mol
C．若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为
D．若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，混合气体的平均相对分子质量不变
7．[2023·黄冈调研]已知反应：CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)⇌CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系，则下列说法错误的是( )
A．图甲中，w2>1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C.温度为T1、w＝2时，Cl2的平衡转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将增大
8．温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中均发生反应：2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v消耗(NO2)＝k正·c2(NO2)，v逆＝v消耗(NO)＝2v消耗(O2)＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法不正确的是( )
A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K＝
B．容器Ⅱ中起始反应正向进行最终达到平衡
C．达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若T2>T1，则>1.25
9．一定温度下，在容积为2L的密闭容器中发生反应：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2＞t1)：
0
1.20
0.60
0
0
t1
0.80
t2
0.20
下列说法正确的是( )
A．反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝mol·L－1·min－1
B．平衡时CO的转化率为66.67%
C．该温度下反应的平衡常数为1
D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60mol，n(H2O)＝1.20mol，则平衡时n(CO2)＝0.20mol
10．某温度下2L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是( )
X
Y
W
n(起始状态)/mol
2
1
0
n(平衡状态)/mol
1
0.5
1.5
A.该温度下，此反应的平衡常数K＝6.75
B．升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH＞0
C．增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝
二、非选择题：本题共3小题。
11．(1)T℃时，存在如下平衡：2NO2(g)⇌N2O4(g)。该反应正、逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为v正＝k正c2(NO2)，v逆＝k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数)，且lgv正～lgc(NO2)与lgv逆～lgc(N2O4)的关系如图所示。
①T℃时，该反应的平衡常数K＝________。
②T℃时，往刚性容器中充入一定量NO2，平衡后测得c(N2O4)为1.0mol·L－1，则平衡时NO2的物质的量分数为________(以分数表示)。平衡后v逆＝________(用含a的表达式表示)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。向一恒压密闭容器中加入一定量(足量)的活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。
①则t2时刻改变的条件为________。
②t1时刻的v逆________t2时刻的v正(填“>”“<”或“＝”)。
(3)在恒容密闭容器中发生反应2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH<0。下列说法正确的是________(填序号)。
A．及时分离出生成的尿素，有利于NH3的转化率增大
B．反应达到平衡后，混合气体的密度不再改变
C．反应在任何温度下都能自发进行
D．当尿素的质量不变时，说明反应达到平衡
12．甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
(1)在恒容密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是________(填字母)。
a．平衡正向移动
b．混合气体的平均相对分子质量增大
c．CO2的转化率增大
(2)K1、K2、K3的关系是：K3＝________。
(3)500℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2mol·L－1H2和1mol·L－1CO，则B点时化学平衡常数为________。
(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，起始浓度如下表所示。其中甲经2min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05mol·L－1，甲中CO2的转化率为________，乙中CO2的转化率________甲。(填“大于”“等于”或“小于”)
起始浓度
甲
乙
c(H2)/(mol·L－1)
0.10
0.20
c(CO2)/(mol·L－1)
0.10
0.20
13.二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如图：
(1)该可逆反应的化学方程式为________________________________________。使用催化剂Ni/Al2O3________(填“能”或“不能”)提高CO2的平衡转化率。
(2)300℃下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300℃升至500℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是________(填字母)。
A．该反应的ΔH<0
B．平衡常数大小：K(500℃)>K(300℃)
C．300℃下，减小的值，CO2的平衡转化率升高
D．反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(H2O)
(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图1所示，L和X表示温度和压强。
①X表示的物理量是________。
②L1________L2(填“<”或“>”)，判断理由是____________________________________________________________。
(4)向1L恒容密闭容器中加入4.0molH2(g)，1.0molCO2，控制条件(催化剂为Ni/Al2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图2所示。
①4min时CO2的转化率为________。
②T1温度下该反应的化学平衡常数为________。
课练22 化学平衡常数、化学反应的方向
狂刷小题 夯基础
[练基础]
1．C A项，升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；B项，固体物质浓度视为常数，不列入平衡常数的表达式，该反应的化学平衡常数表达式为K＝，错误；C项，温度升高，K增大，则该反应的正反应为吸热反应，正确；D项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，增大反应物浓度，平衡常数不变，错误。
2．D 常温下能自发进行的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2和NH4Cl的反应为吸热反应，但该反应在常温下可以自发进行，A项错误；有些熵减的反应也能自发进行，B项错误；某些自发反应需在一定条件下才能发生，而非自发反应具备了一定条件也可能发生，C项错误；ΔH－T·ΔS<0时反应能自发进行，因此ΔH>0，ΔS<0的反应，ΔH－T·ΔS>0恒成立，该反应在任何温度都不能自发进行，D项正确。
3．A A项，该反应是熵减反应，能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，即该反应是焓减反应，错误；B项，该反应是气体分子数减小的反应，熵小于0，所以，该反应在较低温度下能自发进行，正确；C项，由ΔH－TΔS＜0可知，该反应能自发进行，正确；D项，该反应能自发进行，正确。
4．D A．由图可知，随温度升高，NO的平衡转化逐渐降低，平衡向逆向移动，该反应为放热反应，正确；B.由图可知，A未达到平衡，在温度一定时，A点转化率升高到达平衡点B，故延长反应时间到达平衡状态时，NO转化率提高，正确；C.A未达到平衡，A点转化率升高到达平衡点B，故A到B为正向建立平衡过程，A点正反应速率大于B点，正确；D.由图可知，C点NO的转化率为60%，则NO反应量为0.2mol×60%＝0.12mol，
2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)
起始量0.2mol0.36mol00
反应量0.12mol0.12mol0.12mol0.06mol
平衡量0.08mol0.24mol0.12mol0.06mol
密闭容器体积为2L，故c(NO)＝0.04mol·L－1，c(CO)＝0.12mol·L－1，c(CO2)＝0.06mol·L－1，c(N2)＝0.03mol·L－1，K＝＝＝4.6875＞4，故D错误。
[练高考]
5．C 该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可使平衡向正反应方向移动，故v正>v逆，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A错误；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错误；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；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错误。
6．D 如果C不是气体，则容器内的气体只有B，气体的平均摩尔质量始终为B的摩尔质量，如果C为气体，由于B、C均为生成物，且物质的量之比始终为2∶1，则容器中气体的平均摩尔质量为，始终为定值，因此容器内气体的平均摩尔质量不变时，无法判断该反应是否达到平衡，A错误；T1时，若平衡时剩余2molA，则生成了2molB和1molC，容器内B的浓度为2mol·L－1，若C为气体，则C的浓度为1mol·L－1，平衡常数K＝c2(B)×c(C)＝4，符合题目条件，若C不是气体，则K＝c2(B)＝4，也符合题目条件，故C不一定是气体，B错误；T2时，反应达到平衡后容器内剩余3molA，则生成了1molB和0.5molC，若C不是气体，则K＝c2(B)＝1，符合题目条件，若C为气体，则K＝c2(B)×c(C)＝0.5，与题目条件不符，故C错误；T2时，容器体积变为2L，由于平衡常数只与温度有关，所以平衡常数保持不变，又因为K＝c2(B)×c(C)＝c3(B)或K＝c2(B)，所以需要c(B)保持不变，则平衡时n(B)＝2ymol，D正确。
7．B A项，该反应气体的物质的量增大，即熵增大，ΔS>0，错误；C项，该反应中O2、NO为氧化剂，NH3为还原剂，NH3转化为N2，N由－3价转化为0价，则消耗1molNH3，转移3mol电子，错误；D项，当加入的尿素过多时，产生的过量的NH3也会污染空气，错误。
8．BC 由图可知，绝热过程甲开始时压强增大，而2X(g)＋Y(g)⇌Z(g)是气体物质的量减少的反应，故该反应放热，ΔH<0，A项错误；a、c两点压强相同，a点温度高于c点，故气体的总物质的量：na
起始量/mol210
变化量/mol2xxx
平衡量/mol2－2x1－xx
a点时压强为起始压强的一半，则3－2x＝1.5，解得x＝0.75，K＝＝12，而a点平衡实际上是绝热条件下达到的平衡，要使平衡压强为p，体系中的气体总物质的量应小于1.5mol，计算得到的x偏小，故a点平衡常数K>12，C项正确；a点温度高于b点，故反应速率：va正>vb正，D项错误。
[练模拟]
9．D H2(g)＋S(s)⇌H2S(g)的平衡常数K1＝，S(s)＋O2(g)⇌SO2(g)的平衡常数K2＝，反应H2(g)＋SO2(g)⇌O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝＝。
10．B 由图可知B、C温度相同，则平衡常数相同，即KB＝KC，压强为p1时，A到C点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KA
12．A 使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可促进反应Ⅰ的发生，增大氧化炉中NO的含量，故A正确；升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ的化学平衡常数均减小，则正反应均为放热反应，无法通过改变氧化炉的温度达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的效果，故B错误；反应Ⅰ和反应Ⅱ的正反应均为气体分子数增大的反应，无法通过改变氧化炉的压强达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的效果，故C错误；反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ正反应均为放热反应，所以氧化炉出气在进入氧化塔前应降低温度，故D错误。
综合测评 提能力
1．B 该反应放热，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；298K时，该反应的ΔH－TΔS＝－113kJ·mol－1－298K×(－0.145kJ·mol－1·K－1)＝－69.8kJ·mol－1<0，在常温下能自发进行，B错误，C正确；NO、CO会与血红蛋白结合而使人中毒，D正确。
2．C A．①中Qc＝＝1＞K，反应逆向进行，错误；B.平衡常数仅与温度有关，相同温度下，按4种不同投料比在密闭容器中分别进行实验，则4组数据平衡常数相同，错误；C.③中Qc＝＝＝0.5＝K，反应达到平衡，正确；D.催化剂只改变反应的速率，不改变平衡移动，所以使用催化剂不可以提高④中H2的平衡转化率，错误。
3．D 反应开始至3min，反应生成0.4molA(g)，则有v(A)＝≈0.0667mol·L－1·min－1，A正确；反应开始至3min，消耗D及生成A、B的物质的量分别为0.4mol、0.4mol和0.2mol，D、A、B的物质的量之比为0.4mol∶0.4mol∶0.2mol＝2∶2∶1，则该反应的化学方程式为2D(s)⇌2A(g)＋B(g)，故平衡常数表达式为K＝c2(A)·c(B)，B正确；若该反应的ΔH＞0，升高温度，平衡正向移动，n(D)减小，n(A)、n(B)增大，与图像相符合，C正确；D为固体，增加D的物质的量，平衡不移动，n(A)不变，曲线b符合，D错误。
4．C 升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，A项错误；温度升高，反应Ⅰ的平衡常数增大，反应Ⅱ的平衡常数减小，则反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，升高温度可以促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，但由于反应Ⅱ是反应前后气体分子数不变的反应，改变压强不能使反应Ⅱ的平衡发生移动，B项错误；反应Ⅰ×2－Ⅱ可得反应：C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g) K＝，随着温度升高，K1增大，K2减小，则K增大，该反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，C项正确。由C项分析知，500K时该反应的平衡常数为12.8，D项错误。
5．C 平衡常数K＝，固体和纯液体不写入表达式，已知某反应的平衡常数K＝，反应的化学方程式：SO2(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋S(l) ΔH3，已知：①2CO2(g)⇌2CO(g)＋O2(g) ΔH1＝＋566.0kJ·mol－1；②S(l)＋O2(g)⇌SO2(g) ΔH2＝－296.0kJ·mol－1，结合盖斯定律计算(①＋②)得到热化学方程式：2CO2(g)＋S(l)⇌SO2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋270.0kJ·mol－1，热化学方程式改变方向，得到该反应的热化学方程式：SO2(g)＋2CO(g)⇌2CO2(g)＋S(l) ΔH3＝－270.0kJ·mol－1。
6．B A．恒温恒压下，开始时通入3molA和3molB与开始时通入1molA和1molB，A与B的物质的量之比都是1∶1，为等效平衡，反应物的转化率相同，故达到平衡时，生成的C的物质的量为3amol，故A正确；B.开始时通入4molA、4molB和2molC，可能处于平衡状态，可能向正反应进行，可能向逆反应进行，故达到平衡时，B的物质的量可能等于、小于或大于4mol，故B错误；C.若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，等效为开始通入6molA、6molB，与开始时通入1molA和1molB为等效平衡，C的含量相同，由A(g)＋B(g)⇌C(g)可知，生成amolC，混合气体总物质的量减少amol，故C的物质的量分数为，故C正确；D.若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，等效为开始时通入2molA、2molB，与原平衡为等效平衡，平衡时各组分的含量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，故D正确。
7．C w增大，CH2===CHCH3的转化率增大，则φ减小，由上述分析可知：w2>w1＝1，A项正确；由图甲知，w一定时，温度升高，φ增大，说明正反应为放热反应，故温度升高，正反应平衡常数减小，故图乙中曲线A、B分别表示逆反应的平衡常数、正反应的平衡常数，B项正确；由图乙可知，T1时平衡常数为1，设起始时CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为amol和2amol，达到平衡时转化的Cl2的物质的量为xmol，根据三段式法进行计算：
CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)⇌CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)
起始/mol a2a00
转化/mol xxxx
平衡/mol a－x2a－xxx
则＝1，解得x＝a，则Cl2的平衡转化率为a÷2a×100%≈33.3%，C项错误；该反应在反应前后气体分子数不变，正反应放热，在恒容绝热装置中进行题述反应，体系内温度升高，根据pV＝nRT知，达到平衡时装置内的气体压强将增大，D项正确。
8．D 在平衡状态下，v正＝v逆，即k正·c2(NO2)＝k逆·c2(NO)·c(O2)，可求出K＝，A正确；
由容器Ⅰ中反应列三段式：
2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)
起始/(mol·L－1) 0.600
转化/(mol·L－1) 0.40.40.2
平衡/(mol·L－1) 0.20.40.2
可以求出平衡常数K＝＝0.8，根据容器Ⅱ的起始投料，浓度商Q＝＝
起始/(mol·L－1) 00.50.35
转化/(mol·L－1) 2x2xx
平衡/(mol·L－1) 2x0.5－2x0.35－x
由0.5－2x＝2x＋0.35－x，解得x＝0.05，求出此时反应的浓度商Q＝＝4.8>0.8，说明反应继续向逆反应方向进行，达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数应小于50%，C正确；由于该反应的正反应是吸热反应，若T2>T1，所以升温至T2时平衡常数增大，即>0.8，则<1.25，D错误。
9．C 由表中数据可知，反应在t1min内消耗0.40molCO(g)和0.40molH2O(g)，同时生成0.40molH2，则有v(H2)＝＝mol·L－1·min－1，A错误；在t1min内消耗0.40molH2O(g)，此时剩余0.20molH2O(g)，而t2min时n(H2O)仍为0.20mol，则t1min时该反应达到平衡状态，故平衡时CO的转化率为×100%≈33.33%，B错误；据“三段式”法计算：
CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
起始浓度/(mol·L－1)0.600.30 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.200.200.200.20
平衡浓度/(mol·L－1) 0.400.100.200.20
则该温度下反应的平衡常数K＝＝＝1，C正确；其它条件不变K不改变
CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
起始浓度0.30.600
变化浓度xxxx
平衡浓度0.3－x0.6－xxx
x2＝(x－0.3)·(x－0.6)
x＝0.2
则n(CO2)＝0.2mol/L×2L＝0.4mol，D错误。
10．A 由表中数据可知，Δn(X)＝1mol、Δn(Y)＝0.5mol、Δn(W)＝1.5mol，所以，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝1mol∶0.5mol∶1.5mol＝2∶1∶3，反应方程式为2X＋Y⇌3W。反应前后气体的物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，所以平衡常数K＝＝＝6.75，故A正确；升高温度W的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，错误；该反应前后气体的物质的量不发生变化，增大压强，正、逆反应速率均增大相同的倍数，平衡不移动，错误；该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝，错误。
11．答案：(1)①100 ② 10a
(2)①向密闭容器中加入NO ②<
(3)BD
解析：(1)①根据速率方程可知，lgv正＝lgk正＋2lgc(NO2)，lgv逆＝lgk逆＋lgc(N2O4)，则表示lgv正的曲线斜率较大，表示lgv逆的曲线斜率较小，由图像可知，lgk正＝a＋2，lgk逆＝a。平衡时v正＝v逆，则k正c2(NO2)＝k逆c(N2O4)，K＝＝＝＝100；②设平衡时c(NO2)＝xmol·L－1，K＝＝＝100，解得x＝0.1mol·L－1，则平衡时φ(NO2)＝＝，v正＝k正c2(NO2)＝10a＋2×(0.1)2＝10a。
(2)①在恒压容器中，改变条件的瞬间，逆反应速率减小，反应正向进行，但重新达到平衡后，逆反应速率与原平衡相同，所以t2时刻改变的条件为向密闭容器中加入NO；②t1时刻v正＝v逆，t2时刻，充入NO，反应物的浓度增大，正反应速率增大，所以t1时刻的v逆
12．答案：(1)ac (2)K1·K2 (3)＝ (4)25 (5)50% 等于
解析：(1)在恒容密闭容器中发生反应②，由表中数据可知，达到平衡后升高温度，该反应的平衡常数变大，说明化学平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应。a.平衡正向移动，正确；b.因为气体的总物质的量和总质量均不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，错误；c.CO2的转化率增大，正确。(2)由表中信息可知，③＝①＋②，所以，K1、K2、K3的关系是：K3＝K1·K2。(3)500℃时，K3＝K1·K2＝2.5，测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.2、0.1、0.01、0.2，则Q＝＝2.5＝K3，所以此时处于平衡状态，v正＝v逆。(4)由图可知，B点时，反应①中H2的平衡转化率为0.80。开始加入2mol·L－1H2和1mol·L－1CO，两种反应物的投料比为化学计量数之比，故两种反应物的转化率相同。则B点时，c(H2)＝2mol·L－1×(1－0.80)＝0.40mol·L－1，c(CO)＝1mol·L－1×(1－0.80)＝0.20mol·L－1，CH3OH的变化量与CO的变化量相同，所以c(CH3OH)＝1mol·L－1×0.80＝0.80mol·L－1，化学平衡常数为＝25。(5)相同温度下，在甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器中，投入H2和CO2，发生反应②，其中甲经2min达平衡，平衡时c(H2O)＝0.05mol·L－1，由此可以求出CO2的变化量为0.05mol·L－1，所以甲中CO2的转化率为×100%＝50%，乙中的投料为甲中的2倍，故容器内的压强也是甲的2倍，但是因为该反应前后气体的分子数不变，所以压强不能使该化学平衡发生移动，CO2的转化率等于甲。
13．答案：(1)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 不能 (2)BC (3)①温度 ②> 该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，α(CO2)升高 (4)①75% ②6.75
解析：(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率。(2)A项，对于该可逆反应，若其他条件不变，温度从300℃升至500℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，正确；B项，正反应为放热反应，因此K(500℃)
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
起始量/mol1400
转化量/molx4xx2x
平衡量/mol1－x4－4xx2x
压强与物质的量成正比，＝，解得x＝0.75，转化率α(CO2)＝×100%＝75%；②平衡常数K＝＝＝6.75。
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