2019届二轮复习 化学平衡常数 化学反应的方向 作业（全国通用） 练习

化学平衡常数 化学反应的方向

1.氢气用于烟气的脱氮、脱硫反应:4H2(g)+2NO(g)+SO2(g) N2(g)+S(l)+4H2O(g)　ΔH<0 。下列有关说法正确的是　(　　)

A.当4v(H2)=v(N2)时,反应达到平衡

B.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大

C.使用高效催化剂可提高NO的平衡转化率

D.化学平衡常数表达式为K=

2.(2017北京西城期末,14)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1,下图表示L一定时,H2的平衡转化率(α)随X的变化关系,L(L1、L2)、X分别代表压强或温度。下列说法中,不正确的是(　　)

A.X表示温度

B.L2>L1

C.反应速率:v(M)>v(N)

D.平衡常数:K(M)>K(N)

3.(2017北京昌平期末,14)在1 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(s),所得实验数据如下表:

下列说法不正确的是(　　)

A.实验①中,5 min达平衡,用X表示的平均反应速率v(X)=0.016 mol/(L· min)

B.实验②中,该反应的平衡常数K=12.5

C.实验②中,达到平衡时,a大于0.16

D.正反应为放热反应

4.(2017北京海淀期中,14)已知:+2H+Cr2+H2O。25 ℃时,调节初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液的pH,测定平衡时溶液中c(Cr2)和c(H+),获得下图所示的曲线。下列说法不正确的是(　　)

A.平衡时,pH越小,c(Cr2)越大

B.A点CrO的平衡转化率为50%

C.A点CrO转化为Cr2反应的平衡常数K=1014

D.平衡时,若溶液中c(Cr2)=c(Cr),则c(H+)>2.0×10-7 mol·L-1

5.(2017北京房山期末,25)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.0 kJ· mol-1。一定条件下,向体积固定为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示:

(1)反应开始至第3分钟时,CO2的反应速率v(CO2)=　　　 mol·L-1· min-1。 

(2)该条件下,反应的平衡常数K=　　　　; 

(3)能使容器内n(CH3OH)∶n(CO2)增大的措施有　　　。 

a.升高容器内温度

b.加入适当的催化剂

c.将H2O(g)从容器中分离出去

d.向容器内充入氦气增压

(4)当反应进行到10分钟时,若向该密闭容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,维持其他反应条件不变,则对体系影响的下列观点,正确的是　　　　。 

a.反应的K值增大

b.CO2的转化率增大

c.达平衡后c(CH3OH)是10分钟时的2倍

d.反应继续放出热能49 kJ

6.(2017北京西城二模,10)在一定条件下,利用CO2合成CH3OH的反应如下:

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1

研究发现,反应过程中会有副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2。温度对CH3OH、CO的产率影响如下图所示。下列说法中,的是(　　)

A.ΔH1<0,ΔH2>0

B.增大压强有利于加快合成反应的速率

C.生产过程中,温度越高越有利于提高CH3OH的产率

D.合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=

7.羰基硫(COS)可用作粮食熏蒸剂,可由CO 与H2S 在一定条件下反应制得。在恒容的密闭容器中发生反应CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g),数据如下表所示:

下列说法正确的是(　　)

A.上述反应是吸热反应

B.实验1达平衡时,CO的转化率为70%

C.实验2达平衡时,a<7.0

D.实验3达平衡后,再充入1.0 mol H2,K值增大,平衡逆向移动

8.(2017北京东城一模,12)某温度下,在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中通入H2和I2,发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)。反应体系中各物质浓度的有关数据如下。

下列判断正确的是(　　)

A.HI的平衡浓度:a=b>0.004

B.平衡时,H2的平衡转化率:丁>甲

C.平衡时,乙中H2的平衡转化率等于20%

D.丙中条件下,该反应的平衡常数K=4

9.(2017北京东城二模,11)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如下图。下列叙述不正确的是(　　)

A.该反应的ΔH<0

B.曲线b代表H2O

C.N点和M点所处状态的c(H2)不一样

D.其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大

10.单质碘的提取及应用中有关的转化关系如下图所示。

(1)可利用ⅰ中反应从海带灰浸取液中提取单质碘,若所用试剂为双氧水、稀硫酸,其离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)ⅱ中,2HI(g) H2(g)+I2(g)　ΔH。三种分子中化学键断裂时的能量变化如图1所示。其他条件相同,1 mol HI在不同温度分解达平衡时,测得体系中I2的物质的量随温度变化的曲线如图2所示。

图1

图2

①比较2a　　　　b+c(填“<”“>”或“=”),理由是　　　　　　　　                         　　　　　　              　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②某温度下该反应的平衡常数为,达平衡时,HI(起始加入量为1 mol)分解的转化率为　　　　。 

③若利用此反应制备I2,则能提高HI转化率的措施是　　　　(填字母序号)。 

a.移走I2　　　　　　b.加压

c.升温　　　　　　　d.增大HI浓度

(3)ⅲ中,碱性条件下I2可以转化为I。电解KI 溶液制备KIO3的工作原理如图所示。

电解过程中观察到阳极液变蓝,一段时间后又逐渐变浅。

①a 连接电源的　　　　极。 

②结合实验现象和电极反应式说明制备KIO3的原理:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案精解精析

1.D　A项,不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比的状态为平衡状态,当4v(H2)=v(N2)时,不能体现正、逆反应速率关系,不能判定平衡状态;B项,升高温度,正、逆反应速率均增大;C项,催化剂不影响平衡,使用高效催化剂,NO的平衡转化率不变;D项,K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,但S为纯液体,不出现在平衡常数表达式中,故K=。

2.D　A项,升高温度,平衡逆向移动,H2的平衡转化率(α)减小,故X表示温度;B项,相同温度时,压强越大,H2的平衡转化率(α)越大,故L2>L1;C项,相同条件下,压强越大,反应速率越快,故v(M)>v(N);D项,温度不变,平衡常数不变。

3.D　A项,v(X)=v(M)==0.016 mol/(L· min);B项,实验①中:

　　　　　　X(g)　+　Y(g)M(g)+N(s)

起始浓度(mol/L) 0.10 0.40 0

转化浓度(mol/L) 0.08 0.08 0.08

平衡浓度(mol/L) 0.02 0.32 0.08

该反应的平衡常数K===12.5,又因为温度不变,平衡常数不变,所以实验②中反应的平衡常数K=12.5;C项,实验②相当于在实验①的基础上增大压强,平衡正向移动,因此a>2×0.08=0.16;D项,900 ℃时,

　　　　　　X(g)　+　Y(g)M(g)+N(s)

起始浓度(mol/L) 0.10 0.15 0

转化浓度(mol/L) 0.06 0.06 0.06

平衡浓度(mol/L) 0.04 0.09 0.06

K===>12.5,说明升高温度,平衡正向移动,则正反应为吸热反应。

4.D　A项,从题给图像看,pH越小,平衡时c(Cr2)越大;B项,A点c(Cr2)=0.25 mol·L-1,反应的c(CrO)=0.25 mol·L-1×2=0.5 mol·L-1,CrO的平衡转化率为50%;C项,A点时,平衡常数K==1014;D项,若溶液中c(Cr2)=c(Cr),则二者约为0.33 mol·L-1,此时,c(H+)<2.0×10-7 mol·L-1。

5.答案　(1)　(2)　(3)c　(4)b

解析　(1)反应开始至第3分钟时,CO2的平均反应速率v(CO2)== mol·L-1· min-1。

(2)利用“三段式”计算:

　　　　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始(mol/L): 1 3 0 0

变化(mol/L): 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡(mol/L): 0.25 0.75 0.75 0.75

故K==。

(3)a项,该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,n(CH3OH)∶n(CO2)减小;b项,加入适当的催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)∶n(CO2)不变;c项,将H2O(g)从体系中分离出去,平衡向正反应方向移动,n(CH3OH)∶n(CO2)增大;d项,充入He(g),使体系压强增大,容器的容积不变,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,n(CH3OH)∶n(CO2)不变。

(4)平衡常数K是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,a错误;若向该密闭容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,CO2的转化率增大,达平衡后c(CH3OH)比10分钟时的2倍大,b正确,c错误;该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,所以反应继续放出的热能小于49 kJ,d错误。

6.C　A项,观察图像可知,升高温度,CH3OH的产率减小,CO的产率增大,故ΔH1<0,ΔH2>0;B项,对于气体反应,压强越大,化学反应速率越快;C项,由图像可知,温度越高越不利于提高CH3OH的产率;D项,由已知反应和化学平衡常数的定义知,合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=。

7.C　A项,对比实验1和3可知,升高温度,平衡逆向移动,故正反应是放热反应;B项,实验1达平衡时n(CO)=7.0 mol,CO 的转化率为×100%=30%;C项,实验1中平衡时n(CO)=7.0 mol,n(COS)=n(H2)=3.0 mol,n(H2S)=7.0 mol,化学平衡常数K=9/49,实验2中,Qc=9/56<K,反应正向进行,所以平衡时n(CO)<7.0 mol,即a<7.0;D项,K只与温度有关,故实验3达平衡后,再充入1.0 mol H2,K值不变。

8.A　A项,由于已知反应是反应前后气体体积不变的反应,且氢气和碘蒸气的化学计量数相等,故相对甲中反应来说,无论多加0.01 mol·L-1的氢气还是0.01 mol·L-1的碘蒸气,平衡均向正反应方向移动,且移动程度相同,故HI的平衡浓度:a=b>0.004;B项,甲和丁属于等效平衡,故H2的平衡转化率相同;C项,甲中氢气的平衡转化率是20%,乙中碘蒸气的浓度比甲中大,平衡正向移动,氢气的平衡转化率增大,所以乙中氢气的平衡转化率大于20%;D项,化学平衡常数只与温度有关,因此可利用甲中数据进行计算,结果为0.25。

9.C　A项,由图可知,温度升高,氢气的浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应为放热反应,即ΔH<0;B项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则乙烯和水的浓度减小,结合乙烯和水的化学计量数可知,水蒸气的浓度变化大于乙烯,所以曲线b代表水蒸气;C项,M点和N点对应的是同一平衡状态,所以这两点所处状态的氢气的浓度一样;D项,相当于在原平衡的基础上将容器体积压缩至原来的一半,所以氢气浓度会增大。

10.答案　(1)H2O2+2I-+2H+ I2+2H2O

(2)①>　根据图2知,温度升高,平衡正向移动,正反应为吸热反应,2HI(g) H2(g)+I2(g)　ΔH>0,又ΔH=[2a-(b+c)]kJ·mol-1>0,所以2a>b+c

②20%　③ac

(3)①正

②I-在阳极失电子,2I--2e- I2,使阳极溶液变蓝;阴极发生反应:2H2O+2e- H2↑+2OH-;OH-通过阴离子交换膜移向阳极,在阳极室I2与OH-反应:3I2+6OH- 5I-+I+3H2O,使阳极区域蓝色变浅

解析　(1)由得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出反应的离子方程式:H2O2+2I-+2H+ I2+2H2O。(2)①由图2知,温度升高,I2的物质的量增大,即平衡正向移动,故正反应是吸热反应,ΔH=[2a-(b+c)]kJ·mol-1>0,则2a>b+c。②设参加反应的HI的物质的量为x。由“三段式”法可知:

　　　　2HI(g) H2(g)+I2(g)

起始量 1 mol 0 0

反应量 x x x

平衡量 1 mol-x x x

则K====,解得x=mol,则HI的转化率=×100%=20%。③移走I2及升高温度均使平衡正向移动,α(HI)增大。加压平衡不移动,α(HI)不变。增大HI浓度相当于加压,α(HI)不变,故选a、c。(3)①由电解过程中阳极液变蓝可推知左侧生成了I2,则左侧电极是阳极,即a连接电源的正极。②I-在阳极发生反应:2I--2e- I2,阳极溶液变蓝;阴极发生反应:2H2O+2e- H2↑+2OH-,OH-通过阴离子交换膜从阴极移向阳极,在阳极室I2与OH-反应生成I:3I2+6OH- 5I-+I+3H2O,使阳极区蓝色逐渐变浅。