【高考突破方案】第七章 第3讲 化学平衡常数 化学反应的方向 -强化训练（解析版） 高考化学一轮复习

第七章 化学反应速率与化学平衡
第3讲 化学平衡常数 化学反应的方向
1.下列反应在任何温度下都不能自发进行的是 (　)
A.2CO(g)2C(s)+O2(g)　ΔH>0
B.N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0
C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0
D.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0
【解析】A　反应能自发进行应有ΔH-TΔS<0。2CO(g)2C(s)+O2(g)的ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS恒大于0,该反应在任何温度下都不能自发进行,A符合;N2O4(g)2NO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,该反应在高温下能自发进行,B不符合;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0,ΔS<0,该反应在低温下能自发进行,C不符合;CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH<0,ΔS<0,该反应在低温下能自发进行,D不符合。
2.只改变影响化学平衡的一个因素,下列对平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)
A.K不变,平衡可能移动
B.平衡向正反应方向移动时,K不一定变化
C.K有变化,平衡一定移动
D.相同条件下,同一个反应方程式的化学计量数增大2倍,K也增大2倍
【解析】D 改变压强或浓度引起化学平衡移动时,K值不变,A、B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正确;相同条件下,同一个反应方程式的化学计量数增大2倍,K值应该变为原来K值的平方,D错误。
3.在一容积不变、绝热的密闭容器中发生可逆反应：2X(s) Y(g)＋Z(g)，以下说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．该反应的化学平衡常数不变
D．容器中混合气体的平均相对分子质量不变
【解析】D 由2X(s) Y(g)＋Z(g)可知，反应前后气体的质量是变量，容器的体积不变，反应过程中混合气体的密度是变量，当混合气体的密度不再变化时，各气体的质量不再改变，反应达到平衡状态，故A不符合题意；当反应容器中Y的质量分数不变时，体积不变，说明Y的浓度不再改变，反应达到平衡，故B不符合题意；由2X(s) Y(g)＋Z(g)反应是在绝热的密闭容器中进行可知，温度是变量，而平衡常数只是温度的函数，当反应的化学平衡常数不变时，说明温度不再改变，反应达到平衡状态，故C不符合题意；由2X(s) Y(g)＋Z(g)可知，反应物是固体，产物是气体，且产生的气体比例不会改变，总是1∶1，则混合气体的平均相对分子质量r＝是定值，所以当容器内气体的平均相对分子质量不变时，不能判断反应达到平衡状态，故D符合题意。
4.下列对化学反应的预测正确的是(　　)
选项 化学方程式 已知条件 预测
A A(s)===B(g)＋C(s) ΔH>0 它一定是非自发反应
B A(g)＋2B(g)===2C(g)＋3D(g) 能自发反应 ΔH一定小于0
C M(s)＋aN(g)===2Q(g) ΔH<0，自发反应 a可能等于1、2、3
D M(s)＋N(g)===2Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0
【解析】C　A(s)===B(g)＋C(s)，为气体系数增大的反应，ΔS＞0，ΔH＞0，在高温条件下能自发进行，故A错误；A(g)＋2B(g)===2C(g)＋3D(g)为气体系数增大的反应，ΔS＞0，所以当ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能够自发进行，当ΔH＞0时，高温下，ΔH－TΔS＜0成立，也可以自发进行，故B错误；M(s)＋N(g)===2Q(s)为气体系数减小的反应，ΔS＜0，当ΔH＞0时，ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，故D错误。
5.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1　ΔH1<0；
2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2　ΔH2<0。
则反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数是(　　)
A. B．2K1－K2
C. D．K－K2
【解析】A　2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1＝；2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2＝；4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)　K＝＝××＝。
6.(2023辽宁铁岭六校联考)一定条件下,在一密闭容器中放入足量的Ni和一定量的CO,发生反应并达到化学平衡:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。已知该反应在25 ℃、80 ℃时的平衡常数分别为5×104和2。下列说法正确的是(　　)
A.加热,该反应的反应速率加快
B.上述生成Ni(CO)4的反应为吸热反应
C.恒温恒压下,若向容器中再充入少量的Ar,上述平衡将正向移动
D.80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v(正)>v(逆)
【解析】A 升高温度加快反应速率,故加热时,该反应速率加快,A正确;反应在25 ℃、80 ℃时的平衡常数分别为5×104和2,可知升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,B错误;恒温恒压下,若向容器中再充入少量的Ar,气体的体积增大,该反应为气体体积减小的反应,平衡逆向移动,C错误;80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1,Q==8>K=2,平衡逆向移动,此时v(正)7 .下列说法不正确的是 (　)
A.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
B.反应NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发向混乱度增加的方向进行的倾向
C.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应速率
【解析】A　化学反应的焓变和熵变共同决定反应方向,A项错误;该反应的焓变大于0、熵变大于0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0能自发进行可判断,自发进行的原因是体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向,B项正确;根据ΔG=ΔH-TΔS<0能自发进行可判断,ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行,C项正确;在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变反应活化能从而改变化学反应速率,D项正确。
8.(2023江苏泰州中学调研)T1温度下在容积为10 L的密闭容器中发生可逆反应X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(s)　ΔH,起始时充入15 mol X与15 mol Y,10 min时反应达到平衡状态,测得平均速率v(Z)=0.12 mol·L-1·min-1。下列有关说法正确的是 (　　)
A.T1温度下该反应的平衡常数为2.56
B.平衡时再充入一定量的X,平衡正向移动,X的转化率增大
C.若T2>T1,T2时K=1.52,则该反应的ΔH>0
D.若其他条件不变,T3温度下,K=1.96,则Y的平衡转化率约为41.3%
【解析】D 根据Z的反应速率可知平衡时c(Z)=1.2 mol·L-1,则平衡时,c(X)=0.9 mol·L-1,c(Y)=0.9 mol·L-1,W为固体,平衡常数K=≈1.78,A错误;平衡时,再充入一定量的X,平衡正向移动,但X的转化率减小,Y的转化率增大,B错误;温度升高,平衡常数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,C错误;T3温度下,K=1.96,设Y转化的浓度为x mol·L-1,则
　　　　 X(g)　+　Y(g)2Z(g)+2W(s)
1.5 1.5 0
x x 2x
1.5-x 1.5-x 2x
平衡常数K==1.96,解得x≈0.62,则Y的平衡转化率为×100%≈41.3%,D正确。
9.已知：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH
(1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：
温度/℃ 250 300 350
K/(mol－2·L2) 2.041 0.270 0.012
该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)250 ℃时，某时刻测得该反应的反应物与生成物浓度为c(CO)＝0.4 mol·L－1、c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则此时v正________(填“>”“＝”或“<”)v逆。
(3)某温度下，在体积固定的2 L密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合，使反应达到平衡，实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，则该反应的平衡常数为________(结果保留1位小数)。
【答案】(1)放热　(2)<　(3)2.7 mol－2·L2
【解析】(1)根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应。
（2）对于某时刻，浓度商Q＝＝ mol－2·L2＝12.5 mol－2·L2，大于250 ℃的平衡常数，反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率。
(3)同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，开始的物质的量为1 mol＋2 mol＝3 mol，则平衡时的物质的量为3 mol×0.7＝2.1 mol。
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
起始/mol　　　　　1　　　2　　　　0
转化/mol　　　　　x　　　2x　　 　x
平衡/mol　　　　　1－x　2－2x　 x
1－x＋2－2x＋x＝2.1，得x＝0.45 mol；体积为2 L，
则有K＝＝ ≈2.7 2。
10.回答下列问题:
(1)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),该反应的ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0,ΔS　　　　(填“>”“<”或“=”)0,在低温下,该反应　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,则:
①该反应常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析,温度　　　　(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(3)已知CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是　　　　(填“高温”或“低温”)。
(4)某吸热反应能自发进行,则该反应的ΔS　　　　(填“>”或“<”)0。
【答案】(1)>　>　不能　(2)①不能　②能
(3)高温　(4)>
【解析】(1)由于CO燃烧生成CO2为放热反应,则CO2分解生成CO和O2为吸热反应,ΔH>0,根据反应式可知,ΔS>0,故低温下ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。(2)①常温下石灰石不分解,ΔH>0,ΔS>0,ΔH-TΔS在常温下大于0,不能自发进行。②根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行,已知ΔH>0,ΔS>0,则高温下该反应能自发进行,常温下不能自发进行,升高温度可自发进行,温度能成为反应方向的决定因素。(3)根据ΔH-TΔS<0,已知该反应ΔS>0,ΔH>0,则高温时能自发进行。(4)已知某吸热反应能自发进行,即ΔH-TΔS<0,ΔH>0,则ΔS>0。