【導學教程】（教師用書）屆高考化學總復習考點核心突破7.3化學平衡常數化學反應進行的方向[熱點集訓]1．下列敘述中，不正確的是A．某特定反應的平衡常數僅是溫度的函數B．催化劑不能改變平衡常數的大小C．平衡常數發生變化，化學平衡不一定發生移動D．化學平衡發生移動，平衡常數不一定發生變化解析平衡常數發生變化，平衡一定發生移動；平衡發生移動，平衡常數不一定發生變化。答案C2．下列說法正確的是A．自發進行的反應一定是放熱反應B．非自發進行的反應一定是吸熱反應C．自發進行的反應一定能發生D．有些吸熱反應也能自發進行解析放熱反應常常是容易自發進行的，但也有不容易自發進行的，如熵減小的反應；吸熱反應有些也是自發反應；反應的自發性只是一種趨勢，只能用于判斷反應的方向，不能確定反應是否一定會發生。答案D3．放熱反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在溫度t1時達到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol·L－1，其平衡常數為K1。升高反應體系的溫度至t2時，反應物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數為K2，則A．K2和K1的單位均為mol·L－1B．K2＞K1C．c2(CO)＝c2(H2O)D．c1(CO)＞c2(CO)解析升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數K2＜K1，K1、K2單位均為1，c1(CO)＜c2(CO)，C正確。答案C4．(·綿陽二診)某溫度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常數K＝9/4，該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示，下列判斷不正確的是起始濃度甲乙丙c(H2)/mol·L－10.0100.0200.020c(CO2)/mol·L－10.0100.0100.020A.平衡時，乙中CO2的轉化率大于60%B．平衡時，甲中和丙中H2的轉化率均是60%C．平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢解析A項，增大H2濃度，CO2的轉化率增大。B項，甲、丙比較，相當于改變壓強，平衡不移動，轉化率不變。H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)0．0100.010000．010－x0.010－xxx則eq\f(x2,（0.010－x）2)＝eq\f(9,4)，x＝0.006mol所以H2的轉化率為eq\f(0.006,0.01)×100%＝60%。C項，甲中c(CO2)＝0.010－0.006＝0.004mol·L－1，所以丙中c(CO2)＝0.008mol·L－1。D項，濃度越小，反應速率越慢。答案C5．(·綿陽三診)為減小CO2對環境的影響，在倡導“低碳”的同時，還需加強對CO2創新利用的研究。T1℃時，將9molCO2和12molH2充入3L密閉容器中，發生反應CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＜0，容器中CH3OH的物質的量隨時間變化如曲線Ⅰ所示，平衡時容器內壓強為p1。改變某一條件重新進行上述反應，CH3A．曲線Ⅱ對應的條件改變是增大壓強B．T2℃時，上述反應平衡常數為0.42，則T2＞C．在T1℃，若起始時向容器中充入5molCO2、5molH2、5molCH3OH(g)和5molH2O(g)，則達平衡前v(正)＞D．在T1℃，若起始時向容器中充入4.5molCO2、6molH2，平衡時容器內壓強p＝eq\f(p1,2)解析CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始3mol·L－14mol·L－100平衡2mol·L－11mol·L－11mol·L－11mol·L－1K＝eq\f(1×1,2×13)＝0.5。B項，升溫，平衡右移，K增大，所以T2＞T1。C項，由于eq\f(\f(5,3)×\f(5,3),\f(5,3)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,3)))\s\up12(3))＜0.5，所以v(正)＞v(逆)。D項，若平衡不移動，p＝eq\f(p1,2)，由于平衡左移，所以p＞eq\f(p1,2)。答案D6．活性炭可用于處理大氣污染物NO。在1L密閉容器中加入NO和活性炭(無雜質)，生成氣體E和F。當溫度分別在T1℃和Tn/molT/物質℃n/molT/物質℃活性炭NOEF初始2.0300.10000T12.0000.0400.0300.030T22.0050.0500.0250.025(1)請結合上表數據，寫出NO與活性炭反應的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)上述反應在T1℃時的平衡常數為K1，在T2℃①計算K1＝________。②根據上述信息判斷，T1和T2的關系是________。a．T1＞T2 b．T1＜T2 (3)在T1a．增大c(NO) b．增大壓強c．升高溫度 d．移去部分F解析(1)由T1℃、T(2)①T1℃時，NO的平衡濃度為0.04mol·L－1，而CO2、N2的平衡濃度均為0.03mol·L－1，則K1＝eq\f(c（N2）·c（CO2）,c2（NO）)＝9/16(注意活性炭為固體)。②由于無法判斷反應的熱效應，故無法判斷T1和T2的關系。(3)該反應為氣體分子數不變的反應，因此選擇ab。答案(1)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)(2)①9/16②c(3)ab[能力提升][限時45分鐘滿分100分]一、選擇題(每小題5分，共60分)1．下列關于平衡常數的說法中，正確的是A．在平衡常數表達式中，反應物濃度用起始濃度表示，生成物濃度用平衡濃度表示B．化學平衡常數較大的可逆反應，所有反應物的轉化率一定大C．可以用化學平衡常數來定量描述化學反應的限度D．平衡常數的大小與溫度、濃度、壓強、催化劑有關解析平衡常數中的濃度都是平衡濃度，平衡常數僅受溫度影響，其大小可以描述反應的限度，A、D錯誤，C正確。轉化率不但受平衡常數的影響，而且還受自身起始濃度及其他物質濃度的影響，B錯誤。答案C2．反應Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃時平衡常數為1.47，900℃時平衡常數為2.15。下列說法正確的是A．升高溫度該反應的正反應速率增大，逆反應速率減小B．該反應的化學平衡常數表達式為K＝eq\f(c（FeO）·c（CO）,c（Fe）·c（CO2）)C．該反應的正反應是吸熱反應D．增大CO2濃度，平衡常數增大解析A項，升溫，正、逆反應速率均增大，不正確；B項，該化學平衡常數表達式為eq\f(c（CO）,c（CO2）)；C項，升溫，平衡常數增大，表明平衡向正反應方向移動，即正反應為吸熱反應，故正確；D項，增大反應物濃度，平衡常數不變，故不正確。答案C3．下列對熵的理解不正確的是A．同種物質氣態時熵值最大，固態時熵值最小B．體系越有序，熵值越小；越混亂，熵值越大C．與外界隔離的體系，自發過程將導致體系的熵減小D．25℃、1.01×105Pa時，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2解析體系都有從有序自發轉變為無序的傾向，此過程為熵增過程，故C錯誤。答案C4．(·青島模擬)隨著汽車數量的逐年增多，汽車尾氣污染已成為突出的環境問題之一。反應：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于凈化汽車尾氣，已知該反應速率極慢，570K時平衡常數為1×1059。下列說法正確的是A．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑B．提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COD．570K時及時抽走CO2、N2，平衡常數將會增大，尾氣凈化效率更佳解析提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑，加快反應速率，A正確，B錯誤；上述反應為可逆反應，裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中仍然含有NO或CO，C錯誤；570K時及時抽走CO2、N2，尾氣凈化效率更佳，但平衡常數不變，D錯誤。答案A5．在密閉容器中反應A(g)＋2B(g)C(g)分別在三種不同實驗條件下進行，它們的起始濃度均為c(A)＝0.100mol·L－1，c(B)＝0.200mol·L－1，c(C)＝0mol·L－1。反應物A的濃度隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是A．若反應①、②的平衡常數分別為K1、K2，則K1＜K2B．反應A＋2BC的ΔH＞0C．實驗②平衡時B的轉化率為60%D．減小反應③的壓強，可以使平衡時c(A)＝0.060mol·L－1解析A項錯誤，平衡常數K值越大，反應的程度就越大，轉化率就越高，反應就越完全，由圖中數據可知，①和②平衡時A的濃度相同，故轉化率也相同，所以K1＝K2；B項錯誤，在該反應中，題目沒有透露出平衡與溫度的關系，故無法判斷ΔH的正負；C項錯誤，②平衡時B的轉化率為40%；D項正確，壓強減小，平衡逆向移動。答案D6．某溫度下，對于反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。N2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。下列說法正確的是A．將1mol氮氣、3mol氫氣，置于1L密閉容器中發生反應，放出的熱量為92.4kJB．平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)＜K(B)C．上述反應在達到平衡后，增大壓強，H2的轉化率增大D．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，說明逆反應速率增大，正反應速率減小解析因為該反應為可逆反應，加入1molN2、3molH2，兩者不可能完全反應生成NH3，所以放出的熱量小于92.4kJ，A錯；從狀態A到狀態B的過程中，改變的是壓強，溫度沒有改變，所以平衡常數不變，B錯；因為該反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向正反應方向移動，H2的轉化率增大，C對；升高溫度，正、逆反應速率都增大，D錯。答案C7．某溫度下，將2molA和3molB充入一密閉容器中，發生反應：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后達到平衡，已知該溫度下其平衡常數K＝1，若溫度不變時將容器的體積擴大為原來的10倍，A的轉化率不發生變化，則A．a＝3 B．a＝2C．B的轉化率為40% D．B的轉化率為60%解析溫度不變，擴大容器體積(相當于減小壓強)時，A的轉化率不變，說明反應前后氣體的體積不變，即a＝1，A錯誤，B錯誤；設達平衡時，B的轉化量為xmol，則A、B、C、D的平衡量分別為(2－x)mol、(3－x)mol、xmol、xmol，設容器體積為1L，則平衡常數K＝1＝x2/(2－x)(3－x)，解得：x＝1.2，B的轉化率＝1.2÷3＝40%，所以C正確，D錯誤。答案C8．(·嘉興模擬)已知碳酸鈣的分解①CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)僅在高溫下自發進行；氯酸鉀的分解②2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)在任何溫度下都自發進行，下面有幾組焓變數據，其中可能正確的是A．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1ΔH2＝－78.3kJ·mol－1B．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1ΔH2＝－78.3kJ·mol－1C．ΔH1＝－178.32kJ·mol－1ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1D．ΔH1＝＋178.32kJ·mol－1ΔH2＝＋78.3kJ·mol－1解析兩個反應都是熵增加的反應，即ΔS＞0，反應②在任何溫度時都自發進行，即ΔH－TΔS＜0，則ΔH＜0；反應①只有在高溫時ΔH－TΔS＜0，反應才能自發進行，而ΔS＞0，根據ΔH－TΔS知ΔH＞0。答案B9．(·達州一模)一定溫度下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1molPCl5(g)，發生反應：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋QkJ·mol－1。維持容器溫度不變，測得容器內壓強隨反應時間的變化如圖所示。下列說法正確的是A．3s內的平均速率為：v(PCl3)＝0.1mol·L－1·min－1B．達到平衡時放出0.6QkJ熱量C．其他條件不變，再向容器中充入1molPCl5(g)，則達新平衡時，c(PCl5)＞0.4mol·L－1D．其他條件不變，增大PCl5的濃度，平衡常數減小解析A項，恒溫、恒容的密閉容器中，氣體的物質的量之比等于壓強之比，則平衡時混合氣體的物質的量為1.6mol，氣體的物質的量增大(1.6－1)mol＝0.6mol，設生成PCl3的物質的量為x，PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)氣體增加的物質的量1mol1molx0.6molx＝eq\f(1×0.6,1)mol＝0.6mol，v(PCl3)＝eq\f(\f(Δn,v),Δt)＝eq\f(\f(0.6mol,2L),3s)＝0.1mol·L－1·s－1，時間單位是s不是min，故A錯誤。B項，該反應是吸熱反應不是放熱反應，當氣體增加1mol時吸收的熱量是QkJ，則氣體增加0.6mol時吸收的熱量是0.6QkJ，故B錯誤。C項，平衡體系中再加入1mol的PCl5，重新到達平衡狀態，可以等效為開始加入2mol的PCl5，體積增大為原來的2倍，達平衡(該平衡與原平衡等效)后再將體積壓縮到原來大小，與原平衡相比，壓強增大，平衡向逆反應方向移動，則平衡濃度大于原來的兩倍，故C正確。D項，溫度不變，平衡常數不變，故D錯誤。故選C。答案C10．(·安徽)一定條件下，通過下列反應可實現燃煤煙氣中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2(g)＋S(l)ΔH＜0。若反應在恒容的密閉容器中進行，下列有關說法正確的是A．平衡前，隨著反應的進行，容器內壓強始終不變B．平衡時，其他條件不變，分離出硫，正反應速率加快C．平衡時，其他條件不變，升高溫度可提高SO2的轉化率D．其他條件不變，使用不同催化劑，該反應的平衡常數不變解析正反應是氣體分子數減小的反應，因此平衡前，隨著反應的進行容器內壓強不斷變化，A項錯；因硫為液態，故平衡時，其他條件不變，分離出硫，反應速率不變，B項錯；正反應是放熱反應，故升高溫度，平衡逆向進行，SO2的轉化率降低，C項錯；其他條件不變時，使用不同的催化劑，只能改變反應速率，不影響平衡的移動，故反應的平衡常數不變，D項正確。答案D11．某溫度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常數K＝eq\f(9,4)。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如下表所示。起始濃度甲乙丙c(H2)(mol·L－1)0.0100.0200.020c(CO2)(mol·L－1)0.0100.0100.020下列判斷不正確的是A．平衡時，乙中CO2的轉化率大于60%B．平衡時，甲中和丙中H2的轉化率均是60%C．平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢解析設平衡時甲中CO2的轉化濃度為xmol·L－1，則H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始,(mol·L－1)0.0100.01000轉化,(mol·L－1)xxxx平衡,(mol·L－1)0.010－x0.010－xxx根據平衡常數得：eq\f(x2,（0.010－x）2)＝eq\f(9,4)，解得x＝0.006，則甲中CO2的轉化率為：eq\f(0.006,0.01)×100%＝60%。由于乙相對甲增大了c(H2)，因此CO2的轉化率增大，A項正確。設平衡時丙中CO2的轉化濃度為ymol·L－1，則H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始,(mol·L－1)0.0200.02000轉化,(mol·L－1)yyyy平衡,(mol·L－1)0.020－y0.020－yyy根據平衡常數得：eq\f(y2,（0.020－y）2)＝eq\f(9,4)，解得y＝0.012，則丙中CO2的轉化率為：eq\f(0.012,0.02)×100%＝60%，B項正確。平衡時甲中c(CO2)＝0.010mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中c(CO2)＝0.020mol·L－1－0.012mol·L－1＝0.008mol·L－1，C項錯誤。丙中反應物濃度最大，反應速率最快，甲中反應物濃度最小，反應速率最慢，D項正確。答案C12．N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH＞0T1溫度下的部分實驗數據為：t/s050010001500c(N2O5)/mol·L－15.003.522.502.50下列說法不正確的是A．500s內N2O5分解速率為2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1溫度下的平衡常數為K1＝125，1000s時轉化率為50%C．其他條件不變時，T2溫度下反應到1000s時測得N2O5(g)濃度為2.98mol·L－1，則T1＜T2D．T1溫度下的平衡常數為K1，T3溫度下的平衡常數為K3，若K1＞K3，則T1＞T3解析v(N2O5)＝eq\f(（5.00－3.52）mol·L－1,500s)≈2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正確；1000s后N2O5的濃度不再發生變化，即達到了化學平衡，列出三種量如下：2N2O54NO2＋O2起始(mol·L－1)5.0000平衡(mol·L－1)2.505.001.25則K＝eq\f(c4（NO2）·c（O2）,c2（N2O5）)＝eq\f(（5.00）4×1.25,（2.50）2)＝125，α(N2O5)＝eq\f(2.50,5.00)×100%＝50%，B正確；T2溫度下的N2O5濃度大于T1溫度下的濃度，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應，則降低溫度平衡向放熱反應方向移動，即T2＜T1，C錯誤；對于吸熱反應來說，T越高，K越大，若K1＞K3，則T1＞T3，D正確。答案C二、非選擇題(共40分)13．(12分)甲醇可通過將煤氣化過程中生成的CO和H2在一定條件下，發生如下反應制得：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。請根據圖示回答下列問題：(1)從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)＝________，CO的轉化率為________。(2)該反應的平衡常數表達式為________________，溫度升高，平衡常數________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)若在一體積可變的密閉容器中充入1molCO、2molH2和1molCH3OH，達到平衡時測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍，則加入各物質后該反應向________(填“正”或“逆”)反應方向移動，理由是___________________________________________________。解析(1)根據圖一可知，反應開始到達到平衡的過程中CO的濃度變化為0.75mol·L－1，所以CO的反應速率為v(CO)＝0.75mol·L－1÷10min＝0.075mol·L－1·min－1，根據反應速率之比等于化學計量數之比可知，v(H2)＝2v(CO)＝2×0.075mol·L－1·min－1＝0.15mol·L－1·min－1，CO的轉化率為eq\f(0.75mol·L－1,1.00mol·L－1)×100%＝75%。(2)該反應的平衡常數表達式為K＝eq\f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)。根據圖二可知，反應物的能量比生成物的能量高，所以正反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數減小。(3)因為反應物和生成物都是氣體，反應過程中質量不變，氣體的密度ρ＝m/V。密度增大，說明容器的體積減小，因為反應在恒壓的條件下進行，容器體積減小，說明反應后氣體的物質的量減少，因為正反應方向是氣體物質的量減少的反應，所以平衡向正反應方向移動。答案(1)0.15mol·L－1·min－175%(2)K＝eq\f(c（CH3OH）,c（CO）·c2（H2）)減小(3)正反應前后氣體總質量不變，同溫、同壓下，達到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積減小，平衡正移14．(14分)工業上在合成塔中采用下列反應合成甲醇。CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝QkJ·mol－1(1)下表所列數據是該可逆反應在不同溫度下的化學平衡常數(K)溫度250℃300℃350℃K2.0410.2700.012①由表中數據判斷Q________0(填“＞”、“＜”或“＝”)，該反應在________(填“較高”或“較低”)溫度下有利于自發進行。②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡測得c(CO)＝0.2mol·L－1，此時對應的溫度為____________；CO的轉化率為____________。(2)請在圖中畫出壓強不同，平衡時甲醇的體積分數(φ)隨溫度(T)變化的兩條曲線(在曲線上標出p1、p2，且p1＜p2)。(3)要提高CO的轉化率且提高反應速率，可以采取的措施是________(填字母序號)。a．升溫b．加入催化劑c．增加CO的濃度d．通入H2加壓e．通入惰性氣體加壓f．分離出甲醇(4)已知一定條件下，CO與H2在催化劑的作用下生成5molCH3OH時，能量的變化為454kJ。在該條件下，向容積相同的3個密閉容器中，按照甲、乙、丙三種不同的投料方式加入反應物，測得反應達到平衡時的有關數據如下：平衡時數據容器甲乙丙反應物投入量1molCO2molH21molCH3OH2molCH3OHCH3OH的濃度(mol·L－1)c1c2c3反應吸收或放出的能量(kJ)ab