PAGE7-課時評價18化學反應進行的方向化學平衡常數(建議用時：40分鐘)一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1．(2024·西安模擬)下列有關化學反應方向及其判據的說法中正確的是()A．非自發反應就是不行能發生的反應，自發反應就是能較快進行的反應B．高溫高壓下可以使石墨轉化為金剛石，是自發的化學反應C．由焓判據和熵判據組合而成的復合判據，將更適合于全部的過程D．反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在低溫下能自發進行，說明該反應的ΔH>0C解析：A項，非自發反應在肯定條件下也能發生，自發反應進行得也不肯定較快，錯誤；B項，石墨轉化為金剛石，ΔH>0，該反應是非自發進行的化學反應，錯誤；C項，焓判據和熵判據組合而成的復合判據ΔG＝ΔH－TΔS，若ΔG<0時，反應可以自發進行，若ΔG>0，反應不能自發進行，正確；D項，反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在低溫下能自發進行，ΔG＝ΔH－TΔS<0，從反應方程式知TΔS<0，說明ΔH<0，錯誤。2．只變更一個影響化學平衡的因素，下列有關平衡常數K與化學平衡移動的關系敘述不正確的是()A．K不變，平衡可能移動B．平衡向右移動時，K不肯定變更C．K有變更，平衡肯定移動D．相同條件下，同一個反應的化學方程式的系數增大2倍，K也增大2倍D解析：變更壓強或濃度引起化學平衡移動時，K不變，A項和B項均正確；K只與溫度有關，K發生了變更，說明體系的溫度變更，則平衡肯定移動，C項正確；相同條件下，同一個反應的化學方程式的系數增大2倍，化學平衡常數應為K2，D項錯誤。3．探討化學反應進行的方向對于反應設計等具有重要意義，下列說法正確的是()A．ΔH<0、ΔS>0的反應在溫度低時不能自發進行B．在其他外界條件不變的狀況下，汽車排氣管中運用催化劑，可以變更產生尾氣反應的方向C．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發進行，說明該反應的ΔH<0D．肯定溫度下，反應MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0D解析：A項，ΔH<0、ΔS>0，在任何溫度下反應都能自發進行，錯誤；B項，運用催化劑只能變更反應的活化能，不能變更反應的方向，錯誤；C項，CaCO3(s)的分解室溫下不能自發進行，高溫可自發進行，說明該反應為吸熱反應，ΔH>0，錯誤；D項，Mg在氯氣中燃燒為放熱反應，則MgCl2(l)分解生成Cl2(g)和Mg(l)為吸熱反應，ΔH>0，該反應為有氣體生成的反應，則ΔS>0，正確。4．(2024·淄博模擬)Burns和Dainton探討發覺Cl2與CO合成COCl2的反應機理如下：①Cl2(g)2Cl·(g)快②CO(g)＋Cl·(g)COCl·(g)快③COCl·(g)＋Cl2(g)COCl2(g)＋Cl·(g)慢其中反應②存在v正＝k正c(CO)c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)下列說法正確的是()A．反應①的活化能大于反應③的活化能B．反應②的平衡常數K＝eq\f(k正,k逆)C．要提高合成COCl2的速率，關鍵是提高反應②的速率D．選擇合適的催化劑能加快該反應的速率，并提高COCl2的平衡產率B解析：活化能越小，反應速率越快，則反應①的活化能小于反應③的活化能，故A錯誤；反應②存在v正＝k正c(CO)c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)，平衡時正、逆反應速率相等，則K＝eq\f(cCOCl·,cCO·cCl·)＝eq\f(k正,k逆)，故B正確；慢反應確定整個反應速率，要提高合成COCl2的速率，關鍵是提高反應③的速率，故C錯誤；催化劑不影響平衡移動，則選擇合適的催化劑能加快該反應的速率，而COCl2的平衡產率不變，故D錯誤。5．如圖曲線表示其他條件肯定時，反應2W(g)＋Q(g)2G(g)(正反應為放熱反應)中W的轉化率與溫度的關系，圖中標有a、b、c、d四點，其中表示未達到平衡狀態，且v正>v逆的是()A．a點B．b點C．c點D．d點C解析：縱軸表示W的轉化率，橫軸表示溫度，曲線上的任一點都表示在此溫度下達到平衡狀態時對應的W的轉化率，因此b、d兩點v正＝v逆，B、D均錯誤；從c點作縱軸的平行線與曲線交于e點，如下圖，這表示若想達到c點對應溫度的平衡狀態，須要轉化更多的W，則c點未達到平衡狀態，且反應向正反應方向進行，即v正>v逆，C正確；類似的，a點v正<v逆，A錯誤。6．密閉容器中，由H2和CO干脆制備二甲醚(CH3OCH3)，其過程包含以下反應：i．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1ii.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24.5kJ·mol－1當其他條件相同時，由H2和CO干脆制備二甲醚的反應中，CO平衡轉化率隨條件X的變更曲線如圖所示。下列說法中正確的是()A．由H2和CO干脆制備二甲醚的反應為放熱反應B．條件X為壓強C．X增大，二甲醚的產率肯定增大D．X增大，該反應的平衡常數肯定減小A解析：依據蓋斯定律，將ⅰ×2＋ⅱ得：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1，因此由H2和CO干脆制備二甲醚的反應為放熱反應，A項正確；若X表示壓強，依據2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，壓強越大，CO的平衡轉化率越大，與圖像不符，B項錯誤；依據圖像可知，X可能是溫度，溫度上升，平衡逆向移動，CO的平衡轉化率減小，二甲醚的產率減小，C項錯誤；依據圖像可知，X可能是CO的濃度，增大CO的濃度，CO的平衡轉化率減小，但平衡常數不變，D項錯誤。二、不定項選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)7．(2024·棗莊模擬)在肯定溫度下，向2L恒容密閉容器中充入1molA，發生反應：2A(g)B(g)＋C(g)。反應過程中c(C)隨時間變更的曲線如圖所示，下列說法不正確的是()A．反應在0～50s的平均反應速率v(C)＝1.6×10－3mol·L－1·s－1B．該溫度下，反應的平衡常數K＝0.025mol·L－1C．保持其他條件不變，上升溫度，平衡時c(B)＝0.09mol·L－1，則該反應的ΔH<0D．反應達平衡后，再向容器中充入1molA，該溫度下再達到平衡時，A的轉化率不變B解析：反應在0～50s的平均反應速率v(C)＝eq\f(0.08mol·L－1,50s)＝1.6×10－3mol·L－1·s－1，A正確；該溫度下，平衡時，c(C)＝0.10mol·L－1，則c(B)＝0.10mol·L－1，c(A)＝0.50mol·L－1－0.20mol·L－1＝0.30mol·L－1，反應的平衡常數K＝eq\f(0.10mol·L－1×0.10mol·L－1,0.30mol·L－12)≈0.11，B不正確；上升溫度，平衡時c(B)＝0.09mol·L－1<0.10mol·L－1，則平衡向逆反應方向移動，該反應的ΔH<0，C正確；反應達平衡后，再向容器中充入1molA，平衡正向移動，達到平衡時與原平衡等效，所以A的轉化率不變，D正確。8．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，將容器的體積擴大為原來的10倍，A的轉化率不發生變更，則()A．a＝3B．a＝2C．B的轉化率為40%D．體積擴大后，B的轉化率不變CD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、B兩項均錯誤；假設達到平衡時，B的轉化量為xmol，則A、B、C、D平衡時的物質的量分別為(2－x)mol、(3－x)mol、xmol、xmol，設容器體積為1L，則平衡常數K＝eq\f(x2,2－x·3－x)＝1，解得x＝1.2，B的轉化率為eq\f(1.2mol,3mol)×100%＝40%，所以C項正確；平衡不移動，則B的轉化率不變，D項正確。三、非選擇題9．汽車在行駛過程中有如下反應發生：ⅰ.N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH＝＋180.7kJ·mol－1ⅱ.2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5kJ·mol－1(1)CO燃燒的熱化學方程式為__________________________________。(2)反應ⅱ在________(填“較高”或“較低”)溫度下能自發進行。(3)T溫度時，向10L恒容密閉容器中充入2molNO和2molCO發生反應ⅱ，5min時達到平衡，測得0～5min內該反應速率v(N2)＝0.016mol·L－1·min－1。①T溫度時，該反應的平衡常數K＝________。②平衡時容器內壓強與起始時容器內壓強之比為________。(4)肯定條件下，向起始容積為5L的恒壓密閉容器中充入1molN2和1molO2發生反應ⅰ。O2的平衡轉化率[α(O2)]與溫度(T)的關系如圖1所示；正反應的平衡常數(K正)與溫度(T)的關系如圖2所示。①圖1中，M、N、P三點所對應的狀態下，v正＞v逆的是________(填標號)，理由為___________________________________________________。②T1溫度時，K正＝1，則O2的平衡轉化率為________(保留三位有效數字)；在圖2中畫出逆反應平衡常數(K逆)與溫度(T)的關系曲線。解析：(1)依據蓋斯定律，(ⅰ＋ⅱ)×eq\f(1,2)得CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO2(g)ΔH＝－282.9kJ·mol－1。(2)反應ⅱ的ΔH＜0，ΔS＜0，要使ΔG＝ΔH－TΔS＜0，T值應較小，所以反應ⅱ在較低溫度下能自發進行。(3)①由v(N2)＝0.016mol·L－1·min－1可知，5min達到平衡時，c平(N2)＝0.08mol·L－1，則c平(CO2)＝0.16mol·L－1，c平(CO)＝c平(NO)＝0.04mol·L－1，故平衡常數K＝eq\f(cN2·c2CO2,c2CO·c2NO)＝800mol－1·L。②恒溫恒容條件下，壓強之比等于物質的量之比，則平衡時容器內壓強與起始時容器內壓強之比為(0.4＋0.4＋0.8＋1.6)∶(2＋2)＝4∶5。(4)①肯定溫度下，M點對應狀態的O2的轉化率小于其平衡轉化率，反應正向進行建立平衡，v正＞v逆。②設T1溫度下達到平衡時NO的濃度為xmol·L－1，則平衡時c(N2)＝(0.2－eq\f(x,2))mol·L－1，c(O2)＝(0.2－eq\f(x,2))mol·L－1，平衡常數K＝eq\f(c2NO,cN2·cO2)＝eq\f(x2,0.2－\f(x,2)2)＝1，解得x≈0.133，故O2的平衡轉化率為eq\f(\f(0.133,2)mol·L－1,0.2mol·L－1)×100%≈33.3%。K正·K逆＝1，故逆反應平衡常數(K逆)與溫度(T)的關系曲線與正反應平衡常數(K正)與溫度(T)的關系曲線完全對稱。答案：(1)CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO2(g)ΔH＝－282.9kJ·mol－1(2)較低(3)①800mol－1·L②4∶5(4)①M肯定溫度下，M點對應狀態的O2的轉化率小于其平衡轉化率，反應正向進行建立平衡②33.3%如圖10．(2024·山東模擬)聚乙烯醇生產過程中會產生大量副產物乙酸甲酯，其催化醇解反應可用于制備甲醇和乙酸己酯，該反應的化學方程式為CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)已知v正＝k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆為正、逆反應速率，k正、k逆為速率常數，x為各組分的物質的量分數。(1)反應起先時，己醇和乙酸甲酯按物質的量之比1∶1投料，測得348K、343K、338K三個溫度下乙酸甲酯轉化率(α)隨時間(t)的變更關系如下圖所示。該醇解反應的ΔH________(填“>”或“<”)0。348K時，以物質的量分數表示的化學平衡常數Kx＝________(保留2位有效數字)。在曲線①、②、③中，k正－k逆值最大的曲線是________；A、B、C、D四點中，v正最大的是________，v逆最大的是________。(2)343K時，己醇和乙酸甲酯按物質的量之比1∶1、1∶2和2∶1進行初始投料，則達到平衡后，初始投料比為________時，乙酸甲酯轉化率最大；與按1∶2投料相比，按2∶1投料時化學平衡常數Kx________(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)該醇解反應運用離子交換樹脂做催化劑，下列關于該催化劑的說法正確的是________(填標號)。a．參加了醇解反應，但并不變更反應歷程b．使k正和k逆增大相同倍數c．降低了醇解反應的活化能d．提高乙酸甲酯的平衡轉化率解析：(1)依據圖像，①的反應速率最快