化学平衡常数 化学反应进行的方向(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．(2019·山东胶州二中期中)下列关于自发反应的说法中错误的是( )A．非自发反应在一定条件下可以实现B．能够设计成原电池的反应是自发进行的氧化还原反应C．电解质在水溶液中的电离是一个自发过程，该过程为熵增过程D．2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g) ΔH<0，则该反应高温下利于自发进行D [非自发反应在一定条件下能实现自发进行，如ΔH>0、ΔS>0的反应高温下可以自发进行，低温下不能自发进行，A正确；理论上，能够设计成原电池的反应是常温下能自发进行的氧化还原反应，B正确；电解质在水溶液中的电离是一个自发过程，该过程中电解质电离产生自由移动的离子，微粒数目增大，故该过程为熵增过程，C正确；反应2NO2(g)＋4CO(g)===N2(g)＋4CO2(g)的ΔH<0、ΔS<0，若自发进行，应满足ΔH－TΔS<0，故该反应低温下有利于自发进行，D错误。]2．(2019·宁夏银川一中考试)已知298K下反应2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g) ΔH＝＋2171.0kJ·mol－1，ΔS＝＋635.5J·(mol·K)－1，则下列说法正确的是( )A．由题给ΔH可知，该反应是一个放热反应B．ΔS>0表明该反应是一个熵减少的反应C．该反应在室温下可能自发进行D．该反应可以自发进行的最低温度为3416.2KD [该反应的ΔH>0，为吸热反应，A项错误；ΔS>0，表明该反应是熵增的反应，B项错误；由常温下，该反应的ΔH－TΔS>0可知，该反应在常温下不能自发进行，C项错误；该反应可以自发进行的最低温度为T＝＝K＝3416.2K，D项正确。]3．(2019·山东泰安一中期中)在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)⇌cC(g)＋dD(g)，C的百分含量(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是( )A．ΔH<0、ΔS>0B．ΔH>0、ΔS<0C．ΔH>0、ΔS>0D．ΔH<0、ΔS<0A [由图可知，当压强一定时，升高温度，C的百分含量减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则有ΔH<0；当温度一定时，增大压强，C的百分含量减小，说明增大压强，平衡逆向移动，则有m＋n<c＋d-8-\n，故该反应的正反应是气体分子总数增加的反应，即熵增的反应，则有ΔS>0，A正确。]4．某温度下气体反应达到化学平衡，平衡常数K＝c(A)·c2(B)/[c2(E)·c(F)]，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加，下列说法正确的是( )A．增大c(A)、c(B)，K增大B．降低温度，正反应速率增大C．该反应的焓变为负值D．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)⇌A(g)＋2B(g)D [平衡常数K只随温度的变化而变化，与浓度变化无关，A错；降低温度，正、逆反应速率均减小，B错；降温时，F的浓度增大，说明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，C错。]5．反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)的平衡常数为K1；反应HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系式为(平衡常数为同温度下的测定值)( )A．K1＝2K2B．K1＝KC．K1＝D．K1＝K2C [K1＝c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]，K2＝[c(H2)·c(I2)]/c(HI)，K1＝。]6．可逆反应：2SO2＋O2⇌2SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商)( )A．Q不变，K变大，O2转化率增大B．Q不变，K变大，SO2转化率减小C．Q变小，K不变，O2转化率减小D．Q增大，K不变，SO2转化率增大C [当可逆反应2SO2＋O2⇌2SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右进行，但O2转化率减小，浓度商Q变小，K不变。]7．(2019·湖南郴州质检)对于可逆反应SiO2(s)＋C(s)＋N2(g)Si3N4(s)＋CO(g)(未配平) ΔH<0。下列叙述正确的是( )A．增加焦炭的用量，生成氮化硅的反应速率增大B．增加SiO2的用量，焦炭的转化率增大C．增大压强，正反应速率增大，逆反应速率减小D．反应的平衡常数可表示为K＝，升高温度，平衡常数K减小-8-\nD [焦炭是固体，增加焦炭的用量，反应速率不变，A错误。增加SiO2的用量，平衡不移动，焦炭的转化率不变，B错误。增大压强，正、逆反应速率均增大，C错误。配平反应方程式可得：3SiO2(s)＋6C(s)＋2N2(g)Si3N4(s)＋6CO(g)，则平衡常数可表示为K＝；该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，D正确。]8．(2019·山东鄄城二中期中)用O2将HCl转化为Cl2的反应为4HCl(g)＋O(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH<0。在恒温恒容条件下测得反应过程中c(Cl2)的实验数据如下表。下列说法错误的是( )t/min0246c(Cl2)/(10－3mol·L－1)01.83.75.4A.2～6min用Cl2表示的化学反应速率为0．9mol·L－1·min－1B．当容器内气体的平均摩尔质量不变时，可说明反应达到化学平衡状态C．化学平衡常数：K(200℃)>K(400℃)D．增大压强，可以提高HCl的平衡转化率A [2～6minc(Cl2)由1.8×10－3mol·L－1增大到5.4×10－3mol·L－1，则有v(Cl2)＝＝9×10－4mol·L－1·min－1，A错误；恒温恒容时，平衡建立过程中，混合气体的总质量不变，气体的总物质的量不断变化，则气体的平均摩尔质量不断变化，当容器内气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到化学平衡状态，B正确；该反应的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，则平衡常数：K(200℃)>K(400℃)，C正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，则HCl的平衡转化率增大，D正确。]9．(2019·湖南三湘名校联考)80℃时，在2L恒容密闭容器中充入0.40molN2O4，发生反应：N2O4(g)⇌2NO2(g) ΔH＝＋QkJ·mol－1(Q>0)，测得如下数据：时间/s020406080100c(NO2)/(mol·L－1)0.000.120.200.260.300.30下列判断正确的是( )A．升高温度，该反应的平衡常数K减小B．20～40s内，v(N2O4)＝0.004mol·L－1·s－1C．反应达到平衡时，吸收的热量为0.30QkJD．100s时再通入0.40molN2O4，达到新平衡时N2O4的转化率增大C [该反应的ΔH>0，升高温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，A错误；20～40-8-\ns内，Δc(NO2)＝0.08mol·L－1，则有v(NO2)＝＝0.004mol·L－1·s－1，v(N2O4)＝v(NO2)＝0.002mol·L－1·s－1，B错误；反应达到平衡时，生成的NO2为0.30mol·L－1×2L＝0.60mol，则反应吸收的热量为0.30QkJ，C正确；达到平衡后，再通入0.40molN2O4，相当于保持n(N2O4)不变，缩小容器的容积，而缩小容积、增大压强时，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小，D错误。]10．(2019·江西师大附中阶段考)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：X(g)＋Y(g)⇌2Z(g) ΔH<0，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是( )A．8min时，其他条件不变，增大X的浓度，则反应速率加快，活化分子的百分数增加B．该温度下，此反应的平衡常数K＝1.44C．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前，v(逆)>v(正)D．其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大B [增大X的浓度，单位体积内活化分子数增加，则反应速率加快，但活化分子的百分数不变，A错误。利用“三段式”计算： X(g)＋Y(g)⇌2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.0160.0160转化浓度/(mol·L－1)0.0060.0060.012平衡浓度/(mol·L－1)0.010.010.012则该温度下，该反应的平衡常数K＝＝＝1.44，B正确。正反应为放热反应，其他条件不变，降低温度，平衡正向移动，则反应达到新平衡前，v(正)>v(逆)，C错误。其他条件不变，再充入0.2molZ，相当于保持n(Z)不变同时缩小容器容积，而该反应为反应前后气体分子数不变的反应，缩小容器容积、增大压强，平衡不移动，则X的体积分数不变，D错误。]11．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)⇌CH2===CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法不正确的是( )-8-\nA．该反应的逆反应为吸热反应B．平衡常数：KM>KNC．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)D．当温度高于250℃，升高温度，催化剂的催化效率降低C [升高温度CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，A正确；该反应的正反应是放热反应，升温平衡常数减小，B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂在250℃时催化活性最高，温度继续升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C错误，D正确。]12．(2019·福建厦门双十中学考试)室温时，调节初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液的pH(假设溶液的体积不变)，溶液中存在2CrO＋2H＋⇌Cr2O＋H2O，测定平衡时溶液中c(Cr2O)和c(H＋)，获得的曲线如图。下列说法不正确的是( )A．降低pH可提高c(Cr2O)B．A点时CrO的平衡转化率为50%C．A点时CrO转化为Cr2O反应的平衡常数K＝1014D．平衡时，若溶液中c(Cr2O)＝c(CrO)，则c(H＋)>2.0×10－7mol·L－1D [pH越小，氢离子浓度越大，越有利于平衡正向移动，c(Cr2O)越大，A项正确；A点时c(Cr2O)＝0.25mol·L－1，反应消耗的CrO为0.5mol·L－1，CrO的平衡转化率为50%，B项正确；A点时c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1，c(Cr2O)＝0.25mol·L－1，则c(CrO)＝0.5mol·L－1，求得平衡常数K＝＝1014，C项正确；若平衡时溶液中c(Cr2O)＝c(CrO)，即c(Cr2O)＝c(CrO)＝mol·L－1，利用K-8-\n进行计算，可知c(H＋)<2.0×10－7mol·L－1，D项错误。]13．(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)＋H2O(g)⇌H2(g)＋CO(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1，该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)已知在400℃时，N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的K＝0.5。①在400℃时，2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)的K′＝____(填数值)。②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应v正(N2)________(填“>”“<”“＝”或“不确定”)v逆(N2)。③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂________(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。解析： (1)根据ΔH－TΔS<0及ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1＝0.1337kJ·mol－1·K－1，解得在T>≈982K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。(2)①平衡常数的值与化学方程式的书写有关，根据平衡常数的定义可得K′＝＝2。②引入浓度商Q，Q＝＝＝＝K，说明此时已达化学平衡状态，即v正(N2)＝v逆(N2)。③恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，使总体积增大。答案： (1)不能 (2)①2 ②＝ ③向左 不改变14．将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.633900abcdt(1)实验2条件下平衡常数K＝____________。(2)实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b的值________(填具体值或取值范围)。(3)实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时v正________v-8-\n逆(填“<”“>”或“＝”)。解析： (1)实验2条件下，平衡时CO的物质的量为1.6mol，则： CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)起始量/mol2100变化量/mol0.40.40.40.4平衡量/mol1.60.60.40.4故900℃时，K＝＝＝≈0.17。(2)由于CO与H2O(g)的化学计量数都为1，所以当两者物质的量相等时，二者转化率相等。要使CO的转化率大于水蒸气的转化率，则增大水蒸气的物质的量，即a/b的值小于1。(3)由上面的分析可知，900℃时，该反应的平衡常数为0.17。实验4中，在900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时Qc＝1，Qc>K，故反应向逆反应方向进行，所以v正<v逆。答案： (1)或0.17 (2)<1(填0<a/b<1亦可) (3)<15．Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。反应大气固氮N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)工业固氮N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)温度/℃27200025400450平衡常数K3.84×10－310.15×1080.5070.152①分析数据可知：大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：________________________________________________________________________。(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________(填“A”或“B”)；比较p1、p2的大小关系：________。Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。(3)在一定温度下，将1molN2和3molH2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8mol。①达平衡时，H2的转化率α1＝__________。-8-\n②已知平衡时，容器压强为8MPa，则平衡常数Kp＝____(用平衡分压代替浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。解析： (1)①由表中数据可知随温度从27℃升高到2000℃，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应；②大气固氮的K值小，转化率低。(2)工业固氮，随温度升高，K值减小，平衡向逆反应方向移动，N2的转化率降低，所以A正确。取相同的温度，p1→p2，N2的转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应，说明压强增大，p2>p1。(3) N2 ＋ 3H2⇌2NH3n(始)/mol130n(变)/mola3a2an(平)/mol1－a3－3a2a有(1－a)＋(3－3a)＋2a＝2.8，a＝0.6mol，H2的转化率为60%，N2的平衡分压为×8MPa，H2、NH3的平衡分压均为×8MPa，Kp＝＝。答案： (1)①吸热 ②K值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产(2)A p2>p1 (3)①60% ②或0.255或0.26-8-
