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1、1第三讲第三讲 化学平衡常数及反应进行的方向化学平衡常数及反应进行的方向课后达标训练一、选择题1下列说法不正确的是( )A焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应是放热反应B在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大C一个反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热D一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关解析：选 C。一个反应能否自发进行要由该反应的熵变和焓变共同判断，C 项错误。2已知 298 K 下反应 2Al2O3(s)3C(s)=4Al(s)3CO2(g) H2 171 kJmol1，S635.5 Jmol1K1，则下列说法正确的是(
2、)A由题给 H值可知，该反应是一个放热反应BS0 表明该反应是一个熵增加的反应C该反应能自发进行D不能确定该反应能否自发进行解析：选 B。H0，该反应是吸热反应，A 错误；由 HTS2 171 kJmol1298 K0.635 5 kJmol1K10 知，该反应不能自发进行，C、D 错误。3.(2018商丘模拟)向某恒容密闭容器中充入一定量 CO2和 H2，发生反应：CO2(g)H2(g)HCOOH(g)，测得平衡体系中 CO2的百分含量(CO2%)与反应温度变化的关系如图所示。下列物理量中，a 点大于 b 点的是( )正反应速率 逆反应速率 HCOOH(g)的浓度 对应温度时的平衡常数A B
3、C D解析：选 D。温度升高，反应速率增大，a 点的正、逆反应速率都小于 b 点，、错误；温度升高，平衡体系中 CO2的百分含量增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，HCOOH(g)的浓度和对应温度时的平衡常数都将减小，即 a 点的 HCOOH(g)的浓度和对应温度时的平衡常数都大于 b 点，、正确。4一定条件下合成乙烯：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( )2A该反应的逆反应为吸热反应B平衡常数：KMKNC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
4、的催化效率降低解析：选 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。5(2018大连模拟)某温度下，将 3 mol A 和 2 mol B 充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)B(g)C(g)D(g)，5 min 后达平衡，各物质的平衡浓度的关系为ca(A)c(B)c(C)c(D)。若在温度不变的情况下将容器的容积扩大为原来的 10 倍，B 的转化率不
5、发生变化，则 B 的转化率为( )A60% B40%C24% D4%解析：选 A。扩大容器容积为原来的 10 倍，B 的转化率不变，则a1，A(g)B(g)C(g)D(g)起始(mol): 3 2 0 0变化(mol): x x x x平衡(mol): 3x 2x x x根据平衡浓度的关系，(3x)(2x)xx，解得x1.2，则 B 的转化率为 1.2 mol/2 mol100%60%，A 项正确。6.(2018衡水中学高三期末)在容积均为 1 L 的三个密闭容器中，分别放入镍粉并充入 1 mol CO，控制在不同温度下发生反应：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)，当反应进行到 5 m
6、in 时，测得 Ni(CO)4的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )A正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)K(T2)B反应进行到 5 min 时，b 容器中v正(CO)v逆(CO)3C达到平衡时，a、b、c 中 CO 的转化率为 bacD减压或升温可将 b 中的平衡状态转变成 c 中的平衡状态解析：选 D。温度越低，反应速率越慢，因此再结合 a、b、c 三容器对应数值知，a 容器中反应未达到平衡，bc 的变化则说明随温度升高化学平衡逆向进行，则正反应为放热反应，A 错误；反应进行到 5 min 时，b 容器未必达到平衡状态，则 b 容器中v正(CO)不一定等于v逆(CO)，B
7、 错误；其他条件相同时，随温度升高平衡左移，K值减小，CO 转化率减小，达到平衡时，CO 的转化率为 abc，C 错误；结合 A 项分析知，升温可使 b 中的平衡状态转变为 c 中的平衡状态，减压平衡逆向移动，导致 Ni(CO)4浓度变小，即可使 b 中的平衡状态转变为 c 中的平衡状态，D 正确。7(2018成都模拟)工业上用 DME 法以 H2和 CO 为原料生产甲醚(CH3OCH3)。其原理是在同一容器中发生如下两个连续反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)改变温度，实验数据如表所示，下列分析正确的是( )温度()260270280
8、290300310320CO 转化率(%)92878280726562CH3OCH3产率(%)33457779625852A.反应、均为吸热反应B290 时反应平衡常数值达到最大C反应与中 CH3OH 的消耗速率一定相等D增大压强能增大 CH3OCH3产率解析：选 D。从反应来看，温度升高，CO 转化率一直在减小，说明反应为放热反应，而反应在较低温度时，反应未达到平衡，甲醚的产率主要受温度影响，随着温度升高，产率降低，说明反应也是放热反应，A 错误；平衡常数与转化率并不是一个概念，B错误；反应与中 CH3OH 的消耗速率不相等，因为二者不是同一个反应，C 错误；增大压强，反应向正反应方向移动，
9、使c(CH3OH)增大，从而使反应也向正反应方向移动，则 CH3OCH3产率增大，D 正确。8(2018安徽“学普”联考)已知反应 X(g)Y(g)R(g)Q(g)的平衡常数与温度的关系如表所示。830 时，向一个 2 L 的密闭容器中充入 0.2 mol X 和 0.8 mol Y，反应初始 4 s 内v(X)0.005 mol/(Ls)。下列说法正确的是( )温度/7008008301 0001 2004平衡常数1.71.11.00.60.4A.4 s 时容器内c(Y)0.76 mol/LB830 达平衡时，X 的转化率为 80%C反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动D1 200 时反应
10、R(g)Q(g)X(g)Y(g)的平衡常数K0.4解析：选 B。反应初始 4 s 内 X 的平均反应速率v(X)0.005 mol/(Ls)，根据速率之比等于化学计量数之比，可知v(Y)v(X)0.005 mol/(Ls)，则 4 s 内 c(Y)0.005 mol/(Ls)4 s0.02 mol/L，Y 的起始浓度为0.4 mol/L，故 4 s 时0.8 mol 2 Lc(Y)0.4 mol/L0.02 mol/L0.38 mol/L，A 错误；设平衡时 X 的浓度变化量为x，则：X(g) Y(g)R(g)Q(g)开始(mol/L): 0.1 0.4 0 0变化(mol/L): x x x
11、 x平衡(mol/L): 0.1x 0.4x x x故1.0，解得x0.08，所以平衡时 X 的转化率为x2 （0.1x）（0.4x）100%80%，B 正确；由表格中的数据可知，温度升高，化学平衡常数减小，0.08 mol/L 0.1 mol/L平衡逆向移动，C 错误；1 200 时反应 X(g)Y(g)R(g)Q(g)的平衡常数值为0.4，所以 1 200 时反应 R(g)Q(g)X(g)Y(g)的平衡常数的值为2.5，D 错1 0.4误。9(2015高考天津卷)某温度下，在 2 L 的密闭容器中，加入 1 mol X(g)和 2 mol Y(g)发生反应：X(g)mY(g)3Z(g)平衡
12、时，X、Y、Z 的体积分数分别为 30%、60%、10%。在此平衡体系中加入 1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z 的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )Am2B两次平衡的平衡常数相同CX 与 Y 的平衡转化率之比为 11D第二次平衡时，Z 的浓度为 0.4 molL1解析：选 D。A.根据再次加入 1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z 的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，因此m2。B.由于温度没有变化，故两次平衡的平衡常数不变。C.因为是按照化学方程式中化学计量数之比充入的反应物，因此二5者的平衡转化率相等。D.该反应前后气体分子数不变，因此反应后
13、气体的物质的量与反应前一样，都为 4 mol，而平衡后 Z 的体积分数为 10%，故平衡时 Z 的物质的量为 4 mol10%0.4 mol，容器体积为 2 L，则 Z 的浓度为 0.2 molL1。10(2018遂宁诊断)固定容积为 2 L 的密闭容器中发生反应xA(g)yB(g)zC(g)，图 1 表示T 时容器中各物质的量随时间变化的关系，图 2 表示平衡常数K随温度变化的关系。结合图像判断，下列结论正确的是( )A该反应可表示为 2A(g)B(g)C(g) H0，错误；B 项，根据图 1 知 05 min 内，A、B、C 变化的物质的量分别为 0.4 mol、0.2 mol、0.2 m
14、ol，该反应可表示为 2A(g)B(g)C(g)，反应达平衡时 A、B、C的平衡浓度分别为 0.2 molL1、0.1 molL1、0.1 molL1，故T 时该反应的平衡常数K25，错误；C 项，根据质量守恒定律知容器内气体的质量保持c（C） c2（A）c（B）不变，容器的容积保持不变，故容器内气体的密度为恒量，不能作为平衡标志，错误；D项，根据图 1 知T 时反应达平衡后 C 的体积分数为 0.25，在第 6 min 时再向体系中充入0.4 mol C，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡时 C 的体积分数大于 0.25，正确。二、非选择题11(2018成都阶段测试)汽车尾气里含有的 NO 气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)O2(g)2NO(g) H0已知该反应在 2 404 时，平衡常数K6.4103。请回答下列问题。(1)该反应的平衡常数表达式为_。(2)该温度下，向 2 L 密闭容器中充入 N2和 O2各 1 mol，平衡时，N2的转化率是_%(保留整数)。(3)该温度下，某时刻测得容器内 N2、O2、NO 的浓度分别为 2.5101 molL1、4.0102 molL1和 3.0103 molL1，此时反应_(填6“处于化学平衡状态” “向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是_。(4)将 N2
