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第3讲 化学平衡常数、化学反应进行的方向(带答案)(4)

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________(填“增大”“不变”或“减小”)。 答案 23.8 L·mol 减小 降低 减小

解析 2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g) ΔH<0 初始浓度/mol·L 0.23 0.11 0 变化浓度/mol·L 0.12 0.06 0.12 平衡浓度/mol·L 0.11 0.05 0.12 据此可计算出该温度下的化学平衡常数:

0.12 mol·L-1K=;保持温度不变,向容器-12-1≈23.8 L·mol

0.11 mol·L×0.05 mol·L中再加入一定量的氧气后,氧气的浓度增大,转化率降低,化学平衡向正反应方向移动,故二氧化

硫的转化率增大,其平衡浓度减小,所得混合气体中三氧化硫的体积分数减小。因为三氧化硫增大的浓度最大值为0.11 mol·L,而氧气增大的浓度远大于该值,故三氧化硫的体积分数减小了。

8.[2010·山东理综,28(2)节选]一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应2HI??H2+I2,H2物质的量随时间的变化如右图所示。 该温度下,H2(g)+I2(g)??2HI(g)的平衡常数K=________。 相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 ________是原来的2倍。 a.平衡常数 b.HI的平衡浓度 c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数 答案 64 b

解析 2HI(g) ?? H2(g) + I2(g) 初始: 1 mol·L 0

-1-1

-1

-1

2

-1-1-1

-1

-1

0

-1

平衡: 0.8 mol·L 0.1 mol·L 0.1 mol·L 该反应的平衡常数

-1-1

cH2·cI20.1 mol·L×0.1 mol·L1K1=== 2-12

cHI0.8 mol·L64

1

相同温度下,H2(g)+I2(g)??2HI(g)的平衡常数K==64。

K1

9.[2011·浙江理综,27(1)②③]某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。

将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固

16

体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)??2NH3(g)+CO2(g)

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:

温度/℃ 平衡总压强/kPa 平衡气体总浓度/mol·L -115.0 5.7 2.4×10 -320.0 8.3 3.4×10 -325.0 12.0 4.8×10 -330.0 17.1 6.8×10 -335.0 24.0 9.4×10 -3②根据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数:____________。 ③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。

?2?2?1?42-3-13-答案 ②K=c(NH3)·c(CO2)=?c?·?c?=×(4.8×10 mol·L)≈1.6×10

?3??3?27

8

(mol·L) ③增加

解析 ②根据K=c(NH3)·c(CO2)

-3-1-3-1

4.8×10 mol·L?2?4.8×10 mol·L??=?2×?·??

33????

2

-13

≈1.6×10 (mol·L)。

③由NH2COONH4(s)??2NH3(g)+CO2(g)正反应气体分子数增加,增大压强平衡向逆反应方向移动。

-8-13

1.下列说法正确的是

( )

A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的 B.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小

C.常温下,反应C(s)+CO2(g)??2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0 D.反应2Mg(s)+CO2(g)===C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0 答案 C

解析 反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。若ΔH<0,ΔS>0,则一定自发,若ΔH>0,ΔS<0,则一定不能自发,若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应能否自发,和温度有关,A、B错误;C项中反应的ΔS>0,若ΔH<0,则一定自发,现常温下不自发,说明ΔH>0,正确;D项中反应的ΔS<0,能自发,说明ΔH<0,错误。

17

2.反应Fe(s)+CO2(g)??FeO(s)+CO(g),700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是 ( )

A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小 B.该反应的化学平衡常数表达式为K=C.该反应的正反应是吸热反应 D.增大CO2浓度,平衡常数增大 答案 C

解析 A项,升温,正、逆反应速率均增大,不正确;B项,该化学平衡常数表达式为

cFeO·cCO cFe·cCO2cCO;C项,升温,平衡常数增大,表明平衡向正反应方向移动,即正反应为

cCO2吸热反应,故正确;D项,增大反应物浓度,平衡常数不变,故不正确。 3.加热N2O5,依次发生的分解反应为①N2O5(g)??N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g)??N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ℃,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol,则t ℃时反应①的平衡常数为 A.10.7 答案 B

解析 N2O5??N2O3+O2 起始/mol 平衡/mol

8

0 0

B.8.5

C.9.6

D.10.2

( )

8-x x x

N2O3?? N2O+ O2

起始/mol 平衡/mol

?x+y=9?

???x-y=3.4

x 0 0

x-y y

?x=6.2???y=2.8

y

c,则?

所以K(①)=

93.4

×22O2·cN2O3==8.5,B正确。

cN2O51.8

2

4.在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)??Ni(CO)4(g),已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表:

温度/℃ 平衡常数 下列说法不正确的是 25 5×10 480 2 230 1.9×10

( )

-5 18

A.上述生成Ni(CO)4的反应为放热反应

B.25 ℃时反应Ni(CO)4(g)??Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10

C.在80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L,则此时v正>v逆 D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L 答案 C

解析 温度升高,平衡常数减小,说明平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,A正确;Ni(CO)4(g)??Ni(s)+4CO(g)为题给反应的逆反应,两个反应的平衡常数互为倒数关系,B正确;C项中该时刻Qc=

-1

-1

-5

c[NiCOc4CO4

]

=8>K,反应逆向进行,v逆>

-1

v正,C错误;D项中CO的平衡浓度为1 mol·L,由K=2可计算出Ni(CO)4的平衡

浓度为2 mol·L。

5.已知可逆反应X(g)+2Y(g)??Z(g) ΔH<0,一定温度下, 在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和一定量的X后, X的浓度随时间的变化情况如图所示,则下列说法正确的 是

( )

-1

A.a点正反应速率大于逆反应速率 B.增大X的浓度,X的转化率增大

C.容器中压强恒定时,不能说明反应已达平衡状态

D.保持温度和密闭容器的容积不变,再充入1 mol X和2 mol Y,再次达到平衡时

n(Z)/n(X)的值会变小

答案 A

解析 由图像可知,a点尚未达到平衡状态,此时正反应速率大于逆反应速率,A项正确;增大X的浓度,平衡正向移动,但根据平衡移动原理可知X的转化率减小,B项错误;该反应为反应前后气体分子数不相等的反应,由压强不变可判断反应已达到平衡,C项错误;由题意,起始加入4 mol Y,由图像可知起始时加入2 mol X,达到平衡后,再充入1 mol X和2 mol Y所达到的平衡相当于在原平衡的基础上增大压强,平衡正向移动,所以n(Z)/n(X)的值会变大,D项错误。

6.一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g),部分数据见下表(表中t2>t1)。 反应时间/min 0 n(CO) /mol 1.20 0.80 n(H2O) /mol 0.60 0.20 n(CO2) /mol 0 n(H2) /mol 0 t1 t2 19

下列说法正确的是 ( )

0.40-1-1

A.反应在t1 min内的反应速率为v(H2)= mol·L·min

t1

B.平衡时CO的转化率为66.67% C.该温度下反应的平衡常数为1

D.其他条件不变,若起始时n(CO)=0.60 mol,n(H2O)=1.20 mol,则平衡时n(CO2)=0.20 mol 答案 C

解析 根据化学方程式可知在t1 min内生成0.40 mol H2,因此在t1 min内的反应0.40 mol0.20-1-1速率为v(H2)== mol·L·min,故A错误;根据化学方程式可

2 L×t1 mint1知t1、t2时刻均有n(CO)=0.80 mol,n(H2O)=0.20 mol,n(CO2)=n(H2)=0.40 mol,故表格中t1、t2时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO的平衡转化率为0.40 mol/1.2 mol×100%=33.33%,故B错误;由于该反应是一个气体体积不变的反应,将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式,可计算出反应的平衡常数为1,C正确;根据平衡常数值可计算出D选项中平衡时n(CO2)=0.40 mol,故D错误。 7.用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g) ΔH<0,按

照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平 衡转化率与压强的关系如右图所示。下列说法正确的 是

( )

A.温度:T1>T2>T3

B.正反应速率:v(a)>v(c) v(b)>v(d) C.平衡常数:K(a)>K(c) K(b)=K(d) D.平均摩尔质量:M(a)M(d) 答案 C

解析 A项,因为ΔH<0,温度越高,CO的转化率越小,所以T3>T2>T1,错误;B项,由于T3>T1,所以v(c)>v(a),由于p(b)>p(d),所以v(b)>v(d),错误;C项,平衡常数只受温度影响,由于ΔH<0,温度越高,平衡常数越小,正确;D项,升温,平衡左移,M减小,M(a)>M(c),加压,平衡右移,M增大,M(b)>M(d),错误。 催化剂

8.已知:3A(g)+B(g)????2C(g),在不同温度和压强时A的转化率如表所示。由△此可知,下列图像正确的是 ( )

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