PAGEPAGE2化學平衡常數(shù)化學反響進行的方向[單獨成冊]1．分析以下反響在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()A．2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1B．Ag(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)=Hg(l)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋91kJ·mol－1D．H2O2(l)=eq\f(1,2)O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1解析：選D。反響自發(fā)進行的前提條件是反響的ΔH－TΔS＜0，溫度的變化可能使ΔH－TΔS的符號發(fā)生變化。對于A項，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何溫度下，ΔH－TΔS＞0，即任何溫度下，反響都不能自發(fā)進行；對于B項，ΔH＜0，ΔS＜0，在較低溫度下，ΔH－TΔS＜0，即反響溫度不能過高；對于C項，ΔH＞0，ΔS＞0，假設使反響自發(fā)進行，即ΔH－TΔS＜0，必須提高溫度，即反響只有在較高溫度時能自發(fā)進行；對于D項，ΔH＜0，ΔS＞0，在任何溫度下，ΔH－TΔS＜0，即在任何溫度下反響均能自發(fā)進行。2．高溫下，某反響達平衡，平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)。恒容時，溫度升高，H2濃度減小。以下說法正確的選項是()A．該反響的焓變?yōu)檎礏．增大壓強，H2濃度一定減小C．升高溫度，逆反響速率減小D．該反響的化學方程式為CO＋H2O=CO2＋H2解析：選A。根據(jù)平衡常數(shù)表達式，可以寫出反響的化學方程式為CO2＋H2CO＋H2O，溫度升高，H2濃度減小，平衡正向移動，該反響是吸熱反響，A項正確，D項錯誤；增大壓強，可能是壓縮體積，盡管平衡不移動，但H2濃度增大，B項錯誤；升高溫度，正、逆反響速率均增大，C項錯誤。3．可逆反響：2N2H4(g)＋2NO2(g)3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＞0。以下有關(guān)說法正確的選項是()A．加壓有利于化學平衡向正反響方向移動B．該反響的化學平衡常數(shù)表達式為：K＝eq\f(c2N2H4×c2NO2,c3N2×c4H2O)C．升高溫度可縮短反響達平衡的時間但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率D．使用催化劑可縮短反響達平衡的時間但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率解析：選D。A項，加壓，化學平衡向逆反響方向移動，A錯；B項，平衡常數(shù)表達式中應該是生成物濃度的冪之積除以反響物濃度的冪之積，B錯；C項，該反響的正反響為吸熱反響，升高溫度，平衡向正反響方向移動，可以提高平衡轉(zhuǎn)化率，C錯。4．在一定溫度下，將氣體X和氣體Y各0.16mol充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反響X(g)＋Y(g)2Z(g)，ΔH＜0，一段時間后到達平衡。反響過程中測定的數(shù)據(jù)如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10以下說法正確的選項是()A．反響前2min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3mol/(L·min)B．其他條件不變，降低溫度，反響到達新平衡前v(逆)＞v(正)C．該溫度下此反響的平衡常數(shù)K＝1.44D．其他條件不變，再充入0.2molZ，平衡時X的體積分數(shù)增大解析：選C。A項，反響前2min的平均反響速率v(Z)＝2v(Y)＝2×eq\f(0.16－0.12mol,10L×2min)＝4.0×10－3mol/(L·min)，錯誤；B項，降低溫度，化學平衡向正反響方向移動，故應為v(逆)＜v(正)，錯誤；C項，平衡常數(shù)K＝eq\f(cZ2,cX·cY)＝eq\f(0.012mol·L－12,0.01mol·L－1×0.01mol·L－1)＝1.44正確；D項，其他條件不變，再充入0.2molZ，相當于對原平衡體系增大壓強，平衡不移動，各物質(zhì)的體積分數(shù)保持不變，錯誤。5．一定條件下，分別向容積固定的密閉容器中充入A和足量B，發(fā)生反響如下：2A(g)＋B(s)2D(g)；ΔH＜0，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下，分析可知以下說法不正確的選項是()實驗Ⅰ實驗Ⅱ?qū)嶒灑蠓错憸囟?℃800800850c(A)起始/mol·L－1121c(A)平衡/mol·L－10.510.85放出的熱量/kJabcA.實驗Ⅲ的化學平衡常數(shù)K＜1B．實驗放出的熱量關(guān)系為b＞2C．實驗Ⅲ在30min到達平衡過程的平均反響速率v(A)為0.005mol·L－1·min－1D．當容器內(nèi)氣體密度不隨時間的變化而變化時上述反響已達平衡解析：選B。選項A，實驗Ⅲ到達平衡時K＝eq\f(0.152,0.852)＜1。實驗Ⅱ反響物的參加量是實驗Ⅰ的參加量的2倍，與實驗Ⅰ是等效平衡，所以實驗放出的熱量關(guān)系為b＝2a。選項C，實驗Ⅲ到達平衡時，t＝30min，Δc(A)＝0.15mol·L－1，故v(A)＝0.005mol·L－1·min－1。選項D，由于有固體B參與反響，假設氣體密度不變，說明整個體系中氣體的總質(zhì)量不變，A、B的濃度維持不變，反響到達平衡。6．用CO合成甲醇(CH3OH)的化學方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＜0，按照相同的物質(zhì)的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如以下圖所示。以下說法正確的選項是()A．溫度：T1＞T2＞T3B．正反響速率：v(a)＞v(c)v(b)＞v(d)C．平衡常數(shù)：K(a)＞K(c)K(b)＝K(d)D．平均摩爾質(zhì)量：M(a)＜M(c)M(b)＞M(d)解析：選C。A項，因為ΔH＜0，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以T3＞T2＞T1，錯誤；B項，由于T3＞T1，所以v(c)＞v(a)，由于p(b)＞p(d)，所以v(b)＞v(d)，錯誤；C項，平衡常數(shù)只受溫度影響，由于ΔH＜0，溫度越高，平衡常數(shù)越小，正確；D項，升溫，平衡左移，M減小，M(a)＞M(c)，加壓，平衡右移，M增大，M(b)＞M(d)，錯誤。7．在一定溫度和一定體積的密閉容器中，進行反響CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，起始時通入0.1molCO2和0.2molH2，到達平衡后生成0.05molCO，以下說法不正確的選項是()A．假設起始時通入0.1molCO、0.1molH2O(g)和0.1molH2，那么到達平衡后生成0.03molCOB．假設起始時通入0.2molCO2和0.4molH2，那么到達平衡后生成0.1molCOC．該溫度下的化學平衡常數(shù)為eq\f(1,3)D．假設到達平衡后，再通入CO2，那么H2的轉(zhuǎn)化率增大解析：選A。A項，此平衡與題干中的平衡等效，達平衡后生成的CO仍為0.05mol，A錯；B項，該平衡不受壓強影響，B正確；C項，平衡時生成CO和H2O均為0.05mol，而CO2是0.05mol，H2是0.15mol，設容器的體積為1L，那么平衡常數(shù)為eq\f(cCO×cH2O,cCO2×cH2)＝eq\f(0.05×0.05,0.05×0.15)＝eq\f(1,3)，正確；D項，增大一種反響物的濃度可提高另一種反響物的轉(zhuǎn)化率，正確。8．一定條件下存在反響：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反響放熱?，F(xiàn)有三個相同的2L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃條件下開始反響。到達平衡時，以下說法正確的選項是()A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反響速率相同B．容器Ⅰ、Ⅲ中反響的平衡常數(shù)相同C．容器Ⅰ中CO的物質(zhì)的量比容器Ⅱ中的多D．容器Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和大于1解析：選C。容器Ⅰ中正向建立平衡，容器Ⅱ中逆向建立平衡，由于正反響放熱、容器為絕熱，前者溫度高，反響速率快，A錯誤；容器Ⅰ中溫度高，相對于容器Ⅱ相當于升高溫度平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率低，剩余的多，C正確；容器Ⅲ的投料量是容器Ⅰ的2倍，由于是氣體體積相等的反響，最終建立等效平衡，但由于容器Ⅲ的投料量多，放出的熱量多，兩容器的溫度不同，所以平衡常數(shù)不同，B錯誤；假設容器Ⅰ、Ⅱ建立等效平衡，那么容器Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率和為1，由A、C分析可知，I中溫度高，CO的轉(zhuǎn)化率低，所以兩者之和小于1，D錯誤。9．80℃時，2L密閉容器中充入0.40molN2O4，發(fā)生反響N2O42NO2ΔH＝＋QkJ·mol－1(Q＞0)，獲得如下數(shù)據(jù)：時間/s020406080100c(NO2)/mol·L－10.000.120.200.260.300.30以下判斷正確的選項是()A．升高溫度該反響的平衡常數(shù)K減小B．20～40s內(nèi)，v(N2O4)＝0.004mol·L－1·s－1C．反響達平衡時，吸收的熱量為0.3QkJD．100s時再通入0.40molN2O4，達新平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率增大解析：選C。正反響是吸熱反響，升高溫度平衡向正反響方向移動，該反響的平衡常數(shù)K增大，A錯誤；20～40s內(nèi)生成NO2的濃度是0.20mol·L－1－0.12mol·L－1＝0.08mol·L－1，根據(jù)化學方程式可知消耗N2O4的濃度是0.04mol·L－1，那么v(N2O4)＝0.04mol·L－1÷20s＝0.002mol·L－1·s－1，B錯誤；平衡時生成NO2的物質(zhì)的量是0.6mol，消耗N2O4的物質(zhì)的量是0.3mol，因此反響達平衡時，吸收的熱量為0.3QkJ，C正確；100s時再通入0.40molN2O4相當于增大壓強，平衡逆向移動，到達新平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率降低，D錯誤。10．甲醇汽油是一種新能源清潔燃料，可以作為汽油的替代物。工業(yè)上可用CO和H2制取甲醇，化學方程式為CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝bkJ/mol，為研究平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與反響物投料比[eq\f(cCO起始,cH2起始)]及溫度的關(guān)系，研究小組在10L的密閉容器中進行模擬反響，并繪出如圖：(1)反響熱b0(填“＞〞或“＜〞)。(2)假設Ⅱ反響的n(CO)起始＝10mol、投料比為0.5，A點的平衡常數(shù)KA＝，B點的平衡常數(shù)KBKA(填“＞〞“＜〞或“＝〞)。(3)為提高CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施是(答出兩條即可)。解析：(1)由圖像可知，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，說明溫度升高平衡逆向移動，正反響為放熱反響，b＜0。(2)假設Ⅱ反響的n(CO)起始＝10mol、投料比為0.5，n(H2)起始＝20mol，那么CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)起始量(mol/L)120變化量(mol/L)0.510.5平衡量(mol/L)0.510.5A點的平衡常數(shù)KA＝eq\f(0.5,0.5×12)＝1A、B是相同溫度下的平衡，平衡常數(shù)只隨溫度變化，所以A、B點的平衡常數(shù)相同。(3)依據(jù)反響特征和平衡移動原理分析，提高一氧化碳轉(zhuǎn)化率的條件是平衡正向進行，即減小投料比、降低溫度、增大壓強、別離出CH3OH等。答案：(1)＜(2)1＝(3)減小投料比、降低溫度、增大壓強、別離出CH3OH等(任寫兩條)11．研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。(1)CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反響：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化見以下圖。該反響的ΔH(填“＞〞或“＜〞)0，溫度升高，K(填“增大〞、“減小〞或“不變〞)。(2)在一定條件下，用H2將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反響如下：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)向一容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃時發(fā)生上述反響，到達平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度分別為c(CO2)＝0.2mol·L－1、c(H2)＝0.8mol·L－1、c(CH4)＝0.8mol·L－1，c(H2O)＝1.6mol·L－1。那么CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為，上述反響的平衡常數(shù)表達式K＝，200℃時該反響的平衡常數(shù)K＝64.8，那么該反響的ΔH(填“＞〞或“＜〞)0。解析：(1)從曲線可知Ⅱ的溫度高，升高溫度，平衡逆向移動，K減小，正反響放熱。那么CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.8mol·L－1,1.0mol·L－1)×100%＝80%。根據(jù)化學方程式可以寫出平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)時300℃時K＝eq\f(0.8×1.62,0.2×0.84)＝25,200℃時K＝64.8，說明溫度升高，K減小，平衡逆向移動，那么逆反響為吸熱反響，正反響為放熱反響。答案：(1)＜減小(2)80%eq\f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)＜12．選擇性催化復原法(SCR)煙氣脫硝技術(shù)是一種成熟的NOx控制處理方法。這種方法是指在有氧條件下且適宜的溫度范圍內(nèi)，用復原劑NH3在催化劑的作用下將NOx有選擇性地復原為氮氣和水，主要反響式如下：反響Ⅰ：eq\x()NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq\x()N2(g)＋eq\x()H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1反響Ⅱ：4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g)ΔH2＝bkJ·mol－1當反響溫度過高時，會發(fā)生以下副反響：反響Ⅲ：2NH3(g)＋2O2(g)N2O(g)＋3H2O(g)ΔH3＝ckJ·mol－1反響Ⅳ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH4＝dkJ·mol－1請答復以下問題：(1)配平反響Ⅰ的化學方程式：eq\x()NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq\x()N2(g)＋eq\x()H2O(g)(2)研究反響Ⅱ的平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關(guān)系，得到如圖甲所示的關(guān)系。①反響Ⅱ的平衡常數(shù)表達式為。②反響Ⅱ能夠自發(fā)進行的反響條件是。(3)反響2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝kJ·mol－1(用含a、b、d的式子表示)。(4)為研究NH3選擇性催化復原脫硝的反響條件，某科研小組通過一系列實驗，分別得出脫硝率與溫度、氨氮比的關(guān)系[其中eq\f(NH3,NOx)表示氨氮比，O2%表示氧氣含量]。①圖乙中，當溫度高于405℃后，NOx的脫除率會逐漸減小，原因是。②圖丙中，最正確氨氮比為2.0，理由是。(5)請在圖丁中，用實線畫出不使用催化劑情況下(其他條件完全相同)的圖示。解析：(1)根據(jù)方程式可知NH3中氮元素化合價從－3價升高到0價，NO中氮元素化合價從＋2價降低到0價，O2中氧元素化合價從0價降低到－2價，根據(jù)電子得失守恒以及原子守恒可配平方程式為4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)。(2)①化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反響到達平衡狀態(tài)時，生成