1、 1 化学平衡常数 化学反应进行的方向 (建议用时：35 分钟) 1(2019 南阳一中模拟)下列有关合成氨工业的说法正确的是( ) AN2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的 N2越多越有利于 NH3的 合成 B恒容条件下充入稀有气体有利于 NH3的合成 C工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温时可自发进行 答案 D 2 已知 450 时， 反应 H2(g)I2(g) 2HI(g)的 K50， 由此推测在 450 时，反应 2HI(g) H2(g)I2(g)的化学平衡常数为( ) A50 B0.02 C100 D无法确定
2、 B K1 K 1 500.02，B 正确。 3已知 NO 和 O2经反应和反应转化为 NO2，其能量变化随反应过程的 图示如下。 2NO(g) N2O2(g) H1，平衡常数 K1 N2O2(g)O2(g) 2NO2(g) H2，平衡常数 K2 下列说法中不正确的是( ) AH10，H20 B2NO(g)O2(g) 2NO2(g)的平衡常数 KK1/K2 C表示 2NO(g)O2(g) 2NO2(g)的 HH1H2 2 D反应的速率大小决定 2NO(g)O2(g) 2NO2(g)的反应速率 B 由题图可知反应和反应的反应物总能量高于生成物总能量，所以 H10， H2T1，T2时 K1.52，
3、则该反应的 H0 D若其他条件不变，T3温度下，K1.96，则 Y 的平衡转化率约为 41.3% D 根据 Z 的反应速率可知平衡时 c(Z)1.2 mol L 1，则平衡时，c(X)0.9 mol L 1， c(Y)0.9 mol L1， W 为固体， 平衡常数 K c2Z cX cY 1.22 0.90.91.78， A 项错误；平衡时，再充入一定量的 X，平衡正向移动，但 X 的转化率减小，Y 的转化率增大，B 项错误；温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应 为放热反应，H0。实验测得：v正v(NO2)消耗k正c2(NO2)，v逆v(NO)消耗2v(O2)消耗k逆 c2(NO)
4、c(O2)，k正、k逆为速率常数，仅受温度影响。请回答： (1)T1温度时， K_，k 正 k逆_； (2)当温度改变为 T2时，若 k正k逆，则 T1_T2(填“”或“0 起始(mol L 1) 0.6 0 0 转化(mol L 1) 2x 2x x 平衡时(mol L 1) 0.62x 2x x 温度为 T1时，由题可知，x0.2，Kc 2NO cO2 c2NO2 0.4 20.2 0.22 0.8。 平衡时 v正v逆，即 k正c2(NO2)k逆c2(NO) c(O2)，知 Kk 正 k逆0.8。 (2)当 k正k逆时 K1K，说明平衡右移，又因正反应为吸热，故 T2T1。 答案 (1)0
5、.8 0.8 (2)0.8，又因该反应为吸热反应，升高温度，右移， K 增大，故 T1T2。 9(2019 十堰模拟)NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将其转化为 无毒无害的物质。 已知：N2(g)O2(g) 2NO(g) H180 kJ mol 1，2CO(g)O 2(g) 2CO2(g) H564 kJ mol 1。 6 (1)2NO(g)2CO(g) 催化剂 2CO2(g)N2(g) H_，该反应在 _下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。 (2)T 时，将等物质的量的 NO 和 CO 充入容积为 2 L 的密闭容器中，保持 温度和体积不变， 反应过程(015 min
6、)中 NO 的物质的量随时间变化如上图所示。 已知：平衡时气体的分压气体的体积分数体系的总压强，T 时达到 平衡，此时体系的总压强为 p20 MPa，则 T 时该反应的压力平衡常数 Kp _；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入 NO 和 CO2各 0.3 mol，平衡 将_(填“向左”“向右”或“不”)移动。 15 min 时，若改变外界反应条件，导致 n(NO)发生如图所示的变化，则改 变的条件可能是_(填字母)。 A增大 CO 浓度 B升温 C减小容器体积 D加入催化剂 解析 (1)根据盖斯定律知：由得 H 744 kJ mol 1。 又因该反应为熵减(S0 在 716 K 时，气体混
7、合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系 如表所示： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为_。 (2)上述反应中， 正反应速率为v正k正x2(HI)， 逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)， 其中 k正、k逆为速率常数，则 k逆为_(以 K 和 k正表示)。若 k正0.002 7 min 1，则在 t40 min 时，v 正_min 1。 解析 (1)由表中数据
8、可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向 开始，最终 x(HI)均为 0.784，说明此时已达到了平衡状态。设 HI 的初始浓度为 1 mol L 1，则： 2HI(g) H2(g)I2(g) 初始浓度/(mol L 1) 1 0 0 转化浓度/mol L 1 0.216 0.108 0.108 平衡浓度/mol L 1 0.784 0.108 0.108 KcH2 cI2 c2HI 0.1080.108 0.7842 。 (2)建立平衡时，v正v逆，即 k正x2(HI)k逆x(H2) x(I2)，k逆 x2HI xH2 xI2k 正。 由于该反应前后气体分子数不变，故 k逆 x2HI
9、xH2 xI2k 正 c2HI cH2 cI2k 正k 正 K。在 40 min 时，x(HI)0.85，则 v正0.002 7 min 10.8521.95103 min1。 答案 (1)0.1080.108 0.7842 (2)k正/K 1.9510 3 8 11 (2019 广东名校联考)Cu2O 与 ZnO 组成的催化剂可用于工业上合成甲醇： CO(g)2H2(g) CH3OH(g) Ha kJ mol 1。 按 n(H 2)/n(CO)2 将 H2与 CO 充入 V L 恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得 CO 的平衡转化率与温 度、压强的关系如图所示。 (1)该反应的 H_
10、(填“”)0，图中 p1、p2、p3由大到小的顺序是 _。 (2)起始时， 甲容器中 c(H2)0.20 mol L 1， c(CO)0.10 mol L1， 在 p 3及 T1 下反应达到平衡， 此时反应的平衡常数为_。 起始时， 乙容器中 c(H2)0.40 mol L 1， c(CO)0.20 mol L1， T 1 下反应达到平衡， CO 的平衡转化率_。 A大于 40% B小于 40% C等于 40% D等于 80% 解析 (1)从题图可看出，在压强相同时，升高温度，CO 的平衡转化率降 低，即升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，Hp2p3。(2) 由题图可知在 p3、T1 时
11、 CO 的平衡转化率为 40%，c(CO)c(CH3OH)0.04 mol L 1、c(H 2)0.08 mol L 1，即平衡时 c(CO) 0.06 mol L 1、c(H 2)0.12 mol L 1、c(CH 3OH)0.04 mol L 1，故平衡常数 K 0.04 0.060.12246.3。乙容器中反应物起始浓度为甲容器中的 2 倍，则乙容器中反 应达到的平衡相当于将甲容器体积压缩一半所达到的平衡，增大压强，平衡正向 移动，故乙容器中 CO 的平衡转化率大于 40%，A 项正确。 答案 (1)p2p3 (2)46.3 A 12 (2019 湖南四校联考)工业上可用排放的 CO2与
12、 NH3合成尿素的方法达到 NH3减排的目的：2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(s)H2O(g) H0。 (1)一定条件下，在 1 L 的密闭容器中充入 1 mol CO2和一定量的 NH3，模拟 工业生产得到 CO2的平衡转化率()随氨碳比nNH3 nCO2x的变化如图所示， 其他条 9 件不变， 随 x 增大而增大的原因是_ _； 实际工业生产中氨碳比控制在 4.0 左右，而不是 4.5 的原因是_ _； 该温度下反应的平衡常数 K_。 (2)若 x2.0，在 1 L 的恒容密闭容器中充入一定量的 CO2和 NH3，此时体系 压强为 p1 kPa,5 min 达到平衡时生成 1
13、 mol CO(NH2)2，此时容器内压强为2 3p1 kPa， 则 用 NH3表示该反应的平均反应速率为_，CO2的平衡转化率为 _。 解析 (1)x 增大，即 NH3的浓度增大，平衡正向移动，CO2的平衡转化率 增大，故 随 x 增大而增大。由题图知，实际工业生产中氨碳比控制在 4.0 左右， 而不是 4.5 的原因是氨碳比在 4.5 时，NH3的量增大较多，而 CO2的平衡转化率 增大较少，提高了生产成本。当nNH3 nCO24，即氨气的物质的量为 4 mol 时二氧化 碳的平衡转化率为 0.50，通过三段式法进行计算： 2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(s)H2O(g) 起
14、始mol L 14 1 0 变化mol L 11 0.50 0.50 平衡mol L 13 0.50 0.50 K 0.50 320.50 1 9。 (2)若 x2.0， 设充入的二氧化碳为 m mol， 则氨气为 2m mol， 根据三段式法进行计算： 2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(s)H2O(g) 起始量mol 2m m 0 0 变化量mol 2 1 1 1 10 平衡量mol 2m2 m1 1 1 根据压强之比等于物质的量之比可得 2m2m112 3(2mm)，解得 m 2，则 NH3的平均反应速率 2 mol 1 L 5 min0.4 mol L 1 min1。CO 2的平衡转化率 1 mol 2 mol100%50%。 答案 (1)x 增大，NH3的浓度增大，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增 大 氨碳比在 4.5 时，NH3的量增大较多，而 CO2的平衡转化率增大较少，提高 了生产成本 1 9 (2)0.4 mol L 1 min1 50%
