第20講-化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算-(練)(新教材新高考)(解析版)

第20講化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算1．汽車尾氣(含烴類、CO、NO與SO2等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉(zhuǎn)化器，它能使NO與CO反應生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應原理是2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列說法中正確的是()A．該反應是熵增大的反應B．該反應不能自發(fā)進行，因此需要合適的催化劑C．該反應常溫下能自發(fā)進行，催化劑條件只是加快反應的速率D．該反應常溫下能自發(fā)進行，因為正反應是吸熱反應【答案】C【解析】只使用催化劑便可使尾氣發(fā)生轉(zhuǎn)化，故此反應能自發(fā)進行。因反應是氣體物質(zhì)的量減小的反應，故為熵減小的反應。因熵減小不利于反應自發(fā)進行，故自發(fā)進行的原因是正反應為反應放熱。2．已知反應①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2，該溫度下反應③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是()A．反應①的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c（CO2）·c（Cu）,c（CO）·c（CuO）)B．反應③的平衡常數(shù)K＝eq\f(K1,K2)C．對于反應③，恒容時，溫度升高，H2濃度減小，則該反應的焓變?yōu)檎礑．對于反應③，恒溫恒容時，增大壓強，H2濃度一定減小【答案】B【解析】在書寫平衡常數(shù)表達式時，純固體不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中，A錯誤；由于反應③＝反應①－反應②，因此平衡常數(shù)K＝eq\f(K1,K2)，B正確；對于反應③，溫度升高，H2濃度減小，則平衡左移，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，因此ΔH<0，C錯誤；對于反應③，在恒溫恒容時，增大壓強，若充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。3．反應Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃時平衡常數(shù)為1.47，900℃時平衡常數(shù)為2.15。下列說法正確的是()A．升高溫度，該反應的正反應速率增大，逆反應速率減小B．該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c（FeO）·c（CO）,c（Fe）·c（CO2）)C．該反應的正反應是吸熱反應D．增大CO2濃度，平衡常數(shù)增大【答案】C【解析】A項，升溫，正、逆反應速率均增大，不正確；B項，該化學平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c（CO）,c（CO2）)，不正確；C項，升溫，平衡常數(shù)增大，表明平衡向正反應方向移動，即正反應為吸熱反應，正確；D項，增大反應物濃度，平衡常數(shù)不變，不正確。4.下列反應中，一定不能自發(fā)進行的是()A．2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ/molΔS＝＋1110J/(mol·K)B．CO(g)=C(石墨，s)＋1/2O2(g)ΔH＝＋110.5kJ/molΔS＝－89.36J/(mol·K)C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ/molΔS＝－280.1J/(mol·K)D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋37.301kJ/molΔS＝＋184.05J/(mol·K)【答案】B【解析】將B項中ΔH、ΔS代入ΔG＝ΔH－TΔS可知，ΔG>0，所以該反應一定不能自發(fā)進行。5．已知熱化學方程式：aX(g)＋3Y(s)bZ(g)ΔH＜0?，F(xiàn)在容積為2L的密閉容器中加入0.9molX和1molY，當Y的物質(zhì)的量減少0.75mol時，達到平衡狀態(tài)，此時X、Z的濃度分別是0.2mol·L－1和0.5mol·L－1，該溫度下的平衡常數(shù)為()A.eq\f(25,16)B.eq\f(5,4)C．35 D．20【答案】A【解析】aX(g)＋3Y(s)bZ(g)ΔH＜0開始/mol0.910反應/mol0.25a0.750.25b平衡/mol0.2×2＝0.40.250.5×2＝1所以0.9－0.25a＝0.4，0.25b＝1，則a＝2，b＝4，則該溫度下的平衡常數(shù)K＝eq\f(cb（Z）,ca（X）)＝eq\f(（0.5）4,（0.2）2)＝eq\f(25,16)，故選A。6．實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟”的一項重要課題就是如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化：下列關(guān)于該反應的說法中，正確的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0【答案】C【解析】根據(jù)反應過程中能量變化的情況可知反應物的總能量大于生成物的總能量，反應放熱，ΔH＜0；該反應發(fā)生后氣體的物質(zhì)的量減小，ΔS＜0。7．下列反應不可能自發(fā)進行的是()A．2O3(g)=3O2(g)ΔH＜0B．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)ΔH＞0C．N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＜0D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0【答案】B【解析】ΔH＜0，ΔS＞0，可滿足ΔH－TΔS＜0，反應能自發(fā)進行，故A不選；ΔH＞0，ΔS＜0，不能滿足ΔG＝ΔH－TΔS<0，不能自發(fā)進行，故B選；ΔH＜0，ΔS＜0，溫度較低時即可滿足ΔH－TΔS＜0，能自發(fā)進行，故C不選；ΔH＞0，ΔS＞0，溫度較高時即可滿足ΔH－TΔS＜0，能自發(fā)進行，故D不選。8．CO2催化加氫制取甲醇的研究，對于環(huán)境、能源問題都具有重要的意義。反應如下：反應?。篊O2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－58kJ·mol－1反應ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋42kJ·mol－1下列說法不正確的是()A．增大氫氣濃度能提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率B．增大壓強，有利于向生成甲醇的方向進行，反應ⅰ的平衡常數(shù)增大C．升高溫度，生成甲醇的速率加快，反應ⅱ的限度同時增加D．選用理想的催化劑可以提高甲醇在最終產(chǎn)物中的比率【答案】B【解析】A項，增大氫氣濃度，平衡正向移動，導致二氧化碳消耗增大，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，正確；B項，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，反應ⅰ的平衡正向移動，即向生成甲醇的方向移動，但是化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，錯誤；C項，升高溫度，任何化學反應速率都增大，升高溫度平衡向吸熱方向移動，反應ⅱ的平衡正向移動，則反應ⅱ的反應限度增大，正確；D項，催化劑具有選擇性、專一性和高效性，所以選用理想的催化劑可以提高甲醇在最終產(chǎn)物中的比率，正確。9．在淀粉-KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)。測得不同溫度下該反應的平衡常數(shù)K如表所示：t/℃515253550K1100841689533409下列說法正確的是()A．反應I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH>0B．其他條件不變，升高溫度，溶液中c(Ieq\o\al(－,3))減小C．該反應的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c(I\o\al(－,3)),c(I2)·c(I－))D．25℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于689【答案】B【解析】A項，溫度升高，平衡常數(shù)減小，因此該反應是放熱反應，ΔH<0，錯誤；B項，升高溫度，平衡逆向移動，c(Ieq\o\al(－,3))減小，正確；C項，K＝eq\f(c(I\o\al(－,3)),c(I2)·c(I－))，錯誤；D項，平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，25℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡正向移動，但平衡常數(shù)不變，仍然是689，錯誤。10．在一定容積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝_____________。(2)該反應的正反應為________反應(填“吸熱”或“放熱”)。(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合關(guān)系式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為________。(4)若830℃時，向容器中充入1molCO、5molH2O，反應達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830℃時，容器中的反應已達到平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的容積，平衡________移動(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”)。(6)若1200℃時，在某時刻反應體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2mol·L－1、2mol·L－1、4mol·L－1、4mol·L－1，則此時上述反應_______________________(填“向正反應方向進行”“向逆反應方向進行”或“處于平衡狀態(tài)”)。【解析】(1)根據(jù)化學方程式：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，該反應的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）。)(2)根據(jù)題干中的表格可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸增大，說明該反應的正反應為吸熱反應。(3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度有如下關(guān)系：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)可知，K＝eq\f(3,5)＝0.6，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度一定，平衡常數(shù)為定值，所以此時對應的溫度為700℃。(4)化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應物和生成物的濃度無關(guān)，所以只要在830℃條件下，該反應平衡常數(shù)的數(shù)值都為1.0。(5)830℃達到平衡，擴大容器容積的瞬間，反應物和生成物的濃度都減小相同的倍數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)可知，反應物和生成物同時改變相同的倍數(shù)，Q＝K，平衡不移動。(6)1200℃時，Q＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)，將各物質(zhì)的濃度代入可得Q＝4，而此溫度下的平衡常數(shù)為2.6，即Q>K，所以該反應向逆反應方向進行?！敬鸢浮?1)eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)(2)吸熱(3)700℃(4)等于(5)不(6)向逆反應方向進行1.下列說法不正確的是()A．ΔH<0、ΔS>0的反應在任何溫度下都能自發(fā)進行B．NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向C．因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)D．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學反應進行的速率【答案】C【解析】反應的ΔH<0、ΔS>0，則始終存在ΔG＝ΔH－TΔS<0，在任何溫度下該反應都能自發(fā)進行，A正確。反應NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0，則高溫下存在ΔH－TΔS<0，若該反應能自發(fā)進行，說明體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向，B正確。ΔH、ΔS都與反應的自發(fā)性有關(guān)，但要根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS判斷反應的自發(fā)性，不能將ΔH或ΔS單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)，C錯誤。在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變反應的活化能，從而改變反應速率，D正確。2．某溫度下，將2molA和3molB充入一密閉容器中，發(fā)生反應：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后達到平衡，已知該溫度下其平衡常數(shù)K＝1，若溫度不變時將容器的容積擴大為原來的10倍，A的轉(zhuǎn)化率不發(fā)生變化，則()A．a(chǎn)＝3 B．a(chǎn)＝2C．B的轉(zhuǎn)化率為40% D．B的轉(zhuǎn)化率為60%【答案】C【解析】溫度不變，擴大容器容積(相當于減小壓強)時，A的轉(zhuǎn)化率不變，說明反應前后氣體的體積不變，即a＝1，A、B錯誤；設達到平衡時，B的轉(zhuǎn)化量為xmol，則A、B、C、D的平衡量分別為(2－x)mol、(3－x)mol、xmol、xmol，設容器容積為1L，則平衡常數(shù)K＝1＝eq\f(x2,（2－x）（3－x）)，解得x＝1.2，B的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(1.2mol,3mol)×100%＝40%，C正確，D錯誤。3．一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：已知：氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分數(shù)。下列說法正確的是()A．550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動B．650℃時，反應達平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C．T℃時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動D．925℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp＝24.0p總【答案】B【解析】550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，由于保持了壓強不變，相當于擴大了體積，平衡正向移動，A項錯誤；根據(jù)圖示可知，在650℃時，CO的體積分數(shù)為40.0%，根據(jù)反應方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，設開始時加入1molCO2，反應了xmolCO2，則有C(s)＋CO2(g)2CO(g)始態(tài)/mol10變化/molx2x平衡/mol1－x2x因此有eq\f(2x,1－x＋2x)×100%＝40.0%，解得x＝0.25，則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25.0%，B項正確；由題圖可知，T℃時，CO與CO2的體積分數(shù)相等，在恒壓條件下充入等體積的CO和CO2，對原平衡無影響，平衡不移動，C項錯誤；925℃時，CO的體積分數(shù)為96.0%，故Kp＝eq\f(p2（CO）,p（CO2）)＝eq\f(（96.0%p總）2,4.0%p總)＝23.04p總，D項錯誤。4．有一反應：2A＋B2C，其中A、B、C均為氣體，如圖所示的曲線是該反應在不同溫度下的平衡曲線，x軸表示溫度，y軸表示B的轉(zhuǎn)化率，圖中有a、b、c三點，則下列描述正確的是()A．該反應是放熱反應B．b點時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化C．T1溫度下若由a點達到平衡，可以采取增大壓強的方法D．c點：v正＜v逆【答案】B【解析】由于溫度升高，B的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡正向移動，推知該反應是吸熱反應，A錯；在T1溫度下，由a點達到平衡時，B的轉(zhuǎn)化率不斷減小，若采取加壓措施，結(jié)合化學方程式可知B的轉(zhuǎn)化率會不斷增大，C錯；在T2溫度下，c點未達到平衡狀態(tài)，B的轉(zhuǎn)化率小于平衡轉(zhuǎn)化率，說明反應正向進行，v正＞v逆，D錯。5．在一恒容的密閉容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定條件下發(fā)生反應：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，測得CH4平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強關(guān)系如圖，下列有關(guān)說法不正確的是()A．上述反應的ΔH<0B．壓強：p4>p3>p2>p1C．1100℃時該反應的平衡常數(shù)為1.64D．壓強為p4時，在y點：v正>v逆【答案】A【解析】p1、p2、p3、p4是四條等壓線，由圖像可知，壓強一定時，溫度越高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故正反應為吸熱反應，ΔH>0，A項錯誤；該反應為氣體分子數(shù)增加的反應，壓強越高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小，故壓強：p4>p3>p2>p1，B項正確；壓強為p4、溫度為1100℃時，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%，故平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)＝0.02mol·L－1，c(CO2)＝0.02mol·L－1，c(CO)＝0.16mol·L－1，c(H2)＝0.16mol·L－1，即平衡常數(shù)K＝eq\f(（0.16）2×（0.16）2,0.02×0.02)≈1.64，C項正確；壓強為p4時，y點未達到平衡，此時v正>v逆，D項正確。6.一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：已知：氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分數(shù)。下列說法正確的是()A．550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動B．650℃時，反應達平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C．T℃時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動D．925℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp＝24.0p總【答案】B【解析】550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，由于保持了壓強不變，相當于擴大了體積，平衡正向移動，A項錯誤。根據(jù)圖示可知，在650℃時，CO的體積分數(shù)為40.0%，根據(jù)反應方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，設開始加入1molCO2，反應掉了xmolCO2，則有C(s)＋CO2(g)2CO(g)始態(tài)/mol10變化/molx2x平衡/mol1－x2x因此有eq\f(2x,1－x＋2x)×100%＝40.0%，解得x＝0.25，則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25.0%，B項正確。由題圖可知，T℃時，CO與CO2的體積分數(shù)相等，在等壓下充入等體積的CO和CO2，對原平衡無影響，平衡不移動，C項錯誤。925℃時，CO的體積分數(shù)為96.0%，故Kp＝eq\f(p2(CO),p(CO2))＝eq\f((96.0%p總)2,4.0%p總)＝23.04p總，D項錯誤。7.反應2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2，放出166kJ的熱量，該反應的速率表達式為v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待測)，其反應包含下列兩步：①2NO＋H2=N2＋H2O2(慢)②H2O2＋H2=2H2O(快)T℃時測得有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下：序號c(NO)/(mol·L－1)c(H2)/(mol·L－1)速率/(mol·L－1·min－1)Ⅰ0.00600.00101.8×10－4Ⅱ0.00600.00203.6×10－4Ⅲ0.00100.00603.0×10－5Ⅳ0.00200.00601.2×10－4下列說法錯誤的是()A．整個反應速率由第①步反應決定B．正反應的活化能一定是①＜②C.該反應速率表達式：v＝5000c2(NO)·c(H2)D．該反應的熱化學方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1【答案】B【解析】A．由①、②兩反應知，反應過程中反應慢的反應決定反應速率，整個反應速率由第①步反應決定，正確；B.反應①慢，說明反應①的活化能高，正反應的活化能一定是①>②，錯誤；C.比較實驗Ⅰ、Ⅱ數(shù)據(jù)可知，NO濃度不變，氫氣濃度增大一倍，反應速率增大一倍，比較實驗Ⅲ、Ⅳ數(shù)據(jù)可知，H2濃度不變，NO濃度增大一倍，反應速率增大四倍，據(jù)此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依據(jù)實驗Ⅰ中數(shù)據(jù)計算k＝5000，則速率表達式為v＝5000c2(NO)·c(H2)，正確；D.反應2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ的熱量，生成28gN2放熱664kJ，熱化學方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1，正確。8.利用催化劑將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，是尾氣處理的一種方法，方程式為：。為測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表：時間(s)012345下列說法不正確的是；A．該反應能自發(fā)進行，則反應的B．前2s內(nèi)的平均反應速率C．在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K=500D．在密閉容器中發(fā)生上述反應，縮小容積能提高NO轉(zhuǎn)化率【答案】C【解析】當ΔG=ΔH-TΔS＜0時反應可以自發(fā)，該反應為氣體系數(shù)減小的反應，ΔS＜0，則只有ΔH也小于0時才可能滿足ΔG＜0，A正確；前2s內(nèi)Δc(NO)=(1.00×10?3?2.5×10?4)mol/L=7.5×10?4mol/L，根據(jù)反應方程式可知相同時間內(nèi)Δc(N2)=3.75×10?4mol/L，v(N2)==1.875×10-4mol/(L?s)，B正確；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知4s后CO和NO的濃度不再改變，反應達到平衡，此時c(NO)=1.00×10?4mol/L、c(NO)=2.70×10?3mol/L，Δc(NO)=9×10?4mol/L，則c(CO2)=9×10?4mol/L，c(N2)=4.5×10?4mol/L，平衡常數(shù)K==5000，C錯誤；該反應為氣體系數(shù)之和減小的反應，縮小容器體積壓強增大平衡正向移動，NO的轉(zhuǎn)化率增大，D正確；綜上所述答案為C。9．H2S分解的熱化學方程式為2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH＝akJ·mol－1。向容積為1L的恒容密閉容器中加入n(H2S)＋n(Ar)＝0.1mol的混合氣體(Ar不參與反應)，測得不同溫度(T1>T2)時H2S的平衡轉(zhuǎn)化率隨eq\f(n（H2S）,n（Ar）)比值的變化如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應的a<0B．平衡常數(shù)K(X)>K(Z)C．平衡常數(shù)K(X)＝0.0125D．維持Y點時n(H2S)不變，向容器中充入Ar氣，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率減小【答案】C【解析】已知T1>T2，T1溫度下，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率更高，說明溫度升高，平衡正向移動，則ΔH>0，即a>0，故A錯誤；X、Z均在T1溫度下，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故B錯誤；列三段式：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)eq\a\vs4\al(起始濃度/,（mol·L－1）)0.0500eq\a\vs4\al(變化濃度/,（mol·L－1）)0.0250.0250.0125eq\a\vs4\al(平衡濃度/,（mol·L－1）)0.0250.0250.0125K(X)＝eq\f(c2（H2）·c（S2）,c2（H2S）)＝0.0125，故C正確；恒溫恒容，通入稀有氣體，各組分濃度不變，平衡不移動，則H2S的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤。10．利用I2O5可消除CO污染，反應為I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)。不同溫度下，向裝有足量的I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，測得CO2的體積分數(shù)φ(CO2)隨時間t變化曲線如圖，下列說法正確的是()A．b點時，CO的轉(zhuǎn)化率為20%B．容器內(nèi)的壓強保持恒定，表明反應達到平衡狀態(tài)C．b點和d點的化學平衡常數(shù)：Kb>KdD．0～0.5min反應速率v(CO)＝0.3mol·L－1·min－1【答案】C【解析】A．設b點時反應的CO的物質(zhì)的量為ymol，利用三段式分析：I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)起始量/mol20轉(zhuǎn)化量/molyyb點量/mol2－yy根據(jù)b點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)＝eq\f(y,2)＝0.80，得y＝1.6，則CO的轉(zhuǎn)化率為eq\f(1.6mol,2mol)×100%＝80%，錯誤；B.該反應為反應前后氣體物質(zhì)的量不變的反應，故容器中壓強始終不變，不能作為表明反應達到平衡狀態(tài)的標志，錯誤；C.b點時CO2體積分數(shù)比d點時大，說明反應進行的程度大，則化學平衡常數(shù)：Kb＞Kd，正確；D.0～0.5min時，設反應的CO的物質(zhì)的量為xmol，列三段式：I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)起始量/mol20轉(zhuǎn)化量/molxxa點量/mol2－xx根據(jù)a點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)＝eq\f(x,2)＝0.30，得x＝0.6，則從反應開始至a點時的反應速率為v(CO)＝eq\f(0.6mol,2L×0.5min)＝0.6mol·L－1·min－1，錯誤。1．(2021·全國乙卷)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應，也可用作有機合成中的碘化劑。McMorris測定和計算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應的平衡常數(shù)Kp：2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2得到lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均為線性關(guān)系，如下圖所示：(1)由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。(2)反應2ICl(g)=Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；該反應的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，寫出推理過程：_________________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)縱坐標為lgKp1、lgKp2，橫坐標為eq\f(1,T)×103。由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大逐漸減小，即Kp2隨著溫度的降低逐漸減小，說明對于反應：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)，降低溫度，平衡逆向移動，則ΔH大于0。(2)2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)Kp1(ⅰ)，2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2(ⅱ)，根據(jù)蓋斯定律，由(ⅰ)＋(ⅱ)可得2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)K＝Kp1·Kp2。設T1>T2，即eq\f(1,T1)<eq\f(1,T2)，由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大而減小，即lgKp2(T2)<lgKp2(T1)；lgKp1隨著eq\f(1,T)的增大而增大，即lgKp1(T2)>lgKp1(T1)。由題給圖像斜率可知，由T2到T1，lgKp1與lgKp2的變化量的關(guān)系為lgKp2(T1)－lgKp2(T2)>lgKp1(T2)－lgKp1(T1)，lgKp1(T1)＋lgKp2(T1)>lgKp1(T2)＋lgKp2(T2)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，則Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2)，則K(T1)>K(T2)，即溫度升高，K增大，則ΔH>0?！敬鸢浮?1)大于(2)Kp1·Kp2大于設T1>T2，即eq\f(1,T1)<eq\f(1,T2)，由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大而減小，即lgKp2(T2)<lgKp2(T1)；lgKp1隨著eq\f(1,T)的增大而增大，即lgKp1(T2)>lgKp1(T1)。由題給圖像斜率可知，由T2到T1，lgKp1與lgKp2的變化量的關(guān)系為lgKp2(T1)－lgKp2(T2)>lgKp1(T2)－lgKp1(T1)，lgKp1(T1)＋lgKp2(T1)>lgKp1(T2)＋lgKp2(T2)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，則Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2)，則K(T1)>K(T2)，即溫度升高，K增大，則ΔH>02．(2021·山東卷)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下，可通過甲醇與烯烴的液相反應制得，體系中同時存在如下反應：回答下列問題：(1)反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)Kx與溫度T變化關(guān)系如圖所示。據(jù)圖判斷，A和B中相對穩(wěn)定的是__________(用系統(tǒng)命名法命名)；eq\f(ΔH1,ΔH2)的數(shù)值范圍是________(填標號)。A．<－1 B．－1～0C．0～1 D．>1(2)為研究上述反應體系的平衡關(guān)系，向某反應容器中加入1.0molTAME，控制溫度為353K，測得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α。已知反應Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3＝9.0，則平衡體系中B的物質(zhì)的量為________mol，反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1＝________。同溫同壓下，再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋，反應Ⅰ的化學平衡將________(填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”)。平衡時，A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比c(A)∶c(CH3OH)＝________。(3)為研究反應體系的動力學行為，向盛有四氫呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH?？刂茰囟葹?53K，A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應時間t的變化如圖所示。代表B的變化曲線為________(填“X”或“Y”)；t＝100s時，反應Ⅲ的正反應速率v正________逆反應速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)?！窘馕觥?1)由平衡常數(shù)Kx與溫度T變化關(guān)系曲線可知，反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數(shù)的自然對數(shù)隨溫度升高(要注意橫坐標為溫度的倒數(shù))而減小，說明3個反應均為放熱反應，即ΔH1＜0、ΔH2＜0、ΔH3＜0，因此，B的總能量低于A的總能量，能量越低越穩(wěn)定，則A和B中相對穩(wěn)定的是B，其用系統(tǒng)命名法命名為2-甲基-2-丁烯；由蓋斯定律可知，反應Ⅰ－反應Ⅱ＝反應Ⅲ，則ΔH1－ΔH2＝ΔH3＜0，因此ΔH1＜ΔH2，由于放熱反應的ΔH越小，其絕對值越大，則eq\f(ΔH1,ΔH2)的數(shù)值范圍是大于1，故選D。(2)向某反應容器中加入1.0molTAME，控制溫度為353K，測得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則平衡時n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝αmol。已知反應Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3＝9.0，則eq\f(n（B）,n（A）)＝9.0，將該式代入上式可以求出平衡體系中B的物質(zhì)的量為0.9αmol，n(A)＝0.1αmol，反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1＝eq\f(\f(1－α,1＋α),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1α,1＋α)))\s\up12(2))＝eq\f(（1－α）（1＋α）,0.01α2)。同溫同壓下，再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋，反應Ⅰ的化學平衡將向著分子數(shù)增大的方向移動，即逆向移動。平衡時，TAME的轉(zhuǎn)化率變大，但是平衡常數(shù)不變，A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比不變，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。(3)溫度為353K，反應Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3＝9.0，eq\f(n（B）,n（A）)＝9.0。由A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應時間t的變化曲線可知，X代表的平衡濃度高于Y，則代表B的變化曲線為X；由曲線的變化趨勢可知，100s以后各組分的濃度仍在變化，t＝100s時，eq\f(n（B）,n（A）)＝eq\f(0.112,0.011)≈10.2>9，因此，反應Ⅲ正在向逆反應方向進行，故其正反應速率v正小于逆反應速率v逆?！敬鸢浮?1)2-甲基-2-丁烯D(2)0.9αeq\f(（1－α）（1＋α）,0.01α2)逆向移動1∶10(3)X＜3.(2020·浙江卷)5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液發(fā)生反應：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，達到平衡。下列說法不正確的是()A．加入苯，振蕩，平衡正向移動B．經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血紅色，表明該化學反應存在限度C．加入FeSO4固體，平衡逆向移動D．該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Fe2＋）,c2（Fe3＋）·c2（I－）)【答案】D【解析】碘易溶于苯，加入苯，碘進入苯中，使水溶液中碘的濃度減小，平衡正向移動，A項正確；如果反應能進行到底，則經(jīng)過苯兩次萃取后溶液中不會有Fe3＋，加入KSCN，溶液不會呈血紅色，溶液呈血紅色說明此反應是可逆反應，有反應限度，B項正確；加入FeSO4，二價鐵離子濃度增大，平衡逆向移動，C項正確；該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（Fe2＋）·c（I2）,c2（Fe3＋）·c2（I－）)，D項錯誤。4．(2021·河北卷)當今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。(1)雨水中含有來自大氣的CO2，溶于水中的CO2進一步和水反應，發(fā)生電離：①CO2(g)CO2(aq)②CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCOeq\o\al(－,3)(aq)25℃時，反應②的平衡常數(shù)為K2。溶液中CO2的濃度與其在空氣中的分壓成正比(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))，比例系數(shù)為ymol·L－1·kPa－1，當大氣壓強為pkPa，大氣中CO2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)為x時，溶液中H＋濃度為________mol·L－1(寫出表達式，考慮水的電離，忽略HCOeq\o\al(－,3)的電離)。(2)105℃時，將足量的某碳酸氫鹽(MHCO3)固體置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)eq\o(=,\s\up5(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)上述反應達平衡時體系的總壓為46kPa。保持溫度不變，開始時在體系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡時體系中水蒸氣的分壓小于5kPa，CO2(g)的初始壓強應大于________kPa?！窘馕觥?1)由于溶液中CO2的濃度與其在空氣中的分壓成正比，比例系數(shù)為ymol·L－1·kPa－1，因此當大氣壓強為pkPa，大氣中CO2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)為x時，溶液中CO2(aq)濃度為ypxmol·L－1。設溶液中H＋濃度為amol·L－1，由反應②CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCOeq\o\al(－,3)(aq)，可得c(HCOeq\o\al(－,3))＝c(H＋)＝amol·L－1，c[CO2(aq)]＝y(tǒng)pxmol·L－1，則K2＝eq\f(a2,ypx)，解得a＝eq\r(K2ypx)。(2)平衡體系總壓為46kPa，則由2MHCO3(s)eq\o(=,\s\up5(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)可得p(H2O)＝p(CO2)＝23kPa，Kp＝23×23。若保持溫度不變，設開始先通入CO2的壓強為xkPa，平衡時水蒸氣分壓為5kPa時，可列“三段式”：2MHCO3(s)eq\