高考化学总复习 第二节 化学平衡状态 化学平衡常数 新人教版

【高考总复习】2013高考化学专题复习：第二节离子反应（人教版）1．(2011年安徽理综)电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq)　ΔH<0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是(　　)解析：A项，平衡常数大小与温度有关，该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，生成物的物质的量浓度减小，反应物的物质的量浓度增大，平衡常数随温度升高而减小，故A项正确；B项，pH增大，c(H＋)减小，平衡向正反应方向移动，Cr2O转化率增大，故B项错误；C项，温度升高，正、逆反应速率都加快；D项，增大反应物Pb2＋的物质的量浓度，平衡正向移动，另一反应物Cr2O的物质的量减小，故D项错误。答案：A2．高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是(　　)A．该反应的焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2解析：根据平衡常数的表达式可得出化学方程式为CO2＋H2CO＋H2O(g)；升高温度，正、逆反应速率均增大；恒容时，温度升高H2浓度减小，平衡正向移动，正反应是吸热反应，焓变为正值；在恒温恒容下，增大压强的方法有多种，H2浓度变化不确定。答案：A3．(2011年福建理综)25℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋-10-\n)变化关系如图所示。下列判断正确的是(　　)A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0D．25℃时，该反应的平衡常数K＝2.2解析：体系中有过量的锡且金属活泼性：Sn>Pb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2＋)不变，A错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn2＋)增大，平衡逆向移动，c(Pb2＋)增大，B错误；升温使c(Pb2＋)增大，说明平衡逆向移动，ΔH<0，正反应为放热反应，C错误；由化学方程式和图示数据得平衡常数K＝＝＝2.2，D正确。答案：D4．(2011年大纲全国理综)在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(　　)A．5%B．10%C．15%D．20%解析：N2(g)＋3H2(g)　2NH3(g)起始：2mol　　8mol　　　0mol转化：mol　8×25%mol　mol平衡：mol　　6mol　　　molN2%＝×10%＝15%。答案：C5．(2012年山东省泰安市高三第一次模拟)在一密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)＋3H2(g)NH3(g)　ΔH＜0，若保持容器的容积不变，则该反应达到化学平衡状态的依据是(　　)A．v(N2)正＝3v(H2)逆B．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2C．容器内密度保持不变D．混合气体的平均相对分子质量保持不变答案：D6．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)-10-\nA．3v正(N2)＝v正(H2)　　　B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)D．v正(N2)＝3v逆(H2)解析：用不同物质表示的同一可逆反应的正(或逆)反应速率之比总是等于化学方程式计量数之比，故A项不一定达到平衡状态；当2v正(N2)＝v逆(NH3)或者3v正(N2)＝v逆(H2)时，可说明反应达到了化学平衡状态，故B、D两项不正确，C项正确。答案：C7．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数值分别为：t℃70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是(　　)A．该反应的化学方程式是：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)B．上述反应的正反应是放热反应C．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1mol，5min后温度升高到830℃，此时测得CO2为0.4mol时，该反应为平衡状态D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：＝，判断此时的温度是1000℃解析：A项，由平衡常数表达式不难得出其反应的化学方程式，A正确；B项，由表格可知，温度越高，K值越小，说明该反应的正反应为放热反应，B正确；C项，设体积为1L，830℃时Q＝＝≠1，故未达到平衡状态，C不正确；D项，将＝变形得：＝0.6，D正确。答案：C8．(2012年江苏卷)温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是(　　)-10-\nA．反应在前50s的平均速率v(PCl3)＝0.0032mol·L－1·s－1B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)＝0.11mol·L－1，则反应的ΔH＜0C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反应达到平衡前v(正)＞v(逆)D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%解析：前50s的平均速率v(PCl3)＝＝0.0016mol/(L·s)，A项错误；平衡时c(PCl3)＝＝0.1mol/L，升高温度重新平衡后c(PCl3)＝0.11mol/L，则说明平衡右移，ΔH>0，B项错误；达平衡后，PCl5为0.8mol，PCl3为0.2mol，Cl2为0.2mol，若向容器中充入1molPCl5、0.2molPCl3和0.2molCl2，相当于在平衡的基础上又加入0.2molPCl5，则平衡右移，v(正)>v(逆)，C项正确；若向4.0L的容器中加入2.0molPCl3和2.0molCl2(相当于2molPCl5)，则与原平衡等效，此时PCl3的转化率为80%，加压使容器变为2.0L，平衡PCl3＋Cl2PCl5右移，PCl3的转化率增大，即大于80%，D项错误。答案：C9．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol/L)0.0100.0200.020c(CO2)/(mol/L)0.0100.0100.020下列判断不正确的是(　　)A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/LD．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析：甲：　　　　　　H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始量/(mol/L)0.010　0.010　　　0　　　　0变化量/(mol/L)　x　　　x　　　x　　　　x平衡量/(mol/L)0.010－x0.010－x　x　　　　xK＝＝　解得x＝0.0060mol/L-10-\nc(H2)＝0.010mol/L－x＝c(CO2)＝0.0040mol/Lc(H2O)＝c(CO)＝0.0060mol/Lα(H2)＝×100%＝60%又因乙组中H2的起始浓度大于甲组，故乙组中的反应相当于在甲组平衡的基础上再加入0.010mol/L的H2，使平衡又继续正向移动，导致乙中CO2的转化率大于60%，因此A正确；丙可看做是2个甲合并而成的，又因H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)是平衡不受压强影响的反应，故丙组达到平衡时，物质的转化率不变，仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各物质浓度的2倍，所以B正确，C错误；由于甲、乙、丙组中，丙的浓度最大，甲的浓度最小，所以丙反应速率最快，甲反应速率最慢，故D正确。答案：C10．把3molA和2.5molB混合于2L密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，5min后反应达到平衡，容器内压强变小，测得D的平均反应速率为0.1mol/(L·min)，下列结论错误的是(　　)A．A的平均反应速率为0.15mol/(L·min)B．平衡时，C的浓度为0.25mol/LC．平衡时，B的转化率为20%D．平衡时，容器内压强为原来的0.8倍解析：压强变小，说明为缩体反应，x＋2<3＋1x＝1　3A(g)　＋　B(g)C(g)　＋　2D(g)起始：1.5mol/L　1.25mol/L　0　　　　　0转化：0.75mol/L　0.25mol/L　0.25mol/L　0.5mol/L平衡：0.75mol/L　1mol/L　0.25mol/L　0.5mol/Lv(A)＝＝0.15mol/(L·min)2(B)＝×100%＝20%＝＝。答案：D11．(2012年北京卷)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O(1)已知：①反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量。-10-\n②①H2O的电子式是________。②反应A的热化学方程式是________________________________________。③断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)________。(2)对于反应A，下图是在4种投料比[n(HCl)∶n(O2)，分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。①曲线b对应的投料比是________。②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是________。③投料比为2∶1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是________。解析：(1)主要考查利用键能求化学反应热，ΔH＝Ek(反应物)－Ek(生成物)设H—Cl键键能为Ek1，H—O键键能为Ek24Ek1＋498kJ/mol－2×243kJ/mol－4Ek2＝－115.6kJ/mol故Ek1－Ek2＝－32kJ/mol，由于Ek1＜Ek2，则H—O键比H—Cl键强。(2)题中所给n(HCl)/n(O2)中，O2的物质的量固定，随着HCl的物质的量增加，HCl的平衡转化率降低，故b投料比为4∶1，由b、c、d曲线可知，投料比越高，对应的反应温度越低。c为投料比为2∶1时的曲线，温度为400℃时，HCl平衡转化率为80%，设初始投入HCl的物质的量为2n，O2的物质的量为n。4HCl＋O22Cl2＋2H2O初始　　2n　　n转化了　1.6n　0.4n平衡时　0.4n　0.6n　　　　0.8n　　0.8n-10-\nn(Cl2)平%＝×100%＝30.8%。答案：(1)①H∶O,∶H②4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6kJ/mol③32　强(2)①4∶1②投料比越高，对应的反应温度越低③30.8%12．(2010年山东)硫－碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：Ⅰ.SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HIⅡ.2HIH2＋I2Ⅲ.2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O(1)分析上述反应，下列判断正确的是________。a．反应Ⅲ易在常温下进行b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强c．循环过程中需补充H2Od．循环过程产生1molO2的同时产生1molH2(2)一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI(g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如右图所示。0～2min内的平均反应速率v(HI)＝________。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(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)若加入少量下列试剂中的________，产生H2的速率将增大。a．NaNO3b．CuSO4c．Na2SO4d．NaHSO3(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1某氢氧燃料电池释放228.8kJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为________。解析：本题主要考查了化学反应速率与化学平衡、水的电离平衡和化学计算。-10-\n(1)a项错误，反应Ⅲ在常温下向左进行；b项，SO2的还原性比HI强；c项，根据盖斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ×2＋Ⅲ得总反应：2H2O===2H2＋O2，循环过程中消耗了H2O；d项，根据总反应产生1molO2的同时产生2molH2。(2)由题干数据分析该反应：H2　＋　I2　===　2HI起始：001mol转化：0.1mol0.1mol0.2mol平衡：0.1mol0.1mol0.8mol0～2min内平均反应速率v(HI)＝＝0.1mol·L－1·min－1平衡常数K＝＝64第三问，若开始加入HI的物质的量是原来的2倍，相当于先将HI加入到2L的容器(达到的平衡状态与原平衡一致，即HI的浓度、H2的体积分数与原平衡相同)，再将体积压缩至1L，因为该反应为等体积反应，加压平衡不移动，所以HI浓度为原来的2倍，H2的体积分数不变；温度不变，平衡常数不变；加入HI的物质的量增大，反应物浓度增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短。(3)Zn与稀H2SO4反应，c(H＋)减小，水的电离平衡向右移动；若向原溶液加入NaNO3，Zn与H＋、NO反应不生成H2；若加CuSO4，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn与Cu，构成原电池，加快反应速率；若加Na2SO4对反应速率没有影响；若加NaHSO3，HSO消耗H＋生成H2O和SO2，减缓反应速率。(4)生成1mol液态水，理论上放热＝286kJ，则该电池的能量转化率为：×100%＝80%。答案：(1)c　(2)0.1mol·L－1·min－1　64　b　(3)向右　b　(4)80%13．2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔，以表彰他在表面化学研究领域做出的开拓性贡献。(1)有人认为：该研究可以提高合成氨反应在铁催化剂表面进行的效率，从而提高原料的转化率。你是否认同他的观点________(填“是”或“否”)。理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在某温度时，K＝0.4。①若出现下列状态，反应将向哪个方向进行以达到平衡状态(在后面空白处填“向左进行”、“向右进行”或“已经达平衡状态”)。-10-\n(A)c(N2)＝c(H2)＝1mol·L－1，c(NH3)＝0.5mol·L－1，________可以达到平衡。(B)c(N2)＝0.3mol·L－1，c(H2)＝0.1mol·L－1，c(NH3)＝0.03mol·L－1，________可以达到平衡。②若该反应升高温度再达到平衡时，K为0.2，则正反应为________反应。解析：(1)催化剂可提高化学反应速率，不能使化学平衡移动，即不能提高原料的转化率。(2)①(A)Qc＝＝＝0.25<K，所以反应要达到平衡状态，应向右进行。同理：(B)Qc＝＝3>K，故反应向左进行，可以达到平衡。②升高温度再达到化学平衡时，K＝0.2<0.4，据K＝知，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应。答案：(1)否　催化剂只提高化学反应速率，不能改变化学反应的限度(2)①(A)向右进行　(B)向左进行　②放热14．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中化学反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)达到平衡状态。(1)该反应的平衡常数表达式K＝________；根据上图，升高温度，K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是________(用nB、tB表示)。(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是________(填字母)。a．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO)b．混合气体的密度不再改变c．混合气体的平均相对分子质量不再改变d．CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化(4)300℃时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。a．c(H2)减小b．正反应速率加快，逆反应速率减慢-10-\nc．CH3OH的物质的量增加d．重新平衡时c(H2)/c(CH3OH)减小解析：(1)根据所给图像可知500℃时CH3OH的量比300℃时CH3OH的量少，说明升高温度平衡逆向移动，K值减小。(2)由于v(CH3OH)∶v(H2)＝1∶2，可先求出v(CH3OH)再导出v(H2)。(3)A项中均为同一方向的速率，故不可判断。B项中由于气体的总质量为定值，且容器的体积保持不变，故密度一直不变，不可判断。(4)体积压缩后，v正、v逆均增大，但v正增加得比v逆快，平衡右移；CH3OH物质的量增加；由于V减小各物质的物质的量浓度均增加，但c(CH3OH)比c(H2)增大的多，所以c(H2)/c(CH3OH)减小。答案：(1)　减小(2)mol/(L·min)(3)cd　(4)cd-10-