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课练 22 化学反应进行的方向与限度
小题狂练○22
1.[2019·商丘模拟]过程的自发性的作用是( )
A.判断过程的方向
B.确定过程是否一定会发生
C.判断过程发生的速率
D.判断过程的热效应
答案:A
解析:化学反应的自发性只能判断过程进行的方向,不能判断过程热效应,不能判断是
否会发生和过程发生的速率。
2.[2019·武汉月考]某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=231 J·mol-1·K-1,则此反
应在下列哪种情况下可自发进行( )
A.在任何温度下都能自发进行
B.在任何温度下都不能自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.仅在低温下自发进行
答案:A
解析:反应自发进行需要满足ΔH-TΔS<0,依据题干条件计算,ΔH-TΔS=-122 kJ·mol
-1-T×231×10-3 kJ·mol-1·K-1<0,所以该反应在任何温度下都能自发进行,故选 A。
3.在恒温恒容密闭容器中发生反应:X(s)+2Y(g) M(g)+G(g) ΔH。下列情况表明
反应达到平衡状态的是( )
A.容器内气体压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.反应热ΔH 不再改变
D.X 的浓度不再改变
答案:B
解析:观察反应知,X 是固态。A 项,该反应是等气体分子数反应,气体压强始终不变,
故不能判断反应是否达到平衡状态;B 项,正反应是气体质量增大体积不变的反应,故气体
密度由小到大,当气体密度不变时可说明反应已达到平衡状态;C 项,反应热只与化学计量
数有关,与转化率无关,不能判断反应是否达到平衡状态;D 项,X 为固体,X 的浓度始终
不变,不能判断反应是否达到平衡状态。
4.[2019·辽宁丹东五校联考]在恒温下体积恒定的密闭容器中有可逆反应:2NO(g)+
O2(g) 2NO2(g)(正反应为放热反应),不能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.正反应生成 NO2 的速率和逆反应生成 O2 的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
答案:A
解析:达到平衡状态时,正反应生成 NO2 的速率是逆反应生成 O2 速率的 2 倍,并非相
等,A 符合题意。该反应前后气体分子总数不相等,反应过程中气体压强不断变化,若反应
容器中压强不随时间变化而变化,则达到平衡状态,B 不符合题意。NO2 是红棕色气体,其
他气体均无色,若混合气体颜色深浅保持不变,则 c(NO2)不变,该反应达到平衡状态,C
不符合题意。反应前后气体的质量不变,总物质的量不相等,则平均相对分子质量不断变化,
若混合气体平均相对分子质量保持不变,则该反应达到平衡状态,D 不符合题意。
5.[2019·南昌质检]碳酸氢铵在室温下能自发进行分解反应,下列说法正确的是( )
A.碳酸氢铵分解是因为外界给予能量
B.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
C.碳酸氢铵分解是熵增反应
D.碳酸氢铵分解是熵增反应,所以能自发分解
答案:C
解析:碳酸氢铵在室温下分解,说明分解温度低,不需要外界给予能量,A 项错误;不
能根据碳酸氢铵类推所有碳酸盐,如碳酸钠、碳酸钾等都能稳定存在,B 项错误;碳酸氢铵
分解生成二氧化碳、氨气,是熵增反应,C 项正确;熵变不是判断反应能否自发进行的唯一
因素,应根据ΔH-TΔS 的值进行判断反应能否自发进行,D 项错误。
6.在恒容密闭容器中进行如下反应 X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(?)。下列情况能表明该
可逆反应一定达到平衡状态的是( )
A.混合气体平均相对分子质量不变
B.混合气体密度不变
C.混合气体压强不变
D.Z 的消耗速率等于 X 的生成速率的 2 倍
答案:A
解析:可逆反应中 W 的状态不确定,W 可能是气态、非气态。A 项,若 W 为固态或液
态,则混合气体质量发生变化,气体分子数不变;若 W 为气态,则气体质量不变,气体分
子数发生变化,则气体平均相对分子质量不变时达到平衡状态,正确;B 项,若 W 为气体
时,总质量不变,气体密度不变,错误;若 W 为液态或固态时,气体总物质的量不变,气
体压强不变,错误;D 项,Z 的消耗速率始终等于 X 的生成速率的 2 倍,错误。
7.[2019·北京石景山模拟]在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应:2M(g)+N(g) W
+2Q(g) ΔH<0,下列图像正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是( )
答案:D
解析:A 项,W 的状态不确定,若 W 为固态或液态时,气体密度由大到小,图像错误;
若 W 为气态,则在恒容容器中, 气体密度始终不变,图像错误。B 项,W 的状态不确定,
所以气体相对分子质量变化情况不确定,错误。C 项,反应热只与具体反应中各物质的化学
计量数有关,与是否平衡无关。反应热始终不变,不能作为化学平衡状态的判断依据。D 项,
无论 W 是否是气体,产物 Q 的体积分数均由小到大,当 Q 的体积分数不变时,表明达到平
衡状态,D 项正确。
8.[2019·安阳模拟]下列有关化学反应的方向及其判据的说法正确的是( )
A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应
B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C.由焓变和熵变组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程(温度、压强一定条件下)
D.反应 NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的ΔH>0
答案:C
解析:自发进行与反应快慢无关,A 项错误;在高温高压下石墨转化成金刚石是非自发
性反应,B 项错误;复合判据既考虑了焓变,又考虑了熵变,C 项正确;合成氯化铵的反应
是熵减反应,只有焓减反应才能自发进行,故它的焓变小于 0,D 项错误。
9.[2019·浙江新高考联盟联考]一定条件下,在体积恒定的密闭容器中发生反应:N2(g)
+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0),下列说法正确的是( )
A.升高温度,逆反应速率减小
B.当混合气体的密度不再发生变化时,说明反应达到平衡状态
C.达到平衡时反应放出的热量可达 Q kJ
D.达到平衡时,v(N2)=3v(H2)
答案:C
解析:升高温度,反应混合物中活化分子数目及活化分子百分数均增大,故正、逆反应
速率均增大,A 错误。体积恒定的密闭容器中,反应物及生成物均为气体,混合气体的密度
始终不变,不能据此判断是否达到平衡状态,B 错误。题目中未指明 N2 和 H2 的物质的量,
若起始 N2 和 H2 的物质的量分别大于 1 mol 和 3 mol,则达到平衡时放出的热量可达到 Q kJ,
C 正确。达到平衡时,N2、H2 的反应速率之比等于其化学计量数之比,则有 3v(N2)=v(H2),
D 错误。
10.在恒容密闭容器中充入 2 mol SO2 和 2 mol NO2 发生反应:SO2(g)+NO2(g) NO(g)
+SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1,达到平衡状态时,下列说法不正确的是( )
A.气体密度保持不变
B.气体总压强始终不变
C.SO2 和 SO3 共 2 mol
D.放出 Q kJ 热量
答案:D
解析:该反应是可逆反应,生成 NO 的物质的量不一定是 1 mol,放出热量不一定是 Q kJ。
11.下列判断不正确的是( )
A.4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行,则它是焓增反应
B.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是焓减反应,它在较低温度下能自发进行
C.Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
D.Br2(l)+H2(g)===2HBr(g)是焓减、熵增反应,该反应能自发进行
答案:A
解析:A 项,该反应是熵减反应,能自发进行,说明ΔH-TΔS<0,即该反应是焓减反
应,错误;B 项,该反应是气体分子数减小的反应,熵小于 0,所以,该反应在较低温度下
能自发进行,正确;C 项,由ΔH-TΔS<0 可知,该反应能自发进行,正确;D 项,该反应
能自发进行,正确。
12.[2019·浙江模拟]已知:X(g)+2Y(g) 3Z(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。下列说法
不正确的是( )
A.0.1 mol X 和 0.2 mol Y 充分反应生成 Z 的物质的量一定小于 0.3 mol
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z 的浓度不再发生变化
C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达 a kJ
D.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
答案:D
解析:该反应是可逆反应,0.1 mol X 和 0.2 mol Y 充分反应不可能完全转化为 Z,故生
成 Z 的量一定小于 0.3 mol,A 正确;达到化学平衡状态时,反应混合物中各物质的浓度保
持不变,即 X、Y、Z 的浓度不再发生变化,B 正确;若使起始 X、Y 的物质的量分别大于
1 mol 和 2 mol,达到化学平衡状态时,反应可能生成 3 mol Z,则反应放出的总热量可达 a kJ,
C 正确;升高温度,活化分子数及活化分子百分数均增大,正、逆反应速率均增大,D 错误。
13.[2019·黑龙江哈尔滨三中调研]下列说法中不正确的是( )
A.SiO2(s)+2C(s)===Si(s)+2CO(g)只能在高温下自发进行,则该反应的ΔH>0
B.3C(s)+CaO(s)===CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行,说明该反应的ΔH>0
C.BaSO4(s)+4C(s)===BaS(s)+4CO(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0
D.常温下,2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)能够自发进行,则该反应的ΔH<0
答案:C
解析:该反应为熵增反应,则有ΔS>0;该反应只有在高温下自发进行,说明在低温时
ΔH-TΔS>0,则该反应的ΔH>0,A 正确;该反应为熵增反应,则有ΔS>0;该反应在常温下
不能自发进行,说明常温时ΔH-TΔS>0,即反应的ΔH>0,B 正确;该反应为熵增反应,则
有ΔS>0;该反应室温下不能自发进行,说明室温时ΔH-TΔS>0,即反应的ΔH>0,C 错误;
该反应为熵减反应,则有ΔS<0;该反应常温下能自发进行,说明常温时ΔH-TΔS<0,即反
应的ΔH<0,D 正确。
14.[2015·天津卷]下列说法不正确的是( )
A.Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.饱和 Na2SO4 溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C.FeCl3 和 MnO2 均可加快 H2O2 分解,同等条件下二者对 H2O2 分解速率的改变相同
D.Mg(OH)2 固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),该固体可
溶于 NH4Cl 溶液
答案:C
解析:钠与水反应有气体生成,是熵增的放热反应,所以反应能自发进行,A 项正确;
饱和硫酸钠溶液使蛋白质溶液产生沉淀发生的是蛋白质的盐析,而浓硝酸使蛋白质溶液产生
沉淀发生的是蛋白质的变性,二者原理不同,B 项正确;FeCl3 和 MnO2 都能催化 H2O2 分解,
但催化剂具有选择性,二者的催化效率肯定不相同,C 项错误;Mg(OH)2 固体能溶于 NH4Cl
溶液中,是由于 NH4Cl 水解溶液显酸性,且发生了反应:NH+
4 +OH-===NH3·H2O 使沉淀溶
解平衡正向移动,D 项正确。
15 . 工 业 上 , 用 硅 酸 锂 吸 收 CO2 , 在 某 温 度 T 下 发 生 化 学 反 应 : Li4SiO4(s) +
2CO2(g) 2Li2CO3(s)+SiO2(s) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A.升高温度,平衡常数增大
B.当二氧化硅浓度不再变化时,反应达到平衡状态
C.一定温度下,加压能促进硅酸锂对 CO2 的吸收
D.一定温度下,平衡后缩小体积,CO2 的平衡浓度增大
答案:C
解析:A 项,正反应是放热反应,升高温度,平衡常数减小,错误;B 项,二氧化硅是
固体,其浓度为常数,不能作为判断平衡状态标准,错误;C 项,一定温度时,加压可以增
大 CO2 浓度,反应向右进行并提高反应速率,正确;D 项,该反应只有一种气体,温度不
变,平衡常数不变,故平衡时 CO2 的浓度不变,错误。
16.甲醇(CH3OH)是绿色能源。工业上合成原理:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)。一定
温度下,在 1 L 恒容密闭容器中充入 H2 和一定量的 CO,CH3OH 的体积分数与反应物投料
比的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.当混合气体的密度保持不变时反应达到平衡
B.图像四个点中,d 点处 CH3OH 的物质的量最大
C.图像四个点中,只有 c 点表示达到平衡状态
D.图像中 c 点到 d 点,平衡向正反应方向移动
答案:D
解析:A 项,反应前后的物质均是气体,且混合气体的总质量不变,又因为是恒容容器,
故气体密度始终不变,不正确;B 项,达到平衡,d 点相当于 c 点平衡后,再增加氢气的浓
度,平衡向正方向移动,CO 的平衡转化率增大,CH3OH 的物质的量最大,错误;C 项,曲
线上的每个点都是不同反应物投料比下的平衡点,错误;D 项,相当于 c 点达到平衡后,继
续增大 H2 的物质的量,平衡向右移动,正确。
17.CO 是一种重要化工原料,镍是有机化学的重要催化剂。
Ⅰ.镍能与 CO 反应,化学方程式如下:
Ni(s)+4CO(g) 50~80 ℃
180~200 ℃ Ni(CO)4(g) ΔH
(1)ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。
(2)工业上,利用密闭石英管提纯粗镍。在密闭石英管内充满 CO,在________放置粗镍
(填“高温区”或“低温区”),在另一区域收集纯镍粉。
(3)吸烟时,烟草燃烧生成的 CO 会与烟草中微量的 Ni 在肺部发生该反应,生成容易进
入血液的 Ni(CO)4,随着 CO 与血红蛋白的结合,在血液中不断积累重金属镍单质,使人体
中毒。用化学平衡原理解释“镍积累”:______________________________________。
(4)镍与 CO 反应会造成镍催化剂中毒。为了防止镍催化剂中毒,工业上常用 SO2 除去
CO。
已知有关能量变化关系如图所示。
写出用 SO2 除去 CO 的热化学方程式:____________________。
Ⅱ.工业上用一氧化碳制取氢气的反应为 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),420 ℃时,
该反应的平衡常数 K 为 9.0。在 2 L 的密闭容器中充入 CO 和 H2O 的物质的量都是 0.6 mol,5
min 末达到平衡,则此时 CO 的转化率为________,生成 H2 的平均速率为________。
答案:
Ⅰ.(1)<
(2)低温区
(3)Ni(CO)4 进入血液后,CO 与血红蛋白结合,平衡左移,镍在人体中积累
(4)SO2(g)+2CO(g)===S(s)+2CO2(g)
ΔH=-(b-a)kJ·mol-1
Ⅱ.75% 0.045 mol·L-1·min-1
解析:Ⅰ.(1)在较低温度下有利于合成四羰基合镍,在高温下四羰基合镍分解,说明正
反应是放热反应。(2)利用平衡移动原理提纯镍:粗镍中含有不反应且难挥发的杂质,将粗
镍放在低温区,使镍与 CO 化合成气态四羰基合镍,将难挥发的杂质残留在低温区。在高温
区,四羰基合镍蒸气分解,纯镍留在高温区。(3)CO 与血红蛋白结合能力很强,使平衡向左
移动,产生的镍逐渐增多。(4)根据图像写出热化学方程式:
①S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1
根据盖斯定理,②-①得:SO2(g)+2CO(g)===S(s)+2CO2(g) ΔH=-(b-a)kJ·mol-1。
Ⅱ.设平衡时 CO 的浓度减小量为 x mol·L-1,则
COg+H2Og CO2g+H2g
起始浓度/
mol·L-1 0.3 0.3 0 0
转化浓度/
mol·L-1 x x x x
平衡浓度/
mol·L-1 0.3-x 0.3-x x x
K= x2
0.3-x2
=9.0,x=0.225
CO 的转化率为0.225 mol·L-1
0.3 mol·L-1
×100%=75%,
v(H2)=0.225 mol·L-1
5 min
=0.045 mol·L-1·min-1。
课时测评○22
1.[2019·德阳诊断]已知反应 2CO(g)===2C(s)+O2(g)的ΔH 为正值,ΔS 为负值。设ΔH 和
ΔS 不随温度而变,下列说法正确的是( )
A.低温下能自发进行
B.高温下能自发进行
C.任何温度下都能自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
答案:D
解析:反应 2CO(g)===2C(s)+O2(g)的ΔH 为正值,ΔS 为负值,则ΔH-TΔS>0,反应不
能自发进行,故选 D。
2.[2019·江西联考]一定温度下,可逆反应 2NO2 2NO+O2 在恒容密闭容器中进行,
达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2;②单位时间内生成 n mol O2 的同
时生成 2n mol NO;③混合气体的密度不再改变;④混合气体的颜色不再改变;⑤密闭容器
中压强不再改变;⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变。
A.②③⑤⑥ B.①④⑤⑥
C.①③④⑥ D.全部
答案:B
解析:单位时间内生成 n mol O2,同时生成 2n mol NO2,说明 v 正=v 逆,达到平衡状态,
①正确;无论反应是否达到平衡状态,反应速率之比等于化学计量数之比,②错误;容器体
积不变,气体质量不变,所以密度始终不变,密度不变不能判断反应是否达到平衡,③错误;
混合气体的颜色不再改变,说明 NO2 气体的浓度不变,达到平衡状态,④正确;反应前后
气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,⑤正确;反应前后气体的
化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均摩尔质量
不再改变,⑥正确。
3.[2019·唐山质检]已知碳酸钡分解反应:(Ⅰ)BaCO3(s)===BaO(s)+CO2(g) ΔH1 仅在
高温下能自发进行;高锰酸钾分解:(Ⅱ)2KMnO4(s)===K2MnO4(s)+MnO2(s)+O2(g) ΔH2
在任何温度下都能自发进行。下列焓变判断正确的是( )
A.ΔH1<0,ΔH2<0 B.ΔH1>0,ΔH2<0
C.ΔH1<0,ΔH2>0 D.ΔH1>0,ΔH2>0
答案:B
解析:反应(Ⅰ)是熵增反应(ΔS>0),仅在高温下自发进行,由ΔH1-TΔS<0,知ΔH1>0。
反应(Ⅱ)是熵增反应,在任何温度下都自发进行,该反应是焓减反应,即ΔH2<0。
4.在一个密闭容器中进行如下反应:2X2(g)+Y2(g) 2Z(g),反应过程中某一时刻
X2、Y2、Z 的浓度分别为 0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1。当反应达到平衡时,下列
数据可能合理的是( )
A.Z 的浓度为 0.4 mol·L-1
B.X2、Z 的浓度均为 0.15 mol·L-1
C.X2 的浓度为 0.4 mol·L-1
D.X2 与 Z 的浓度之和为 0.4 mol·L-1
答案:D
解析:反应若正向进行到底,Z 的浓度才为 0.4 mol·L-1,根据可逆反应特点,A 错;B
项不符合质量守恒定律;反应若逆向进行到底,X2 的浓度才为 0.4 mol·L-1,根据可逆反应
特点,C 错。
5.[2019·桂林模拟]对可逆反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,下
列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,若增加容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
B.若单位时间内生成 x mol N2,消耗 2x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,2v 正(H2)=3v 逆(NH3)
D.加入催化剂,正反应速率增大,逆反应速率不变
答案:C
解析:达到平衡时,减小压强,正、逆反应速率都减小,A 项错误;生成 N2 和消耗 NH3
的反应方向相同,不能判断反应是否达到平衡,B 项错误;H2、NH3 的正反应速率之比为
3:2,所以,NH3 的正、逆反应速率相等,反应达到平衡,C 项正确;加入催化剂,正、逆
反应速率都会增大,D 项错误。
6.下列有关叙述中正确的是( )
选项 化学反应方程式 已知条件 预测
A M(s)=== X(g)+Y(s) ΔH>0 它是非自发反应
B W(s)+xG(g) ===2Q(g) ΔH<0,自发反应 x 可能等于 1、2、3
C 4X(g)+5Y(g)=== 4W(g)+6G(g) 能自发反应 ΔH 一定小于 0
D 4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s) 常温下,自发进行 ΔH>0
答案:B
解析:该反应中固体分解生成气体和固体,则该反应熵增加,且为吸热反应,则有ΔH>0,
ΔS>0,当温度升高时,使ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行,A 错误;该反应的ΔH<0,若为
熵增加反应,任何温度下都能自发进行;若为熵减反应,在低温下能自发进行,故 x 可能等
于 1、2 或 3,B 正确;该反应为熵增反应,即ΔS>0,当ΔH<0 时,在任何温度下均能自发进
行,当ΔH>0 时,高温下可自发进行,C 错误;该反应为熵减反应,常温下能自发进行,说
明该反应一定是放热反应,则有ΔH<0,D 错误。
7.[2019·四川乐山调研]在 T ℃时,将一定量 A 加入到体积为 2 L 的某密闭容器中,发
生反应 2A(g) B(g)+C(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。反应在第 15 min 时达到平衡,反应
过程中cB
cA
与时间 t 有如图所示关系,若测得第 15 min 时,c(B)=0.8 mol·L-1,下列结论正
确的是( )
A.反应达到平衡时,A 的转化率为 80%
B.A 的初始物质的量为 2 mol
C.反应达到平衡时,放出的热量为 2a kJ
D.15 min 时,v 正=v 逆=0
答案:A
解析:第 15 min 时 c(B)=0.8 mol·L-1,则有 n(B)=0.8 mol·L-1×2 L=1.6 mol;由图可
知,此时cB
cA
=2,则有 n(A)=1
2n(B)=0.8 mol;生成 1.6 mol B 时,消耗 3.2 mol A,则 A 的
平衡转化率为 3.2 mol
3.2 mol+0.8 mol
×100%=80%,A 正确。A 的初始物质的量为 3.2 mol+0.8 mol
=4 mol,B 错误。生成 1 mol B 时放出 a kJ 热量,则达到平衡时放出的热量为 1.6a kJ,C
错误。第 15 min 时,该反应达到平衡状态,此时正、逆反应速率相等,但不等于 0,D 错误。
8.[2019·山东菏泽一中第二次月考]将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容
器中(假设容器体积不变,固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/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0
平衡气体总浓度/(×10-3 mol·L-1) 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4
(1)该反应的焓变ΔH________0,熵变ΔS________0(填“>”“<”或“=”)。
(2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是________(填序号)。
A.2v 正(NH3)=v 逆(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
(3)根据表中数据计算,在 25.0 ℃时,反应 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)的平衡
常数 K=________。
(4)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 ℃下达到平衡
状态。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量________(填“增大”“减小”或
“不变”)。
答案:(1)> > (2)BC (3)6.1×107 (4)增大
解析:
(1)分析表中数据可知,温度升高,平衡气体总浓度增大,说明平衡正向移动,该反应
为吸热反应,则有ΔH>0;该反应是气体体积增大的反应,则有ΔS>0。
(2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有 v 正(NH3)=2v 逆(CO2),A 项不符合题意;
因为反应前后气体分子数不相等,未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,说明反
应达到平衡,B 项符合题意;反应未达到平衡前,气体质量一直在变,而容器容积不变,依
ρ=m
V
可知,混合气体的密度也在变,所以混合气体的密度不变时,说明反应达到平衡,C
项符合题意;反应产物中 NH3 和 CO2 的物质的量之比始终为 2:1,密闭容器中氨气的体积分
数始终不变,D 项不符合题意。
(3)由表中数据可知,在 25.0 ℃时,平衡气体的总浓度为 4.8×10-3 mol·L-1,则有 c(NH3)
=3.2 ×10-3 mol·L-1,c(CO2)=1.6×10-3 mol·L-1,反应 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)
的平衡常数 K= 1
3.2×10-32×1.6×10-3
≈6.1×107。
(4)在恒温条件下压缩容器体积,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大。
9.[2019·广东深圳四校联考]工业上采用高温活性炭催化 CO 与 Cl2 合成光气(COCl2)。
(1)COCl2 中的原子最外层都达到 8 电子稳定结构,光气分子的电子式为________。
(2) 工 业 上 利 用 天 然 气 (CH4) 与 CO2 进 行 高 温 重 整 制 备 CO 的 反 应 为 CH4(g) +
CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.3 kJ·mol-1。
已知:C—H、C≡O、H—H 键的键能依次为 413 kJ·mol-1、1 076 kJ·mol-1、436 kJ·mol
-1,则 C===O 键的键能为________kJ·mol-1。
(3)光气为窒息性毒剂,极易水解生成氯化氢,泄漏后可用水雾吸收,化学方程式为
________________________________________________。
(4)某温度下,在 2 L 恒容密闭容器中充入 2 mol CO(g)、2 mol Cl2(g)和适量的活性炭,
发生反应 Cl2(g)+CO(g) COCl2(g) ΔH=-108 kJ·mol-1,测得在混合气中 COCl2 的体积
分数φ(COCl2)和时间 t 的关系如图曲线Ⅰ所示。
①下列情况不能表明该反应达到平衡状态的是________。
A.CO 的体积分数不改变
B.Cl2 的消耗速率与 COCl2 的生成速率相等
C.体系中cCO
cCl2
不改变
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②按曲线Ⅰ,平衡常数 K=________。A 点时,向容器中加入等物质的量的 CO 和 Cl2,
再次达到平衡时,光气的体积分数会________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③曲线Ⅱ相对曲线Ⅰ改变的条件可能是________。
A.恒容通入“惰性气体”
B.通入适量 CO
C.增大压强
D.升高温度
答案:
(1) (2)809.65
(3)COCl2+H2O===2HCl+CO2
(4)①BC ②12 增大 ③D
解析:
(1)COCl2 中的原子最外层都达到 8 电子稳定结构,其结构式为 ,电子式为
。
(2)根据反应热与键能的关系可知,反应 CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)的ΔH=
4×413 kJ·mol-1+2×E(C===O)-(2×1 076 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-1)=+247.3 kJ·mol-1,
解得 E(C===O)=809.65 kJ·mol-1。
(3)光气(COCl2)极易水解生成 HCl,根据原子守恒推知还生成 CO2,化学方程式为 COCl2
+H2O===2HCl+CO2。
(4)①CO 的体积分数不改变,该反应达到平衡状态,A 不符合题意;Cl2 的消耗速率与
COCl2 的生成速率均表示正反应速率,二者相等,不能判断是否达到平衡状态,B 符合题意;
CO 和 Cl2 都是反应物,起始时 cCO)=c(Cl2),且二者化学计量数相等,则体系中cCO
cCl2
始终
不变,C 符合题意;混合气体的平均相对分子质量不变,则气体的总物质的量不变,该反应
达到平衡状态,D 不符合题意。
②曲线Ⅰ达到平衡时φ(COCl2)=0.60,起始充入 2 mol CO(g)、2 mol Cl2(g),容器的容积
为 2 L,有
Cl2g+COg COCl2g
起始浓度/mol·L-1 1 1 0
转化浓度/mol·L-1 x x x
平衡浓度/mol·L-1 1-x 1-x x
则有φ(COCl2)= x
2-x
=0.60,解得 x=0.75,故该反应的平衡常数 K= cCOCl2
cCl2·cCO
=
0.75
0.25×0.25
=12。A 点处于平衡状态,向容器中加入等物质的量的 CO 和 Cl2,平衡正向移动,
光气的体积分数增大。
③反应 Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应。曲线Ⅱ
与曲线Ⅰ相比,达到平衡的时间缩短,则曲线Ⅱ的反应速率快;曲线Ⅱ达到平衡时φ(COCl2)
比曲线Ⅰ小,说明曲线Ⅱ表示的反应正向进行的程度小于曲线Ⅰ,综合分析可知,改变的条
件可能是升高温度。
10.[2019·安徽黄山八校联考](1)一定条件下,将 2 mol SO2 与 1 mol O2 置于恒容密闭容
器中发生反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是
________。
A.混合气体的密度保持不变
B.SO2 的转化率保持不变
C.SO2 和 O2 的物质的量之比保持不变
D.O2 的消耗速率和 SO3 的消耗速率相等
(2)已知反应 2NO(g) N2(g)+O2(g) ΔH<0,在不同条件时 N2 的体积分数随时间(t)
的变化如图所示。根据图像可以判断曲线 R1、R2 对应的下列反应条件中不同的是________。
A.压强 B.温度 C.催化剂
(3)CO 和 H2 在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。现在
体积为 1 L 的恒容密闭容器(如图甲所示)中通入 1 mol CO 和 2 mol H2,测定不同时间、不同
温度(T/℃)下容器中 CO 的物质的量,如下表:
0 min 10 min 20 min 30 min 40 min
T1 1 mol 0.8 mol 0.62 mol 0.4 mol 0.4 mol
T2 1 mol 0.7 mol 0.5 mol a a
请回答:
①T1__________( 填 “>” 或 “<” 或 “ = ”)T2 , 理 由 是
____________________________________________。已知 T2 ℃时,第 20 min 时容器内压强
不再改变,此时 H2 的转化率为________,该温度下的化学平衡常数为________。
②若将 1 mol CO 和 2 mol H2 通入原体积为 1 L 的恒压密闭容器(如图乙所示)中,在 T2 ℃
下达到平衡,此时反应的平衡常数为________;若再向容器中通入 1 mol CH3OH(g),重新
达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量________(填“变大”或“变小”或“不变”)。
答案:
(1)B (2)B
(3)①< 相同时间内,T2 ℃时 CO 的变化量大于 T1 ℃时 CO 的变化量 50% 1.0 ②1.0
不变
解析:
(1)SO2、O2 和 SO3 都是气体,恒容反应时混合气体的密度始终不变,A 错误。反应正向
进行,SO2 的转化率增大,反应逆向进行,SO2 的转化率减小,故 SO2 的转化率保持不变,
该反应达到平衡状态,B 正确。起始加入 SO2 和 O2 的物质的量之比为 2:1,与其化学计量数
之比相等,则二者的物质的量之比始终等于 2:1,C 错误。O2 的消耗速率与 SO3 的消耗速率
之比为 1:2,该反应达到平衡状态,D 错误。
(2)由图可知,曲线 R2 代表的反应比曲线 R1 代表的反应先达到平衡状态。A 项,若 R
表示压强,改变压强,平衡不移动,N2 的体积分数不变,与图像不符合。B 项,若 R 表示
温度,该反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,N2 的体积分数减小,与图像符合。C 项,
若 R 表示催化剂,使用催化剂,只能改变反应速率,但平衡不移动,N2 的体积分数不变,
与图像不符合。
(3)①由表中数据可知,未达到平衡之前,相同时间内,T2 ℃时 CO 的变化量大于 T1 ℃
时,则 T2 ℃时化学反应速率快,而温度越高,反应速率越快,故有 T1