2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习同步练习：专题7 2 第二单元　化学反应的方向与限度 24页

第二单元　化学反应的方向与限度 学习任务 1　化学反应的方向 1．自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。 (2)特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)； ②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2．化学反应方向的判据 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)(2019·高考江苏卷)一定温度下，反应 2H2 (g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应 的 ΔH<0。(　　) (2)(2018·高考江苏卷)反应 4Fe(s)＋3O 2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸 热反应。(　　) (3)凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的。(　　) (4)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。(　　) (5)焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。(　　) (6)熵变是决定反应是否具有自发性的唯一判据。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 2．(教材改编题)下列过程的熵变的判断不正确的是(　　) A．溶解少量食盐于水中，ΔS>0 B．纯碳和氧气反应生成 CO(g)，ΔS>0 C．H2O(g)变成液态水，ΔS>0 D．CaCO3(s)加热分解为 CaO(s)和 CO2(g)，ΔS>0 解析：选 C。C 项，H2O(g)变成液态水，熵值减小，故 ΔS<0，错误。 (1)自发反应不一定能实现，化学反应能否实现与反应的自发性、反应速率、反应物转 化率有关。 (2)在恒温、恒压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的。 1．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨，对其说法中正确的是(　　) A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳铵分解是因为外界给予了能量 C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案：A 2．下列说法错误的是(　　) A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的 ΔH>0 B．反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的 ΔH<0 C．一定温度下，反应 MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的 ΔH>0，ΔS>0 D．常温下，反应 C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的 ΔH>0 解析：选 A。A 项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明 ΔH<0；B 项，该反 应是熵减的反应，常温下能自发进行说明 ΔH<0；C 项，此反应为高温下 MgCl2 的分解反应， ΔH>0，ΔS>0；D 项，该反应 ΔS>0，常温下不能自发进行，则有ΔH－TΔS>0，故 ΔH>0。 3．(2020·保定高三检测)下列反应中，一定不能自发进行的是(　　) A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ/mol　ΔS＝1 110 J/(mol·K) B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O2(g)　ΔH＝110.5 kJ/mol　ΔS＝－89.36 J/(mol·K) C．4Fe(OH) 2(s)＋2H 2O(l)＋O 2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ/mol　ΔS＝－280.1 J/(mol·K) D．NH 4HCO3(s)＋CH 3COOH(aq)===CO2(g)＋CH 3COONH4(aq)＋H 2O(l)　ΔH＝37.301 kJ/mol　ΔS＝184.05 J/(mol·K) 解析：选 B。根据 ΔH－TΔS，当 ΔH<0，ΔS>0 时，ΔH－TΔS<0，反应肯定能自发进 行；当 ΔH>0，ΔS<0 时，ΔH－TΔS>0，反应一定不能自发进行。 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下均能自 发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下均不能 自发进行 ＋ ＋ 低温为正； 高温为负 低温时不能自发进行； 高温时能自发进行 － － 低温为负； 高温为正 低温时能自发进行；高 温时不能自发进行 学习任务 2　可逆反应与化学平衡状态 一、可逆反应 1．定义 在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 2．特点 (1)二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。 (2)一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于 100%。 3．表示 在方程式中反应符号用“”表示。 二、化学平衡状态 1．定义 一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反 应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。 2．建立过程 3．特征 三、“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断 1．“两审” 一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压。二审反应特点：①全部是气体参与的等体积 反应还是非等体积反应；②有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。 2．“两标志” (1)本质标志 v 正＝v 逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成 该物质的速率。 (2)等价标志 ①全部是气体参加的非等体积反应[如 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)]，体系的压强(恒温恒 容时)、平均相对分子质量不再随时间而变化。 ②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。 ③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。 ④对于有有色物质参加或生成的可逆反应[如 2NO2(g)N2O4(g)]，体系的颜色不再随 时间而变化。 ⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)2H2O通电 点燃 2H2↑＋O2↑为可逆反应。(　　) (2)二次电池的充、放电为可逆反应。(　　) (3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于 化学变化。(　　) (4)化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，指的是同一物质的消耗速率和 生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。(　　) (5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。(　　) (6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。(　　) 解析：(1)两个反应的条件不同，所以不是可逆反应；(2)充电、放电不是同一条件下、 同时完成的，不是可逆反应。 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√ 2．向含有 2 mol 的 SO2 的容器中通入过量氧气发生 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝ －Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成 SO3 的物质的量______2 mol(填“<”“>”或“＝”，下 同)，SO2 的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。 答案：<　>　<　< 提升一　从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点 1．在已达到平衡的可逆反应：2SO2＋O22SO3 中，充入由 18O 组成的氧气一段时间 后，18O 存在于下列物质中的(　　) A．多余的氧气中 B．生成的三氧化硫中 C．氧气和二氧化硫中 D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中 解析：选 D。化学平衡是动态平衡，加入的18O2 定会与 SO2 结合生成含 18O 的 SO3，同 时含 18O 的 SO3 又会分解得到 SO2 和 O2，使 SO2 中也含有 18O，因此 18O 存在于 SO2、O2、 SO3 这三种物质中。 2．(双选)一定条件下，对于可逆反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若 X、Y、Z 的起始浓度 分别为 c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol·L－1、0.3 mol·L －1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　) A．c1∶c2＝3∶1 B．平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 3∶2 C．X、Y 的转化率不相等 D．c1 的取值范围为 0 mol·L－1 v逆 ＝K　反应处于化学平衡状态，v正＝v逆 > K　反应向逆反应方向进行，v正 < v逆 (3)利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应。若升高温度，K 值增大，则正 反应为吸热反应；若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。 (4)计算平衡体系中的相关量。 根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。 二、“三段式法”计算平衡转化率 可按下列模式进行计算：如 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令 A、B 起始物质的量浓 度分别为 a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为 mx mol/L。 　　　　 　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/(mol/L) a b 0 0 变化/(mol/L) mx nx px qx 平衡/(mol/L) a－mx b－nx px qx 1．求平衡常数：K＝ （px）p·（qx）q （a－mx）m·（b－nx）n。 2．求转化率 转化率＝ 某反应物转化的量 某反应物起始的量×100%，如α平(A)＝ mx a ×100%。 ) （1）同一个反应中，反应物可以有多种，但不同反应物的转化率可能不同。 （2）增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，工业生产中常常提高廉 价原料的比例，从而增大昂贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从而提高氢 气的转化率。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。(　　) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。(　　) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动。(　　) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 2．(1)对于 3Fe(s)＋4H 2O(g)Fe3O4(s)＋4H 2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为 ________________________________________________________________________。 (2)已知下列反应的平衡常数： ①H2(g)＋S(g)H2S(g)　K1 ②S(g)＋O2(g)SO2(g)　K2 则反应 SO2(g)＋H2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为________(用 K1 和 K2 表示)。 答案：(1)K＝ c4（H2） c4（H2O）　(2) K1 K2 (1)关于 H2O 的浓度问题 ①稀水溶液中进行的反应，虽然 H2O 参与反应，但是 H2O 只作为溶剂，不能代入平衡 常数表达式。 如 NH4Cl ＋ H2ONH3 · H2O ＋ HCl 的 平 衡 常 数 表 达 式 为 K ＝ c（HCl）·c（NH3·H2O） c（NH4Cl） 。 ②H2O 的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。 (2)K 的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。 (3)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代 入。 (4)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常 数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。 提升一　化学平衡常数及其应用 1 ． ( 双 选 ) 将 一 定 量 纯 净 的 氨 基 甲 酸 铵 固 体 置 于 密 闭 容 器 中 ， 发 生 反 应 ： NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lg K)随温度(T)的变化 曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．该反应的 ΔH＞0 B．A 点对应状态的平衡常数 KA＝10－2.294 C．NH3 的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态 D．30 ℃时，B 点对应状态的 v(正)>v(逆) 解析：选 CD。A.－lg K 越大，平衡常数 K 越小，由题图可知，随着温度升高，平衡常 数 K 增大，则升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，故 A 正确；B.A 点对应 的－lg K＝2.294，则平衡常数 KA＝10－2.294，故 B 正确；C.因反应物氨基甲酸铵为固体，则 反应体系中气体只有 NH3 和 CO2，反应得到 NH3 和 CO2 的物质的量之比为 2∶1，反应开始 后 NH3 的体积分数始终不变，所以 NH3 的体积分数不变时不能说明反应达到了平衡状态， 故 C 错误；D.30 ℃时，B 点的浓度商 Qc 大于该温度下的平衡常数 K，反应向逆反应方向进 行，则 B 点对应状态的 v(正)0 B．图中 X 点所示条件下，延长反应时间能提高 NO 转化率 C．图中 Y 点所示条件下，增加 O2 的浓度不能提高 NO 转化率 D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO 平衡转化率为 50%，则平衡常数 K>2 000 解析：选 BD。A 项，实线表示不同温度下相同时间内 NO 的转化率，虚线表示相同条 件下 NO 的平衡转化率，由题图可知，随着温度升高，NO 的平衡转化率减小，即温度升高， 反应 2NO＋O22NO2 的平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，ΔH<0，错误；B 项，X 点对应 NO 的转化率低于该温度下 NO 的平衡转化率，所以反应没有达到平衡状态，延长反 应时间，可以提高 NO 的转化率，正确；C 项，Y 点时反应已达平衡状态，增加 O2 的浓度， 平衡正向移动，NO 的转化率会提高，错误；D 项，设起始时 c(NO)＝a mol·L－1，则： 　　　　 2NO　＋　O2　　　　　2NO2 起始/ （mol·L－1） a 5.0×10－4 0 转化/ （mol·L－1） 0.5a 0.25a 0.5a 平衡/ （mol·L－1） 0.5a 5.0×10－4－0.25a 0.5a K＝ （0.5a）2 （0.5a）2 × （5.0 × 10－4－0.25a）＝ 1 5.0 × 10－4－0.25a，当 0.25a＝0 时，K＝2 000，但 0.25a>0，所以 K >2 000，正确。 2．(2019·高考江苏卷)CO2 催化加氢合成二甲醚是一种 CO2 转化方法，其过程中主要发 生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122.5 kJ·mol－1 在恒压、CO2 和 H2 的起始量一定的条件下，CO2 平衡转化率和平衡时 CH3OCH3 的选择 性随温度的变化如图。 其中：CH3OCH3 的选择性＝ 2 × CH3OCH3的物质的量 反应的CO2的物质的量 ×100% (1)温度高于 300 ℃，CO2 平衡转化率随温度升高而上升的原因是________________ ________________________________________________________________________。 (2)220 ℃时，在催化剂作用下 CO2 与 H2 反应一段时间后，测得 CH3OCH3 的选择性为 48%( 图 中 A 点 ) 。 不 改 变 反 应 时 间 和 温 度 ， 一 定 能 提 高 CH3OCH3 选 择 性 的 措 施 有 ________________________________________________________________________。 解析：(1)反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移 动，CO2 转化为 CO 的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2 转化为 CH3OCH3 的平 衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。(2)反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是 气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ 进行的催化剂。 答案：(1)反应Ⅰ的 ΔH>0，反应Ⅱ的 ΔH<0，温度升高使 CO2 转化为 CO 的平衡转化率 上升，使 CO2 转化为 CH3OCH3 的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 (2)增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 3．(2019·高考全国卷Ⅲ)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的 产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列 问题： (1)Deacon 发明的直接氧化法为 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器 中，进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)分别等于 1∶1、4∶1、7∶1 时 HCl 平衡转化率随温度变化的 关系： 可知反应平衡常数 K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设 HCl 初始 浓 度 为 c0 ， 根 据 进 料 浓 度 比 c(HCl) ∶ c(O2) ＝ 1∶1 的 数 据 计 算 K(400 ℃) ＝ ________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产 物 分 离 的 能 耗 。 进 料 浓 度 比 c(HCl) ∶ c(O2) 过 低 、 过 高 的 不 利 影 响 分 别 是 _____________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 在 一 定 温 度 的 条 件 下 ， 进 一 步 提 高 HCl 的 转 化 率 的 方 法 是 ________________________________________________________________________(写出两 种)。 解析：(1)由题给 HCl 平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl 平衡转 化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即 K(300 ℃)大于 K(400 ℃)。 结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时 HCl 的平衡转化率为 84%，列出三段式： 　 4HCl(g)　 ＋ 　O2(g)　===　2Cl2(g)＋2H2O(g) 起始 c0 c0 0 0 转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0 平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0 则 K(400 ℃) ＝ c2（Cl2）·c2（H2O） c4（HCl）·c（O2） ＝ 0.422 × 0.422 （1－0.84）4 × （1－0.21）c0； 进 料 浓 度 比 c(HCl)∶c(O2)过低会使 O2 和 Cl2 分离的能耗较高，过高则会造成 HCl 转化率较低。(2)题述 反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强，平衡正向移动，提高 HCl 的转化率，及 时分离出产物也能提高 HCl 的转化率。 答案：(1)大于　 0.422 × 0.422 （1－0.84）4 × （1－0.21）c0　O2 和 Cl2 分离能耗较高　HCl 转化 率较低　(2)增大反应体系压强、及时分离出产物 4．(2018·高考全国卷Ⅲ)三氯氢硅(SiHCl 3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl3 的转化率随时间变化的结果如图所示。 (1)343 K 时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数 K343 K＝________(保留两位小 数)。 (2)在 343 K 下：要提高 SiHCl3 转化率，可采取的措施是________________；要缩短反 应达到平衡的时间，可采取的措施有________________、________________。 解析：(1)温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为 343 K，343 K 时反应的平衡转化率为 22%。设开始时加入 SiHCl3 的浓度为 a mol·L－1，根据化学方程 式和 SiHCl3 的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4 的浓度分别为 0.78a mol·L－1、0.11a mol·L－1、0.11a mol·L－1，该温度下的化学平衡常数 K＝ 0.11a × 0.11a （0.78a）2 ≈0.02。(2)根据化学平衡移动原理并结合该反应特点，及时分离出生成物可提高反应物的转 化率。缩短反应达到平衡的时间，实质就是提高反应速率，可采用加压的方式或选择更为高 效的催化剂。 答案：(1)22　0.02 (2)及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度) 一、单项选择题 1．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋ 1 2Cl2(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋ 1 2O2(g)　ΔH＝91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)=== 1 2O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1 解析：选 D。对于 A 项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度 下反应都不能自发进行；对于 B 项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即低 温下反应能自发进行；对于 C 项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即 ΔH－TΔS<0， 必须升高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于 D 项，ΔH<0，ΔS>0，在任何 温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。 2．下列有关化学平衡常数的描述中正确的是(　　) A．化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因，与其他外界条件无关 B．相同温度下，反应 A＋BC 与反应 CA＋B 的化学平衡常数相同 C．反应 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0 的化学平衡常数随温度升高而增大 D．反应 A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常数表达式为 K＝ c2（C） c（A）·c（B） 解析：选 D。化学平衡常数内因由反应物本身的性质决定，外因只受温度影响，A 项错； 相同温度下，同一反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数，一般不相等，B 项错；该反应为 放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，C 项错。 3．向恒温恒压容器中充入 2 mol NO、1 mol O2，发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。 下列情况不能说明反应已达到平衡状态的是(　　) A．容器体积不再改变 B．混合气体的颜色不再改变 C．混合气体的密度不再改变 D．NO 与 O2 的物质的量的比值不再改变 解析：选 D。这是一个气体体积变化的反应，恒压条件下，体积不变，则说明达到平衡， A 正确。同理，混合气体密度不变，说明达到平衡，C 正确。气体颜色不变，说明 c(NO2)不 变，反应达到平衡，B 正确。NO、O2 按化学计量数比投料，反应过程中两者物质的量之比 始终为化学计量数之比，D 错误。 4．在容积可变的密闭容器中，2 mol N2 和 8 mol H2 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(　　) A．5%　　　B．10%　　　C．15%　　　D．20% 解析：选 C。达到平衡时，H2 转化的物质的量为 8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下， N2 与 H2 发生反应： 　 N2＋3H2一定条件 2NH3 起始物质的量/mol 2 8 0 转化物质的量/mol 2 3 2 4 3 平衡物质的量/mol 4 3 6 4 3 同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为 4 3 mol 4 3 mol＋6 mol＋4 3 mol ×100%≈15%。 5．下列说法中，不正确的是(　　) A．常温下，反应 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)的 ΔH＜0、ΔS＜0 B．在其他条件不变时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)转化关系中(如图)，纵坐标表示 O2 的转化率 C．在其他条件不变时，向 H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡体系中加入催化剂，反应速率加 快，I2 的转化率不变 D．14CO2 与碳在高温条件下发生反应：CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合 物中含 14C 的微粒有 14CO2、14CO、14C 解析：选 B。A 项中该反应为熵减反应，能自发进行，说明是放热反应，正确。B 项中 提高了 O2 的含量，使 SO2 转化率升高，而 O2 转化率降低，错误。C 项中催化剂能同等程度 地改变正、逆反应速率，不影响平衡移动，正确。D 项说明化学平衡是一种动态平衡，正确。 6．(2017·高考天津卷)常压下羰基化法精炼镍的原理为 Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数 K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ℃，固体杂质不参与 反应。 第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230 ℃制得高纯镍。 下列判断正确的是(　　) A．增加 c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数增大 B．第一阶段，在 30 ℃和 50 ℃两者之间选择反应温度，选 50 ℃ C．第二阶段，Ni(CO)4 分解率较低 D．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]＝4v 生成(CO) 解析：选 B。增加 c(CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡 常数不变，A 项错误；第一阶段，50 ℃时，反应速率较快且 Ni(CO)4 为气态，能从反应体 系中分离出来，B 项正确；相同温度下，第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则 230 ℃时，第二阶段的平衡常数 K′＝5×104，反应进行的程度大，故 Ni(CO)4 分解率较高，C 项错误；该反应达到平衡时，4v 生成[Ni(CO)4]＝v 生成(CO)，D 项错误。 二、不定项选择题 7.(2020·泰州模拟)在一定温度下，发生如下反应： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。改变起始时 n(SO2)对平衡 时 SO3 体积分数的影响如图所示。下列说法正确的是(　　) A．SO2 的起始量越大，混合气体中 SO3 的体积分数越大 B．a、b、c 三点中，a 点时 SO2 的转化率最大 C．a、b、c 三点的平衡常数：Kb>Kc>Ka D．b、c 点均为化学平衡点，a 点未达平衡且反应正向进行 解析：选 B。A.根据图像可知 SO2 的起始量越大，混合气体中 SO3 的体积分数不一定越 大，A 错误；B.O2 的量一定时，起始时投入的二氧化硫越少，则二氧化硫的转化率越大， a、b、c 三点中，a 点时 SO2 的转化率最大，B 正确；C.平衡常数只与温度有关系，a、b、c 三点的平衡常数均相等，C 错误；D.a、b、c 三点均为化学平衡点，D 错误。 8．在淀粉­KI 溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I－3 (aq)。测得不同温度下该反应 的平衡常数 K 如表所示： t/℃ 5 15 25 35 45 K 1 100 841 689 533 409 下列说法正确的是(　　) A．反应 I2(aq)＋I－(aq)I－3 (aq)的 ΔH>0 B．其他条件不变，升高温度，溶液中 c(I－3 )减小 C．该反应的平衡常数表达式为 K＝ c（I2）·c（I－） c（I） D．25 ℃时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡常数 K 小于 689 解析：选 B。选项 A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错 误；选项 B，温度升高，平衡逆向移动，c(I－3 )减小，正确；选项 C，K＝ c（I） c（I2）·c（I－）， 错误；选项 D，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡正向移 动，但平衡常数不变，仍然是 689，错误。 9．(2020·南通高三质检)已知 NO 和 O2 经反应①和反应②转化为 NO2，其能量变化随反 应过程如图所示。 ①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1，平衡常数 K1 ②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2，平衡常数 K2 下列说法中不正确的是(　　) A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数 K＝K1/K2 C．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．反应①的速率大小决定 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率 解析：选 BD。由题图可知，反应①和反应②的反应物总能量均高于生成物总能量，所 以 ΔH1<0，ΔH2<0，A 项正确；反应①＋反应②得 2NO(g)＋O 2(g)2NO2(g)，所以 K＝ K1·K2，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，B 项错误，C 项正确；反应速率主要取决于慢反应的反应速率， 反应②的活化能大于反应①，所以反应②的反应速率小于反应①的，故反应②的速率大小决 定 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，D 项错误。 三、非选择题 10．无色气体 N2O4 是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4 与 NO2 转换的热 化学方程式为 N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝24.4 kJ/mol。 (1)将一定量 N2O4 投入固定容积的真空容器中，下列现象能说明反应达到平衡的是 ________。 a．v 正(N2O4)＝2v 逆(NO2) b．体系颜色不变 c．气体平均相对分子质量不变 d．气体密度不变 达到平衡后，保持体积不变，升高温度，再次达到平衡时，则混合气体颜色________(填 “变深”“变浅”或“不变”)，判断理由是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)平衡常数 K 可用反应体系中气体物质分压表示，即 K 表达式中用平衡分压代替平衡 浓度，分压＝总压×物质的量分数[例如：p(NO2)＝p 总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数表 达式：Kp＝______________________(用 p 总、各气体物质的量分数 x 表示)；影响 Kp 的因素 为________。 (3)真空密闭容器中充入一定量 N2O4，维持总压强 p0 恒定，在温度为 T 时，平衡时 N2O4 分解百分率为α。保持温度不变，向密闭容器中充入等量 N2O4，维持总压强在 2p0 条件下 分解，则 N2O4 的平衡分解率的表达式为________。 解析：(1)根据平衡定义，反应达到平衡状态时，2v 正(N2O4)＝v 逆(NO2)，a 错误；体系 颜色不变，说明 NO2 浓度不变，一定达到平衡状态，b 正确；气体质量不变、反应中气体物 质的量改变，根据 M＝ m（总） n（总），气体平均相对分子质量为变量，当气体平均相对分子质量 不变时，一定达到平衡状态，c 正确；气体质量不变、体积不变，ρ＝ m V，密度为恒量，气 体密度不变不一定达到平衡状态，d 错误。N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝24.4 kJ/mol，正反应 是吸热反应，达到平衡后，保持体积不变，升高温度，平衡正向移动，NO2 浓度增大，则混 合气体颜色变深。 (2)平衡常数表达式为 Kp＝ p总·x2（NO2） x（N2O4） ；影响平衡常数 K 的因素是温度，所以影响 Kp 的因素是温度。 (3)设充入的 N2O4 的物质的量为 n mol，维持总压强 p0 恒定，达到平衡时，N2O4 的分解 百 分 率 为α， 则 平 衡 时 的 物 质 的 量 N2O4 为 n(1 －α) mol ， NO2 为 2nα mol ， Kp ＝ [p0 × 2nα n（1＋α）]2 p0 × n（1－α） n（1＋α） ＝p0× 4α2 （1＋α）·（1－α）。向密闭容器中充入等量 N2O4，维持总压强 2p0 恒定，达到平衡时，设 N2O4 的分解百分率为β，则平衡时的物质的量 N2O4 为 n(1－β) mol，NO2 为 2nβ mol，Kp＝ [2p0 × 2nβ n（1＋β）]2 2p0 × n（1－β） n（1＋β） ＝2p0× 4β2 （1＋β）·（1－β）。根据 Kp 不 变，知 p0× 4α2 （1＋α）·（1－α）＝2p0× 4β2 （1＋β）·（1－β），解得β＝ α2 2－α2。 答案：(1)bc　变深　正反应是吸热反应，其他条件不变，升高温度，平衡正向移动，c(NO2) 增大，颜色加深 (2) p总·x2（NO2） x（N2O4） 　温度 (3) α2 2－α2 11．(2018·高考全国卷Ⅱ)CH 4­CO2 催化重整可以得到合成气(CO 和 H2)：CH 4(g)＋ CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应 则使积碳量减少。相关数据如下表： 积碳反应 CH4(g)=== C(s)＋2H2(g) 消碳反应 CO2(g)＋C(s) ===2CO(g) ΔH/(kJ·mol－1) 75 172 催化剂 X 33 91活化能/ (kJ·mol－1) 催化剂 Y 43 72 (1) 由 上 表 判 断 ， 催 化 剂 X________Y( 填 “ 优 于 ” 或 “ 劣 于 ”) ， 理 由 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变 化关系如图 1 所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的 叙述正确的是________(填标号)。 A．K 积、K 消均增加 B．v 积减小、v 消增加 C．K 积减小、K 消增加 D．v 消增加的倍数比 v 积增加的倍数大 　 　　　图 1　　　　　　　　　　　图 2 (2)在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k 为速率常数)。在 p(CH4)一定时，不同 p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图 2 所示，则 pa(CO2) 、 pb(CO2) 、 pc(CO2) 从 大 到 小 的 顺 序 为 _________________________________________________。 解析：(1)从表格中数据可看出相对于催化剂 X，用催化剂 Y 催化时积碳反应的活化能 大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根 据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂 X 劣于催化剂 Y。结合 图示可知 500～600 ℃随温度升高积碳量增加，而 600～700 ℃随温度升高积碳量减少，故随 温度升高，K 积和 K 消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故 A、D 正确。 (2)由该图像可知在反应时间和 p(CH4)相同时，图像中速率关系 va>vb>vc，结合沉积碳 的生成速率方程 v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5，在 p(CH4)相同时，随着 p(CO2)增大，反应速 率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。 答案：(1)劣于　相对于催化剂 X，催化剂 Y 积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小； 而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大　AD (2)pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2) 12．丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产， 主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题： (1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O) 的热化学方程式如下： ①C3H6(g)＋NH3(g)＋ 3 2O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ/mol ②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ/mol 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是____________________________；有利于提 高丙烯腈平衡产率的反应条件是________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 __________。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460 ℃。低于 460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 高于 460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。 A．催化剂活性降低　　　　　 B．平衡常数变大 C．副反应增多 D．反应活化能增大 (3)丙烯腈和丙烯醛的产率与 n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳 n(氨)/n(丙烯)约为______，理由是__________________________________________________。 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为____________。 解析：(1)由于反应①和②均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在 热力学上趋势很大；由于反应①为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温 度和减小压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性 的关键因素是使用合适的催化剂。(2)反应①为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应 降低，故低于 460 ℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于 460 ℃时，催化剂 的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C 项正确；该反应为放热反应， 升高温度，平衡常数减小，B 项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反 应所需的活化能，D 项错误。(3)从题图(b)中可看出当 n(氨)/n(丙烯)≈1.0 时，丙烯腈的产率 最高，此时几乎没有丙烯醛；只发生反应①时 NH 3 、O 2 、C 3H6 的物质的量之比为 1∶1.5∶1，结合空气中 O2 的体积分数约为 20%，可确定进料气 NH3、空气、C3H6 的理论 体积之比约为 1∶7.5∶1。 答案：(1)两个反应均为放热量大的反应　降低温度、减小压强　催化剂 (2)不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　AC (3)1.0　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1