2021届一轮复习鲁科版化学反应进行的方向与限度作业 11页

化学反应进行的方向与限度 ‎1.已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不能自发进行的是(　　)‎ A.2O3(g)===3O2(g)　ΔH＜0‎ B.2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0‎ C.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0‎ D.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0‎ 解析　A项，是一个ΔH<0，ΔS>0的反应，一定能自发进行；B项，是一个ΔH>0，ΔS<0的反应，一定不能自发进行；C项，是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，低温条件下可自发进行；D项，是一个ΔH>0，ΔS>0的反应，高温条件下可自发进行。‎ 答案　B ‎2.某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol X和2 mol Y进行如下反应：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol Z，则下列说法正确的是(　　)‎ A.该反应的化学平衡常数表达式是K＝ B.此时，Y的平衡转化率是40%‎ C.增大该体系的压强，化学平衡常数增大 D.增加Y，Y的平衡转化率增大 解析　化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体物质，而物质Z是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6 mol×＝0.8 mol，所以Y的转化率为×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。‎ 答案　B ‎3.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的图示如下。‎ ‎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.表示2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ D.反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率 解析　由题图可知反应①和反应②的反应物总能量高于生成物总能量，所以ΔH1<0，ΔH2<0，A项正确；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1×K2，B项错误；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2，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，故反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO，(g)的反应速率，D项正确。‎ 答案　B ‎4.Cl2合成有机物时会产生副产物HCl。利用反应4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)可实现氯的循环利用。如图是反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。当该反应达平衡时，下列叙述正确的是(　　)‎ A.该反应平衡常数的表达式K＝ B.及时分离出H2O，平衡正向移动，这是正反应速率逐渐增大的缘故 C.若向恒容平衡体系内再加入1 mol O2，则达新平衡时，HCl的转化率增大 D.随温度升高，该反应的平衡常数K值会变大 解析　A项错误，该反应平衡常数的表达式K＝；B项错误，分离出H2O，平衡会正向移动，原因是逆反应速率随[H2O]的减小而减小，正反应速率大于逆反应速率；C项正确，向恒容平衡体系内再加入1 mol O2，平衡正向移动，使HCl的转化率增大；D项错误，由温度对HCl平衡转化率影响的曲线可知，该反应是放热反应，温度升高会使平衡逆向移动，平衡常数K值会变小。‎ 答案　C ‎5.在一定温度下，改变反应物中n(SO2)对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的影响如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A.反应b、c点均为平衡点，a点未达到平衡且向正反应方向进行 B.a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>Ka C.上述图像可以得出SO2的含量越高得到的混合气体中SO3的体积分数越高 D.a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高 解析　A项，图中纵坐标为平衡时SO3的体积分数，故a、b、c均为平衡点，错误；B项，由于温度不变，Ka＝Kb＝Kc，错误；C项，从图中可看出，b点SO3在混合气体中体积分数最高，错误；D项，当O2的量相同时，a点n(SO2)最小，转化率最高，正确。‎ 答案　D ‎6.在一定条件下，可逆反应2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0达到平衡，当分别改变下列条件时，请填空：‎ ‎(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________。‎ ‎(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________。‎ ‎(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率________；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率________。‎ 解析　(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则增加了NO2的浓度，所以平衡正向移动，且NO2转化率比原来大，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则增加了N2O4的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小，所以NO2的百分含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。‎ 答案　(1)减小　减小　(2)不变　不变　(3)不变　减小 ‎7.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：‎ ‎2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋NOCl(g)　K1‎ ΔH1<0(Ⅰ)‎ ‎2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)　K2　ΔH2<0(Ⅱ)‎ ‎(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。‎ ‎(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v ‎(NOCl)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________ mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是________________________。‎ 解析　(1)观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由(Ⅰ)×2－(Ⅱ)得到，故该反应的平衡常数K＝。‎ ‎(2)由题给数据可知，n(NOCl)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol。‎ 故n(Cl2)＝0.025 mol；‎ NO的转化率α1＝×100%＝75%。‎ 其他条件保持不变，由恒容条件(2 L)改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，NO的转化率增大，即α2>α1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应(Ⅱ)是放热反应，故应升高温度。‎ 答案　(1)K/K2　(2)2.5×10－2　75%　>　不变　升高温度 ‎8.T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s)　ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是(　　)‎ A.T ℃时，该反应的平衡常数值为4‎ B.c点没有达到平衡，此时反应向逆向进行 C.若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T ℃‎ D.T ℃时，直线cd上的点均为平衡状态 解析　A项，该反应的平衡常数表达式为K＝，T ℃时，K＝＝，错误；B项，c点时，[A]>2 mol·L－1，[B]>2 mol·L－1，Qc＝1‎ B.图乙中，A线表示逆反应的平衡常数 C.温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%‎ D.若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将增大 解析　根据图甲中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2>1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中，A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平衡常数K＝1，w＝2时，设CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为a、2a，参加反应的Cl2的物质的量为b利用三段式可列关系式＝1，解得＝，则Cl2的转化率为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。‎ 答案　C ‎11.当温度高于500 K时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。回答下列问题：‎ ‎(1)该反应的化学方程式为________________________________________；‎ 其平衡常数表达式为K＝_________________________________________。‎ ‎(2)在恒容密闭容器中，判断上述反应达到平衡状态的依据是________(双选；填选项字母)。‎ a.体系压强不再改变 b.H2的浓度不再改变 c.气体的密度不随时间改变 d.单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1‎ ‎(3)在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。‎ 根据图中数据分析：‎ ‎①降低温度，平衡向________方向移动。‎ ‎②在700 K、起始投料比＝1.5时，H2的转化率为________。‎ ‎③在500 K、起始投料比＝2时，达到平衡后H2的浓度为a mol·L－1，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为________。‎ 解析　(1)由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO2＋6H2C2H5OH＋3H2O；该反应的平衡常数表达式为K＝。(2)该反应为气体分子数减小的化学反应，当体系的压强不再改变时，反应达到平衡状态，另外氢气的浓度不再变化，也能说明反应达到平衡状态；由于在500 K时，所有物质均为气体，故在恒容状态下气体的密度恒为定值，密度不变不能说明反应达到平衡状态；根据化学方程式可知，任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为3∶1。(3)①由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。②700 K时，当氢气与二氧化碳的起始投料比＝1.5时，由图像可知二氧化碳的转化率为20%，由化学方程式：2CO2＋6H2C2H5OH＋3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。③设起始时[CO2]＝x mol·L－1，则起始时[H2]＝2x mol·L－1，有 ‎　　　　　　2CO2 ＋6H2C2H5OH＋3H2O 起始(mol·L－1): x 2x 0 0‎ 转化(mol·L－1): 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x 平衡(mol·L－1): 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x ‎0.2x＝a mol·L－1，则0. 3x＝1.5a mol·L－1。‎ 答案　(1)2CO2＋6H2C2H5OH＋3H2O ‎(2)ab ‎(3)①正反应(或右)　②40%　③1.5a mol·L－1‎ ‎12.在工业上常用CO与H2合成甲醇，热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－574.4 kJ·mol－1。‎ ‎(1)在T1时，向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数[φ(CH3OH)]与的关系如图1所示。‎ ‎①当起始＝2时，经过5 min反应达到平衡，CO的转化率为0.6，则0～5 min内平均反应速率v(H2)＝________。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，达到新平衡时H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎②当＝3.5时，反应达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图1中的________(填“D”“E”或“F”)点。‎ ‎(2)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡转化率[α(CO)]与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。‎ ‎①A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为________。‎ ‎②若达到平衡状态A时，容器的体积为10 L，则在平衡状态B时容器的体积为________L。‎ 解析　(1)①＝2，又n(CO)＋n(H2)＝3 mol，则n(H2)＝2 mol，n(CO) ＝1 mol，0～5 min内转化的n(CO)＝0.6 mol，则有 ‎　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 起始/(mol·L－1) 0.5 1 0‎ 转化/(mol·L－1) 0.3 0.6 0.3‎ 平衡/(mol·L－1) 0.2 0.4 0.3‎ v(H2)＝0.6 mol·L－1÷5 min＝0.12 mol·L－1·min－1，K＝>，所以平衡正向移动，v正>v逆，H2的转化率将增大。②反应物按方程式中各物质的系数比投料时产物的体积分数最大，否则都会使产物的体积分数减小，故应选F点。(2)①平衡常数只与温度有关，CO与H2反应生成CH3OH的反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，则KCKC。②达到平衡状态A时，容器的体积为10 L，状态A与B的平衡常数相同，状态A时CO的转化率是0.5，则平衡时CO的物质的量是10 mol×(1－0.5)＝5 mol，浓度是0.5 mol·L－1，[H2] ＝1 mol·L－1，生成甲醇的物质的量是5 mol，浓度是0.5 mol·L－1，所以平衡常数KA＝1；设状态B时容器的体积是V L，状态B时CO的转化率是0.8，则平衡时，CO的物质的量浓度为 mol·L－1，氢气的物质的量浓度是 mol·L－1，生成甲醇的物质的量浓度是 mol·L－1，KB＝＝1，解得V＝2。‎ 答案　(1)①0.12 mol·L－1·min－1　增大　②F ‎(2)①KA＝KB>KC　②2‎