2019届二轮复习化学平衡移动化学反应进行的方向作业（全国通用） 10页

化学平衡移动 化学反应进行的方向 一、选择题 ‎1．已知反应2CO(g)===‎2C(s)＋O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度的变化而变化，下列说法中正确的是(　　)。‎ A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行 C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 ‎2．‎250 ℃‎和 1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1 能自发进行，其自发进行的原因是(　　)。‎ A．是吸热反应 B．是放热反应 C．是熵减少的反应 D．熵增效应大于能量效应 ‎3．在某一温度下，某一密闭容器中，M、N、R三种气体浓度的变化如图a所示，若其他条件不变，当温度分别为T1和T2时，N的体积分数与时间关系如图b所示。则下列结论正确的是(　　)。‎ ‎ ‎ 图a 　图b A．该反应的热化学方程式：M(g)＋3N(g)2R(g)　ΔH＞0‎ B．达到平衡后，若其他条件不变，减小容器体积，平衡向逆反应方向移动 C．达到平衡后，若其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，M的转化率减小 D．达到平衡后，若其他条件不变，通入稀有气体，平衡一定向正反应方向移动 ‎4．(2018年辽宁大连测试)将一定量的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中(固体体积忽略不计)，使其达到化学平衡：H2NCOONH4(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 下列有关叙述正确的是(　　)。‎ A．在低温下该反应能自发进行 B．‎15 ℃‎时，该反应的化学平衡常数约为2.0‎ C．当混合气体平均相对分子质量不变时，该反应达到化学反应限度 D．恒温条件下，向原平衡体系中再充入2 mol NH3和1 mol CO2，达平衡后CO2浓度不变 ‎5．已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是(　　)。‎ 编号 温度/℃‎ 容器体积 CO转化率 平衡压强 ‎①‎ ‎200‎ V1‎ ‎50%‎ p1‎ ‎②‎ ‎200‎ V2‎ ‎70%‎ p2‎ ‎③‎ ‎350‎ V3‎ ‎50%‎ p3‎ A.反应速率：③>①>②‎ B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4‎ C．若容器体积V1>V3，则Q<0‎ D．若实验②中CO和H2用量均加倍，则CO转化率<70%‎ ‎6．(2018届广东清远清城期末)判断下列反应的熵值增加的是(　　)。‎ A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)‎ B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)‎ C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)‎ D．Cu(s)＋Cl2(g)===CuCl2(s)‎ 7． 一定温度下，在三个体积均为‎2.0 L的恒容密闭容器中发生如下反应：PCl5(g)‎ PCl3(g)＋Cl2(g)。‎ 编号 温度 ‎/℃‎ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol 达到平衡所需时间/s PCl5(g)‎ PCl3(g)‎ Cl2(g)‎ Ⅰ ‎320‎ ‎0.40‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ t1‎ Ⅱ ‎320‎ ‎0.80‎ t2‎ Ⅲ ‎410‎ ‎0.40‎ ‎0.15‎ ‎0.15‎ t3‎ 下列说法正确的是(　　)。‎ A．平衡常数K：容器Ⅱ＞容器Ⅲ B．反应到达平衡时，PCl5的转化率：容器Ⅱ＜容器Ⅰ C．反应到达平衡时，容器Ⅰ中的平均速率为v(PCl5)＝ mol·L－1·s－1‎ D．起始时向容器Ⅲ中充入PCl5 0.30 mol、PCl3 0.45 mol和Cl2 0.10 mol ‎，则反应将向正反应方向进行 二、非选择题 ‎8．(2018届吉林吉大附中摸底)甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：‎ 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.58 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ 反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3＝－90.77 kJ·mol－1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)反应Ⅱ的ΔH2＝____________，若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常数分别为K1、K2、K3，则K2＝________(用K1、K3表示)。‎ ‎(2)反应Ⅲ自发进行的条件是____________(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”)。‎ ‎(3)在一定条件下，‎2 L恒容密闭容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2，仅发生反应Ⅰ，实验测得不同反应温度与体系中CO2的平衡转化率的关系，如下表所示。‎ 温度/℃‎ ‎500‎ T CO2的平衡转化率 ‎60%‎ ‎40%‎ ‎①T________(填“高于”或“低于”)‎500 ℃‎。‎ ‎②温度为‎500 ℃‎时，该反应10 min时达到平衡：‎ a． 用H2表示该反应的速率为____________________________________________。‎ b．该温度下，反应Ⅰ的平衡常数K＝__________。‎ ‎(4)某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂(发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，测得不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及CH3OH的产率(b)，如下图所示。‎ ‎①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是________(填编号)。‎ A．升高温度　 B．缩小容器体积 C．分离出甲醇 D．增加CO2的浓度 ‎②据图可知当温度高于‎260 ℃‎后，CO的浓度随着温度的升高而________(填“增大 ‎”“减小”“不变”或“无法判断”)。‎ ‎9．已知在298 K和101 kPa条件下，有如下反应：‎ 反应Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－221 kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH3＝＋180.5 kJ·mol－1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)汽车尾气净化原理为反应Ⅳ：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝________，该反应能自发进行的条件是________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。‎ ‎(2)如果在一定温度下，体积为 ‎2 L的密闭容器中发生化学反应Ⅳ，0～4 min各物质物质的量的变化如下表所示：‎ 物质 NO CO N2‎ CO2‎ 起始/mol ‎0.40‎ ‎1.0‎ ‎2 min末/mol ‎2.0‎ ‎0.80‎ ‎1.6‎ ‎4 min末/mol ‎1.6‎ ‎①求0～2 min内用CO来表示的平均反应速率v(CO)＝______________。‎ ‎②试计算该温度下反应Ⅳ的化学平衡常数K＝________。　‎ ‎(3)若一定温度下，在容积可变的密闭容器中，上述反应Ⅳ达到平衡状态，此时容积为‎3 L, c(N2)随时间t的变化曲线x如下图所示。‎ ‎①若在t2 min时改变一个条件，c(N2)随反应时间t的变化如曲线y所示，则改变的条件是________。‎ ‎②若在t2 min时升高温度，t3 min时重新达到平衡，请在图中画出在t2～t4内c(N2)的变化曲线。‎ ‎10．(2018届山西太原一模)乙苯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。‎ ‎(一)制备苯乙烯(原理如反应Ⅰ所示)：‎ ‎(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1‎ ‎(1)部分化学键的键能如下表所示：‎ 化学键 C—H C—C C===C H—H 键能/(kJ·mol－1)‎ ‎412‎ ‎348‎ x ‎436‎ 根据反应Ⅰ的能量变化，计算x＝________。‎ ‎(2)工业上，在恒压设备中进行反应Ⅰ时，常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。请用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因：__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)已知吉布斯自由能ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔG<0时反应可自发进行。由此判断反应Ⅰ在________(填“高温”或“低温”)更易自发进行。‎ ‎(二)制备α氯乙基苯(原理如反应Ⅱ所示)：‎ ‎(g)＋Cl2(g)(g)＋HCl(g)　ΔH2＞0‎ ‎(4)T ℃时，向‎10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应Ⅱ，乙苯(或Cl2)、α氯乙基苯(或HCl)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如下图所示：‎ ‎①0～2 min内，以HCl表示的该反应速率v(HCl)＝______________。‎ ‎②6 min时，改变的外界条件为________，该条件下的平衡常数K的数值＝________。‎ ‎③10 min时，保持其他条件不变，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol α氯乙基苯和1 mol HCl，则此时该反应v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝” )；若12 min时反应再次达到平衡，则在0～12 min内，Cl2的转化率α＝________。(计算结果保留三位有效数字)‎ ‎11．(2018年贵州黔东南模拟)工业上利用CO和H2合成甲醇，而CO和H2来源于煤的气化。回答下列问题。‎ Ⅰ.(1)已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1‎ ‎②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1‎ 则焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为____________________________________。‎ ‎(2)已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－99 kJ·mol－1中的相关化学键键能如下：‎ 化学键 H—H C—O C==O H—O C—H E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎343‎ x ‎465‎ ‎413‎ 则x＝________。‎ Ⅱ.(3)在一容积可变的密闭容器中，1 mol CO与2 mol H2发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g), CO在不同温度下的平衡转化率(α)与总压强的关系如下图所示。‎ ‎①该反应的ΔS________0，图中的T1________T2。(填“>”“<”或“＝”)‎ ‎②该合成反应的温度一般控制在‎240 ℃‎～‎270 ℃‎，选择此温度范围的原因有________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③图中a点时CH3OH的物质的量分数为________，该反应的压强平衡常数为Kp＝________(kPa)－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。‎ ‎(4)利用合成气(主要成分为CO和H2)合成甲醇，发生主要反应如下：‎ Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1‎ Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ 上述反应对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化曲线如下图所示。‎ 则ΔH1________(填“>”“<”或“＝”)ΔH3。理由是_________________________‎ ‎___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 答案及解析 ‎1．D　解析：ΔH为正值，ΔS为负值，则ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行，故选D。‎ ‎2．D　解析：反应能自发进行，则有ΔH－TΔS＜0，因ΔH>0，则ΔH0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知在高温下该反应才能自发进行，故A错误；15.0 ℃时，总浓度为2.4×10－3 mol·L－1，容器内气体的浓度之比为2∶1，故NH3和CO2的浓度分别为1.6×10－3 mol·L－1、0.8×10－3 mol·L－1，代入平衡常数表达式：K＝(1.6×10－3)2×0.8×10－3＝2.048×‎ ‎10－9，故B错误；反应混合气体中NH3和CO2的比值始终是2∶1，混合气体平均相对分子质量始终是定值，无法判断反应达到平衡状态，故C错误；恒温条件下，平衡常数不变，且K＝c2(NH3)×c(CO2)，反应混合气体中NH3和CO2的比值始终是2∶1，故重新平衡时CO2的浓度不变，故D正确。‎ ‎5．C　解析：①和②体积不知，压强不知，无法比较两者的反应速率，A错误；体积不知，所以压强之比不一定是5∶4，B错误；③和①CO的转化率相同，若容器体积V1>V3，③到①平衡逆向移动，CO转化率减小，但降低温度使CO的转化率增加，所以正反应为放热反应，所以Q<0，C正确；若实验②中CO和H2用量均加倍，相当于增大压强，平衡正向移动，则CO转化率大于70%，D错误。‎ ‎6．C ‎7．B　解析：平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数K：容器Ⅰ＝容器Ⅱ，容器Ⅰ和容器Ⅲ相比，容器Ⅲ生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡正向移动，该反应吸热，平衡常数K：容器Ⅱ<容器Ⅲ，A错误；正反应为气体物质的量增大的反应，增大压强，平衡左移，即PCl5的转化率：容器Ⅱ＜容器Ⅰ，B正确；v(PCl5)＝v(Cl2)＝ mol·L－1·s－1，C错误；根据表中数据计算Ⅲ中K＝0.045，起始时向容器Ⅲ中充入PCl5 0.30 mol、PCl3 0.45 mol和Cl2 0.10 mol，则此时Qc＝0.075>K，则反应将向逆反应方向进行，D错误。‎ ‎8．(1)41.19 kJ·mol－1　 ‎(2)较低温度 ‎(3)①高于　②0.135 mol·L－1·min－1　200‎ ‎(4)①BD　②增大 解析：(3)①反应Ⅰ是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，反应物转化率降低，则T高于500 ℃。‎ ‎② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)‎ 0.75　 1.5　　　　　0　　　　　0‎ 0.45　 1.35　　　 0.45　　　 0.45‎ 0.3　 0.15　　　　0.45　　　 0.45‎ 用H2表示该反应的速率为＝0.135 mol·L－1·min－1，反应Ⅰ的平衡常数K＝＝200。(4)①升高温度，加快反应速率，正反应为放热反应，平衡逆向移动，甲醇生产量减小，A错误；缩小容器体积，增大压强，加快反应速率，平衡正向移动，甲醇生产量增大，B正确；分离出甲醇，平衡正向移动，甲醇生产量增大，但反应速率减慢，C错误；增加CO2的浓度，可以加快反应速率且使得平衡正向移动，甲醇生成量增大，D正确。②反应Ⅰ、反应Ⅲ均为放热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高使更多的CO2转化为CO，所以当温度高于260 ℃后，CO的浓度一定增大。‎ ‎9．(1)－746.5 kJ·mol－1　低温 ‎(2)①0.10 mol·L－1·min－1　②1.6‎ ‎(3)①快速将容器体积由3 L压缩到2 L ‎②如下图所示(起点、拐点时间及趋势正确即可)‎ 解析：(2)①求0～2 min内Δn(N2)＝1.0 mol－0.80 mol＝0.2 mol，则Δn(CO)＝0.4 mol，用CO来表示的平均反应速率v(CO)＝＝0.10 mol·Lˉ1·minˉ1。②2～4 min 时CO2的物质的量没有发生变化，可知2 min时反应达到平衡，此时：‎ ‎ 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)‎ 　0.4　　　1.6　　　1.0　 　2.0‎ 　0.4　　　0.4　　　0.2‎ 　0.8　　　2.0　　　0.8　 　1.6‎ 　　 0.4　　　1.0　　　0.4　 　0.8‎ 该温度下反应Ⅳ的化学平衡常数K＝＝1.6。‎ ‎(3)①由图示可知c(N2)的浓度瞬间增大为原来的1.5倍，可通过快速将容器体积由3 L压缩到2 L。②t2 min时升高温度平衡逆向移动，c(N2)的浓度会减小，重新形成新的平衡状态。‎ ‎10．(1)612‎ ‎(2)该反应正向为气体分子数增大的反应，通入水蒸气需增大容器容积，减小体系压强，平衡正向移动，增大反应物的转化率 ‎(3)高温 ‎(4)①0.05 mol·L－1·min－1　②升高温度　81‎ ‎③>　86.7%‎ 解析：(1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，应是—CH2CH3中总键能与—CH===CH2、H2总键能之差，由题给数据可知ΔH＝(5×412＋348－3×412－x－436) kJ·mol－1＝124 kJ·mol－1，解得x＝612 kJ·mol－1。(2)降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动，制备苯乙烯的正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率。(3)反应自发进行需要满足ΔH－TΔS＜0，制备苯乙烯的正反应为气体分子数增大的反应，ΔS＞0，正反应吸热，ΔH＞0，所以反应一定是在高温条件下才能自发进行。(4)①用氯化氢表示的反应速率是＝0.05 mol·L－1·min －1。②制备α氯乙基苯的正反应为吸热反应，反应前后气体的体积不变，6 min时，乙苯、Cl2的浓度在减小，而α氯乙基苯和HCl的浓度在增加，平衡向正反应方向移动，只能是升高温度。该温度下达到平衡，依据题干条件可知，平衡常数为K＝＝81。③10 min时，乙苯、Cl2、α氯乙基苯和HCl的物质的量浓度比为1∶1∶9∶9，保持其他条件不变，再向容器中充入1 mol 乙苯、1 mol Cl2、1 mol α氯乙基苯和1 mol HCl，相当于增加反应物的浓度，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。设转化的乙苯物质的量浓度为x mol·L－1，则 ‎ ‎ 　0.3　　 0.3　 　　 0.1　　 　0.1‎ 　 x　　　 x　　　 　x　　 　　x ‎ 0.3－x　 0.3－x　　0.1＋x　　0.1＋x ‎ 平衡常数为K＝＝81，得x＝0.26，所以氯气的转化率是 ×100%≈86.7%。‎ ‎11．(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2 (g)　ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1‎ ‎(2)1076‎ ‎(3)①<　<　②此温度范围下的催化剂活性高；温度低于240 ℃，反应速率太慢；该反应为放热反应，温度高于270 ℃，化学平衡逆向移动，转化率降低　③0.25　1.6×10－5‎ ‎(4)＜　由图可知，随着温度升高，K2增大，则ΔH2＞0，根据盖斯定律可得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1＜ΔH3‎ 解析：Ⅰ.(1)由②－①可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，则ΔH2＝(－110.5 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋131.3 kJ·mol－1。(2)反应焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，即x＋2×436－413×3－343－465＝－99，解得x＝1076。‎ Ⅱ.①反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体物质的量总和减小的反应，则ΔS＜0。正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故T1＜T2。②当温度低于240 ℃，反应速率太慢；该反应为放热反应，温度高于270 ℃，化学平衡逆向移动，转化率降低，故该合成反应的温度一般控制在240 ℃～270 ℃，并且此时催化剂活性高。③a点的一氧化碳转化率为50%，总压为0.5 MPa，‎ ‎　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 起始量/mol　　1　 　　2　　　　　0‎ 变化量/mol 　0.5　　　1　 　　　0.5‎ 平衡量/mol 　0.5　　　1　 　　　0.5‎ CH3OH的物质的量分数为＝0.25。Kp＝