苏教版高考化学一轮复习专题练7化学反应速率与化学平衡第21讲化学反应进行的方向和限度含答案

第21讲 化学反应进行的方向和限度

1．只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)

A．K值不变，平衡可能移动

B．平衡向右移动时，K值不一定变化

C．K值有变化，平衡一定移动

D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍

解析：因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为K，D项错误。

答案：D

2．水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气，原理为CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0。对于该反应的下列判断正确的是(　　)

A．ΔS<0

B．在热力学上趋势很大

C．任何温度下均能自发进行

D．在ΔG <0时能自发进行

解析：该反应为气体物质的量增大的熵增反应，A项错误；该反应为吸热反应，在热力学上趋势不大，B项错误；该反应的ΔH>0，ΔS>0，所以在高温下才能自发进行，C项错误，根据ΔG＝ΔH－TΔS，在ΔG<0时反应能自发进行，D项正确。

答案：D

3．下列反应在常温下均为非自发反应，在高温下仍为非自发反应的是(　　)

A．Ag2O(s)===2Ag(s)＋O2(g)

B．Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)

C．N2O4(g)===2NO2(g)

D．6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)

解析：Ag2O(s)===2Ag(s)＋O2(g)反应的ΔH>0、ΔS>0，高温下ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，故A错误；Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)反应的ΔH>0、ΔS>0，高温下ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，故B错误；N2O4(g)===2NO2(g)反应的ΔH>0、ΔS>0，高温下ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，故C错误；6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)反应的ΔH＞0、ΔS<0，高温下ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行，故D正确。

答案：D

4．反应：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH＜0达到平衡后，只改变一个反应条件，下列所画示意图不正确的是(　　)

解析：升温，化学平衡逆向移动，CH3OH产率降低，A正确；升温，CO的转化率降低，B不正确；加压，化学平衡正向移动，H2的转化率升高，C正确；增大压强，平衡常数不变，D正确。

答案：B

5．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)⇌CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)⇌Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　)

A．反应①的平衡常数K1＝

B．反应③的平衡常数K＝

C．对于反应③，恒容时升高温度，H2浓度减小，则该反应为吸热反应

D．对于反应②，恒温恒容下增大压强，H2浓度一定增大

解析：反应①的平衡常数K1＝，固体浓度按1计，故A错误；反应③可由①－②得到，故反应③的平衡常数K＝，B正确；对于反应③，恒容时升高温度，H2浓度减小，平衡逆向移动，则该反应为放热反应，C错误；对于反应②，恒温恒容下，若充入He，压强增大，H2浓度不变，故D错误。

答案：B

6．已知，相关数据见下表：

根据以上信息判断，下列结论错误的是(　　)

A．a>b

B．增大压强，平衡状态Ⅱ不移动

C．升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动

D．反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应

解析：由Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，得K3＝K1·K2，则a>2，b<1，a>b，A项正确；Ⅱ是等体积反应，增大压强，平衡不移动，B项正确；由a>2，b<1，可知随温度升高，K2、K3均减小，故反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，D项正确；升温时反应Ⅱ、Ⅲ均向逆反应方向移动，C项不正确。

答案：C

7．(双选)在容积一定的密闭容器中，置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应：C(s)＋2NO(g)⇌CO2(g)＋N2(g)，平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)

A．该反应的ΔH＜0

B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2

C．若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD，则pC＝pD>pB

D．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正>v逆

解析：升高温度，NO的浓度增大，说明平衡左移，则该反应的ΔH<0，故A正确；ΔH<0，升高温度平衡常数减小，则K1>K2，故B错误；反应中气体物质的量不变，压强与温度有关，温度越高压强越大，则pC>pD＝pB，故C错误；在T2时，若反应体系处于状态D，达到平衡时NO的浓度要减小，反应正向进行，则此时v正>v逆，故D正确。

答案：AD

8．(双选)一定条件下，反应2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．压强：p1＜p2

B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb

C．a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2)

D．a点：NH3的转化率为

解析：该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1<p2，故A正确；b、c两点对应温度b<c，该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则Kc>Kb，故B正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨的物质的量为1 mol，反应的氨的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨的转化率为，故D错误。

答案：AB

9．(双选)在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是(　　)

A．该反应的ΔH＞0

B．该反应伴随有副反应的发生

C．工业选择的较适宜温度为280～290 ℃

D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率

解析：由题图知，随着温度升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH<0，A项说法错误；从图中可知，CO的转化率降低的同时，CH3OCH3的产率在不同温度下差别大，即说明该反应伴随有副反应的发生，B项说法正确；在280～290 ℃间，CH3OCH3的产率很高，工业选择的较适宜温度为280～290 ℃，C项说法正确；加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间，但不能提高CH3OCH3的产率，D项说法错误。

答案：AD

10．一定条件下，CO2(g)＋3H2(g)⇌H2O(g)＋CH3OH(g)　ΔH＝－53.7 kJ·mol－1；向2 L恒容恒温密闭容器中充入1 mol CO2和2.8 mol H2反应，图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变化曲线。下列说法中不正确的是(　　)

A．m点：v(正)>v(逆)

B．活化能：过程Ⅱ>过程Ⅰ

C．n点时该反应的平衡常数K＝50

D．过程Ⅰ，t2时刻改变的反应条件可能是升高温度

解析：m点CO2的转化率不是最大，反应向正反应方向进行，因此v(正)>v(逆)，A项正确；过程Ⅰ首先达到平衡状态，说明反应速率快，因此活化能：过程Ⅱ>过程Ⅰ，B项正确；n点时CO2的转化率是80%，则根据方程式可知

CO2(g)＋3H2(g)⇌H2O(g)＋CH3OH(g)

    0.5     1.4    0        0

    0.4     1.2    0.4     0.4

    0.1     0.2    0.4       0.4

所以该反应的平衡常数K＝＝200，C项错误；过程Ⅰ，t2时刻CO2的转化率降低，说明反应向逆反应方向进行，由于正反应放热，因此改变的反应条件可能是升高温度，D项正确。

答案：C

11．按要求回答下列问题：

对于N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，在相同体积的甲、乙两密闭容器中，恒温条件下，甲容器中充入1 mol N2、3 mol H2，乙容器中充入2 mol NH3，达到平衡时：

(1)甲容器中N2的转化率________(填“等于”“大于”或“小于”)H2的转化率。

(2)甲容器中N2的转化率与乙容器中NH3的分解率之和为________。

(3)甲容器中释放的热量与乙容器中吸收的热量之和为________。

答案：(1)等于　(2)1　(3)92

12．活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO，在1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：

根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

判断p________(用“>”“<”或“＝”填空)3.93 Pa。计算反应体系在200 ℃时的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。

解析：1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol 固体活性炭，生成A、B两种气体，从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强数据可以看出：n(C)∶n(NO)∶n(A)∶n(B)＝1∶2∶1∶1，所以可以推断出生成的A、B两种气体为N2和CO2，反应的化学方程式为C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数Kp＝，200 ℃时的平衡常数，容器的体积为1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，带入表中数据计算得Kp＝。

答案：C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)　>　(或0.5625)

13．100 kPa时，反应2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g)⇌N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

(1)图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则________点对应的压强最大。

(2)100 kPa、25℃时，2NO2(g)⇌N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为________，N2O4的分压p(N2O4)＝________kPa，列式计算平衡常数Kp＝____________________________________(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

(3)100 kPa、25℃时，V mL NO与0.5V mL O2混合后最终气体的体积为________mL。

解析：(1)图1中曲线为等压线，A、C在等压线下方，B在等压线上方，温度不变时，A、C点相对等压线，NO的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，为减小压强所致，B点相对等压线，NO的平衡转化率增大，则平衡正向移动，为增大压强所致，故压强最大的点为B点。

(2)100 kPa、25℃时，NO2的平衡转化率为80%，设起始时NO2的浓度为a，则平衡时NO2的浓度为0.2a、N2O4的浓度为0.4a，故N2O4的物质的量分数为×100%≈66.7%。N2O4的分压p(N2O4)＝100 kPa×66.7%＝66.7 kPa。KP＝＝≈0.06。

(3)100 kPa、25℃时，V mL NO与0.5V mL O2生成V mL NO2，2NO2(g)⇌N2O4(g)平衡体系中NO2的转化率为80%，知平衡时气体的体积为V mL×(1－80%)＋V mL×80%×＝0.6V mL。

答案：(1)B　(2)66.7%　66.7　＝≈0.06　(3)0.6V

14．对于可逆反应CO＋H2O(g)⇌CO2＋H2，回答下列问题：

(1)830 K时，若起始时c(CO)＝2 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；平衡常数K的值为________。

(2)830 K时，若只将起始时c(H2O)改为6 mol·L－1，则水蒸气的转化率为________。

(3)若830 K时，起始浓度c(CO)＝a mol·L－1，c(H2O)＝b mol·L－1，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol·L－1，则：

①a、b、c之间的关系式是____________。

②当a＝b时，a＝________c。

解析：(1)

　　　 　　　　  CO＋H2O(g)⇌CO2＋H2

起始浓度/(mol·L－1)      2    3     0    0

转化浓度/(mol·L－1)     1.2    1.2    1.2    1.2

平衡浓度/(mol·L－1)     0.8    1.8    1.2    1.2

K＝＝1，α(H2O)＝×100%＝40%。

(2)设CO的转化浓度为x mol·L－1

　　　　　　　　　CO＋H2O(g)⇌CO2＋H2

起始浓度/(mol·L－1)    2    6    0    0

转化浓度/(mol·L－1)    x    x    x    x

平衡浓度/(mol·L－1)    2－x    6－x    x    x

K＝＝1，解得x＝1.5，

则α(H2O)＝×100%＝25%。

(3)　　　　　　　　　CO＋H2O(g)⇌CO2＋H2

起始浓度/(mol·L－1)     a  　　b    0    0

转化浓度/(mol·L－1)    c    　　c    c    c

平衡浓度/(mol·L－1)    a－c    　b－c    c    c

＝1，化简得c＝，当a＝b时，a＝2c。

答案：(1)40%　1　(2)25%

(3)①c＝　②2