2021版高考化学一轮复习课时提升作业二十化学反应的方向和限度（含解析）苏教版 练习

化学反应的方向和限度

1.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是 (　　)

A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大

B.若缩小反应容器的容积,能使平衡正向移动,则K增大

C.温度越高,K一定越大

D.如果m+n=p,则K=1

【解析】选A。K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K只与温度有关,温度一定,K一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,C错误;K=,故由m+n=p无法判断K的大小,D错误。

2.某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示,下列说法正确的是              (　　)

A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=

B.其他条件不变,升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH<0

C.其他条件不变,使用催化剂,正、逆反应速率和平衡常数均增大,平衡不移动

D.其他条件不变,当密闭容器中混合气体密度不变时,表明反应已达到平衡

【解析】选B。由表知,X、Y是反应物,W是生成物,且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)=2∶1∶3,化学方程式为2X+Y3W,反应的平衡常数表达式是K=,A错误;升高温度,若W的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则此反应的ΔH<0,B正确;使用催化剂,平衡常数不变,C错误;混合气体密度一直不变,不能说明反应已达到平衡,D错误。

3.在一定温度下的恒容密闭容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是              (　　)

①混合气体的压强;②混合气体的密度;③B的物质的量浓度;④气体的总物质的量;⑤混合气体的平均相对分子质量

A.①②③　　　　　　　　　 B.②③⑤

C.①③⑤       D.①④⑤

【解析】选B。首先要确定该可逆反应的特点:反应前后气体体积不变,反应物A为固体,再确认外界条件为恒温恒容条件。因此,压强、气体的总物质的量均为不变量,而混合气体的密度、B的物质的量浓度、混合气体的平均相对分子质量均为可变量,故选B。

4.温度为T K时,将0.40 mol A气体充入2.0 L固定容积的密闭容器中,发生反应A(g)2B(g)　ΔH>0,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:             

下列说法正确的是 (　　)

A.0～40 s的平均反应速率v(B)=0.01 mol·L-1·s-1

B.T K时该反应的平衡常数为3.6

C.相同条件下,若起始时充入0.80 mol A,则达到平衡时c(B)小于0.60 mol·L-1

D.相同条件下,若起始时向容器中充入0.05 mol A、0.70 mol B,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)

【解析】选C。0～40 s内的平均反应速率v(B)=2v(A)=2×=

0.005 mol·L-1·s-1,A项错误。100 s时反应处于平衡状态,平衡常数

K===1.8,B项错误。相同条件下,若起始时投入0.80 mol A,则达到的平衡相当于原平衡缩小一半容器体积的效果,平衡向左移动,C项正确。Qc==4.9>1.8,达到平衡前反应逆向进行,故反应达到平衡前v(正)<v(逆),D项错误。

5.(2020·莆田模拟)在一定条件下,将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1。下列判断错误的是              (　　)

A.x=1

B.2 min内A的反应速率为0.3 mol·L-1·min-1

C.B的转化率为50%

D.若混合气体的平均相对分子质量不变,则表明该反应达到平衡状态

【解析】选C。3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)

起始(mol)　　3　　　1　　　0　　　0

转化(mol) 3a      a   xa     2a

平衡(mol) 3-3a   1-a   xa    2a

由题意得:2a=0.8,a=0.4。

=0.2 mol·L-1,x=1,A正确;B项,v(A)===0.3 mol·L-1·min-1,正确;C项,α(B)=×100%=40%,错误;D项,由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变,所以平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态,正确。

6.某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=,该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如表所示:

试回答以下问题:

(1)平衡时,乙中CO2的转化率________(填“大于”“小于”或“等于”)60%。 

(2)平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是_____________________。 

(3)平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是_____________________。 

(4)反应开始时,________(填“甲”“乙”或“丙”,下同)中的反应速率最快,________中的反应速率最慢。 

【解析】(1)设平衡时甲中CO2的转化浓度为x mol·L-1,则:

     H2(g)+　CO2(g)H2O(g)+CO(g)

起始(mol·L-1) 0.010  0.010  0  0

转化(mol·L-1) x    x  x  x

平衡(mol·L-1) 0.010-x  0.010-x x x

根据平衡常数得:=,解得x=0.006,则甲中CO2和H2的转化率均为×100%=60%。由于乙相对甲增大了c(H2),因此CO2的转化率增大。

(2)设平衡时丙中CO2的转化浓度为y mol·L-1,则

              H2(g)+　CO2(g)H2O(g)+CO(g)

起始(mol·L-1) 0.020  0.020 0    0

转化(mol·L-1) y      y    y    y

平衡(mol·L-1)0.020-y 0.020-y y    y

根据平衡常数得:=,解得y=0.012,则丙中H2的转化率为×100%=60%。

(3)平衡时甲中c(CO2)=0.010 mol·L-1-0.006 mol·L-1=0.004 mol·L-1,丙中c(CO2)=0.020 mol·L-1-0.012 mol·L-1=0.008 mol·L-1。(4)丙中反应物浓度最大,反应速率最快,甲中反应物浓度最小,反应速率最慢。

答案:(1)大于　(2)60%

(3)0.008 mol·L-1　(4)丙　甲

1.容积完全相同的两个容器甲和乙,已知甲中装有SO2、O2各1 g,乙中装有SO2、O2各2 g,在同一温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时,下列比较不正确的是              (　　)

A.反应速率:甲<乙

B.O2浓度:甲<乙

C.O2的转化率:甲<乙

D.SO2的百分含量:甲<乙

【解析】选D。乙中SO2、O2的浓度大,故反应速率乙>甲,A正确;若甲容积为1 L,乙容积为2 L,SO2的百分含量甲与乙相同,将乙压缩至1 L,平衡右移,O2的转化率增大,SO2百分含量减小,故C正确,D不正确;压缩时各气体浓度均增大,故乙中c(O2)大,B正确。

2.如图曲线表示其他条件一定时,反应2W(g)+Q(g)2G(g)(正反应为放热反应)中W的转化率与温度的关系,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)>v(逆)的是              (　　)

A.a点   B.b点   C.c点   D.d点

【解析】选C。纵轴表示W的转化率,横轴表示温度,曲线上的任意一点都表示在此温度下达到平衡状态时对应的W的转化率,从c点作纵轴的平行线与曲线交于一点,这表示若想达到c点对应温度的平衡状态,需要转化更多的W,则c点未达到平衡状态,且反应向正反应方向进行,即v(正)>v(逆)。

3.FeCl3溶液与KSCN溶液混合时存在下列平衡:

Fe3+(aq)+SCN-(aq)Fe(SCN)2+(aq)。已知某条件下,反应达到平衡时,Fe(SCN)2+的物质的量浓度与温度的关系如图所示,下列说法正确的是              (　　)

A.该反应为吸热反应

B.T1、T2时反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2

C.反应处于D点时,一定有v(正)<v(逆)

D.A点的c(Fe3+)比B点的c(Fe3+)大

【解析】选B。随着温度的升高,c[Fe(SCN)2+]逐渐减小,说明反应放热,ΔH<0,故A项错误;反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则K减小,所以温度T1<T2时,对应的平衡常数K1>K2,故B项正确;在曲线下方,未处于平衡状态,c[Fe(SCN)2+]比平衡状态小,应向正反应方向移动,v(正)>v(逆),故C项错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,A点温度小于B点,所以A点的c(Fe3+)小,故D项错误。

4.加热N2O5,依次发生分解反应:①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)、②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在体积为2 L的恒容密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到T ℃时反应达到平衡状态,此时O2和N2O3的物质的量分别为9 mol、3.4 mol,则T ℃时反应①的平衡常数为              (　　)

A.10.7　 　B.8.5 　　C.9.6　 　D.10.2

【解析】选B。设分解的N2O5的浓度为x mol·L-1,生成的N2O浓度为y mol·L-1。

　　　　　　　　N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)

c(始)(mol·L-1)   4     0      0

c(变)(mol·L-1)   x     x      x

c(平)(mol·L-1)   4-x     x      x

　　　　　　　N2O3(g)N2O(g)+O2(g)

c(始)(mol·L-1) x      0    x

c(变)(mol·L-1) y      y    y

c(平)(mol·L-1) x-y    y       x+y

根据题意有x-y=1.7,x+y=4.5,解得x=3.1,y=1.4,则平衡时,c(N2O5)=

0.9 mol·L-1,c(N2O3)=1.7 mol·L-1,c(O2)=4.5 mol·L-1。

K===8.5。

5.利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH3)2Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]Ac·CO(aq)。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:

下列说法正确的是 (　　)

A.上述逆反应为放热反应

B.15 ℃时,该反应的逆反应K=2×10-5

C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率升高

D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响

【解析】选B。根据题给数据知,温度降低,平衡常数增大,说明降低温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为放热反应,逆反应为吸热反应,故A项错误;正逆反应的平衡常数互为倒数。故15℃时该反应的逆反应K==2×10-5,B项正确;减小压强,平衡逆向移动,CO的转化率降低,C项错误;增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收,D项错误。

6.苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8),其反应原理是 

C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)

ΔH=+125 kJ·mol-1

Ⅰ.某温度下,将0.40 mol 苯乙烷,充入2 L真空密闭容器中发生反应,测定不同时间该容器内物质的量,得到数据如下表:

(1)当反应进行到20 min时,该段时间内H2的平均反应速率是________。 

(2)该温度下,该反应的化学平衡常数是________。 

(3)若保持其他条件不变,用0.40 mol H2(g)和0.40 mol C8H8(g)合成C8H10(g),当有30 kJ热量放出时,该反应中H2的转化率是________。此时,该反应是否达到了平衡状态?________(填“是”或“否”)。 

Ⅱ.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应),C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。

(4)由图Ⅰ可知,T1________(填“大于”“小于”或“等于”)T2。 

(5)由图Ⅱ可知,当其他条件不变时,水蒸气的用量越大,C8H10的平衡转化率将________(填“越大”“越小”或“不变”),原因是__ __________

【解析】(1)v(H2)=v(C8H10)==0.003 5 mol·L-1·min-1

(2)　　　　　　C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)

起始/mol·L-1 0.20      0    0

平衡/mol·L-1 0.12      0.08 0.08

K==

(3)　　  　C8H8(g)+H2(g)C8H10(g)

起始/mol   0.40  0.40 　  0

某时刻/mol 0.40-x  0.40-x  x

125 kJ·mol-1×x=30 kJ

x=0.24 mol

α(H2)=×100%=60%

Q===,所以反应处于平衡状态。

(4)升温,平衡右移,C8H10的平衡转化率增大,所以T1大于T2。

(5)随着水蒸气的加入,扩大了容器的体积,相当于对反应体系减小压强,平衡右移,转化率增大。

答案:(1)0.003 5 mol·L-1·min-1

(2)或0.053　(3)60%　是

(4)大于　(5)越大　随着水蒸气的加入,扩大了容器的体积,相当于对反应体系减小压强(或使得浓度商Q<K)平衡右移,转化率增大