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