人教版新高考化学一轮复习训练-化学反应的方向、限度

这是一份人教版新高考化学一轮复习训练-化学反应的方向、限度，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.已知反应:
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K'
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K″
在不同温度下,K'和K″的值如下表所示:
要使反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施为( )。
A.缩小容器容积
B.降低温度
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
2.(双选)在恒压绝热容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列叙述能表明反应一定已达平衡状态的是( )。
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H的数目和断开N—H的数目比为1∶2
D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
3.(2020江苏南京、盐城高三调研)下列关于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0的图示与对应的叙述相符合的是( )。
4.(双选)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图所示,下列叙述不正确的是( )。
A.该反应的ΔH<0
B.曲线b代表H2O的浓度变化
C.N点和M点所处状态下的c(H2)不一样
D.其他条件不变,T1、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点的小
5.(2020陕西西安调研)已知反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是( )。
A.上述反应的ΔH<0
B.N点时的反应速率一定比M点的大
C.降低温度,H2的转化率可达到100%
D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
6.已知甲为恒压容器、乙为恒容容器,相同条件下充入等物质的量的NO2气体,且起始时体积相同,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)
ΔH<0,一段时间后相继达到平衡状态,下列说法中正确的是( )。
A.平衡时NO2的体积分数:甲<乙
B.达到平衡所需时间,甲与乙相等
C.该反应的平衡常数表达式K=c(N2O4)c(NO2)
D.若两容器内气体的压强保持不变,均说明反应已达到平衡状态
7.(2019浙江卷)下列说法正确的是( )。
A.H(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器容积,正、逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1 ml N2和3 ml H2反应达到平衡时H2的转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 ml NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1
二、非选择题
8.(2020宁夏大学附属中学高三模拟)“绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为我国展示给世界的一张新“名片”。
Ⅰ.汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题:
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ·ml-1
②C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·ml-1
③2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH3=-221 kJ·ml-1
若某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO),则此反应的热化学方程式为 。
(2)N2O5在一定条件下可发生分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.NO2和O2的浓度比保持不变
B.容器中压强不再变化
C.2v正(NO2)=v逆(N2O5)
D.气体的密度保持不变
Ⅱ.甲醇、乙醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,都是重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景,可以用多种方法合成。
已知甲醇的一种合成方法为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。
(3)将CO2和H2按物质的量之比为1∶3充入容积为2.0 L的恒容密闭容器中,发生反应生成H2O(g),如图1表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2的转化率随温度的变化关系。
图1
①A、B两点化学反应速率分别用vA、vB表示,则vA (填“大于”“小于”或“等于”)vB。
②列出A点对应的平衡常数表达式K= 。
(4)CO2催化加氢合成乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) ΔH。m代表起始时的投料比,即m=n(H2)n(CO2)。
①图2中投料比相同,温度T3>T2>T1,则该反应的焓变ΔH (填“>”或“<”)0。
②m=3时,恒压条件下反应平衡时,各物质的物质的量分数与温度的关系如图3所示,则曲线b代表的物质为 (填化学式)。
图2
图3
9.(2020山东泰安二模)雾霾由多种污染物形成,包含颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染问题中有着重要的作用。
(1)已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH1=-566.0 kJ·ml-1
②N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH2=+64 kJ·ml-1
反应2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)在 (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。
(2)研究发现利用NH3可除去硝酸工业尾气中的NO。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图1所示。
图1
①曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4 mg·m-3,若从X点到Y点经过20 s,则该时间段内NO的脱除速率为 mg·m-3·s-1。
②曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是 ,其理由是 。
(3)若反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c2(NO)·c2(CO);v逆=k逆c(N2)·c2(CO2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。一定温度下,在容积为1 L的恒容密闭容器中加入4 ml NO和4 ml CO发生上述反应,测得CO和CO2的物质的量浓度随时间的变化如图2所示。
图2
①A点时,v逆∶v正= 。
②测得平衡时体系压强为p,Kp为用气体分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,则平衡常数Kp= (用含p的式子表示)。
答案：
1.C 解析:由表中数据知,反应①随温度升高,K'增大,说明反应①为吸热反应;同理知反应②为放热反应。即有
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH'>0
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH″<0
由①-②整理得,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=ΔH'-ΔH″>0,故使该反应平衡正向移动,可采取的措施为升高温度,C项正确。
2.AC 解析:已知反应为放热反应,当容器内的温度不变时,平衡不再移动,达到平衡状态,A项符合题意。反应在恒压条件下进行,反应前后压强均不变,不能判断是否达到平衡状态,B项不符合题意。相同时间内,断开H—H的数目和断开N—H的数目比为1∶2,说明v正=v逆,反应已达到平衡状态,C项符合题意。当容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2时,无法证明正、逆反应速率相等,即无法判定是否达到平衡状态,D项不符合题意。
3.A 解析:根据图中能量变化图可以看出,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=2 254 kJ·ml-1-2 346 kJ·ml-1=-92 kJ·ml-1,A项正确。 随n(H2)n(N2)越大,氢气的转化率逐渐减小,氮气的转化率逐渐增大,B项错误。 该反应正向为放热反应,则升高温度,正、逆反应速率均增大,但逆反应速率受温度影响更大,C项错误。 该反应正向是气体分子数减少的放热反应。同一压强下,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则反应达平衡时,混合气体中氨的物质的量分数减小;同一温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,则反应达平衡时,混合气体中氨的物质的量分数增大,图示中压强变化曲线不正确,D项错误。
4.CD 解析:温度升高,H2的浓度增大,平衡左移,故逆反应方向吸热,正反应方向放热,ΔH<0;由图可知曲线a为CO2的浓度变化,根据方程式中化学计量数的关系可知,曲线b为H2O的浓度变化,曲线c为C2H4的浓度变化,故A、B两项正确。N点和M点所处的状态相同,故c(H2)是一样的,C项错误。其他条件不变,T1、0.2 MPa相对T1、0.1 MPa,增大了压强,平衡正向移动,但容器容积减小,反应达新平衡时,c(H2)比M点c(H2)大,D项错误。
5.A 解析:根据图像可知,随着温度的升高,H2的平衡转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为放热反应,ΔH<0,A项正确。升高温度,反应速率增大;增大压强,反应速率增大。N点的温度比M点的低,但压强比M点的大,故N点时的反应速率不一定比M点的大,B项错误。此反应是可逆反应,不能完全进行到底,C项错误。控制合适的温度和压强,既能保证反应速率较大,也能保证H2有较高的转化率,采用更高的压强对设备的要求更高,增加经济成本,D项错误。
6.A 解析:反应起始时,甲、乙两个容器中二氧化氮的浓度相同、温度相同、压强相同,反应速率相同,随着反应进行,容器乙中压强降低。容器甲容积可变,压强不变,故反应达平衡时,两容器内的压强关系是p(甲)>p(乙),甲中平衡正向移动,平衡时NO2的体积分数减小,故A项正确。容器乙体积不变,随着反应进行,反应混合气体的物质的量减小,容器乙中压强降低,而容器甲容积可变、压强不变,由压强越大反应速率越大可知,容器甲中的反应达到平衡所需时间短,故B项错误。反应为2NO2(g)N2O4(g),平衡常数K=c(N2O4)c2(NO2),故C项错误。甲容器中压强始终不变,而乙中压强不变可判断反应达到平衡状态,故D项错误。
7.B 解析:该可逆反应的反应前后气体分子数不发生变化,当缩小反应容器容积时,相当于增大压强,正、逆反应速率同等程度增大,A项错误。在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确。若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的分子数不等,故A、C可能均为气体,C项错误。由N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH知,合成氨气实际参与反应n(H2)=3 ml×10%=0.3 ml,因而Q1=0.33×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2 ml×10%=0.2 ml,Q2=0.22×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,D项错误。
8.答案:Ⅰ.(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·ml-1
(2)B
Ⅱ.(3)①大于 ②c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)
(4)①< ②CO2
解析:Ⅰ.(1)某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO),则发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。
根据盖斯定律可知,②×2-③-①得,2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ·ml-1。
(2)该反应为分解反应,起始时,只充入N2O5进行反应,则NO2和O2的浓度比始终不变,两者浓度比保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,A项错误。
该反应正向为气体体积增大的反应,压强为变量,容器中压强不再变化,说明各组分的浓度不再变化,反应已达到化学平衡状态,B项正确。v正(NO2)=2v逆(N2O5)表明反应达到化学平衡状态,C项错误。反应前后气体的总质量、气体的体积为定值,则密度为定值,故不能根据密度判断是否达到平衡状态,D项错误。
Ⅱ.(3)①A、B两点温度相同,正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,CO2转化率增大,故压强曲线a大于曲线b,压强越大反应速率越大,故反应速率vA大于vB;②该反应的平衡常数表达式K=c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)。
(4)①由图2可知,相同压强下,温度越高氢气转化率越小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应放热,则ΔH<0;
②升高温度,反应逆向进行,所以产物的物质的量是逐渐减小的,反应物的物质的量逐渐增大,根据方程式中各物质的化学计量数关系可知,曲线a代表的物质为H2,b表示CO2,c为H2O,d为C2H5OH。
9.答案:(1)低温
(2)①6×10-6 ②1∶2 温度相同时,NH3与NO物质的量的比值越小,NO的脱除率越小
(3)①1∶160(1160或0.006 25) ②256p
解析:(1)根据盖斯定律,由2×①-②可得,反应2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)的焓变为-1 196 kJ·ml-1<0,该反应是一个熵减的过程,所以ΔS<0,由ΔH-TΔS<0可知,该反应要在低温条件下才能自发进行。
(2)①曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4 mg·m-3,若从X点到Y点经过20 s,则该时间段内NO的脱除速率为(0.75-0.55)×6×10-4mg·m-320 s=6×10-6 mg·m-3·s-1。
②温度相同时,NH3与NO的物质的量的比值越小,NO的脱除率越小,所以曲线a、b、c对应的NH3与NO的物质的量之比分别为3∶1、1∶1.5、1∶2,所以曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是1∶2。
(3)①A点时,设CO2的变化浓度为x ml·L-1,则有
2NO(g)+ 2CO(g) N2(g)+ 2CO2(g)
起始浓度(ml·L-1)4400
变化浓度(ml·L-1)xx0.5xx
平衡浓度(ml·L-1)4-x4-x0.5xx
因为CO和CO2的物质的量浓度相等,即4-x=x,解得x=2;
平衡时,依据“三段式”法计算:
2NO(g)+ 2CO(g) N2(g)+ 2CO2(g)
起始浓度(ml·L-1)4400
变化浓度(ml·L-1)3.23.21.63.2
平衡浓度(ml·L-1)0.80.81.63.2
根据平衡时的“三段式”及平衡时v逆=v正可算出k正k逆=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)=1.6××0.82=40,则A点时v逆∶v正=k逆c(N2)·c2(CO2)∶k正c2(NO)·c2(CO)=k逆×1×22k正×22×22=140×14=1160。
②平衡时体系压强为p,Kp为气体分压表示的平衡常数,物质的总浓度为0.8 ml·L-1+0.8 ml·L-1+1.6 ml·L-1+3.2 ml·L-1=6.4 ml·L-1,根据分压=总压×物质的量分数,则平衡常数Kp=p(N2)×p2(CO2)p2(NO)×p2(CO)=××。T/K
K'
K″
973
1.47
2.36
1 173
2.15
1.67