苏教版（2019）高考一轮复习考点规范练20　化学反应的方向和限度

考点规范练20　化学反应的方向和限度

一、选择题

1.下列过程属于熵增加的是(　　)。

A.一定条件下,水由气态变成液态

B.工业上合成氨

C.将散落的火柴放入火柴盒

D.固态碘升华

2.下列说法错误的是(　　)。

A.同一物质在气态时熵值最大,液态时次之,而固态时熵值最小

B.硝酸铵溶于水吸热,说明其溶于水不是自发的过程

C.不借助外力能自发进行的过程,其体系的能量趋向于从高能量状态转变为低能量状态

D.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,更适合于所有的过程

3.已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他条件不变,平衡时c(CO2)与温度t的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)。

A.平衡状态A与C相比,平衡状态A的c(CO)较小

B.在t2时,D点的反应速率:v(逆)>v(正)

C.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0

D.若t1、t2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2

4.(2021浙江金华十校联考)人体内的血红蛋白(Hb)可与O2结合形成HbO2,Hb(aq)也可以与CO结合,人体发生CO中毒的原理为:HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O2(g)　ΔH<0。下列说法不正确的是              (　　)。

A.海拔较高的地区由于气压较低,所以血红蛋白较难与O2结合,容易产生缺氧现象

B.已知CO中毒为熵减过程,则理论上冬天比夏天可能更容易发生CO中毒现象

C.把CO中毒的人转到高压氧舱中有助于缓解症状

D.此反应的平衡常数K=

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,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值

D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小

6.下列说法正确的是(　　)。

A.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行

B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向

C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可单独作为反应自发性的判据

D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向

7.一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%,该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g)H2(g)+I2(g),则下列判断正确的是(　　)。

A.后一反应的平衡常数为1

B.后一反应的平衡常数为0.5

C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为0.25 mol·L-1

D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度为0.5 mol·L-1

8.一密闭容器中存在反应:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)　ΔH,实验测得平衡时Fe3O4的转化率α随温度和压强的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)。

A.该反应的ΔH<0

B.压强p1<p2

C.将O2不断分离出去可以提高Fe3O4的转化率

D.a、b两点的平衡常数大小:Ka<Kb

二、非选择题

9.机动车尾气和燃煤产生的烟气是目前城市空气污染的重要来源。NO和CO均为汽车尾气的成分,这两种气体在催化转换器中发生反应:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-a kJ·mol-1。

(1)CO可用于炼铁,已知:

①Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)　ΔH=+489.0 kJ·mol-1

②C(s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH=+172.5 kJ·mol-1

则CO还原Fe2O3的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)在一定温度下,将1.2 mol NO、1.0 mol CO气体通入固定容积为2 L的密闭容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如图所示。

0~20 min CO2的平均速率v(CO2)=　　　　,CO的转化率为　　　　。 

(3)下列能够说明该反应已经达到平衡的是　　　　(填字母)。 

A.该容器内压强不再改变

B.上述反应的焓变ΔH不变

C.v(NO)=2v(N2)

D.混合气体的密度不再变化

(4)若保持反应体系的温度不变,20 min时再向容器中充CO、CO2各0.2 mol,化学平衡将　　　　(填“逆向”“正向”或“不”)移动。重新达到平衡后,该反应的化学平衡常数为　　　　。 

10.(2021全国乙)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:

(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Liebig误认为是ICl,从而错过了一种新元素的发现。该元素是　　　　。 

(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8 ℃时平衡常数Kp'=1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa,则pICl=　　　　 kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=　　　　(列出计算式即可)。 

(3)McMorris测定和计算了在136~180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp:

2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)　Kp1

2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)　Kp2

得到lg Kp1~和lg Kp2~均为线性关系,如下图所示:

①由图可知,NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH　　　　0(填“大于”或“小于”)。 

②反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=　　　　(用Kp1、Kp2表示);该反应的ΔH　　　0(填“大于”或“小于”),写出推理过程　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应,在一定频率(ν)光的照射下机理为:

NOCl+hνNOCl*

NOCl+NOCl*2NO+Cl2

其中hν表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1 mol的NOCl需要吸收　　　　 mol的光子。 

考点规范练20　化学反应的方向和限度

1.D　熵增加的过程就是物质的混乱程度增大的过程。水由气态变成液态是熵减小的过程,A不符合题意;工业合成氨的反应为N2+3H22NH3,该反应为熵减小的过程,B不符合题意;将散落的火柴放入火柴盒是熵减小的过程,C不符合题意;固态碘升华属于熵增加的过程,D符合题意。

2.B　虽然硝酸铵溶于水吸热,但因为体系的熵增大,故在常温下也能自发进行。

3.A　由题图可知题给反应正反应吸热,C项正确。升高温度平衡正向移动,CO浓度减小,所以A点CO浓度大,A项错误。由于t2时反应进行到状态D,c(CO2)高于平衡浓度,所以反应向逆反应方向进行,则一定有v (正)<v (逆),B项正确。由于正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大,故K1<K2,D项正确。

4.D　根据化学方程式Hb(aq)+O2(g)HbO2(aq)可知正反应是一个气体分子数目减小的反应,减小压强,平衡逆向移动,A项正确;由ΔH<0、ΔS<0,可知反应低温条件下自发反应,B项正确;增加氧气的浓度可以使平衡逆向移动,C项正确;根据化学方程式可知,该反应的平衡常数K=,D项错误。

5.B　在书写平衡常数表达式时,固体表示在平衡常数表达式中为1,A项错误。由于反应③=反应①-反应②,因此平衡常数K=,B项正确。反应③中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此ΔH<0,C项错误。对于反应③,在恒温恒容下,增大压强,若充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D项错误。

6.B　ΔH<0、ΔS>0的反应,ΔH-TΔS<0,在任何温度下都能自发进行,A项错误。ΔH>0、ΔS>0,反应能自发进行说明ΔH-TΔS<0,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,B项正确。反应能否自发进行需要由焓变、熵变和温度共同决定,C项错误。在其他条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应速率,但不能改变化学平衡状态和化学反应的方向,D项错误。

7.B　前一反应达平衡时c(H2)=c(I2)=0.5 mol·L-1,c(HI)=1 mol·L-1,则平衡常数K1==4,而后一反应的平衡常数K2==0.5,A项错误,B项正确。设后一反应达平衡时c(H2)=x mol·L-1,则平衡时c(I2)=x mol·L-1,c(HI)=(0.5-2x) mol·L-1,K2==0.5,解得x=0.125,故平衡时c(H2)=0.125 mol·L-1,c(HI)=0.25 mol·L-1,C、D项错误。

8.C　由图示可知,温度升高,Fe3O4的α增大,说明平衡向正向移动,则正向为吸热反应,则ΔH>0,故A项错误。相同温度下,增大压强,平衡向体积减小的方向移动,平衡逆向移动,Fe3O4的α减小,a<b,则p2>p1,故B项错误。减少生成物,平衡正向移动,Fe3O4的α增大,故C项正确。平衡常数只受温度影响,a、b两点的温度相同,平衡常数相同,故D项错误。

9.答案 (1)Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)

ΔH=-28.5 kJ·mol-1

(2)0.01 mol·L-1·min-1　40%

(3)A

(4)逆向　0.28

解析 (1)已知:①Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)　ΔH1=+489.0 kJ·mol-1 ①

C(s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH2=+172.5 kJ·mol-1 ②

由①-②×3,得到热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-28.5 kJ·mol-1。

(2)由图示可知0~20 min内Δc(NO)=0.2 mol·L-1,所以v(NO)==0.01 mol·L-1·min-1,同一反应中物质的反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(CO2)=v(NO)=0.01 mol·L-1·min-1;Δc(NO)=0.2 mol·L-1,则Δc(CO)=0.2 mol·L-1,容器容积为2 L,所以CO的转化率为×100%=40%。

(3)该反应前后气体化学计量数之和不相等,所以未达到平衡时容器内气体总物质的量会变,容器恒容,则压强会变,所以压强不再改变说明反应达到平衡,故A项正确。反应是否达到平衡并不影响反应的焓变,故B项错误。反应达到平衡时正反应速率等于逆反应速率,但选项中没有指明各物质的速率是正反应速率还是逆反应速率,故C项错误。反应物和生成物均为气体,所以整个过程中气体的总质量不变,容积恒定,则密度一直不变,故D项错误。

(4)初始投料为1.2 mol NO、1.0 mol CO,容器容积为2 L,则c(NO)=0.6 mol·L-1,c(CO)=0.5 mol·L-1;据图可知平衡时c(NO)=0.6 mol·L-1,Δc(NO)=0.2 mol·L-1,根据方程式可知Δc(CO)=0.2 mol·L-1,Δc(CO2)=0.2 mol·L-1,Δc(N2)=0.1 mol·L-1,所以平衡时各物质的浓度为c(NO)=0.4 mol·L-1,c(CO)=0.3 mol·L-1,c(CO2)=0.2 mol·L-1,c(N2)=0.1 mol·L-1,则该温度下平衡常数为K=≈0.28,充入CO、CO2各0.2 mol后,容器容积为2 L,所以c(CO)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=0.3 mol·L-1,此时=0.35>0.28,所以平衡逆向移动;温度不变平衡常数不变,平衡常数为0.28。

10.答案 (1)Br

(2)24.8　

(3)①大于　②Kp1·Kp2　大于　越大即T越低,lg K=lg Kp1+lg Kp2的值越小,即K越小

(4)0.5

解析 (1)海藻中富含氯、溴、碘元素,海藻提碘过程中得到的红棕色液体应是溴单质(Br2),故错过发现的新元素为溴或Br。

(2)由题意BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g),该反应的平衡常数Kp'==1.0×104 Pa2,则=1.0×102 Pa=0.1 kPa。硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6并抽真空后,376.8 ℃条件下,=0.1 kPa时BaPtCl6的分解达到平衡;加入碘蒸气,376.8 ℃时碘的初始压强为20.0 kPa,由于反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)达平衡时的总压强为32.5 kPa,该反应是反应前后气体分子数目不变的反应,故有:

　             2ICl(g)Cl2(g)　　　     +　　　              I2(g)

p起始             0 32.5 kPa-20.0 kPa 20.0 kPa

p转化        24.8 kPa 12.5 kPa-0.1 kPa  12.4 kPa

p平衡       24.8 kPa 0.1 kPa  7.6 kPa

故376.8 ℃条件下烧瓶中反应达平衡时pICl为24.8 kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=。

(3)①根据图像中与lg Kp2的关系,随着温度升高(减小),lg Kp2增大,说明NOCl分解为NO和Cl2是吸热反应,反应的ΔH>0。

②将(3)中的两个反应式相加可得反应式2ICl(g)Cl2(g)+I2(g),由Kp1=和Kp2=,可推出:K==Kp1·Kp2。由图像可以看出,越大,即T越小,lg K=lg Kp1+lg Kp2值越小,即随着温度降低K减小,故反应的ΔH>0。

(4)将两式相加得2NOCl+hν2NO+Cl2,即分解1 mol NOCl需要吸收0.5 mol光子。