第二单元 化学反应的方向与限度
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(时间:40分钟)
测控导航表 考点 化学反应进行的方向 可逆反应 平衡状态的判断 化学平衡常数 化学平衡相关计算 综合应用 易 4 2 1,3 5,6 7 8,9,10 11 12,13 14 中 基础过关 1.(2014湖南师大附中高三模拟)一定温度下,在一定体积的密闭容器内,可逆反应2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)体系中,Br2的物质的量n(Br2)随时间变化的实验数据如下表: 时间/min n(Br2)/mol 5 0.080 10 0.075 15 0.072 20 0.070 25 0.070 30 0.070 根据表中数据,该反应达到平衡状态的时间是( D ) A.5 min B.10 min C.15 min D.20 min
解析:可逆反应建立平衡后,各物质的浓度不再发生变化,由表可看出从20 min开始n(Br2)不再变化,意味着建立了平衡。
2.下列事实没有涉及可逆反应的是( D ) A.工业上合成氨的原理 B.工业生产硫酸
C.热的纯碱溶液洗涤效果更好
D.受热时,试管底部的NH4Cl部分转移至试管上端 解析:N2+3H2
2NH3、2SO2+O2
2SO3、C
+H2O
HC
+OH均为可逆反应;受热时
-
试管底部的NH4Cl部分转移至试管上端是因为:NH4ClNH3↑+HCl↑,在管口温度较低时,NH3+HClNH4Cl,两者不是相同条件下发生,也不是同时发生,故不是可逆反应。 3.(2013泉州测试)在恒温下的密闭容器中,有可逆反应:2NO2N2O4,下列不能说明反应达到了平衡状态的是( C )
A.N2O4生成速率与N2O4分解速率相等时 B.混合气体平均相对分子质量保持不变时 C.NO2的分子数与N2O4分子数比为2∶1时 D.体系颜色不再发生改变时
解析:v正(N2O4)=v逆(N2O4)说明反应达到了平衡,故A能说明;由=
,m总为定值,n总为变量,
当n总一定时,反应达平衡,即此时不再变化,B能说明反应达平衡;NO2有颜色,反应达平衡时其浓度不再变化,体系的颜色不再变化,故D能说明反应达平衡。 4.下列说法中正确的是( A )
1
A.熵增加且放热的反应一定是自发反应
B.自发反应一定是熵增大的反应,非自发反应一定是熵减小或不变的反应 C.凡是放热反应都是自发进行的反应,而吸热反应都是非自发进行的反应 D.非自发反应在任何条件下都不能发生
解析:A项,熵增加ΔS>0,放热反应ΔH<0,则ΔH-TΔS<0,是自发反应;B项,熵减的反应也可能自发进行,如CO2(g)+2NaOHNa2CO3+H2O;C项,放热反应不一定自发进行,如C+O2CO2,吸热反应也可能自发进行,如2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。D项,非自发反应在合适条件下也可以发生,如CaCO3CaO+CO2(g)。
5.(2014湖南师大附中月考)一定温度下,体积为2 L的密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表: 物质 初始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol) X 0.2 0.1 Y 0.2 0.05 Z 0 0.1 下列说法正确的是( C ) A.反应可表示为2X+3Y2Z,其平衡常数为8 000 B.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
C.若将容器的体积压缩至1 L,则X的体积分数减小,浓度增大
D.若升高温度时,Z的浓度增大,可知温度升高时正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡朝正反应方向移动
解析:从表中数据可知,X、Y的物质的量减小,是反应物,Z的物质的量增加,是生成物:Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=
∶
∶
=2∶3∶2,所以反应方程式为2X+3Y
2Z,其
平衡常数K===64 000,A错;平衡常数只与温度有关,B错;将容器体积压
缩至1 L,平衡右移,X体积分数减小,平衡只能减弱外界改变,而不能消除,最终浓度仍增大,C正确;升高温度,正逆反应速率都增大,D错。 6.(2014湖南长沙模拟)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。一定温度下,在甲、乙、丙三个容积均为2L的恒容密闭容器中投入SO2(g)和O2(g),其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示。 起始物 质的量 n(SO2)/mol n(O2)/mol SO2的平衡转化率/% 甲 0.4 0.24 80 乙 0.8 0.24 α1 丙 0.8 0.48 α2 下列判断中,正确的是( B ) A.甲中反应的平衡常数小于乙 B.该温度下,平衡常数值为400
C.平衡时,丙中c(SO3)是甲中的2倍
D.平衡时,甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率
解析:由于平衡常数只与温度有关,三个容器在相同温度下反应,平衡常数相同,A错;对甲容
-1
器而言,设平衡后转化的c(O2)为x mol·L,有: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
-1
起始浓度(mol·L) 0.2 0.12 0
2
转化浓度(mol·L) 2x x 2x
-1
平衡浓度(mol·L) 0.2-2x 0.12-x 2x ×100%=80% x=0.08,则K=
=400,
-1
B正确;丙容器中起始反应物的物质的量是甲的2倍,相当于把两个达平衡的甲容器中平衡混合物压缩到一个容器内,则平衡右移,丙中c(SO3)大于甲中c(SO3)的2倍,C错;乙容器相当于在甲容器基础上再充入0.4 mol SO2,平衡右移,O2转化率升高,即甲中O2转化率小于乙中O2转化率,D错。
7.在10 L密闭容器中,1 mol A和3 mol B在一定条件下反应:A(g)+xB(g)2C(g),2 min后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4 mol,生成0.4 mol C,则下列计算结果正确的是( C )
A.平衡时,物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶11∶4 B.x值等于3
C.A的转化率为20%
-1-1
D.B的平均反应速率为0.4 mol·L·min 解析: A(g)+xB(g)2C(g) 起始物质的量
(mol) 1 3 0 转化物质的量
(mol) 0.2 0.2x 0.4 平衡物质的量
(mol) 0.8 3-0.2x 0.4
则0.8 mol+(3-0.2x) mol+0.4 mol=3.4 mol x=4,B错;
平衡时,物质的量之比为
0.8∶(3-0.8)∶0.4=4∶11∶2,A错; A的转化率为×100%=20%,C正确;
v(B)==0.04 mol·L·min,D错。
-1-1
8.(2013湖南师大附中月考)如图所示,图Ⅰ是恒压密闭容器,图Ⅱ是恒容密闭容器。当其他条件相同时,在Ⅰ、Ⅱ中分别加入2 mol X和2 mol Y,开始时容器的体积均为V L,发生反应2X(?)+Y(?)aZ(g)并达到平衡状态,此时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2。下列判断正确的是( B )
A.物质Z的化学计量数a=2
3
B.若Ⅱ中气体的密度如图Ⅲ所示,则X、Y中只有一种为气态 C.若X、Y均为气态,则平衡时X的转化率:Ⅰ<Ⅱ
D.若X为固态、Y为气态,则Ⅰ、Ⅱ中从开始到平衡所需的时间:Ⅰ>Ⅱ 解析:设Ⅰ容器达到平衡转化的n(Y)为x mol,列出三段式 2X(?) + Y(?)aZ(g) 起始量(mol) 2 2 0 转化量(mol) 2x x ax 平衡量(mol) 2-2x 2-x ax 有
=,得x=0.8,
=,得a=1,A错;Ⅱ是恒容容器,若X、Y都是气体,则气体密度为恒定值,现气体密度发生变化,X、Y不可能都为气体,若都为固(液)体,则开始容器内气体密度应为0,由图象知开始气体密度大于0,所以X、Y中有一种为气体,一种为固(液)体,B正确;若X、Y均为气态,随反应进行容器Ⅰ体积减小,容器Ⅱ中压强小于容器Ⅰ,高压利于正反应,平衡时X转化率:Ⅰ>Ⅱ,C错;若X为固态,Y为气态,则该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应,容器Ⅰ、Ⅱ压强相同,达平衡时间:Ⅰ=Ⅱ,D错。
9.(2014江西师大附中模拟)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,恒温(T1 ℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下: 浓度(mol·L) 时间(min) 0 10 20 30 40 50 -1NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.32 0.32 N2 0 0.21 0.30 0.30 0.34 0.34 CO2 0 0.21 0.30 0.30 0.17 0.17 (1)10～20 min以v(CO2)表示的反应速率为 。
(2)根据表中数据,计算T1 ℃时该反应的平衡常数为 (保留两位小数)。 (3)下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是 (填序号字母)。 A.容器内压强保持不变 B.2v正(NO)=v逆(N2)
C.容器内CO2的体积分数不变 D.混合气体的密度保持不变
(4)30 min时改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是 。
(5)一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
4
解析:(1)10～20 min内Δc(CO2)=0.30 mol·L-0.21 mol·L=0.09 mol·L,v(CO2)=
-1
-1-1
==0.009 mol·L·min。
-1-1
(2)由表中数据可知,在20 min时各物质浓度保持不变已建立平衡,其平衡常数 K=
=
=
≈0.56。
(3)该反应是前后气体物质的量不变的反应,压强始终保持不变,压强不能作为平衡的标志,在反应进行中时刻有
=,平衡时v正(N2)=v逆(N2),即平衡时
=,v正(NO)=2v逆(N2),B
不能表明已建立平衡;物质的体积分数不变是达到平衡状态的标志;反应进行中,气体的质量有变化,气体密度也有变化,当气体密度不变时,也表示已建立了平衡。
(4)从数据看平衡右移,但c(CO2)却减少了,所以改变的条件是减小CO2浓度。
(5)该反应是前后气体物质的量不变的反应,NO的量的多少不影响其平衡转化率,即其转化率不变。
-1-1
答案:(1)0.009 mol·L·min (2)0.56 (3)CD (4)减小CO2的浓度 (5)不变
10.(2013湖南岳阳质检)向甲、乙两个容积均为1 L的恒容容器中,分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1 mol B。相同条件下(温度T ℃),发生下列反应:A(g)+B(g)xC(g) ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示:
回答下列问题:
(1)乙容器中,平衡后物质B的转化率为 。 (2)x= 。 (3)T ℃时该反应的平衡常数为 。 (4)下列说法正确的是 。 A.向平衡后的乙容器中充入氦气可使c(A)增大
B.将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同
-1
C.若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B,则平衡时甲容器中0.78 mol·L -1 mol·L -1 解析:(1)乙容器反应达到平衡时c(A)=0.5 mol·L, -1 则Δc(B)=Δc(A)=0.5 mol·L,B的转化率为50%。 -1 (2)甲容器反应达到平衡时,c(A)=0.78 mol·L,转化率为61%,即压强越大,A的转化率越高,所以正反应为气体体积减小的反应,x=1。 -1 (3)反应达到平衡时,乙容器中c(A)=c(B)=c(C)=0.5 mol·L,T ℃时,该反应的平衡常数为2。 (4)向平衡后的乙容器中充入惰性气体氦气,气体的浓度不变,平衡不发生移动,c(A)不变,A错;将乙容器单独升温,平衡逆向移动,A的体积分数增大,更大于甲容器中A的体积分数,B 5
高考化学一轮复习 专题7《化学反应速率与化学平衡》第2单元 化学反应的方向与限度课时训练 苏教版(1)
