課時規(guī)范練20化學(xué)反應(yīng)的方向和限度一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分。每小題只有一個選項符合題目要求)1.(2018山東濟寧高三期末)將0.2 molL-1的KI溶液和0.05 molL-1Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應(yīng)后,取混合液分別完成下列實驗,能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2的是()A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黃色沉淀生成C.向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液,有藍色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色2.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法中正確的是()A.非自發(fā)反應(yīng)就是不可能發(fā)生的反應(yīng),自發(fā)反應(yīng)就是能較快進行的反應(yīng)B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),將更適合于所有的過程D.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進行,說明該反應(yīng)的H>03.常溫下,某反應(yīng)達到平衡,平衡常數(shù)K=c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2),恒容時,溫度升高,H2的濃度減小,下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礏.恒溫恒容下,增大壓強,H2的濃度一定減小C.升高溫度,逆反應(yīng)速率減小D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+H2OCO2+H24.在一定溫度下的固定容積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-a kJmol-1(a>0),能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是()A.CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變B.混合氣體的密度不隨時間的變化而變化C.單位時間內(nèi)每消耗1.2 mol H2,同時生成0.4 mol H2OD.反應(yīng)中H2O與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為11,且保持不變5.在一個恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反應(yīng)過程中某一時刻測得SO2、O2、SO3的濃度分別為:0.2 molL-1、0.2 molL-1、0.2 molL-1,當反應(yīng)達到平衡時,可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是()A.c(SO3)=0.4 molL-1B.c(SO2)=c(SO3)=0.15 molL-1C.c(SO2)=0.25 molL-1D.c(SO2)+c(SO3)=0.5 molL-16.(2018河南南陽一中高三檢測)已知NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2的反應(yīng)機理如下:2NO(g)N2O2(g)(快)H1<0平衡常數(shù)K1N2O2(g)+O2(g)2NO2(慢)H2<0平衡常數(shù)K2下列說法正確的是()A.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的H=-(H1+H2)B.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)K=K1/K2C.反應(yīng)的速率大小決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率D.反應(yīng)過程中的能量變化可用下圖表示7.(2019寧夏銀川一中高三月考)將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。該反應(yīng)的平衡常數(shù)的負對數(shù)(-lgK)值隨溫度(T)的變化曲線如圖所示,下列說法不正確的是()A.該反應(yīng)的H>0B.A點對應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K(A)=10-2.294C.NH3的體積分數(shù)不變時,該反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)D.30 時,B點對應(yīng)狀態(tài)的v(正)<v(逆)8.一定條件下,將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合置于固定容積為2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)。2 min末該反應(yīng)達到平衡,生成0.8 mol D,并測得C的濃度為0.2 molL-1。下列判斷正確的是()A.從開始到平衡A的平均反應(yīng)速率為0.3 molL-1s-1B.從開始到平衡B的轉(zhuǎn)化率為60%C.此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K=c(C)c2(D)c3(A)c(B)D.若混合氣體的密度不再改變時,該反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)9.一定條件下,向一密閉容器中充入一定量的NH3,反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)達到平衡時N2的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.壓強:p1>p2B.b、c兩點對應(yīng)的平衡常數(shù):Kc>KbC.a點:2v(NH3)正=3v(H2)逆D.a點:NH3的轉(zhuǎn)化率為13二、非選擇題(本題共3小題,共46分)10.(2018湖北武漢部分學(xué)校調(diào)研)(15分)二甲醚是一種清潔能源,用水煤氣制取甲醚的原理如下:.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g).2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)(1)300 和500 時,反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,且K1>K2,則其正反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):下圖能正確反映體系中甲醇體積分數(shù)隨溫度變化情況的曲線是(填“a”或“b”)。下列說法能表明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是(填標號)。A.容器中氣體的壓強不再變化B.混合氣體的密度不再變化C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化D.v正(H2)=2v正(CH3OH)(3)500 K時,在2 L密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min達到平衡,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),則:04 min,反應(yīng)的v(H2)=,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。反應(yīng)中CH3OH的轉(zhuǎn)化率=。11.(15分)在工業(yè)上常用CO與H2合成甲醇,熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-574.4 kJmol-1。(1)在溫度為T1時,向體積為2 L的恒容容器中充入物質(zhì)的量之和為3 mol的CO和H2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反應(yīng)達到平衡時CH3OH(g)的體積分數(shù)(CH3OH)與起始時n(H2)n(CO)的關(guān)系如圖1所示。圖1當起始n(H2)n(CO)=2時,經(jīng)過5 min反應(yīng)達到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為0.6,則05 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=。若此時再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,達到新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”或“不變”)。當n(H2)n(CO)=3.5時,反應(yīng)達到平衡后,CH3OH的體積分數(shù)可能是圖1中的(填“D”“E”或“F”)點。(2)在一容積可變的密閉容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡轉(zhuǎn)化率(CO)與溫度(T)、壓強(p)的關(guān)系如圖2所示。圖2A、B、C三點對應(yīng)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為。若達到平衡狀態(tài)A時,容器的體積為10 L,則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為L。12.(2018課標全國,28節(jié)選)(16分)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}:(1)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25 時N2O5(g)分解反應(yīng):2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示t=時,N2O5(g)完全分解:t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1研究表明,N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v=210-3pN2O5(kPamin-1),t=62 min時,測得體系中pO2=2.9 kPa,則此時的pN2O5= kPa,v= kPamin-1。若提高反應(yīng)溫度至35 ,則N2O5(g)完全分解后體系壓強p(35 )63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。25 時N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp= kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計算結(jié)果保留1位小數(shù))。(2)對于反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程:第一步 N2O5NO2+NO3快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2慢反應(yīng)第三步 NO+NO32NO2快反應(yīng)其中可近似認為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是(填標號)。A.v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D.第三步反應(yīng)活化能較高課時規(guī)范練20化學(xué)反應(yīng)的方向和限度1.A0.2molL-1的KI溶液和0.05molL-1Fe2(SO4)3溶液等體積混合,KI過量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,說明溶液中仍含有Fe3+,能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故A項正確;過量的KI與AgNO3溶液產(chǎn)生黃色沉淀,不能說明溶液中存在平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故B項錯誤;該反應(yīng)生成Fe2+,向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液,有藍色沉淀生成,只能說明溶液中含有Fe2+,不能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故C項錯誤;該反應(yīng)生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液變藍色,說明溶液中含有碘單質(zhì),不能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3+2I-2Fe2+I2,故D項錯誤。2.C非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生,自發(fā)反應(yīng)進行的也不一定較快,A項錯誤;石墨轉(zhuǎn)化為金剛石,H>0,該反應(yīng)是非自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng),B項錯誤;能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),只要G=H-TS<0,反應(yīng)就可以自發(fā)進行,若G>0,反應(yīng)就不能自發(fā)進行,C項正確;反應(yīng)NH3(s)+HCl(g)NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進行,G=H-TS<0,從方程式知TS<0,說明H<0,D項錯誤。3.A根據(jù)平衡常數(shù)K的表達式可知該反應(yīng)中CO、H2O為生成物,CO2、H2是反應(yīng)物,則化學(xué)方程式為CO2+H2CO+H2O。恒容時,溫度升高,反應(yīng)物H2濃度減小,說明平衡正向移動,說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A項正確;該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,若加入不反應(yīng)氣體使壓強增大,則平衡不移動,氫氣的濃度不變,B項錯誤;升高溫度,無論正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率都會增大,C項錯誤;平衡常數(shù)等于生成濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪之積除以反應(yīng)濃度化學(xué)計量數(shù)次冪之積,根據(jù)題中的K的表達式可知,CO和H2O是生成物,D項錯誤。4.A未平衡時CO2的體積分數(shù)是個變化的量,當混合氣體中CO2的體積分數(shù)保持不變時,說明已經(jīng)達到平衡狀態(tài),A項正確;恒容條件下,該混合氣體的密度是個不變的量,密度不變不能說明達到平衡狀態(tài),B項錯誤;單位時間內(nèi)每消耗1.2molH2,同時生成0.4molH2O,都表示正反應(yīng),不能說明正、逆反應(yīng)速率相等,C項錯誤;反應(yīng)中H2O與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為11,不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),D項錯誤。5.C根據(jù)極限法分析:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)c(某時刻)/(molL-1)0.20.20.2向右進行完全/(molL-1)00.10.4向左進行完全/(molL-1)0.40.30由于反應(yīng)為可逆反應(yīng),SO3的濃度一定小于0.4molL-1,故A錯誤;SO2與SO3濃度不會均為0.15molL-1,只能一種物質(zhì)的濃度增大,另一種物質(zhì)的濃度減小,故B錯誤;由于反應(yīng)為可逆反應(yīng),SO2的濃度一定小于0.4molL-1,則可能為0.25molL-1,故C正確;根據(jù)元素守恒,c(SO2)+c(SO3)=0.4molL-1,故D錯誤。6.C根據(jù)蓋斯定律分析,+即可得到反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g),故反應(yīng)熱為H=(H1+H2),A項錯誤;因為反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)為+的結(jié)果,所以其平衡常數(shù)K=K1K2,B項錯誤;反應(yīng)慢的速率決定總反應(yīng)速率,所以反應(yīng)的速率大小決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率,C項正確;圖中表示反應(yīng)為吸熱反應(yīng),與題中信息不符合,D項錯誤。7.C-lgK越大,平衡常數(shù)K值越小,由圖可知,隨著溫度升高,平衡常數(shù)K值增大,則升高溫度平衡正向移動,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),H>0,故A項正確;A點對應(yīng)的-lgK=2.294,則平衡常數(shù)K(A)=10-2.294,故B項正確;因反應(yīng)物氨基甲酸銨為固體,則反應(yīng)體系中氣體只有NH3和CO2,反應(yīng)得到NH3和CO2的物質(zhì)的量之比為21,反應(yīng)開始后NH3的體積分數(shù)始終不變,所以NH3的體積分數(shù)不變時不能說明反應(yīng)達到了平衡狀態(tài),故C項錯誤;30時,B點的濃度商Qc大于平衡常數(shù)K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則B點對應(yīng)狀態(tài)的v(正)<v(逆),故D項正確。8.D2min末該反應(yīng)達到平衡,生成0.8molD,并測得C的濃度為0.2molL-1,生成C為0.2molL-12L=0.4mol,則0.4mol0.8mol=x2,解得x=1,則根據(jù)三段式有:3A(g)+B(g)C(g)+2D(s)開始/mol3100轉(zhuǎn)化/mol1.20.40.40.8平衡/mol1.80.60.40.8從開始到平衡A的平均反應(yīng)速率為1.2mol2L2min=0.3molL-1min-1,故A項錯誤;從開始到平衡B的轉(zhuǎn)化率為0.4mol1mol100%=40%,故B項錯誤;D為固體,此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式應(yīng)為K=c(C)c3(A)c(B),故C項錯誤;D為固體,混合氣體的質(zhì)量為變量,由=mV可知,密度為變量,則混合氣體的密度不再改變時,說明該反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài),故D項正確。9.B相同溫度下,壓強越大,N2的體積分數(shù)越小,所以p2>p1,A項錯誤;由圖像可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以溫度越高,K越大,B項正確;a點為平衡點,應(yīng)為3v(NH3)正=2v(H2)逆,C項錯誤;a點時,假設(shè)反應(yīng)后氣體總體積為1L,則N2為0.1L、H2為0.3L,未反應(yīng)的NH3為0.6L,參加反應(yīng)的NH3為0.2L,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為0.20.6+0.2100%=25%,D項錯誤。10.答案(1)放熱(2)aAC(3)0.8 molL-1min-11.2580%解析(1)升高溫度平衡常數(shù)減小,所以其正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)正反應(yīng)放熱,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行,甲醇的體積分數(shù)減小,因此能正確反映體系中甲醇體積分數(shù)隨溫度變化情況的曲線是a。正反應(yīng)體積減小,容器中氣體的壓強不再變化能表明反應(yīng)已達平衡狀態(tài),A正確;密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,因此混合氣體的密度不再變化不能說明達到平衡狀態(tài),B錯誤;混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值,質(zhì)量不變,但氣體物質(zhì)的量是變化的,所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化可以說明達到平衡狀態(tài),C正確;v正(H2)=2v正(CH3OH)均表示正反應(yīng)方向,不能說明達到平衡狀態(tài),D錯誤。(3)4min達到平衡,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為80%,則消耗CO是3.2mol,因此消耗氫氣是6.4mol,H2濃度變化是3.2molL-1,所以04min,反應(yīng)的v(H2)=3.2molL-14min=0.8molL-1min-1。剩余CO是0.4molL-1,氫氣是0.8molL-1,最初生成甲醇是1.6molL-1,設(shè)分解的甲醇是xmolL-1,則生成二甲醚是0.5xmolL-1,所以根據(jù)2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)有0.5x=2(1.6-x),解得x=1.28,所以根據(jù)方程式可知反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.320.40.82=1.25。反應(yīng)中CH3OH的轉(zhuǎn)化率=1.28/1.6100%=80%。11.答案(1)0.12 molL-1min-1增大F(2)KA=KB>KC2解析(1)n(H2)n(CO)=2,因為n(CO)+n(H2)=3mol,則n(H2)=2mol,n(CO)=1mol,05min內(nèi)轉(zhuǎn)化的n(CO)=0.6mol,則有CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始/(molL-1)0.510轉(zhuǎn)化/(molL-1)0.30.60.3平衡/(molL-1)0.20.40.3v(H2)=0.6molL-15min=0.12molL-1min-1,K=0.30.20.42。再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol時,體系的濃度商Qc=0.3+0.2(0.2+0.2)0.42,Qc<K,所以平衡正向移動,v(正)>v(逆),H2的轉(zhuǎn)化率將增大。反應(yīng)物按方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)比投料時產(chǎn)物的體積分數(shù)最大,否則都會使產(chǎn)物的體積分數(shù)減小,故應(yīng)選F點。(2)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),CO與H2反應(yīng)生成CH3OH的反應(yīng)為放熱反應(yīng),則升高溫度,平衡常數(shù)減小,則KC<KA,A點與B點的溫度相同,則KA=KB,所以三者的關(guān)系是KA=KB>KC。達到平衡狀態(tài)A時,容器的體積為10L,狀態(tài)A與B的平衡常數(shù)相同,狀態(tài)A時CO的轉(zhuǎn)化率是0.5,則平衡時CO的物質(zhì)的量是10mol(1-0.5)=5mol,濃度是0.5molL-1,c(H2)=1molL-1,生成甲醇的物質(zhì)的量是5mol,濃度是0.5molL-1,所以平衡常數(shù)KA=1;設(shè)狀態(tài)B時容器的體積是VL,狀態(tài)B時CO的轉(zhuǎn)化率是0.8,則平衡時,CO的物質(zhì)的量濃度為2VmolL-1,氫氣的物質(zhì)的量濃度是4VmolL-1,生成甲醇的物質(zhì)的量濃度是8VmolL-1,KB=8V2V(4V)2=1,解得V=2。12.答案(1)30.06.010-2大于溫度提高,體積不變,總壓強提高;NO2二聚為放熱反應(yīng),溫度提高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強提高13.4(2)AC解析(1)依據(jù)反應(yīng):N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質(zhì)的量與其形成的壓強成正比,生成的O2的壓強p(O2)=2.9kPa,則剩余N2O5形成的壓強p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa2=30.0kPa。則N2O5的分解速率v=210-330.0=6.010-2kPamin-1。若提高反應(yīng)溫度至35,由于體積不變,但溫度提高,總壓強增大;且2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡左移,氣體的物質(zhì)的量增大,總壓強提高,所以N2O5完全分解后體系壓強大于63.1kPa。t=時,體系的總壓強為63.1kPa為平衡時的總壓強,此時N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強為:p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。若NO2不生成N2O4,則此時的總壓應(yīng)為35.8kPa52=89.5kPa,而實際壓強為63.1kPa,壓強差為:89.5kPa-63.1kPa=26.4kPa2NO2N2O4壓強差21126.4kPa26.4kPa則剩余NO2的分壓為:63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa由此可求反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為(18.8kPa)226.4kPa=13.4kPa。(2)第一步反應(yīng)快,能夠快速平衡,而第二步反應(yīng)是慢反應(yīng),故第一步反應(yīng)的逆反應(yīng)速率大于第二步反應(yīng),A項正確;根據(jù)第二步和第三步可知中間產(chǎn)物有NO、NO3,B項錯誤;根據(jù)第二步反應(yīng)是慢反應(yīng)可知,說明該步的反應(yīng)物有效碰撞低,C項正確;活化能越低反應(yīng)越易發(fā)生,第三步反應(yīng)快說明該步反應(yīng)的活化能較低,D項錯誤。