《2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題7化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度學(xué)案蘇教版.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題7化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度學(xué)案蘇教版.doc(25頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題7化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度學(xué)案蘇教版
[考試標(biāo)準(zhǔn)]
知識條目
必考要求
加試要求
1.化學(xué)反應(yīng)的限度
a
b
2.化學(xué)平衡的概念
a
b
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
a
b
4.自發(fā)反應(yīng)的概念、熵變的概念
a
5.用熵變、焓變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向
c
6.化學(xué)平衡常數(shù)
b
7.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
b
8.化學(xué)平衡常數(shù)與反應(yīng)限度、轉(zhuǎn)化率的關(guān)系
c
考點一 可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)
1.可逆反應(yīng)
(1)定義
在同一條件下既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。
(2)特點
①二同:a.相同條件下;b.正、逆反應(yīng)同時進(jìn)行。
②一?。悍磻?yīng)物與生成物同時存在;任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示
在方程式中用“”表示。
2.化學(xué)平衡狀態(tài)
(1)概念
一定條件下的可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持不變的狀態(tài)。
(2)化學(xué)平衡的建立
(3)平衡特點
題組一 正確理解概念
1.下列說法錯誤的是( )
A.可逆反應(yīng)不等同于可逆過程。可逆過程包括物理變化和化學(xué)變化,而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化
B.化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的正逆反應(yīng)速率相等,是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等,若用不同物質(zhì)表示時,反應(yīng)速率一定不相等
C.一個可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度
D.化學(xué)反應(yīng)的限度可以通過改變反應(yīng)條件而改變
答案 B
2.向含有2 mol的SO2的容器中通入過量氧氣發(fā)生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q kJmol-1(Q>0),充分反應(yīng)后生成SO3的物質(zhì)的量______2 mol(填“<”、“>”或“=”,下同),SO2的物質(zhì)的量______0 mol,轉(zhuǎn)化率______100%,反應(yīng)放出的熱量________ Q kJ。
答案 < > < <
題組二 極端假設(shè),界定范圍,突破判斷
3.一定條件下,對于可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),達(dá)到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.08 molL-1,則下列判斷正確的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡時,Y和Z的生成速率之比為2∶3
C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等
D.c1的取值范圍為0
S(l)>S(s)。
b.熵變的含義
熵變是反應(yīng)前后體系熵的變化,用ΔS表示,化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
(3)綜合判斷反應(yīng)方向的依據(jù)
①ΔH-TΔS<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
②ΔH-TΔS=0,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
③ΔH-TΔS>0,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
題組一 焓變與自發(fā)反應(yīng)
1.實驗證明,多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對此說法的理解正確的是( )
A.所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的
B.所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的
C.焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素
D.焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一判據(jù)
答案 C
題組二 熵變與自發(fā)反應(yīng)
2.下列過程屬于熵增加的是( )
A.一定條件下,水由氣態(tài)變成液態(tài)
B.高溫高壓條件下使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石
C.4NO2(g)+O2(g)===2N2O5 (g)
D.固態(tài)碘升華
答案 D
3.下列反應(yīng)中,熵顯著增加的反應(yīng)是( )
A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)
B.CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
C.C(s)+O2(g)===CO2(g)
D.2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s)
答案 B
解析 反應(yīng)中若生成氣體或氣體的量增加,都會使混亂度增大,熵增加。
題組三 復(fù)合判據(jù)的應(yīng)用
4.已知:(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=74.9 kJmol-1。下列說法中正確的是( )
A.該反應(yīng)中熵變小于0,焓變大于0
B.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),因此一定不能自發(fā)進(jìn)行
C.碳酸鹽分解反應(yīng)中熵增加,因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā)進(jìn)行
D.判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行需要根據(jù)ΔH與ΔS綜合考慮
答案 D
5.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿,而白錫結(jié)構(gòu)堅固,可以制造器皿,現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室內(nèi)存放,它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用?
已知:在0 ℃、100 kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為ΔH=-2 180.9 Jmol-1,ΔS=-6.61 Jmol-1K-1。
答案 會自發(fā)變成灰錫,不能再繼續(xù)使用。
解析 ΔH-TΔS=-2 180.9 Jmol-110-3-273 K(-6.61 Jmol-1K-1)10-3≈-0.38 kJmol-1<0,能自發(fā)進(jìn)行。
焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響
ΔH
ΔS
ΔH-TΔS
反應(yīng)情況
-
+
永遠(yuǎn)是負(fù)值
在任何溫度下均自發(fā)進(jìn)行
+
-
永遠(yuǎn)是正值
在任何溫度下均非自發(fā)進(jìn)行
+
+
低溫為正高溫為負(fù)
低溫時非自發(fā),高溫時自發(fā)
-
-
低溫為負(fù)高溫為正
低溫時自發(fā),高溫時非自發(fā)
考點三 化學(xué)平衡常數(shù)(加試)
1.概念
在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時,生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),用符號K表示。
2.表達(dá)式
對于反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),
K=(固體和純液體的濃度視為常數(shù),通常不計入平衡常數(shù)表達(dá)式中)。
3.意義
(1)K值越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。
(2)K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。
(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。
4.借助平衡常數(shù)可以判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
對于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定溫度下的任意時刻,反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系:
=Q,稱為濃度商。
Q
題組一 化學(xué)平衡常數(shù)的理解及關(guān)系判斷
1.下列說法正確的是( )
A.平衡常數(shù)表達(dá)式中,可以是物質(zhì)的任一濃度
B.催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率,也能改變平衡常數(shù)
C.平衡常數(shù)發(fā)生變化,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動
D.化學(xué)平衡發(fā)生移動,平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化
答案 D
2.對于N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1
2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K2
試分別寫出平衡常數(shù)表達(dá)式,并判斷其關(guān)系_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案 K1=、K2=、
K1=
題組二 化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素
3.溫度為T ℃時,在體積為10 L的真空容器中通入1.00 mol 氫氣和1.00 mol碘蒸氣,20 min后,反應(yīng)達(dá)到平衡,此時測得碘蒸氣的濃度為0.020 molL-1。涉及的反應(yīng)可以用下面的兩個化學(xué)方程式表示:
①H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)
②2H2(g)+2I2(g)4HI(g)
下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)速率用HI表示時,v(HI)=0.008 molL-1min-1
B.兩個化學(xué)方程式的意義相同,但其平衡常數(shù)表達(dá)式不同,不過計算所得數(shù)值相同
C.氫氣在兩個反應(yīng)方程式中的轉(zhuǎn)化率不同
D.第二個反應(yīng)中,增大壓強(qiáng)平衡向生成HI的方向移動
答案 A
解析 H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)
初始濃度 0.100 0.100 0
(molL-1)
平衡濃度 0.020 0.020 0.160
(molL-1)
轉(zhuǎn)化濃度 0.080 0.080 0.160
(molL-1)
所以,v(HI)=0.160 molL-120 min=0.008 molL-1min-1,A正確;K①==64,而K②==K=642=4 096,故選項B錯;兩個化學(xué)方程式表示的是一個反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡時,氫氣的濃度相同,故其轉(zhuǎn)化率相同,C錯;兩個反應(yīng)相同,只是表達(dá)形式不同,壓強(qiáng)的改變對平衡的移動沒有影響,D錯。
4.已知反應(yīng)①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反應(yīng)②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2,該溫度下反應(yīng)③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=
B.反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=
C.對于反應(yīng)③,恒容時,溫度升高,H2濃度減小,則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?
D.對于反應(yīng)③,恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),H2濃度一定減小
答案 B
解析 在書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時,純固體不能表示在平衡常數(shù)表達(dá)式中,A錯誤;由于反應(yīng)③=反應(yīng)①-反應(yīng)②,因此平衡常數(shù)K=,B正確;反應(yīng)③中,溫度升高,H2濃度減小,則平衡左移,即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),因此ΔH<0,C錯誤;對于反應(yīng)③,在恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),如充入惰性氣體,則平衡不移動,H2的濃度不變,D錯誤。
題組三 化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用
5.某溫度下,某反應(yīng)達(dá)平衡時平衡常數(shù)K=。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?
B.恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),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+H2
答案 A
解析 由化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),溫度升高,H2的濃度減小,說明平衡正向移動,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,A項正確、D項錯誤;恒溫恒容下,因該反應(yīng)為等體積反應(yīng),故增大壓強(qiáng)對該反應(yīng)的平衡無影響,H2的濃度不變,B項錯誤;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率都增大,C項錯誤。
6.甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示:
化學(xué)反應(yīng)
平衡常數(shù)
溫度/℃
500
800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
K3
據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系,則K3=____________________(用K1、K2表示)。
500 ℃時測得反應(yīng)③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(molL-1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15,則此時v正________(填“>”、“=”或“<”)v逆。
答案 K1K2 >
解析 K1=,
K2=,
K3=,
K3=K1K2。Q=<2.5。所以v正>v逆。
考點四 有關(guān)化學(xué)平衡的計算(加試)
1.分析三個量:即起始量、變化量、平衡量。
2.明確三個關(guān)系:
(1)對于同一反應(yīng)物,起始量-變化量=平衡量。
(2)對于同一生成物,起始量+變化量=平衡量。
(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之比。
3.計算方法:三段式法
化學(xué)平衡計算模式:對以下反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b,達(dá)到平衡后,A的消耗量為mx mol,容器容積為V L。
mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g)
起始(mol) a b 0 0
變化(mol) mx nx px qx
平衡(mol) a-mx b-nx px qx
則有:(1)K=
(2)c平(A)= molL-1。
(3)α(A)平=100%,α(A)∶α(B)=∶=。
(4)φ(A)=100%。
(5)=。
(6)(混)=gL-1。
(7)=gmol-1。
題組一 有關(guān)轉(zhuǎn)化率的計算及判斷
1.已知可逆反應(yīng):M(g)+N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0,請回答下列問題:
(1)在某溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1;達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時N的轉(zhuǎn)化率為________。
(2)若反應(yīng)溫度升高,M的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1;達(dá)到平衡后,c(P)=2 molL-1,a=________。
(4)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度為c(M)=c(N)=b molL-1,達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為________(保留一位小數(shù))。
答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41.4%
解析 (1) M(g)?。(g) P(g)+ Q(g)
始態(tài) 1 2.4 0 0
molL-1
變化量 160% 160%
molL-1
因此N的轉(zhuǎn)化率為100%=25%。
(2)由于該反應(yīng)的ΔH>0,即該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),因此升高溫度,平衡右移,M的轉(zhuǎn)化率增大。
(3)根據(jù)(1)可求出各平衡濃度:
c(M)=0.4 molL-1 c(N)=1.8 molL-1
c(P)=0.6 molL-1 c(Q)=0.6 molL-1
因此化學(xué)平衡常數(shù)K===
由于溫度不變,因此K不變,新狀態(tài)達(dá)到平衡后
c(P)=2 molL-1 c(Q)=2 molL-1
c(M)=2 molL-1 c(N)=(a-2) molL-1
K===
解得a=6。
(4)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x,則達(dá)到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為
c(M)=b(1-x) molL-1 c(N)=b(1-x) molL-1
c(P)=bx molL-1 c(Q)=bx molL-1
K===
解得x≈41.4%。
題組二 化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的相互換算
2.SO2常用于制硫酸,其中一步重要的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。若向一個2 L的密閉容器中充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2和0.4 mol SO3,發(fā)生上述反應(yīng)。
請回答下列問題:
(1)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,各物質(zhì)的濃度可能是________(填字母)。
A.c(SO2)=0.3 molL-1、c(O2)=0.15 molL-1
B.c(SO3)=0.4 molL-1
C.c(O2)=0.2 molL-1、c(SO2)=0.4 molL-1
D.c(SO3)=0.3 molL-1
(2)任選上述一種可能的情況,計算達(dá)到平衡時的平衡常數(shù)為________。
(3)某溫度時,將4 mol SO2和2 mol O2通入2 L密閉容器中,10 min時反應(yīng)達(dá)到平衡,SO2的轉(zhuǎn)化率為80%,則0~10 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(O2)=________,該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)K=________。
答案 (1)AD (2)(或180)
(3)0.08 molL-1min-1 80
解析 (1) 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始濃度 0.2 0.1 0.2
(molL-1)
正向進(jìn)行 0 0 0.4
到底(molL-1)
逆向進(jìn)行 0.4 0.2 0
到底(molL-1)
由此可知,A、D項可能。
(2) 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始濃度 0.2 0.1 0.2
(molL-1)
轉(zhuǎn)化濃度 0.1 0.05 0.1
(molL-1)
平衡濃度 0.3 0.15 0.1
(molL-1)
可得A項中K1==,同理可得出選項D中K2==180。
(3)v(SO2)==0.16 molL-1min-1,換算出v(O2)=0.08 molL-1min-1。
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始濃度 2 1 0
(molL-1)
轉(zhuǎn)化濃度 1.6 0.8 1.6
(molL-1)
平衡濃度 0.4 0.2 1.6
(molL-1)
可得K==80。
1. (3)一定條件下,由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應(yīng):
反應(yīng)1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反應(yīng)2: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
反應(yīng)3: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
其對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,它們隨溫度變化的曲線如圖1所示。
則ΔH2________ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是____________________。
圖1
(4)在溫度T1時,使體積比為3∶1的H2和CO2在體積恒定的密閉容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。T1溫度下甲醇濃度隨時間變化曲線如圖2所示:不改變其他條件,假定t時刻迅速降溫到T2,一段時間后體系重新達(dá)到平衡。試在圖中畫出t時刻后甲醇濃度隨時間變化至平衡的示意曲線。
圖2
答案 (3)小于 由圖1可知,隨溫度升高,K1增大,則ΔH1>0,根據(jù)蓋斯定律又得ΔH3=ΔH1+ΔH2所以ΔH2<ΔH3
(4)
2.[xx廣東理綜,31(2)(3)]用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2,可提高效益,減少污染。
(2)新型RuO2催化劑對上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。
①實驗測得在一定壓強(qiáng)下,總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的αHCl~T曲線如下圖:
則總反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“=”或“<”);A、B兩點的平衡常數(shù)K(A)與K(B)中較大的是________。
②在上述實驗中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大,畫出相應(yīng)αHCl~T曲線的示意圖,并簡要說明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③下列措施中,有利于提高αHCl的有________。
A.增大n(HCl) B.增大n(O2)
C.使用更好的催化劑 D.移去H2O
(3)一定條件下測得反應(yīng)過程中 n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下:
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10-3 mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
計算2.0~6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以molmin-1為單位,寫出計算過程)。
答案 (2) ①< K(A) ②見下圖
溫度相同的條件下,增大壓強(qiáng),平衡右移,α(HCl)增大,因此曲線應(yīng)在原曲線上方?、跙D
(3) 設(shè)2.0~6.0 min時間內(nèi),HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n,則
2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g)
2 mol 1 mol
n (5.4-1.8)10-3mol
n=7.210-3 mol
所以v(HCl) ==1.810-3molmin-1
解析 (2)①結(jié)合題中αHCl~T圖像可知,隨著溫度升高,αHCl降低,說明升高溫度平衡逆向移動,得出正反應(yīng)方向為放熱反應(yīng),即ΔH<0;A、B兩點A點溫度低,平衡常數(shù)K(A)大。②結(jié)合可逆反應(yīng)2HCl(g)+O2(g) H2O(g)+Cl2(g)的特點,增大壓強(qiáng)平衡向右移動,αHCl增大,則相同溫度下,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比增壓前的大,曲線如答案中圖像所示。③有利于提高αHCl,則采取措施應(yīng)使平衡2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g)正向移動。A項,增大n(HCl),則c(HCl)增大,雖平衡正向移動,但αHCl減小,錯誤;B項,增大n(O2)即增大反應(yīng)物的濃度,D項,移去H2O即減小生成物的濃度,均能使平衡正向移動,兩項都正確;C項,使用更好的催化劑,只能加快反應(yīng)速率,不能使平衡移動,錯誤。(3)用在時間段2.0~6.0 min內(nèi)的HCl物質(zhì)的量的變化量除以這段時間 ,即可得2.0~6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率,計算過程見答案。
3.(xx浙江理綜,27)煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2,嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定,從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),降低了脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)
ΔH1=218.4 kJmol-1(反應(yīng)Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)
ΔH2=-175.6 kJmol-1(反應(yīng)Ⅱ)
請回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是______________________________。
(2)對于氣體參與的反應(yīng),表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c(B),則反應(yīng)Ⅱ的Kp=________(用表達(dá)式表示)。
(3)假設(shè)某溫度下,反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2),則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是________。
(4)通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時發(fā)生,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)如圖為實驗測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有________。
A.向該反應(yīng)體系中投入石灰石
B.在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度
C.提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù)
D.提高反應(yīng)體系的溫度
(6)恒溫恒容條件下,假設(shè)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ同時發(fā)生,且v1>v2,請在下圖中畫出反應(yīng)體系中c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。
答案 (1)高溫
(2)
(3)C
(4)如果氣相中SO2和CO2兩種氣體的濃度之比隨時間發(fā)生變化,則表明兩個反應(yīng)同時發(fā)生
(5)ABC
(6)
解析 (1)反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)增加的反應(yīng),則有ΔS>0,又知ΔH>0,該反應(yīng)若能自發(fā)進(jìn)行,說明ΔH-TΔS<0,高溫條件下反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。
(2)由用濃度表示的平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫方法可知,反應(yīng)Ⅱ的Kp應(yīng)為生成物平衡壓強(qiáng)的冪之積與反應(yīng)物平衡壓強(qiáng)的冪之積的比值,注意固體物質(zhì)不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中,故Kp=。
(3)相同溫度下,因兩個反應(yīng)的反應(yīng)物完全相同,反應(yīng)速率越大,則反應(yīng)的活化能越小,因此反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能;反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,生成物的能量高于反應(yīng)物的能量,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,生成物的能量應(yīng)低于反應(yīng)物的能量,故C項正確。
(4)若反應(yīng)體系中c(CO2)=c(SO2),則只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ;若反應(yīng)體系中c(SO2)=0,則只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ;若反應(yīng)體系中c(CO2)>c(SO2)且c(SO2)≠0,則反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ同時發(fā)生。
(5)由圖可知,CO的初始體積百分?jǐn)?shù)越大、溫度越低,CaS的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)越大,即反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的程度越大,則反應(yīng)Ⅰ產(chǎn)生的SO2就會越少,故B、C項正確,D項錯誤;向反應(yīng)體系中投入石灰石,因CaCO3+SO2CaSO3+CO2,也會減少SO2的產(chǎn)生,A項正確。
(6)因反應(yīng)Ⅰ與Ⅱ同時進(jìn)行,且v1>v2,反應(yīng)Ⅰ首先達(dá)到平衡狀態(tài),在建立平衡的過程中,c(SO2)逐漸增大。由于反應(yīng)Ⅱ在進(jìn)行的過程中,c(CO2)會逐漸增大,又會導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,c(SO2)又會逐漸減小。據(jù)此可畫出c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。
練出高分(一)
1.下列反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)的是( )
A.Cl2溶于水
B.NH3溶于水
C.可充電電池的反應(yīng),如H2O+Zn+Ag2OZn(OH)2+2Ag
D.合成NH3的反應(yīng)
答案 C
解析 A選項Cl2溶于水是可逆反應(yīng),Cl2+H2OHCl+HClO;B選項NH3溶于水是可逆反應(yīng),NH3+H2ONH3H2ONH+OH-;C選項可充電電池的反應(yīng)不是同時進(jìn)行的,也不是在相同條件下進(jìn)行的反應(yīng),不是可逆反應(yīng)。
2.下列反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)的是( )
A.H2和O2點燃生成H2O的反應(yīng)與H2O電解生成H2和O2的反應(yīng)
B.CuSO4吸水形成晶體藍(lán)礬與藍(lán)礬加熱失去水分子生成CuSO4
C.SO2溶于水
D.Na2O溶于水
答案 C
3.在一定量的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。已知反應(yīng)過程中某一時刻N(yùn)2、H2、NH3的濃度分別為0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.2 molL-1。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,可能存在的數(shù)據(jù)是( )
A.N2為0.2 molL-1,H2為0.6 molL-1
B.N2為0.15 molL-1
C.N2、H2均為0.18 molL-1
D.NH3為0.4 molL-1
答案 B
解析 對于本題,若反應(yīng)從題給某一時刻開始向正反應(yīng)方向進(jìn)行并達(dá)到平衡,此時NH3的濃度應(yīng)小于0.4 molL-1;若反應(yīng)從題給某一時刻開始向逆反應(yīng)方向進(jìn)行并達(dá)到平衡,此時N2的濃度應(yīng)小于0.2 molL-1,H2的濃度應(yīng)小于0.6 molL-1;從題給量的關(guān)系易知無論反應(yīng)進(jìn)行到什么程度,c(N2)∶c(H2)=1∶3,因此兩者不可能同時均為0.18 molL-1。
4.在已達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)2SO2+O22SO3中,充入由18O組成的氧氣一段時間后,18O存在于( )
A.多余的O2中 B.生成的SO3中
C.O2和SO3中 D.三種物質(zhì)中
答案 D
解析 充入18O2后,平衡正向移動生成含18O的三氧化硫。由于反應(yīng)具有可逆性,三氧化硫又分解生成含18O的二氧化硫和氧氣,故反應(yīng)一段時間后,三種物質(zhì)中均含18O。
5.下列說法可充分說明P(g)+Q(g)S(g)+R(g),在恒溫下、恒容密閉容器中的反應(yīng)已達(dá)平衡的是( )
A.容器里P、Q、R、S四種物質(zhì)共存
B.容器里Q、R的體積分?jǐn)?shù)不再改變
C.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)、密度不隨時間變化
D.單位時間內(nèi)生成n mol P同時生成n mol Q
答案 B
解析 只要反應(yīng)開始,容器里P、Q、R、S必共存,無法說明反應(yīng)是否已達(dá)平衡;因該反應(yīng)是氣體分子總數(shù)不變的可逆反應(yīng),因而反應(yīng)無論進(jìn)行到什么程度,其容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)、密度(恒容)都不會改變,因而選項C不能作為反應(yīng)已達(dá)平衡的標(biāo)志;選項B中,當(dāng)容器里Q、R的體積分?jǐn)?shù)不變時,表明反應(yīng)已達(dá)平衡;選項D均描述的是逆向反應(yīng)過程。
6.在一定溫度下,某體積不變的密閉容器中發(fā)生如下可逆反應(yīng):A2(g)+B2(g)2AB(g),該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( )
A.單位時間內(nèi)生成n mol A2的同時生成n mol AB
B.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時間變化而變化
C.單位時間內(nèi)生成2n mol AB的同時生成n mol B2
D.容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
答案 C
解析 可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,正、逆反應(yīng)速率相等,即生成n mol A2、n mol B2的同時生成2n mol的AB,故C正確,A不正確;又因該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng),故無論是否達(dá)平衡狀態(tài),總壓強(qiáng)以及混合氣體的平均相對分子質(zhì)量均保持不變。
7.對于可逆反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),正反應(yīng)速率分別用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示,逆反應(yīng)速率分別用v′(SO2)、v′(O2)、v′(SO3)表示,該反應(yīng)達(dá)平衡時,則下列關(guān)系式中正確的是( )
A.v(SO2)=v′(SO2) B.v(O2)=v(SO3)
C.v(SO3)=v′(O2) D.v(SO2)=v(SO3)
答案 A
解析 對于正反應(yīng)有v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2,對于逆反應(yīng)有v′(SO2)∶v′(O2)∶v′(SO3)=2∶1∶2,而達(dá)到平衡時有v(SO2)=v′(SO2)、v(O2)=v′(O2)、v(SO3)=v′(SO3)、v(SO3)=2v′(O2)。
8.一定條件下,將A、B、C三種物質(zhì)各1 mol通入一個密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2A+B2C,達(dá)到平衡時,B的物質(zhì)的量可能是( )
A.1.5 mol B.1 mol
C.0.5 mol D.0
答案 B
解析 用極端假設(shè)法考慮平衡完全向左進(jìn)行、完全向右進(jìn)行的兩種情形。
2A + B 2C
起始/mol 1 1 1
向左/mol 1+1 1+0.5 0
2A?。? B 2C
起始/mol 1 1 1
向右/mol 0 1-0.5 1+1
得到B的極值為1.5 mol和0.5 mol,實際上該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不可能完全向左、向右進(jìn)行到底,即0.5 mol”、“<”或“=”表示下列關(guān)系:
(1)v(H2)________v(NH3)。
(2)v(H2)________3v(N2)。
答案 (1)> (2)=
解析 (1)反應(yīng)達(dá)到平衡前,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,v(H2)>v(NH3)。
(2)v(H2)、v(N2)均表示正反應(yīng)速率,無論是否達(dá)到平衡,v(H2)∶v(N2)=3∶1。
17.一定條件下,可逆反應(yīng)A2+B22C達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài),經(jīng)測得平衡時c(A2)=0.5 molL-1,c(B2)=0.1 molL-1,c(C)=1.6 molL-1。若A2、B2、C的起始濃度分別用a molL-1、b molL-1、c molL-1表示,請回答:
(1)a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是________。
(2)a的取值范圍是________。
答案 (1)a-b=0.4 (2)0.4
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