2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)規(guī)范練24 化學(xué)反應(yīng)的方向 化學(xué)平衡常數(shù) 魯科版.doc

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課時(shí)規(guī)范練24化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)平衡常數(shù)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說(shuō)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(jìn)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(guò)程D.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的H02.常溫下,某反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡常數(shù)K=COH2OCO2H2,恒容時(shí),溫度升高,H2的濃度減小,下列說(shuō)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(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+H23.(2018河南南陽(yáng)一中高三檢測(cè))已知NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2的反應(yīng)機(jī)理如下:2NO(g)N2O2(g)(快)H10平衡常數(shù)K1N2O2(g)+O2(g)2NO2(慢)H20平衡常數(shù)K2下列說(shuō)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(guò)程中的能量變化可用下圖表示4.在一定條件下發(fā)生反應(yīng)4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)H0,溫度為T1時(shí),向體積為2 L的恒容密閉容器中通入NO2和O2,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。下列說(shuō)法不正確的是()時(shí)間/s051015c(NO2)/(molL-1)4.002.522.00c3c(O2)/(molL-1)1.00c1c20.50A.05 s內(nèi)N2O5的平均反應(yīng)速率為0.148 molL-1s-1B.其他條件不變,將容器體積壓縮一半,則重新達(dá)到平衡時(shí)c(N2O5)2 molL-1C.設(shè)T1時(shí)平衡常數(shù)為K1,T2時(shí)平衡常數(shù)為K2,若T1K2D.T1時(shí)平衡常數(shù)為0.125(molL-1)-3,平衡時(shí)NO2和O2的轉(zhuǎn)化率均為50%5.(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(fù)對(duì)數(shù)(-lgK)值隨溫度(T)的變化曲線如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是()A.該反應(yīng)的H0B.A點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K(A)=10-2.294(molL-1)3C.NH3的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí),該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)D.30 時(shí),B點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的v(正)p2B.b、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù):KcKbC.a點(diǎn):2v(NH3)正=3v(H2)逆D.a點(diǎn):NH3的轉(zhuǎn)化率為8.(2019河北邢臺(tái)質(zhì)檢)一定溫度下,在三個(gè)體積均為2 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)。容器溫度K起始物質(zhì)的量/mol平衡物質(zhì)的量/mol平衡常數(shù)CO2H2SH2O6070.10.150.056070.20.36270.10.15610-3下列說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.容器達(dá)到平衡時(shí),再充入少量氦氣,平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)C.容器達(dá)到平衡時(shí),容器中COS的物質(zhì)的量濃度為0.025 molL-1D.607 K時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.50二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(2018湖北武漢部分學(xué)校調(diào)研)(14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(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,且K1K2,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?jǐn)?shù)隨溫度變化情況的曲線是(填“a”或“b”)。下列說(shuō)法能表明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是(填標(biāo)號(hào))。A.容器中氣體的壓強(qiáng)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(duì)分子質(zhì)量不再變化D.v正(H2)=2v正(CH3OH)(3)500 K時(shí),在2 L密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min達(dá)到平衡,平衡時(shí)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=。10.(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(shí),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(dá)到平衡時(shí)CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)(CH3OH)與起始時(shí)n(H2)n(CO)的關(guān)系如圖1所示。圖1當(dāng)起始n(H2)n(CO)=2時(shí),經(jīng)過(guò)5 min反應(yīng)達(dá)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(shí)再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,達(dá)到新平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”或“不變”)。當(dāng)n(H2)n(CO)=3.5時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡后,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖1中的(填“D”“E”或“F”)點(diǎn)。(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(qiáng)(p)的關(guān)系如圖2所示。圖2A、B、C三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為。若達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí),容器的體積為10 L,則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積為L(zhǎng)。11.(2018課標(biāo)全國(guó),28節(jié)選)(15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?wèn)題:(1)F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25 時(shí)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(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示t=時(shí),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(shí),測(cè)得體系中pO2=2.9 kPa,則此時(shí)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(qiáng)p(35 )63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。25 時(shí)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(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。(2)對(duì)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(rèn)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(biāo)號(hào))。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(shí)規(guī)范練24化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)平衡常數(shù)1.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(jìn)行的也不一定較快,A項(xiàng)錯(cuò)誤;石墨轉(zhuǎn)化為金剛石,H0,該反應(yīng)是非自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),只要H-TS0,反應(yīng)就不能自發(fā)進(jìn)行,C項(xiàng)正確;反應(yīng)NH3(s)+HCl(g)NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,H-TS0,從方程式知TS0,說(shuō)明H2.00 molL-1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于放熱反應(yīng),溫度越高,平衡常數(shù)越小,C項(xiàng)正確;達(dá)平衡時(shí)NO2=2.00 molL-1,O2=0.50 molL-1,N2O5=1.00 molL-1,則K=1.0022.0040.50=0.125(molL-1)-3,平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為2.00molL-14.00molL-1100%=50%,O2的轉(zhuǎn)化率為0.50molL-11.00molL-1100%=50%,D項(xiàng)正確。5.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(dòng),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),H0,故A項(xiàng)正確;A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的-lgK=2.294,則平衡常數(shù)K(A)=10-2.294(molL-1)3,故B項(xiàng)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(kāi)始后NH3的體積分?jǐn)?shù)始終不變,所以NH3的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;30 時(shí),B點(diǎn)的濃度商Q大于平衡常數(shù)K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則B點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)的v(正)p1,A項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)正確;a點(diǎn)為平衡點(diǎn),應(yīng)為3v(NH3)正=2v(H2)逆,C項(xiàng)錯(cuò)誤;a點(diǎn)時(shí),假設(shè)反應(yīng)后氣體總體積為1 L,則N2為0.1 L、H2為0.3 L,未反應(yīng)的NH3為0.6 L,參加反應(yīng)的NH3為0.2 L,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為0.20.6+0.2100%=25%,D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.D由容器中數(shù)據(jù)可計(jì)算出607 K時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)開(kāi)始/(molL-1)0.050.07500轉(zhuǎn)化/(molL-1)0.0250.0250.0250.025平衡/(molL-1)0.0250.050.0250.025平衡常數(shù)K=COSH2OCO2H2S=0.5,D項(xiàng)正確;對(duì)比、可知隨溫度升高,平衡常數(shù)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),說(shuō)明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)放熱,A項(xiàng)錯(cuò)誤;相對(duì)于,是成比例的增加投料量,相當(dāng)于加壓,由于題給反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng),所以平衡不移動(dòng),COS=2COS=0.05 molL-1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;容器平衡時(shí),再充入少量氦氣,容器體積不變,各成分濃度不變,平衡不移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤。9.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(jìn)行,甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小,因此能正確反映體系中甲醇體積分?jǐn)?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(qiáng)不再變化能表明反應(yīng)已達(dá)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(guò)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(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài),B錯(cuò)誤;混合氣的平均相對(duì)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(duì)分子質(zhì)量不再變化可以說(shuō)明達(dá)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(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。(3)4 min達(dá)到平衡,平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%,則消耗CO是3.2 mol,因此消耗氫氣是6.4 mol,H2濃度變化是3.2 molL-1,所以04 min,反應(yīng)的v(H2)=3.2 molL-14 min=0.8 molL-1min-1。剩余CO是0.4 molL-1,氫氣是0.8 molL-1,最初生成甲醇是1.6 molL-1,設(shè)分解的甲醇是x molL-1,則生成二甲醚是0.5x molL-1,所以根據(jù)2CH3OH=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(molL-1)-2=1.25 (molL-1)-2。反應(yīng)中CH3OH的轉(zhuǎn)化率=1.28/1.6100%=80%。10.答案 (1)0.12 molL-1min-1增大F(2)KA=KBKC2解析 (1)n(H2)n(CO)=2,因?yàn)閚(CO)+n(H2)=3 mol,則n(H2)=2 mol,n(CO)=1 mol,05 min內(nèi)轉(zhuǎn)化的n(CO)=0.6 mol,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)=0.6 molL-15 min=0.12 molL-1min-1,K=0.30.20.42(molL-1)-2。再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol時(shí),體系的濃度商Q=0.3+0.2(0.2+0.2)0.42(molL-1)-2,Qv(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(jì)量數(shù)比投料時(shí)產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)最大,否則都會(huì)使產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)減小,故應(yīng)選F點(diǎn)。(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KCKC。達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí),容器的體積為10 L,狀態(tài)A與B的平衡常數(shù)相同,狀態(tài)A時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率是0.5,則平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量是10 mol(1-0.5)=5 mol,濃度是0.5 molL-1,H2=1 molL-1,生成甲醇的物質(zhì)的量是5 mol,濃度是0.5 molL-1,所以平衡常數(shù)KA=1;設(shè)狀態(tài)B時(shí)容器的體積是V L,狀態(tài)B時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率是0.8,則平衡時(shí),CO的物質(zhì)的量濃度為2V molL-1,氫氣的物質(zhì)的量濃度是4V molL-1,生成甲醇的物質(zhì)的量濃度是8V molL-1,KB=8V2V(4V)2=1(molL-1)-2,解得V=2。11.答案 (1)30.06.010-2大于溫度提高,體積不變,總壓強(qiáng)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(qiáng)提高13.4(2)AC解析 (1)依據(jù)反應(yīng):N2O5(g)2NO2(g)+ O2(g)及氣體的物質(zhì)的量與其形成的壓強(qiáng)成正比,生成的O2的壓強(qiáng)p(O2)=2.9 kPa,則剩余N2O5形成的壓強(qiáng)p(N2O5)=35.8 kPa-2.9 kPa2=30.0 kPa。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(qiáng)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(qiáng)提高,所以N2O5完全分解后體系壓強(qiáng)大于63.1 kPa。t=時(shí),體系的總壓強(qiáng)為63.1 kPa為平衡時(shí)的總壓強(qiáng),此時(shí)N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強(qiáng)為:p(O2)=35.8 kPa2=17.9 kPa。若NO2不生成N2O4,則此時(shí)的總壓應(yīng)為35.8 kPa=89.5 kPa,而實(shí)際壓強(qiáng)為63.1 kPa,壓強(qiáng)差為:89.5 kPa-63.1 kPa=26.4 kPa2NO2N2O4壓強(qiáng)差 2 1126.4 kPa26.4 kPa則剩余NO2的分壓為:63.1 kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8 kPa由此可求反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為(18.8 kPa)226.4 kPa=13.4 kPa。(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(xiàng)正確;根據(jù)第二步和第三步可知中間產(chǎn)物有NO、NO3,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)第二步反應(yīng)是慢反應(yīng)可知,說(shuō)明該步的反應(yīng)物有效碰撞低,C項(xiàng)正確;活化能越低反應(yīng)越易發(fā)生,第三步反應(yīng)快說(shuō)明該步反應(yīng)的活化能較低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。