（四川專用）2014屆高考化學總復習 第7章 第2講《化學反應進行的方向和化學平衡狀態(tài)》解析訓練

第二講化學反應進行的方向和化學平衡狀態(tài)一、選擇題(本題共7個小題，每題6分，共42分。每個小題只有一個選項符合題意)1下列關(guān)于HTS說法中正確的是 ()。AHTS可用于判斷所有條件下的反應能否自發(fā)進行BHTS只用于判斷溫度、體積一定的反應能否自發(fā)進行CHTS只用于判斷溫度、壓強一定的反應能否自發(fā)進行DHTS0的反應，在該條件下一定劇烈反應解析HTS判據(jù)只適用判斷一定溫度和壓強下的反應能否自發(fā)進行，A、B錯誤，C正確；HTS0的反應可以自發(fā)進行，但不一定是劇烈反應，D錯誤。答案C2分析下列反應在任何溫度下均能自發(fā)進行的是 ()。A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJ·mol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJ·mol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJ·mol1DH2O2(l)=O2(g)H2O(l)H98 kJ·mol1解析反應自發(fā)進行的前提條件是反應的HTS<0，溫度的變化可能使HTS的符號發(fā)生變化。對于A項，H>0，S<0，在任何溫度下，HTS>0，即任何溫度下，反應都不能自發(fā)進行；對于B項，H<0，S<0，在較低溫度下，HTS<0，即反應溫度不能過高；對于C項，H>0，S>0，若使反應自發(fā)進行，即HTS<0，必須提高溫度，即反應只有在較高溫度時能自發(fā)進行；對于D項，H<0，S>0，在任何溫度下，HTS<0，即在任何溫度下反應均能自發(fā)進行。答案D3向一密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定條件下使反應N23H22NH3發(fā)生，有關(guān)說法正確的是 ()。A達到化學平衡時，N2將完全轉(zhuǎn)化為NH3B達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度一定相等C達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度不再變化D達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率都為零解析可逆反應不可能進行到底，A錯；此反應中的任何時刻N2、H2濃度都不可能相等，B錯；達到化學平衡時正、逆反應速率相等但不為零，D錯。答案C4(2013·宜賓模擬)一定條件下，對于可逆反應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)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L1、0.3 mol·L1、0.08 mol·L1，則下列判斷正確的是 ()。Ac1c231B平衡時，Y和Z的生成速率之比為23CX、Y的轉(zhuǎn)化率不相等Dc1的取值范圍為0 mol·L1<c1<0.14 mol·L1答案D5已知某化學反應的平衡常數(shù)表達式為K，在不同的溫度下該反應的平衡常數(shù)如下表：t 7008008301 0001 200K1.671.111.000.600.38下列有關(guān)敘述不正確的是 ()。A該反應的化學方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B上述反應的正反應是放熱反應C若在1 L的密閉容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后溫度升高到830 ，此時測得CO2為0.4 mol，該反應達到平衡狀態(tài)D若平衡濃度符合關(guān)系式，則此時的溫度為1 000 解析依平衡常數(shù)的表達式可知A正確；升高溫度K減小，平衡左移，正反應為放熱反應，B正確；5 min后CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為0.6 mol·L1、0.6 mol·L1、0.4 mol·L1、0.4 mol·L1，<1，平衡向右移動，C錯誤；，D正確。答案C6在可逆反應2SO2O22SO3的平衡狀態(tài)下，保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2，下列說法正確的是(K為平衡常數(shù)，Qc為濃度商) ()。AQc不變，K變大，O2轉(zhuǎn)化率增大BQc不變，K變大，SO2轉(zhuǎn)化率增大CQc變小，K不變，O2轉(zhuǎn)化率減小DQc增大，K不變，SO2轉(zhuǎn)化率增大解析平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度一定，平衡常數(shù)不變，O2濃度增大，濃度商減小，增大O2濃度，O2轉(zhuǎn)化率減小，SO2轉(zhuǎn)化率增大，故選C。答案C7(2013·眉山聯(lián)考)N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H0T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為：t/s05001 0001 500c(N2O5)/(mol·L1)5.003.522.502.50下列說法不正確的是()。A500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.96×103mol·L1·s1BT1溫度下的平衡常數(shù)為K1125,1 000 s時轉(zhuǎn)化率為50%C其他條件不變時，T2溫度下反應到1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 mol·L1，則T1T2DT1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T3溫度下的平衡常數(shù)為K3，若K1K3，則T1T3解析v(N2O5)2.96×103 mol·L1·s1，A正確；1 000 s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化，即達到了化學平衡，列出三種量如下：2N2O54NO2O2起始/(mol·L1) 5.00 0 0平衡/(mol·L1) 2.50 5.00 1.25則K125，(N2O5)×100%50%，B正確；T2溫度下的N2O5濃度大于T1溫度下的，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應，則降低溫度平衡向放熱反應方向移動，即T2T1，C錯誤；對于吸熱反應來說，T越高，K越大，若K1K3，則T1T3，D正確。答案C二、非選擇題(本題共4個小題，共58分)8(12分)(2013·濰坊質(zhì)量檢測)由于溫室效應和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用引起了各界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，該反應的能量變化如圖所示：(1)上述反應平衡常數(shù)K的表達式為_，溫度降低，平衡常數(shù)K_(填“增大”、“不變”或“減小”)。(2)在體積為2 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示。從反應開始到5 min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v(H2)_。t/min0251015n(CO2)/mol10.750.50.250.25(3)在相同溫度容積不變的條件下，能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是_(填寫序號字母)。an(CO2)n(H2)n(CH3OH)n(H2O)1311b容器內(nèi)壓強保持不變cH2的消耗速率與CH3OH的消耗速率之比為31d容器內(nèi)的密度保持不變解析(1)該反應生成物比反應物能量低，是放熱反應；溫度降低，平衡正向移動，K值增大。(2)v(H2)3v(CO2)×30.15 mol·L1·min1。(3)反應過程中n(CO2)n(H2)n(CH3OH)n(H2O)之比不能作為判斷反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)。該反應是一個反應前后氣體物質(zhì)的量不相等的反應，當容器內(nèi)壓強不變時，說明正反應速率和逆反應速率相等，反應達到平衡。當氫氣的消耗速率與甲醇的消耗速率之比為31時，說明氫氣的消耗速率和生成速率相等，反應達到平衡。無論反應是否達到平衡，容器內(nèi)氣體的密度都不變。答案(1)K增大(2)0.15 mol·L1·min1(3)bc9(12分) (2013·南充預測)一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中反應CO(g)2H2(g)CH3OH(g)Ha kJ·mol1，Sb J·mol1·K1(a、b均為正數(shù))，達到化學平衡狀態(tài)。(1)500 時，從反應開始到達到化學平衡，以H2的濃度變化表示的化學反應速率是_(用nB、tB表示)。(2)判斷該可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志是_(填字母)。av生成(CH3OH)v消耗(CO)b混合氣體的密度不再改變c混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變dCO、H2、CH3OH的濃度均不再變化(3)300 時，將容器的容積壓縮到原來的，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產(chǎn)生的影響是_(填字母)。ac(H2)減小b正反應速率加快，逆反應速率減慢cCH3OH的物質(zhì)的量增加d重新平衡時減小解析(1)tB時間內(nèi)，生成nB mol CH3OH，則消耗2nB mol H2，則c(H2) mol·L1，v(H2) mol·L1·min1。(2)選項a，任何時刻都有v生成(CH3OH)v消耗(CO)；選項b，因體積不變，氣體的質(zhì)量不變，任何時刻密度都不變；選項c，根據(jù)，m氣體總不變，不變，說明n氣體總不變，所以反應達到平衡狀態(tài)；選項d，各物質(zhì)的濃度不變，反應也達到平衡狀態(tài)。(3)增大壓強平衡向著正反應方向移動，正、逆反應速率都增大，H2的物質(zhì)的量減小，CH3OH的物質(zhì)的量增大，體積縮小，但K不變，則達到新平衡時c(H2)比原平衡的大，重新平衡時減小，所以選項ab錯誤，cd正確。答案(1) mol·L1·min1(2)cd(3)cd10(17分)(2013·福州模擬)在一定溫度下將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式K_。(2)已知在700 時，該反應的平衡常數(shù)K10.6，則該溫度下反應CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)K2_，反應CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的平衡常數(shù)K3_。(3)已知在1 000 時，該反應的平衡常數(shù)K4為1.0，則該反應為_反應(填“吸熱”或“放熱”)。(4)能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_。(填編號)A容器中壓強不變Bc(CO2)c(CO)C生成a mol CO2的同時消耗a mol H2D混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變(5)在1 000 下，某時刻CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol，則此時v正_v逆(填“>”、“”或“<”)。該溫度下反應達到平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為_。解析(2)K2，K3K1(3)升高溫度，平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應方向移動即正反應是一個吸熱反應。(4)因為該反應為反應前后氣體體積不變的反應，所以壓強不變，平均相對分子質(zhì)量不變，均不能說明達到平衡狀態(tài)，A、D錯；選項B中CO2和CO的濃度相等，不能說明其濃度不再變化，故B錯；生成CO2代表逆反應，消耗H2代表正反應，且比值等于反應化學方程式中的化學計量數(shù)之比，選項C正確。(5)CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol時，H2為1.0 mol，CO為1.0 mol，H2O(g)為1.0 mol，其濃度分別為1.0 mol·L1、0.5 mol·L1、0.5 mol·L1、0.5 mol·L1，則Qc<1，該反應向正反應方向進行，v正>v逆。起始時，c(CO2)1.5 mol·L1c(H2)1 mol·L1設達到平衡時，CO的濃度為xCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) 1.5 1 0 0 x x x x 1.5x 1x x xK1，解得：x0.6 mol·L1所以，(CO2)×100%40%。答案(1)(2)1.670.77(3)吸熱(4)C(5)>40%11(17分)(2013·煙臺聯(lián)考)硫碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應：SO22H2OI2=H2SO42HI2HIH2I22H2SO4=2SO2O22H2O(1)分析上述反應，下列判斷正確的是_。a反應易在常溫下進行b反應中SO2氧化性比HI強c循環(huán)過程中需補充H2Od循環(huán)過程產(chǎn)生1 mol O2的同時產(chǎn)生1 mol H2(2)一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發(fā)生反應，H2物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。02 min內(nèi)的平均反應速率v(HI)_。該溫度下，H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K_。相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則_是原來的2倍。a平衡常數(shù) bHI的平衡濃度c達到平衡的時間 d平衡時H2的體積分數(shù)(3)實驗室用Zn和稀硫酸制取H2，反應時溶液中水的電離平衡_移動(填“向左”、“向右”或“不”)；若加入少量下列試劑中的_，產(chǎn)生H2的速率將增大。aNaNO3 bCuSO4cNa2SO4 dNaHSO3(4)以H2為燃料可制作氫氧燃料電池。已知2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJ·mol1某氫氧燃料電池釋放228.8 kJ電能時，生成1 mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為_。解析本題主要考查平衡理論和反應熱中的相關(guān)概念，意在考查考生綜合分析問題的能力。(1)題中3個反應相加，即得總反應式2H2O2H2O2，因此選項c符合題意。由于H2SO4是一種強酸，很穩(wěn)定，因此使H2SO4分解需要相當高的溫度，選項a錯；反應中SO2作還原劑，HI是還原產(chǎn)物，故還原性SO2強于HI，則氧化性HI強于SO2，b錯；根據(jù)總反應式可知選項d也錯。本題應選c。(2)結(jié)合圖像根據(jù)化學反應速率的定義v可得v(H2)0.05 mol·L1·min1，根據(jù)化學反應速率之比等于化學方程式中化學式的化學計量數(shù)之比得v(HI)2v(H2)0.1 mol·L1·min1。該反應的平衡常數(shù)K64。由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，a錯。由于題中反應是一個氣體體積不變的反應，故改變條件后的平衡和原平衡等效，因此選項b正確，d錯誤。HI的濃度是原來的2倍，由于濃度增大，反應速率加快，達到平衡所需的時間短，c錯。(3)隨著反應的進行，硫酸濃度減小，溶液中c(H)減小，酸性減弱，故水的電離平衡向右移動。若加入NaNO3(s)，則相當于溶液中存在HNO3，此時將不產(chǎn)生H2而產(chǎn)生NOx；加入CuSO4(s)后形成原電池，反應速率加快；加入Na2SO4(s)后對反應速率無影響；加入NaHSO3(s)后，由于發(fā)生反應HHSO=SO2H2O，溶液中c(H)減小，反應速率減小。綜上分析可知選項b符合題意。(4)當生成1 mol液態(tài)水時，共放熱286 kJ，故能量利用率為×100%80%。答案(1)c(2)0.1 mol·L1·min164b(3)向右b(4)80%