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2019年高考化學總復習 專題7 化學反應速率與化學平衡 第二單元 化學反應的方向與限度課后達標檢測 蘇教版 一、選擇題 1．下列反應在任何溫度下均能自發(fā)進行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝163 kJmol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJmol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝91 kJmol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJmol－1 解析：選D。對于A項，ΔH>0，ΔS<0，在任何溫度下，ΔH－TΔS>0，即任何溫度下反應都不能自發(fā)進行；對于B項，ΔH<0，ΔS<0，在較低溫度下，ΔH－TΔS<0，即低溫下反應能自發(fā)進行；對于C項，ΔH>0，ΔS>0，若使反應自發(fā)進行，即ΔH－TΔS<0，必須升高溫度，即反應只有在較高溫度時能自發(fā)進行；對于D項，ΔH<0，ΔS>0，在任何溫度下，ΔH－TΔS<0，即在任何溫度下反應均能自發(fā)進行。 2．下列有關(guān)化學平衡常數(shù)的描述中正確的是(　　) A．化學平衡常數(shù)的大小取決于化學反應的內(nèi)因，與其他外界條件無關(guān) B．相同溫度下，反應A＋BC與反應CA＋B的化學平衡常數(shù)相同 C．反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的化學平衡常數(shù)隨溫度升高而增大 D．反應A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)表達式為K＝ 解析：選D?；瘜W平衡常數(shù)內(nèi)因由反應物本身的性質(zhì)決定，外因只受溫度影響，A項錯；同溫下，同一反應的正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，一般不相等，B項錯；該反應為放熱反應，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，C項錯。 3．向恒溫恒壓容器中充入2 mol NO、1 mol O2，發(fā)生反應：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。下列情況不能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是(　　) A．容器體積不再改變 B．混合氣體的顏色不再改變 C．混合氣體的密度不再改變 D．NO與O2的物質(zhì)的量的比值不再改變 解析：選D。這是一個氣體體積變化的反應，恒壓條件下，體積不變，則說明達到平衡，A正確。同理混合氣體密度不變，說明達到平衡，C正確。氣體顏色不變，說明c(NO2)不變，B正確。NO、O2按化學計量數(shù)比投料，反應過程中兩者物質(zhì)的量之比始終為化學計量數(shù)比，D錯誤。 4．在一定體積的密閉容器中發(fā)生下列反應：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)，其中CO2 的起始濃度為1.0 molL－1。當反應達到平衡時，測得CO2的轉(zhuǎn)化率大于NH3的轉(zhuǎn)化率，則NH3的起始濃度可能是(　　) A．0.5 molL－1　　　　　　 B．1.0 molL－1 C．1.5 molL－1 D．3.0 molL－1 解析：選D。設(shè)CO2濃度的變化量為x，則NH3濃度的變化量為2x，若CO2的轉(zhuǎn)化率大于NH3，則NH3的起始濃度應大于2.0 molL－1。 5．下列說法中，不正確的是(　　) A．常溫下，反應4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH＜0、ΔS＜0 B．在其他條件不變時，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)轉(zhuǎn)化關(guān)系中(如圖)，縱坐標表示O2的轉(zhuǎn)化率 C．在其他條件不變時，向H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡體系中加入催化劑，反應速率加快，I2的轉(zhuǎn)化率不變 D．14CO2與碳在高溫條件下發(fā)生反應：CO2＋C2CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的微粒有14CO2、14CO、14C 解析：選B。A項中該反應為熵減反應，能自發(fā)進行，說明是放熱反應，正確。B項中提高了O2的含量，使SO2轉(zhuǎn)化率提高，而O2轉(zhuǎn)化率降低，錯誤。C項中催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，不影響平衡移動，正確。D項說明化學平衡是一種動態(tài)平衡，正確。 6．在容積可變的密閉容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時氮氣的體積分數(shù)接近于(　　) A．5% B．10% C．15% D．20% 解析：選C。達到平衡時，H2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為8 mol25%＝2 mol。在一定條件下，N2與H2發(fā)生反應： N2＋3H22NH3 起始物質(zhì)的量/mol 2 8 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol 2 平衡物質(zhì)的量/mol 6 同溫同壓下，氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比，故平衡時氮氣的體積分數(shù)為100%≈15%。 7．(xx高考天津卷)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝210－5。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2 ℃，固體雜質(zhì)不參與反應。 第一階段：將粗鎳與CO反應轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4； 第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230 ℃制得高純鎳。 下列判斷正確的是(　　) A．增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數(shù)增大 B．第一階段，在30 ℃和50 ℃兩者之間選擇反應溫度，選50 ℃ C．第二階段，Ni(CO)4分解率較低 D．該反應達到平衡時，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO) 解析：選B。增加c(CO)，平衡正向移動，但平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，A項錯誤；第一階段，50 ℃時，反應速率較快且Ni(CO)4為氣態(tài)，能從反應體系中分離出來，B項正確；相同溫度下，第二階段與第一階段的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，則230 ℃時，第二階段的平衡常數(shù)K′＝5104，反應進行的程度大，故Ni(CO)4分解率較高，C項錯誤；該反應達到平衡時，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D項錯誤。 8．室溫下，體積為2 L的密閉容器中A、B、C三種氣體的起始濃度和平衡濃度如下表： 物質(zhì) A B C 初始濃度/molL－1 0.1 0.2 0 平衡濃度/molL－1 0.05 0.05 0.1 下列說法中正確的是(　　) A．發(fā)生的反應可表示為A＋B2C B．反應達到平衡時B的轉(zhuǎn)化率為25% C．若起始時密閉容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C時，反應達平衡時，c(A)＝0.05 molL－1 D．改變起始時容器中各氣體的物質(zhì)的量，可以改變此反應的平衡常數(shù) 解析：選C。根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，可知發(fā)生的反應為A＋3B2C，A項錯誤；反應達到平衡時，B的轉(zhuǎn)化率＝100%＝75%，B項錯誤；起始時密閉容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C時，與原平衡是等效平衡，達平衡時各物質(zhì)濃度與原平衡相同，C項正確；溫度不變，反應的平衡常數(shù)不變，D項錯誤。 9．在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表： 溫度/℃ 25 80 230 平衡常數(shù) 5104 2 1.910－5 下列說法不正確的是(　　) A．上述生成Ni(CO)4的反應為放熱反應 B．25 ℃時反應Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)為210－5 C．在80 ℃時，測得某時刻Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5 molL－1，則此時v正>v逆 D．80 ℃達到平衡時，測得n(CO)＝0.3 mol，則Ni(CO4)的平衡濃度為2 molL－1 解析：選C。溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，A正確；Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)為題給反應的逆反應，溫度相同時，兩個反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系，B正確；C項中該時刻Qc＝＝8>K，反應逆向進行，v逆>v正，C錯誤；D項中CO的平衡濃度為1 molL－1，由K＝2可計算出Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL－1，D正確。 二、非選擇題 10．甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。 (1)若在恒溫恒容的容器內(nèi)進行反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，則可用來判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志有________(填字母)。 A．CO百分含量保持不變 B．容器中H2濃度與CO濃度相等 C．容器中混合氣體的密度保持不變 D．CO的生成速率與CH3OH的生成速率相等 (2)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種： ①甲醇蒸汽重整法。該法中的一個主要反應為CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，此反應能自發(fā)進行的原因是 ________________________________________________________________________。 ②甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO2ZnO為催化劑時原料氣比例與反應的選擇性(選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多)關(guān)系如圖所示。則當n(O2)/n(CH3OH)＝0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應方程式為________________________________________； 在制備H2時最好控制n(O2)/n(CH3OH)＝______________________________________。 解析：(1)濃度成比例不能說明反應達到平衡，B錯誤。氣體總質(zhì)量一定，容器體積一定，密度始終不變，C錯誤。 (2)①無法判斷該反應的焓變化，但該反應是一個熵增的反應，若是放熱反應一定能自發(fā)；若是吸熱反應，高溫下能自發(fā)。②n(O2)/n(CH3OH)＝0.25時，主要生成甲醛。制備H2則要求H2的選擇性好，由圖可知在n(O2)/n(CH3OH)＝0.5時，H2的選擇性接近100%。 答案：(1)AD (2)①該反應是一個熵增的反應(ΔS＞0) ②2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O　0.5 11．(xx高考海南卷)順1，2二甲基環(huán)丙烷和反1，2二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化： 該反應的速率方程可表示為v(正)＝k(正)c(順)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時為常數(shù)，分別稱作正、逆反應速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}： (1)已知：t1溫度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1。該溫度下反應的平衡常數(shù)值K1＝________；該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。 (2)t2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的曲線是________(填曲線編號)，平衡常數(shù)值K2＝________；溫度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是____________________________________。 解析：(1)t1溫度下，達到平衡時，v(正)＝v(逆)，即 k(正)c(順)＝k(逆)c(反)，則＝＝3，而平衡常數(shù)K1＝，故K1＝3。該反應的反應熱ΔH＝Ea(正)－Ea(逆)<0。(2)隨著反應的進行，c(順)越來越小，因此正反應速率越來越小，順式異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的曲線越來越平緩，故曲線為B。t2溫度下達到平衡時順式異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)為30%，反式異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)為70%，K2＝＝。t1→t2，平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應方向移動，而該反應為放熱反應，升高溫度時，平衡向逆反應方向移動，故t2>t1。 答案：(1)3　小于　(2)B　　大于　放熱反應升高溫度時平衡向逆反應方向移動 12．(xx高考全國卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列問題： (1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下： ①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ/mol ②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ/mol 兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是____________________________；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應條件是________________；提高丙烯腈反應選擇性的關(guān)鍵因素是__________。 (2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對應的溫度為460 ℃。低于460 ℃時，丙烯腈的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 高于460 ℃時，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是________(雙選，填標號)。 A．催化劑活性降低　　　　　 B．平衡常數(shù)變大 C．副反應增多 D．反應活化能增大 (3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為______，理由是____________________________________________________。 進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為____________。 解析：(1)由于反應①和②均為放出熱量較多的反應，產(chǎn)物的能量較低，故兩個反應在熱力學上趨勢很大；由于反應①為放熱反應，且該反應為氣體分子數(shù)增大的反應，故降低溫度和減小壓強均有利于反應正向進行，從而提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率；提高丙烯腈反應選擇性的關(guān)鍵因素是使用合適的催化劑。(2)反應①為放熱反應，升高溫度，丙烯腈的平衡產(chǎn)率應降低，故低于460 ℃時，丙烯腈的產(chǎn)率不是對應溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460 ℃時，催化劑的活性降低、副反應增多均可能導致丙烯腈的產(chǎn)率降低，A、C項正確；該反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)減小，B項錯誤；升高溫度可以提高活化分子的百分數(shù)，但不能改變反應所需的活化能，D項錯誤。(3)從題圖(b)中可看出當n(氨)/n(丙烯)≈1.0時，丙烯腈的產(chǎn)率最高，此時幾乎沒有丙烯醛；只發(fā)生反應①時NH3、O2、C3H6的物質(zhì)的量之比為1∶1.5∶1，結(jié)合空氣中O2的體積分數(shù)約為20%，可確定進料氣NH3、空氣、C3H6的理論體積之比約為1∶7.5∶1。 答案：(1)兩個反應均為放熱量大的反應　降低溫度、減小壓強　催化劑 (2)不是　該反應為放熱反應，平衡產(chǎn)率應隨溫度升高而降低　AC (3)1.0　該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低　1∶7.5∶1