专题7第2单元 化学反应的方向和限度.docx

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专题7第2单元化学反应的方向和限度

1．中学化学教材中有大量数据,下列是某同学对数据的利用情况,其中正确的是（　　）

A．利用沸点数据推测将一些液体混合物分离开来的可能性

B．利用反应热数据的大小判断不同反应的反应速率的大小

C．利用焓变或熵变的数据单独判断反应是否能自发进行

D．利用溶液的pH与7的大小关系,来判断任何温度下溶液的酸碱性

解析:

选A.反应热数据的大小只能说明反应过程放出或吸收热量的多少,与反应速率的大小没有关系,B错;利用焓变和熵变的复合判据可以判断反应能否自发进行,仅仅利用单一判据不能判断反应能否自发进行,C错;判断任何温度下溶液的酸碱性,应该根据溶液中c（H＋）和c（OH－）的相对大小来判断,D错.

2．已知某温度下,下列两个反应的平衡常数分别为K1和K2:

2NiO（s）

2Ni（s）＋O2（g）,2CO（g）＋O2（g）

2CO2（g）.则NiO（s）＋CO（g）

Ni（s）＋CO2（g）的平衡常数K为（　　）

A．1/2（K1＋K2）　B．K1K2

C.

D.

解析:

选D.K1＝c（O2）;K2＝c2（CO2）/[c2（CO）·c（O2）].则K1K2＝c2（CO2）/c2（CO）＝K2,K＝

.

3．（2012·湖州高三调研）在恒温、恒压下,amolA和bmolB在一个容积可变的容器中发生反应:

A（g）＋2B（g）

2C（g）,一段时间后达到平衡,生成nmolC.则下列说法中正确的是（　　）

A．物质A、B的转化率之比为1∶2

B．起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为（a＋b）∶（a＋b－

）

C．当2v正（A）＝v逆（B）时,反应一定达到平衡状态

D．充入惰性气体（如Ar）,平衡向正反应方向移动

解析:

选C.根据化学方程式,A、B转化的物质的量分别为0.5nmol、nmol,故A、B的转化率之比为

∶

＝b∶2a,A错;由于该反应在恒温、恒压下进行,因此起始时和平衡时容器中的压强之比为1∶1,B错;当2v正（A）＝v逆（B）时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C对;充入惰性气体（如Ar）,由于保持恒压,则容器体积增大,平衡向气体分子数增多的方向（逆反应方向）移动,D错.

4.

（2012·皖南八校联考）某可逆反应正向反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是（　　）

A．该反应为吸热反应

B．当反应达到平衡时,降低温度,A的转化率减小

C．升高温度平衡常数K增大;压强增大,平衡向正反应方向移动

D．加入催化剂,反应速率增大,E1减小,E2减小,反应热不变

解析:

选D.由图中的信息可知反应后能量降低,故为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,A的转化率提高,升高温度,平衡向逆反应方向移动,K减小,故A、B、C错误;加入催化剂,可以降低反应的活化能,故D正确.

5．工业上合成甲醇一般采用下列反应:

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH<0,下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）:

温度/℃

250

350

K/（mol·L－1）－2

2.041

x

（1）下列符合表中的平衡常数x的数值是________（填序号）.

a．0　　　b．0.012　　　c．32.081　　　d．100

（2）在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:

c（CO）

c（H2）

c（CH3OH）

0min

0.8mol·L－1

1.6mol·L－1

0

2min

0.6mol·L－1

y

0.2mol·L－1

4min

0.3mol·L－1

0.6mol·L－1

0.5mol·L－1

6min

0.3mol·L－1

0.6mol·L－1

0.5mol·L－1

在2min到4min内,用H2表示的平均反应速率为______.反应达到平衡时CO的转化率为________.反应在第2min时改变了反应条件,改变的条件可能是________（填序号）.

a．使用催化剂　　B．降低温度　　c．增加H2的浓度

解析:

（1）ΔH<0,所以正反应为放热反应,故平衡常数随着温度的升高而降低,x<2.041,而且因为是可逆反应,平衡常数不可能为0.

（2）根据表格中CO或CH3OH的浓度可知y＝1.2mol·L－1,所以在2min到4min内,用H2表示的平均反应速率为（1.2mol·L－1－0.6mol·L－1）/（4min－2min）＝0.3mol·L－1·min－1;4min时,反应已达到平衡,故CO的转化率为

×100%＝62.5%;开始2min内的反应速率比2min到4min的反应速率小,故从第2min开始可能使用了催化剂.

答案:

（1）b

（2）0.3mol·L－1·min－1　62.5%　a

1．（2010·高考北京卷）某温度下,H2（g）＋CO2（g）

H2O（g）＋CO（g）的平衡常数K＝

.该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2（g）和CO2（g）,其起始浓度如下表所示.

起始浓度

甲

乙

丙

c（H2）/（mol/L）

0.010

0.020

0.020

c（CO2）/（mol/L）

0.010

0.010

0.020

下列判断不正确的是（　　）

A．平衡时,乙中CO2的转化率大于60%

B．平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%

C．平衡时,丙中c（CO2）是甲中的2倍,是0.012mol/L

D．反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢

解析:

选C.本题考查化学平衡常数及转化率的计算,意在考查考生对数据的分析和处理能力.设平衡的甲中CO2的转化浓度为xmol/L,则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为（0.01－x）mol/L、（0.01－x）mol/L、xmol/L、xmol/L,根据平衡常数K＝

＝

解得x＝0.006,则甲中CO2的转化率为

×100%＝60%,,由于乙相对于甲增大了c（H2）,因此CO2的转化率增大,A项正确;设平衡时丙中CO2的转化浓度为ymol/L,则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为（0.02－y）mol/L、（0.02－y）mol/L、ymol/L、ymol/L,根据平衡常数K＝

＝

解得y＝0.012,则丙中CO2的转化率为

×100%＝60%,B项正确;平衡时甲中c（CO2）＝0.01－0.006＝0.004（mol/L）,丙中c（CO2）＝0.02－0.012＝0.008（mol/L）,C项错误;反应开始时,丙中反应物浓度最大,反应速率最快,甲中反应物浓度最小,反应速率最慢,D项正确.

2．（2011·高考江苏卷）700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）

反应过程中测定的部分数据见下表（表中t2>t1）:

反应时间/min

n（CO）/mol

H2O/mol

0

1.20

0.60

t1

0.80

t2

0.20

下列说法正确的是（双选）（　　）

A．反应在t1min内的平均速率为v（H2）＝0.40/t1mol·L－1·min－1

B．保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O,达到平衡时,n（CO2）＝0.40mol

C．保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率增大,H2O的体积分数增大

D．温度升高至800℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为吸热反应

解析:

选BC.对各选项分析如下:

A项反应在t1min内的平均速率是t1min内H2浓度变化与t1的比值,而不是H2物质的量的变化与t1的比值.B项因为反应前后物质的量保持不变,保持其他条件不变,平衡常数不会改变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O,与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20molCO效果是一致的,达到平衡时,n（CO2）＝0.40mol.C项保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,平衡向右移动,达到新平衡时CO转化率增大,H2O转化率减小,H2O的体积分数会增大.D项原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入）结果为1,温度升高至800℃,上述反应平衡常数为0.64,说明温度升高,平衡是向左移动的,那么正反应为放热反应.

3．（2011·高考浙江卷）某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定.

（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计）,在恒定温度下使其达到分解平衡:

NH2COONH4（s）

2NH3（g）＋CO2（g）

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:

温度/℃

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

平衡总压强/kPa

5.7

8.3

12.0

17.1

24.0

平衡气体总浓度/mol·L－1

2.4×10－3

3.4×10－3

4.8×10－3

6.8×10－3

9.4×10－3

①可以判断该分解反应已经达到平衡的是________.

A．2v（NH3）＝v（CO2）

B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据,列式计算25.0℃时的分解平衡常数:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量______（填“增加”“减少”或“不变”）.

④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH______0（填“>”“＝”或“<”）,熵变ΔS____0（填“>”“＝”或“<”）.

（2）已知:

NH2COONH4＋2H2O

NH4HCO3＋NH3·H2O该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c（NH2COO－）随时间的变化趋势如下图所示.

⑤计算25.0℃时,0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率:

__________.

⑥根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大:

________________________________________________________________________.

解析:

（1）①根据化学平衡状态判断标志是v正＝v逆,各组分浓度不再发生变化,由NH2COONH4（s）

2NH3（g）＋CO2（g）可见该反应为不等体积变化（即反应物和生成物气体分子数不相同）,可以得恒容状态下压强不变或混合气体密度不变时,反应即达到平衡状态,但上述反应中反应物无气体参加,因此生成物中各组分气体体积分数恒定不变.

②根据K＝c2（NH3）·c（CO2）＝

2·

≈1.6×10－8（mol·L－1）3.

③由NH2COONH4（s）

2NH3（g）＋CO2（g）正反应气体分子数增加,增大压强平衡向逆反应方向移动.

④由表中数据可以得出温度升高,压强增大,即随着温度的升高,平衡向正反应方向移动,因此正反应是吸热反应,所以ΔH>0;根据NH2COONH4（s）

12NH3（g）＋CO2（g）,正反应是生成物气体分子数增多的反应,所以ΔS>0.

⑤根据v＝

得到v＝

＝0.05mol·L－1·min－1.

⑥由图像数据可以得出,用不同初始浓度、不同温度下的平均反应速率的大小来说明:

如25℃时反应物的起始浓度较小,但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15.0℃时的大.

答案:

（1）①BC　②K＝c2（NH3）·c（CO2）＝

2

＝

×（4.8×10－3mol·L－1）3≈1.6×10－8（mol·L－1）3

③增加　④>　>

（2）⑤0.05mol·L－1·min－1

⑥25℃时反应物的起始浓度较小,但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15.0℃时的大

一、选择题

1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是（　　）

A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度

B．当一个可逆反应达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等都等于0

C．平衡状态是一种静止的状态,因为反应物和生成物的浓度已经不再改变

D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

解析:

选A.可逆反应达到平衡状态后,虽v正＝v逆,但均不为0,是动态平衡,B、C错;通过改变影响化学平衡移动的条件就可以改变化学反应的限度,D错.

2．（2012·台州高三调研）下列关于平衡常数的说法中,正确的是（　　）

A．在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度表示,生成物浓度用平衡浓度表示

B．化学平衡常数较大的可逆反应,所有反应物的转化率一定大

C．可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度

D．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关

解析:

选C.平衡常数中的浓度都是平衡浓度,平衡常数仅受温度影响,其大小可以描述反应的限度,A、D错误,C正确.转化率不但受平衡常数的影响,而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响,B错误.

3．一定条件下,对于可逆反应X（g）＋3Y（g）

2Z（g）,若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为零）,达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L,则下列判断不合理的是（　　）

A．c1∶c2＝1∶3

B．平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3

C．X、Y的转化率相等

D．c1的取值范围为0

解析:

选B.本题考查化学平衡问题,X与Y的转化按系数比（1∶3）进行,平衡时X与Y的浓度比为1∶3,则初始时X、Y的浓度比也为1∶3（已知c1、c2、c3不为零）,所以A正确;Y和Z的生成速率与转化的量有关,在平衡状态下,Z和Y转化的浓度比为系数比（2∶3）,所以速率比为2∶3,所以B错误;当反应物初始物料比为系数比时,则转化率相等,所以C正确;对反应X（g）＋3Y（g）

2Z（g）由平衡时的浓度进行一边倒计算,则得出c1的取值范围为0

4．容积固定的密闭容器内有反应X（g）＋2Y（g）

2Z（g）　ΔH＝＋akJ/mol（a>0）,若向密闭容器中通入1molX和2molY,达平衡状态时,吸收热量bkJ,则下列判断正确的是（　　）

A．当a＝b>0时,该反应达到化学平衡状态

B．该反应达到化学平衡状态时,一定有a>b

C．当密闭容器内气体密度不再改变时,该反应达到化学平衡状态

D．该反应达到化学平衡状态时,密闭容器内气体的物质的量可能会变

解析:

选B.热化学方程式中的ΔH＝＋akJ/mol,是指1molX完全反应吸收的热量为akJ,因为是可逆反应,1molX和2molY达到化学平衡时一定有a>b,A错,B对.因为反应前后均是气体,且容器体积不变,则气体密度不再改变时不能判断反应是否达到化学平衡状态,C错.此反应是气体体积缩小的反应,达到化学平衡状态时,密闭容器内气体的物质的量一定不变,D错.

5．（2012·嘉兴高三期末）在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:

物质

X

Y

Z

初始浓度/mol·L－1

0.1

0.2

0

平衡浓度/mol·L－1

0.05

0.05

0.1

下列说法错误的是（　　）

A．反应达到平衡时,X的转化率为50%

B．反应可表示为X＋3Y

2Z,其平衡常数为1600

C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大

D．改变温度可以改变此反应的平衡常数

解析:

选C.根据转化率的定义得X的转化率为50%,A正确;浓度的变化量之比等于化学计量数之比,得出反应方程式,计算得平衡常数为1600,B正确;增大压强,平衡正向移动,平衡常数只受温度影响,C不正确;D正确.

6．一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:

A（s）＋2B（g）

C（g）＋D（g）,当下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的是（　　）

①混合气体的密度　②容器内气体的压强　③混合气体的总物质的量　④B的物质的量浓度

A．①④B．②③

C．②③④D．②④

解析:

选A.①反应前后的体积不变,但气体的总质量发生了变化,所以当混合气体的密度不变时,可说明反应已达到平衡状态;②反应前后气体的体积始终保持不变,容器内气体的压强不变,不能判断是否达到平衡;③反应前后气体的体积始终保持不变,混合气体的总物质的量也始终保持不变,不能判断是否达到平衡;④由于容积恒定,B的物质的量浓度不变时表明反应达到化学平衡状态.

7．实验室用4molSO2与2molO2进行下列反应:

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1,当放出314.624kJ热量时,SO2的转化率为（　　）

A．40%B．50%

C．80%D．90%

解析:

选C.根据放出314.624kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为:

×2＝3.2mol,故SO2的转化率为:

×100%＝80%.

8．（2012·金华高三联考）用于净化汽车尾气的反应:

2NO（g）＋2CO（g）

2CO2（g）＋N2（g）,已知该反应速率极慢,570K时平衡常数为1×1059.下列说法正确的是（　　）

A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中一定不再含有NO或CO

B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度

C．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂

D．570K时该反应正向进行的程度很大,故使用催化剂并无实际意义

解析:

选C.在一个可逆反应中,反应物不可能全部转化为生成物,故排出的气体中一定还含有NO和CO;平衡常数为1×1059,表明在570K时,绝大部分的反应物虽已经转化为了生成物,但温度比较高,故较好的办法就是研究在常温下能够使反应加快的催化剂.

9．（2010·高考安徽卷）低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:

2NH3（g）＋NO（g）＋NO2（g）

2N2（g）＋3H2O（g）　ΔH<0

在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是（　　）

A．平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大

B．平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小

C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时,反应达到平衡

D．其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大

解析:

选C.在该反应中,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小;增加NH3的浓度,化学平衡向正反应方向移动,NO和NO2的转化率增大;使用催化剂不影响化学平衡的移动;当2v（NO）消耗＝v（N2）消耗时,即v正＝v逆,可逆反应达到平衡,故选C.

10．在一定温度下,反应

H2（g）＋

X2（g）

HX（g）的平衡常数为10.若将1.0mol的HX（g）通入体积为1.0L的密闭容器中,在该温度时HX（g）的最大分解率接近于（　　）

A．5%B．17%

C．25%D．33%

解析:

选B.本题考查平衡常数、分解率的计算.设分解率为x

H2（g）　＋　

X2（g）

HX（g）

始态/mol·L－1001

平衡态/mol·L－1

x

x1－x

K＝

＝10,

解得x＝

约17%.

二、非选择题

11．在2L密闭容器内,800℃时反应2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）体系中,n（NO）随时间的变化如表:

时间（s）

0

1

2

3

4

5

n（NO）（mol）

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

0.007

（1）写出该反应的平衡常数表达式:

K＝________.已知:

K300℃>K350℃,则该反应是________热反应.

（2）右图中表示NO2变化曲线的是________.用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________.

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是__________.

a．v（NO2）＝2v（O2）

B．容器内压强保持不变

c．v逆（NO）＝2v正（O2）

D．容器内密度保持不变

（4）能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________.

a．及时分离出NO2气体

B．适当升高温度

c．增大O2的浓度

D．选择高效催化剂

解析:

（1）由300℃升温至350℃时,K值减小,说明升温平衡左移,逆反应为吸热反应,则正反应是放热反应.

（2）由平衡体系2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）知,NO2为生成物,在0s时,c（NO2）＝0mol/L,随反应的进行,

c（NO2）逐渐增大,当达到平衡时,

c（NO2）＝

－

＝0.0065mol/L,故表示NO2变化曲线的为b.

v（NO）＝

＝

＝

＝0.003mol/（L·s）

则v（O2）＝

v（NO）＝0.0015mol/（L·s）

（3）a项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡状态,容器内密度总保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态.

（4）a项能使反应速率减慢,平衡正向移动,故a项错误;b项能使反应速率加快,平衡逆向移动,故b