2021届高考化学一轮复习化学平衡的移动 化学反应进行的方向作业
考点规范练21
化学平衡的移动 化学反应进行的方向
(时间:45分钟 满分:100分)
考点规范练第42页
一、选择题(本题共9小题,每小题5分,共45分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是( )。
A.食物在常温下腐败是自发进行的
B.凡是放热反应都是自发的
C.自发反应都是熵增大的反应
D.电解池的反应属于自发反应
答案:A
解析:食物在常温下腐败是自发进行的,A项正确;放热反应不一定都是自发进行的,如煤炭燃烧要加热到一定温度才能自发进行,B项错误;自发反应由焓变和熵变两个方面决定,熵变增大的反应不一定能自发进行,如H2O通电生成H2和O2的反应不能自发进行,C项错误;电解池的反应属于非自发反应,D项错误。
2.(2019安徽肥东高三12月调研)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )。
A.加入催化剂,有利于氮气与氢气合成氨气
B.高压比常压有利于由SO2与氧气合成SO3的反应
C.红棕色的NO2,加压后颜色先变深后变浅
D.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
答案:A
解析:催化剂的作用是降低反应所需活化能,同等程度地增大正、逆反应速率,对平衡无影响,不能用勒夏特列原理解释,A项符合题意;2SO2+O22SO3正反应为气体分子数减小的反应,加压有利于平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,B项不符合题意;2NO2(g)N2O4(g)加压NO2(g)和N2O4(g)的浓度瞬间增大,因此颜色先变深,由于平衡正向移动,所以后变浅,能用勒夏特列原理解释,C项不符合题意;氯水中存在Cl2+H2OHCl+HClO,光照下HClO分解,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,D项不符合题意。
3.在不同温度下,向容积为V L的密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭,发生反应: 2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g) ΔH<0,达到平衡时的数据如下:
温度/℃
n(C)/mol
n(CO2)/mol
T1
0.15
T2
0.375
下列有关说法正确的是( )。
A.由上述信息可推知:T1>T2
B.T2 ℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积,c(N2)∶c(NO)增大
C.T1 ℃时,若开始时反应物的用量均减少一半,平衡后NO的转化率增大
D.T1 ℃时,该反应的平衡常数K=916
答案:D
解析:由表中数据可知,T1 ℃时达到平衡n(C)=0.35 mol,T2 ℃时达到平衡n(C)=0.375 mol,由于反应2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)的ΔH<0,则有T1
0),下列叙述正确的是( )。
A.若反应开始时投入2 mol CO和足量SO2,则达平衡时,放出热量为a kJ
B.达平衡后加入C18O,达新平衡前SO2中不含有18O
C.增大压强或升高温度都可以增大化学反应速率并能提高SO2的转化率
D.达到化学平衡后,其他条件不变,容器容积缩小为原来的一半,CO的浓度比原平衡时增大
答案:D
解析:反应可逆,2 mol CO不能完全反应,故放出的热量小于a kJ,A项错误;化学平衡是动态平衡,达到化学平衡后加入C18O,重新达到新平衡前SO2、CO和CO2中均含有18O,B项错误;正反应放热,且是一个气体物质的量减小的反应,升高温度,平衡左移,SO2的转化率减小,C项错误;达到化学平衡后,其他条件不变,容器容积缩小为原来的一半,CO的浓度瞬间增大为原来的2倍,此时平衡正向移动,CO的浓度逐渐减小,但重新平衡后CO的浓度仍比原平衡浓度大,D项正确。
5.(2019甘肃民乐一中、张掖二中高三调研)将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液混合,达到平衡后呈红色。再将混合液分为5份,分别进行如下实验:
实验①:滴加4滴水,振荡
实验②:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡
实验③:滴加4滴1 mol·L-1 KCl溶液,振荡
实验④:滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液,振荡
实验⑤:滴加4滴6 mol·L-1 NaOH溶液,振荡
下列说法不正确的是( )。
A.对比实验①和②,为了证明增加反应物浓度,平衡发生正向移动
B.对比实验①和③,为了证明增加反应物浓度,平衡发生逆向移动
C.对比实验①和④,为了证明增加反应物浓度,平衡发生正向移动
D.对比实验①和⑤,为了证明减小反应物浓度,平衡发生逆向移动
答案:B
解析:实验①为对照组,控制反应溶液的总体积相同,在其他条件不变时,只改变影响平衡的一个条件,判断平衡的移动方向,则可得出该条件对平衡的影响,据此分析可得结论。实验②与①对比,只改变了Fe3+浓度,平衡正向移动,A项正确;FeCl3溶液与KSCN溶液反应的本质是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,改变钾离子或氯离子的浓度对平衡没有影响,B项错误;实验④与①对比,只改变③反应物SCN-的浓度,平衡正向移动,C项正确;在原平衡体系中加入NaOH溶液,Fe3+与之反应生成Fe(OH)3沉淀,溶液中Fe3+的浓度减小,平衡逆向移动,D项正确。
6.可逆反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是( )。
A.减小容器容积,平衡向右移动 B.加入催化剂,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大 D.降低温度,Y的转化率增大
答案:D
解析:因为反应前后气体体积不变,所以减小容器容积(即加压)平衡不移动,A项错误;加入催化剂,只改变反应速率,不改变平衡状态,Z的产率不变,B项错误;增大c(X),根据勒夏特列原理可知,平衡移动只能减弱c(X)增大,不会改变c(X)增大的事实,可知X的转化率减小,C项错误;正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确。
7.可逆反应mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应过程中其他条件不变时C的百分含量C%与温度(T)和压强(p)的关系如图所示,下列叙述中正确的是( )。
图1
图2
A.达到平衡后,使用催化剂,C%将增大
B.达到平衡后,若升高温度,化学平衡向逆反应方向移动
C.方程式中n>p+q
D.达到平衡后,增加A的量有利于化学平衡向正反应方向移动
答案:B
解析:当其他条件一定时,温度越高,反应速率越大,可逆反应达到平衡所用的时间越短。由图1可知T1>T2,温度越高,平衡时C的百分含量越小,故此反应的正反应为放热反应,B项正确;对于气体反应,当其他条件一定时,压强越高,反应速率越大,达到平衡所用的时间越短。由图2可知p2>p1,压强越大,平衡时C的百分含量越小,说明正反应为气体物质的量增大的反应,即nK(Y)>K(Z)
D.增加HCl的用量,SiHCl3的产率一定会增加
答案:B
解析:Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)的正反应方向为气体分子数减小的方向,由于降低压强平衡向气体分子数增大的方向移动,则对应此反应降低压强,平衡逆向移动,SiHCl3的产率会降低,A项错误;如题图所示,升高温度,曲线是向下倾斜的,即升高温度,SiHCl3的产率会降低,则升高温度平衡逆向移动,则逆向为吸热反应,正向为放热反应,B项正确;平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数是一个定值,则温度为450 K时,平衡常数:K(X)=K(Y)=K(Z),C项错误;如题图所示,当n(HCl)∶n(Si)的进料比由1∶1增大到3∶1时,SiHCl3的产率是增大的,当增大到6∶1时,SiHCl3的产率反而减小,D项错误。
9.一定条件下合成乙烯发生反应:6H2(g)+2CO2(g)
CH2CH2(g)+4H2O(g)。反应的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法正确的是( )。
A.生成乙烯的速率:v(M)>v(N)
B.平衡常数:KMKN,故B项错误;催化剂只影响反应速率,不影响平衡移动和转化率,故C项错误;设开始投料n(H2)=3 mol,则n(CO2)=1 mol,在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,所以有
6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g) + 4H2O(g)
n(起始)mol 3 1 0 0
n(转化)mol 1.5 0.5 0.25 1
n(平衡)mol 1.5 0.5 0.25 1
所以CO2的体积分数为0.51.5+0.5+0.25+1×100%=15.4%,故D项正确。
二、非选择题(本题共3个小题,共55分)
10.(16分)甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。
(1)若在恒温、恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有 (填序号)。
A.CO的百分含量保持不变
B.容器中H2的浓度与CO的浓度相等
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等
(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:①甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是 。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。则当n(O2)∶n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为 ;在制备H2时最好控制n(O2)∶n(CH3OH)= 。
答案:(1)AD
(2)①该反应是一个熵增的反应(或ΔS>0)
②2CH3OH+O22HCHO+2H2O 0.5
解析:(1)浓度相等不能说明其浓度不再变化,B错误;气体总质量一定、容器容积一定,密度始终不变,C错误。
(2)①该反应是一个熵增的反应,若是放热反应,则一定能自发进行,若是吸热反应,则一定条件下能自发进行。②n(O2)∶n(CH3OH)=0.25时,主要生成甲醛。制备H2时要求H2的选择性要好,由图可知在n(O2)∶n(CH3OH)=0.5时,H2的选择性接近100%。
11.(18分)二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物,防止和治理其对环境的污染是环保工作的研究内容之一。
(1)一定条件下,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),向2 L密闭容器中通入2 mol SO2(g)、1 mol O2(g)和0.2 mol SO3(g),2 min后反应达到平衡时,测得SO2的物质的量为1 mol,若向容器中再加入2 mol SO2(g),则重新达到平衡时SO2的总转化率 (填“大于”“小于”或“等于”)50%。
(2)在一密闭容器中发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0,反应过程中NO2的浓度随时间变化的情况如图所示。请回答:
①依曲线a,反应在前3 min内氧气的平均反应速率为 。
②若曲线a、b分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况,则此条件可能是 。
A.改变浓度 B.改变压强
C.改变温度 D.催化剂
(3)一定温度下,在密闭容器中N2O5可发生下列反应:
①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
若达平衡时,c(NO2)=0.4 mol·L-1,c(O2)=1.3 mol·L-1,则反应②中NO2的转化率为 ,N2O5(g)的起始浓度应不低于 mol·L-1。
答案:(1)小于 (2)①0.011 7 mol·L-1·min-1 ②C (3)80% 1
解析:(1)增大二氧化硫的浓度,导致自身转化率减小。
(2)①根据图像分析可知:前3 min内氧气浓度增大了0.035 mol·L-1,所以平均反应速率为0.011 7 mol·L-1·min-1;②从图像变化趋势来看,b相对于a来说,反应速率增大,NO2浓度减小,所以改变的条件只可能是温度。
(3)设平衡时反应①生成的氧气的物质的量浓度为x,反应②生成的氧气的物质的量浓度为y。利用反应①和②可以求出当c(NO2)=0.4 mol·L-1,c(O2)=1.3 mol·L-1时,
①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
4x x
②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
2y 2y y
x+y=1.3 mol·L-1,4x-2y=0.4 mol·L-1,
解得:x=0.5 mol·L-1,y=0.8 mol·L-1。所以反应②中NO2的转化率为80%。由反应①生成的O2的浓度为0.5 mol·L-1知,N2O5(g)的起始浓度大于1 mol·L-1。
12.(2019湖北公安县车胤中学高三月考)(21分)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表:
温度(绝对温度)/K
K1
K2
973
1.47
2.38
1 173
2.15
1.67
(1)计算温度为973 K时,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) K= ;
(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在容积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2进行反应。
①该反应能够自发进行的原因是 。
②下列措施中能使c(CH3OH)增大的是 。
A.降低温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入1 mol CO2和3 mol H2
③在温度T1时,反应达到平衡,测得n(H2)=2.4 mol;其他条件不变,在温度T2时,反应达到平衡,测得n(CO2)=0.82 mol,则T2 (填“>”“<”或“=”)T1。
(3)某实验将一定量的CO2和H2充入一定容积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。测得CH3OH的物质的量随时间变化如下图所示,回答下列问题:
①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ (填“>”“<”或“=”)KⅡ。
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
容器
甲
乙
反应物投入量
1 mol CO2、
3 mol H2
a mol CO2、b mol H2、
c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始时的45,要使平衡后乙与甲中相同组分的浓度相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为 。
答案:(1)0.62 (2)①ΔH<0 ②ACD ③> (3)①> ②0.4T1。
(3)①根据图像分析可知,先拐先平,曲线Ⅱ对应的温度高,正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,所以K1>K2。
②设甲中平衡后反应消耗的二氧化碳的物质的量为x mol。
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
初始量mol: 1 3 0 0
转化量mol: x 3x x x
平衡量mol: 1-x 3-3x x x
甲中平衡后气体的压强为开始时的45,即4-2x4=45,解得x=0.4 mol。依题意可知,甲、乙两容器中反应达平衡后实质为等同平衡,若起始时维持乙中反应逆向进行,若全部为生成物投料,c=1,但c的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4 mol,所以c的范围为0.4
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