2021届新高考选考化学一轮复习苏教版化学反应的方向和限度作业

2021届新高考选考化学一轮复习苏教版化学反应的方向和限度作业

化学反应的方向和限度 课后达标检测 一、选择题 ‎1．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　)‎ A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝163 kJ·mol－1‎ B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1‎ C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝91 kJ·mol－1‎ D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1‎ 解析：选D。对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即低温下反应能自发进行；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须升高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。‎ ‎2．可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法不正确的是(　　)‎ A．正反应速率等于逆反应速率 B．反应物和生成物浓度不再发生变化 C．反应体系中混合物的组成保持不变 D．正、逆反应速率都为零 答案：D ‎3．(2020·温州选考模拟)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在一定条件下达到化学平衡时，下列说法不正确的是(　　)‎ A．N2浓度保持不变 B．H2体积分数保持不变 C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)‎ D．断裂3 molHH键，同时断裂2 mol NH键 解析：选D。可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡状态时，断裂3 molHH键，同时应断裂6 molNH键，D项错误。‎ ‎4．向恒容密闭容器中通入一定量N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，气体颜色变深。如图表示该反应平衡时有关物理量Y随某条件X(其他条件不变)变化的规律。X、Y分别是(　　)‎ A．温度T，逆反应速率v　　 B．温度T，气体的密度ρ C．压强p，平衡常数K D．压强p，N2O4的转化率α 解析：选D。升高温度，正、逆反应速率均增大，A项错误；气体的总质量不变，容器体积不变(恒容)，则升高温度，气体的密度不变，B项错误；平衡常数K仅受温度的影响，故增大压强，K不变，C项错误；增大压强，平衡逆向移动，N2O4的转化率降低，D项正确。‎ ‎5．在一定条件下，可逆反应X(g)＋2Y(g) 2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，达到化学平衡时，下列说法一定正确的是(　　)‎ A．反应放出a kJ热量 B．X和Y的物质的量之比为1∶2‎ C．反应物和生成物的浓度都不再发生变化 D．X的正反应速率等于Z的逆反应速率 解析：选C。反应放出热量的多少与实际反应的物质的物质的量有关，并且放出a kJ热量时并不能说明达到化学平衡，故A错误；X和Y的物质的量之比为1∶2，不能说明达到化学平衡，故B错误；反应物和生成物的浓度都不再发生变化，说明达到了化学平衡，故C正确；X的正反应速率等于Z的逆反应速率的一半时，说明达到化学平衡，故D错误。‎ ‎6．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．达到化学平衡时4v正(O2)＝5v逆(NO)‎ B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态 C．达到化学平衡时，若增大容器的体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．化学反应速率的关系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)‎ 解析：选A。A项，由4v正(O2)＝5v逆(NO)可得v正(O2)＝v逆(NO)，而v逆(NO)＝v逆(O2)，即v正(O2)＝v逆(O2)，正、逆反应速率相等，正确；B项都表示正反应速率，错误；C项，若增大容器体积，正、逆反应速率都减小，错误；D项应为3v正(NH3)＝2v正(H2O)，错误。‎ ‎7．(2020·杭州七中选考模拟)在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g)＋3Y(g) 4Z(g)，此反应达到平衡的标志是(　　)‎ A．容器内压强不再随时间变化而变化 B．容器内各物质的浓度不再随时间变化而变化 C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶3∶4‎ D．单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.4 mol Z 解析：选B。由X(g)＋3Y(g)4Z(g)可知，该反应前后的化学计量数之和相等，所以压强不再变化的状态不一定是平衡状态，故A错误；反应达平衡时，各物质的浓度不再随时间改变，是化学平衡状态的依据，‎ 故B正确；反应达到平衡时的各物质浓度之比与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，所以不能确定是否达到平衡，故C错误；消耗0.1 mol X同时生成0.4 mol Z都表示正反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，所以不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故D错误。‎ ‎8．某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为(　　)‎ A．3.2×103　　　　　　　 B．1.6×103‎ C．8.0×102 D．4.0×102‎ 解析：选A。 SO3的起始浓度为0.05 mol/L，由转化率可知分解的SO3为0.01 mol/L，所以平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.01 mol/L、0.005 mol/L、0.04 mol/L。则该温度下化学平衡常数K＝＝3.2×103。‎ ‎9．下列说法正确的是(　　)‎ A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．同一物质固、液、气三种状态的熵值相同 C．ΔH＜0、ΔS＞0的反应可自发进行 D．在其他条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 解析：选C。高温下熵增自发进行的反应，是吸热反应，故A错误；同种物质在固、液、气三种状态下，固态时熵值最小，气态时熵值最大，故B错误；当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行，故C正确；在其他条件不变的情况下，催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以不可以改变化学反应进行的方向，故D错误。‎ ‎10．在2 L的恒容密闭容器中，加入1 mol X和3 mol Y，在一定条件下发生如下反应：X(s)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，3 s后生成Z的物质的量为1.2 mol。下列说法不正确的是(　　)‎ A．达到化学平衡状态时，正反应速率大于零 B．混合气体的密度不变时，反应达到化学平衡状态 C．0～3 s，Y的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1‎ D．充分反应后，放出的热量为a kJ 答案：D ‎11．数十年来，化学工作者对碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。CO常用于工业冶炼金属，如图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达到平衡后气体中lg[c(CO)/c(CO2)]与温度(t)的关系曲线图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量 B．CO不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr)‎ C．工业冶炼金属铜(Cu)时较低的温度有利于提高CO的利用率 D．CO还原PbO2的反应ΔH<0‎ 解析：选A。增高反应装置来增长CO与铁矿石的接触时间，不影响平衡移动，CO的利用率不变，A项错误；由图像可知，用CO冶炼金属铬时，lg[c(CO)/c(CO2)]一直很高，说明CO转化率很低，B项正确；由图像可知，冶炼金属铜时，温度越低，lg[c(CO)/c(CO2)]越小，则CO转化率越高，C项正确；由图像可知，CO还原PbO2的温度越高，lg[c(CO)/c(CO2)]越大，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，故ΔH＜0，D项正确。‎ ‎12．(2020·浙江1月选考,T21)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)＋2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示：‎ n/mol t/min n(A)‎ n(B)‎ n(C)‎ ‎0‎ ‎2.0‎ ‎2.4‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎0.9‎ ‎10‎ ‎1.6‎ ‎15‎ ‎1.6‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．0～5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L－1·min－1‎ B．该反应在10 min后才达到平衡 C．平衡状态时，c(C)＝0.6 mol·L－1‎ D．物质B的平衡转化率为20%‎ 答案：C 二、非选择题 ‎13．在一定条件下，乙醇可催化脱水生成乙烯：CH3CH2OH(g) C2H4(g)＋H2O(g)。某科研团队在恒温恒容容器中对某催化剂的脱水工艺进行了研究，得到下图：‎ 已知初始乙醇含水量为40%时，该温度下达到平衡后，混合气中水蒸气浓度变为c，则根据图中信息计算该温度下，乙醇脱水反应的平衡常数K＝____________。‎ 解析：设初始乙醇的物质的量为n，则达平衡时，n(CH3CH2OH)＝(1－a)n，n(C2H4)＝bn，所以K＝＝。‎ 答案： ‎14．(2020·浙江新高考研究联盟第一次联考)苯硫酚(C6H5—SH)是一种用途广泛的有机合成中间体。工业上用常用氯苯(C6H5—Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备苯硫酚，但会有副产物苯(C6H6) 生成。‎ Ⅰ.C6H5—Cl(g)＋H2S(g) C6H5—SH(g)＋HCl(g)　ΔH1＝－16.8 kJ/mol Ⅱ.C6H5—Cl(g)＋H2S(g)===C6H6(g)＋HCl(g)＋S8(g)　ΔH2‎ 反应Ⅱ的焓变不易测量，现查表得如下数据：‎ Ⅲ.C6H5—SH(g)===C6H6(g)＋S8(g)　ΔH3＝－29.0 kJ/mol 请回答：‎ ‎(1)反应Ⅱ为不可逆反应，请简述理由：___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度，得到图1和图2。‎ ‎①下列说法不正确的是________。‎ A．由图1可知，相同条件下反应Ⅰ的活化分子百分数大于反应Ⅱ的活化分子百分数 B．图1中C6H5—SH的浓度在590 K随温度变化的原因可能是反应Ⅱ中消耗反应物，使反应Ⅰ平衡逆向移动 C．其他条件不变，由图1可知，氯苯的转化率随温度的升高而降低 D．由图2可知，若要提高C6H5—SH的产量，可提高硫化氢与氯苯起始物质的量之比 ‎②590 K时，氯苯和硫化氢混合气体(体积比1∶2.5，总物质的量a mol)在V L的固定容积中进行反应，达到平衡时，测得容器中苯硫酚的物质的量为a/7 mol，苯的物质的量为a/14 mol，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数为________(保留两位有效数字)。‎ ‎③请根据图1、图2，在下图中画出恒温恒容条件下反应主产物苯硫酚的物质的量浓度随时间变化的曲线图。‎ 解析：(1)根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅲ得出ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，求出ΔH2＝－45.8 kJ/mol，根据ΔG＝ΔH－TΔS，因为ΔH2<0，ΔS>0，说明其正反应是自发反应，而逆反应为非自发反应。‎ ‎(2)①A.根据图1，反应Ⅰ的化学反应速率比反应Ⅱ快，说明相同条件下，反应Ⅰ的活化分子百分数大于反应Ⅱ的活化分子百分数，故A说法正确；B.根据反应Ⅰ和反应Ⅱ的化学反应方程式，氯苯和硫化氢都是反应物，因为反应Ⅱ是不可逆反应，升高温度，反应Ⅱ中消耗氯苯和硫化氢，相当于减少反应Ⅰ中反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动，苯硫酚的浓度降低，故B说法正确；C.根据图1，反应Ⅱ中氯苯的转化率随温度的升高而升高，故C说法错误；D.根据图2，硫化氢与氯苯的起始物质的量之比大于2.5时，苯硫酚的浓度反而降低，故D说法错误。‎ ‎② C6H5—Cl(g)＋H2S(g) C6H5—SH(g)＋HCl(g)‎ 　 a/7 a/7 a/7 a/7‎ C6H5—Cl(g)＋H2S(g)===C6H6(g)＋HCl(g)＋S8(g)‎ 　a/14 a/14 a/14 a/14‎ 开始时，氯苯的总物质的量为a mol＝ mol，硫化氢的总物质的量为a mol＝ mol，达到平衡时，氯苯的物质的量为(－－) mol＝ mol，硫化氢的物质的量为(－ ‎－) mol＝ mol，根据化学平衡常数的表达式可知K＝＝0.86。③根据图1和图2，随着反应的进行，苯硫酚的浓度先增加，后降低，因此图像是。‎ 答案：(1)反应Ⅱ的ΔH2＝－45.8 kJ/mol<0，ΔS>0，说明其正反应是自发反应，而逆反应为非自发反应，所以反应Ⅱ为不可逆反应 ‎(2)①CD　②0.86　③‎ ‎15．研究CO、NO2等气体的性质，以便消除污染或变废为宝，可以保护环境、节约资源。试运用所学知识，解决下列问题：‎ ‎(1)生产水煤气过程中有以下反应：‎ ‎①C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH1；‎ ‎②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　ΔH2；‎ ‎③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH3。‎ 若平衡表达式为K＝，则它所对应的化学方程式是________(填序号)；上述反应ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系为________________。‎ ‎(2)不同温度下反应②的平衡常数如下表所示。‎ 温度/℃‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ 平衡常数K ‎9.94‎ ‎9‎ ‎1‎ 则ΔH2________0(填“＜”或“＞”)；在500 ℃时，把等物质的量浓度的CO和H2O(g)充入反应容器，达到平衡时c(CO)＝0.005 mol·L－1、c(H2)＝0.015 mol·L－1，则CO的平衡转化率为________。‎ ‎(3)对反应2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0，在温度为T1、T2时，平衡体系N2O4的体积分数随压强变化曲线如图所示。则T1________T2(填“＞”或“＜”)；增大压强，平衡向________反应方向移动；B、C两点的平衡常数B________C(填“＞”或“＜”)。‎ 解析：(1)化学平衡常数是生成物的平衡浓度的幂之乘积除以反应物平衡浓度的幂之乘积，所以H2、CO是生成物，对应反应③；反应③可由反应①＋反应②得到，所以ΔH1＋ΔH2＝ΔH3。(2)温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应。由反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，可知CO的起始浓度为0.02 mol·L－1，则CO的平衡转化率为75%。(3)压强相同时，比较温度变化对平衡的影响，取A、C两点，温度降低平衡正向移动，N2O4的体积分数增大，则A点温度低，即T10；由图示知60 s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100 mol·L－1－0.040 mol·L－1＝0.060 mol·L－1，根据v＝可知：v(N2O4)＝＝0.001 0 mol·L－1·s－1；求平衡常数可利用三段式：‎ ‎　　　　　　　　N2O4(g) 2NO2(g)‎ 起始量/(mol·L－1) 0.100 0‎ 转化量/(mol·L－1) 0.060 0.120‎ 平衡量/(mol·L－1) 0.040 0.120‎ K1＝＝＝0.36。‎ ‎(2)①100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T>100 ℃；②由c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此时消耗N2O4 0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，‎ 由三段式：‎ ‎　　　　　　　　N2O4(g) 2NO2(g)‎ 起始量/(mol·L－1) 0.040 0.120‎ 转化量/(mol·L－1) 0.020 0.040‎ 平衡量/(mol·L－1) 0.020 0.160‎ K2＝＝＝1.28。‎ ‎(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。‎ 答案：(1)大于　0.001 0　0.36‎ ‎(2)①大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 ‎②平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.160 mol·L－1，‎ c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，‎ K2＝＝1.28。‎ ‎(3)逆反应　将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆反应方向移动