精品高考化学一轮满分训练：7.1-化学反应的方向和限度(含答案)

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第七单元化学反应的方向、限度与速率
第1讲化学反应的方向和限度
(时间:45分钟,满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个正确答案)
1.下列关于平衡常数的说法正确的是( )
A.一定温度下的可逆反应,只有达到平衡状态时才具有平衡常数
B.化学平衡移动时,平衡常数一定改变
C.对于一个确定的反应来说,平衡常数的数值越大,反应限度越大
D.化学平衡常数大的可逆反应,所有反应物的转化率一定大
解析:一定温度下,对于已确定的可逆反应,不论其是否达到化学平衡状态,其化学平衡常数都存在且为定值;如果通过改变反应物的浓度引起化学平衡移动,其化学平衡常数不变;平衡常数的大小与反应物的转化率大小无必然联系。

答案:C
2.(2014·江西师大附中开学模拟考试)某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成 1.6 mol C,则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时,B的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增加B,平衡向右移动,B的平衡转化率增大
解析:化学平衡常数中不出现固体物质,A项错误;生成1.6 mol C时,有0.8 mol B参加反应,其转化率为40%,B项正确;化学平衡常数只受温度影响,C项错误;增大反应物B的浓度,平衡右移,但B的转化率降低。

答案:B
3.测得某反应A(g)+B(g)2C(g)在不同温度下的平衡常数:
温度50 80
/℃
K
10
0 40 0
又测得温度T时,反应2C(g)A(g)+B(g)的平衡常数为0.06,可推知T的范围是( ) A.T<50 ℃ B.T>80 ℃
C.50 ℃<T<80 ℃
D.无法确定
解析:A(g)+B(g)2C(g)的平衡常数与2C(g)A(g)+B(g)的平衡常数互为倒数。

由题给数据可知随温度的升高,K值增大,说明正反应为吸热反应。

则反应2C(g)A(g)+B(g)为放热反应,其在50 ℃、80 ℃的平衡常数值分别为=0.01、=0.002 5。

随温度的升高,K值逐渐减小,而0.01<0.06,故此时的温度T<50 ℃。

答案:A
4.汽车尾气中的NO和CO可发生反应:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0,已知该反应在300 ℃时平衡常数为1×1059。

下列说法正确的是( )
A.该反应在300 ℃时的平衡常数很大,因此排出的气体中几乎没有NO和CO
B.该反应在300 ℃时的平衡常数很大,说明该反应的反应速率很大
C.升高温度利于该反应向右进行
D.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂
解析:该反应在300 ℃时的平衡常数很大,但反应速率不一定快,排出气体时也不一定达到平衡
状态,因此排出的气体中仍有大量NO和CO,A、B
错;该反应为放热反应,升高温度,反应速率加
快,但加快的程度不如使用合适的催化剂效果好,且升温平衡逆向移动,C错,D对。

答案:D
5.在容积不变的密闭容器中,一定条件下进行如下反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-373.2 kJ·mol-1。

如图曲线a表示该反应过程中,NO的转化率与反应时间的关系。

若改变起始条件,使反应过程按照曲线b进行,可采取的措施是( )
A.降低温度
B.向密闭容器中通入氩气
C.加催化剂
D.增大反应物中NO的浓度
解析:由题意知要使反应过程按曲线b进行,需要延长达到平衡时间,同时提高转化率,平衡向正反应方向移动;B项、C项平衡不移动;D项增大反应物中NO的浓度,NO的转化率下降。

答案:A
6.一定温度下的恒容容器中,发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),下列能表示该反应已达平衡状态的是( )
A.2v(B)正=v(D)逆
B.混合气体的密度保持不变
C.气体的总物质的量不随时间变化而变化
D.混合气体的压强不随时间变化而变化
解析:A项中用不同物质表示的正、逆反应速率之比不等于化学计量数之比,错误;随着反应的进行,气体的总质量发生变化,而体积没有变化,故密度一直在变化,当密度不变时即达平衡,B 项正确;A为固体,气体的总物质的量反应前后不变,故C项不能作为平衡标志;气体的总物质的量不变,压强也始终不变,D项错误。

答案:B
7.实验室用4 mol SO2与2 mol O2进行下列反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.64 kJ·mol-1,当放出314.624 kJ热量时,SO2的转化率为( )
A.40%
B.50%
C.80%
D.90%
解析:根据放出314.624 kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为×2=3.2 mol,故SO2的转化率为×100%=80%。

答案:C
8.可逆反应mA(s)+nB(g)eC(g) +fD(g),反应过程中,当其他条件不变时,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( )
A.达到平衡后,若升高温度,平衡右移
B.达到平衡后,加入催化剂C%增大
C.化学方程式中“n>e+f”
D.达到平衡后,增加A的量有利于平衡向右移动
解析:分析图像可知:压强越大,C的百分含量越高,即增大压强平衡向正反应方向移动,则n>e+f,C项正确;恒压时,温度越高,C的百分含量越低,即升高温度,平衡左移,正反应放热,A项错误;加入催化剂平衡不移动,B项错误;增加固体的量对平衡移动无影响,D项错误。

答案:C
9.在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g) ΔH<0,达到甲平衡。

下面的三个图形表示了在仅改变某一条件后,达到乙平衡的情况,对此过程的分析正确的是( )
A.图Ⅰ是加入适当催化剂的变化情况
B.图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况
C.图Ⅲ是增大压强的变化情况
D.图Ⅲ是升高温度的变化情况
解析:加入催化剂平衡不发生移动,A项错误;该反应为反应前后气体体积不变的反应,扩大容器体积,平衡不移动,但正、逆反应速率应均减小,B项错误;增大压强平衡不移动,C项错误;升高温度,反应速率加快,乙优先达到平衡,由于该反应是放热反应,升高温度平衡向左移动,XY%减小,符合题中图Ⅲ曲线情况,D项正确。

答案:D
10.容积固定的密闭容器内发生反应X(g)+2Y(g)2Z(g) ΔH=a kJ· mol-1(a>0),若向密闭
容器中通入1 mol X和2 mol Y,达平衡状态时,吸收热量b kJ,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.密闭容器中X和Y的物质的量比为1∶2时,该反应达到化学平衡状态
解析:热化学方程式中的ΔH=a kJ· mol-1,是指1 mol X完全反应吸收热量a kJ,因为是可逆反应,达到化学平衡状态时1 mol X和2 mol Y不可能完全反应,所以一定有a>b,A项错,B项对。

因为反应前后都是气体,气体物质的总质量不变,且容器体积不变,故气体密度不再改变不能说明反应达到平衡状态,C项错。

反应过程中X和Y的物质的量比始终是1∶2,D项错。

答案:B
二、非选择题(本题包括4个小题,共50分)
11.(10分)以下是一些物质的熔沸点数据(常压):
钠Na2CO3
金刚
石石墨
熔点/℃97.
8
851 3 550
3
850
沸点/℃882
.9
1 850(分解产生
CO2)
—
4
250
中国科学家用金属钠和CO2在一定条件下制得了金刚石:
4Na+3CO22Na2CO3+C(s,金刚石)
(1)若反应在常压、890 ℃下进行,写出该反应的平衡常数表达式。

若3v正(Na)=4v逆(CO2),则(选填序号)。

a.反应肯定达到平衡
b.反应可能达到平衡
c.反应肯定未达平衡
(2)在高压下有利于金刚石的制备,理由是;反应中还有石墨生成,已知:C(s,石墨)C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1,则升高温度,生成的碳单质中,金刚石的含量将(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)石墨的熔点比金刚石高,理由是(选填序号)。

a.石墨中碳碳键键能更大
b.石墨有自由电子
c.石墨层与层之间有范德华力
(4)若反应在10 L密闭容器、常压下进行,温度由890 ℃升高到1 860 ℃,则容器内气体的平均相对分子质量将(填“增大”“减小”或“不变”)。

解析:(1)该温度下,Na为蒸气,所以该反应的平衡常数表达式为:K=。

3v正(Na)=4v逆(CO2)相当于v正(Na)=v逆(Na),已达平衡。

(2)高压条件下有利于提高反应速率且平衡正向移动。

石墨转化成金刚石为吸热反应,升高温度,平衡右移,金刚石含量将增大。

(4)将温度由890 ℃升高到1 860 ℃,此时Na2CO3分解产生CO2,气体相对分子质量将增大。

答案:(1)K= a
(2)加快反应速率,平衡向正反应方向移动增大
(3)a
(4)增大
12.(14分)氮肥工业和硝酸工业都是建立在合成氨的基础之上的。

而合成氨的发明者德国化学家哈伯被称为是“用空气制造面包的人”。

Ⅰ.下面是哈伯合成氨的流程图,其中是为了提高原料转化率而采取的措施有(填图中序号)。

Ⅱ.工业制硝酸的主要反应是4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-a kJ· mol-1(a>0) (1)如果将4 mol NH3和5 mol O2放入容器中,达到平衡时,放出热量0.2a kJ,则反应时转移的电子为 mol。

(2)若其他条件不变,下列关系图中错误的是(选填序号)。

(3)T ℃时,在容积固定的密闭容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度如下表。

浓度
/(mol·L-1) 时间/min c(NH3
)
c(O2
)
c(NO
)
c(H2O
)
起始 4.0 5.5 0 0
第2 min 3.2 x 0.8 1.2
第4 min 2.0 3.0 2.0 3.0
第6 min 2.0 3.0 2.0 3.0
①反应在第2~4 min时,反应速率v(O2)=。

②第2 min时改变了条件,改变的条件可能是。

A.升高温度
B.使用了催化剂
C.减小压强
D.增加了生成物
③在相同的温度下,起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为1 mol·L-1,则该反应将(填“向正反应进行”“向逆反应进行”或“不移动”)。

(4)工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸,使生成的NO2气体经过多次氧化、吸收的循环操作其充分转化为硝酸(假定上述过程中无其他损失),现有23吨NO2经过2次氧化吸收得到20%的稀硝酸吨。

(5)成品硝酸的浓度为60%~70%,为了制浓硝酸,常用Mg(NO3)2作吸水剂,然后进行蒸馏,不用CaCl2或MgCl2作吸水剂的原因是。

解析:Ⅰ.合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,加压、降温、减小NH3的浓度均有利
于平衡向正反应方向移动,②、④可提高原料的转化率;⑤将原料气循环利用也可提高原料的转化率。

Ⅱ.(1)由方程式可知,当放出热量0.2a kJ时,反应的O2的物质的量为1 mol,则反应时转移的电子为4 mol×1=4 mol;(2)温度升高,反应速率加快,达到平衡所需要的时间缩短,A项错误;压强增大,达到平衡需要的时间缩短,且平衡向逆反应方向移动,平衡时NO的含量降低,B项正确;温度升高,平衡向逆反应方向移动,H2O的含量降低,C项错误;催化剂能缩短反应达到平衡的时间,但不能使平衡发生移动,D项正确;(3)①反应在第2~4 min时,反应速率v(NH3)==0.6 mol·L-1·min-1,则v(O2)=v(NH3)=0.75 mol·L-1·min-1;②从反应开始到第2 min时v(NH3)==0.4 mol·L-1·min-1,说明改变条件后反应速率加快了,故A、B项正确,C项错误;由于反应中各物质的变化量之比与化学计量数之比一致,增加生成物,与实际情况不符,D项错误;③该反应的平衡常数K==3.0,而此时Q c==1,Q c<K,该反应将向正反应方向进行;(4)该方法生产硝酸的反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,一次吸收有的NO2转化为HNO3,两次则有的NO2转化为HNO3,则23吨NO2经过2次氧化吸收得到吨HNO3,即得到=140吨20%的稀硝酸;(5)当溶液中存在H+和Cl-时加热可挥发出HCl。

答案:Ⅰ.②④⑤
Ⅱ.(1)4
(2)AC
(3)①0.75 mol·L-1·min-1②AB③向正反应进行
(4)140
(5)防止生成易挥发的HCl混入HNO3中
13.(12分)(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH>0,已知在1 100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。

①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值(填“增大”“减小”或“不变”)。

②1 100 ℃时测得高炉内,c(CO2)=0.025 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态?(填“是”或“否”),其判断依据是。

③有人建议把高炉建得更高一些,这样可以降低高炉尾气中CO的含量。

请你判断是否合理并说明理由。

(2)目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。

现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=。

②下列措施能使增大的是(填符号)。

A.升高温度
B.再充入H2
C.再充入CO2
D.将H2O(g)从体系中分离
E.充入He(g),使体系压强增大
解析:(1)CO2和CO浓度的比值大于K,则表明了还未建立平衡且反应正在向正反应方向进行。

(2)v(H2)=3v(CO2)=×3=0.225 mol·L-1·min-1。

答案:(1)①增大②否因为Q c==0.25<K=0.263
③不合理,因为当可逆反应达到平衡时,已经达到了反应的最大限度
(2)①0.225 mol·L-1·min-1②BD
14.(2013·广东茂名第一次模拟)(14分)工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙
烯:(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH。

其中乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行:
A.(g)(g)+H2(g) ΔH1=-125 kJ·mol-1
B.H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
(1)上述乙苯与CO2反应的反应热ΔH为。

(2)①乙苯与CO2反应的平衡常数表达式为:K=。

②下列叙述不能说明乙苯与CO2反应已达到平衡状态的是。

a.v正(CO)=v逆(CO)
b.c(CO2)=c(CO)
c.消耗1 mol CO2同时生成1 mol H2O
d.CO2的体积分数保持不变
(3)在3 L密闭容器内,乙苯与CO2的反应在三种不同的条件下进行实验,乙苯、CO2的起始浓度分别为1.0 mol·L-1和3.0 mol·L-1,其中实验Ⅰ在T1℃,0.3 MPa下进行,而实验Ⅱ、Ⅲ分别改变了其他实验条件;乙苯的浓度随时间的变化如图Ⅰ所示。

图Ⅰ
图Ⅱ
①实验Ⅰ乙苯在0~50 min时的反应速率为。

②实验Ⅱ可能改变的条件是。

③图Ⅱ是实验Ⅰ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线,请在图Ⅱ中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。

(4)若实验Ⅰ中将乙苯的起始浓度改为1.2 mol·L-1,其他条件不变,乙苯的转化率将(填“增大”“减小”或“不变”),计算此时平衡常数为。

解析:(1)根据盖斯定律将A、B两个热化学方程式进行叠加可得
(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH=-166 kJ·mol-1。

(2)②b项,化学反应达到平衡状态时,反应体系中各物质的浓度不变,而不是相等;c项指的是同一反应方向,不能说明已达平衡。

(3)①v==0.012 mol·L-1·min-1。

②由图中看出实验Ⅱ达到平衡所需的时间短,但乙苯的平衡浓度不变,说明改变的条件为加入了催化剂。

③由图Ⅰ看出实验Ⅲ不仅达到平衡所需的时间变短,而且乙苯的平衡浓度变大,说明平衡左移了,故在图Ⅱ中画出实验Ⅲ的图示变化时,需要注意两点:一是达平衡所需的时间短,二是苯乙烯平衡时的体积分数小。

答案:(1)-166 kJ·mol-1
(2)bc
(3)①0.012 mol·L-1·min-1②加入催化剂
③如图
(4)减小0.225。