化学反应的方向和限度

专题化学反应的方向和限度

一、可逆反应与化学平衡状态

1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)⇌2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L －1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()

A．Z为0.3 mol·L－1B．Y2为0.4 mol·L－1 C．X2为0.2 mol·L－1D．Z为0.4 mol·L－1

2．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦某种气体的百分含量

(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)达到平衡状态的是________。

(2)能说明I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)达到平衡状态的是________。

(3)能说明2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡状态的是________。

(4)能说明C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)达到平衡状态的是________。

(5)能说明A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋D(g)达到平衡状态的是________。

(6)能说明NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。

(7)能说明5CO(g)＋I2O5(s)⇌5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。

3．若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？

二、化学平衡常数

5．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。

(1)Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO

(2)C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)

(3)CH3COOH＋C2H5OH⇌CH3COOC2H5＋H2O

(4)CO2－3＋H2O⇌HCO－3＋OH－

(5)CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)

题组一多个反应中平衡常数关系判断

1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO2(g)＋NaCl(s)⇌NaNO3(s)＋ClNO(g)K1

2NO(g)＋Cl2(g)⇌2ClNO(g)K2

则4NO2(g)＋2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。

2．已知：①CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g) ②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)

③CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)

某温度下三个反应的平衡常数的值依次为K1、K2、K3，则该温度下反应3CO(g)＋3H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋CO2(g)的化学平衡常数K为________________(用K1、K2、K3表示)。

题组二平衡常数的影响因素及其应用

3．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制

备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

(1)123312(2)反应③的ΔH ________0(填“>”或“<”)。

(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H 2(g)、CO 2(g)、CH 3OH(g)、H 2O(g)的浓度(mol·L －

1)分别为0.8、0.1、0.3、

0.15，则此时v 正________v 逆(填“>”、“＝”或“<”)。

三、有关化学平衡的计算

1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。 2．明确三个关系：

(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 (2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 (3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．计算方法：三段式法

化学平衡计算模式：对以下反应：m A(g)＋n B(g)⇌p C(g)＋q D(g)，设A 、B 起始物质的量(mol)分别为a 、b ，达到平衡后，A 的消耗量为mx ，容器容积为V L 。 m A(g) ＋ n B(g)⇌p C(g)＋q D(g) 起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a －mx b －nx px qx

则有：(1)K ＝ (2)[A]平＝ (3)α(A)平＝ (4)φ(A)＝ (5)p (平)

p (始)＝ (6)ρ(混)＝

(7)M ＝

题组一 有关转化率的计算及判断

1．已知可逆反应：M(g)＋N(g)⇌P(g)＋Q(g) ΔH >0，请回答下列问题：

(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c (M)＝1 mol·L －

1，c (N)＝2.4 mol·L －

1；达到平衡后，M 的转化

率为60%，此时N 的转化率为________。

(2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c (M)＝4 mol·L －

1，c (N)＝a mol·L －

1；达到平衡后，c (P)＝2

mol·L －

1，a ＝________。

(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c (M)＝c (N)＝b mol·L －

1，达到平衡后，M 的转化率为________。

题组二化学平衡常数、转化率的相互换算

2．SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)ΔH＜0。若向一个2 L的密闭容器中充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2和0.4 mol SO3，发生上述反应。

请回答下列问题：

(1)当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是________(填字母)。

A．[SO2]＝0.3 mol·L－1、[O2]＝0.15 mol·L－1 B．[SO3]＝0.4 mol·L－1

C．[O2]＝0.2 mol·L－1、[SO2]＝0.4 mol·L－1 D．[SO3]＝0.3 mol·L－1

(2)任选上述一种可能的情况，计算达到平衡时的平衡常数为________。

(3)某温度时，将4 mol SO2和2 mol O2通入2 L密闭容器中，10 min时反应达到平衡，SO2的转化率为80%，则0～10 min内的平均反应速率v(O2)＝________，该温度下反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)的平衡常数K＝________。

2．[2012·山东理综，29(3)]一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。

练出高分

对可逆反应N2 (g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，下列叙述正确的是()

A．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大

B．若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，则反应达到平衡状态

C．达到化学平衡时，2v正(H2)＝3v逆(NH3)

D．加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率不变

2．在恒容密闭容器中，可以作为2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)达到平衡状态的标志是①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO；③混合气体的颜色不再改变；④混合气体的密度不再改变的状态；⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定；⑦混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定() A．①③⑤⑦B．②④⑤C．①③④D．①②③④⑤

3．汽车净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)催化剂2CO2(g)＋N2(g)ΔH<0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是()