步步高届高考化学大一轮复习配套导学案第9章 课后练习42 化学反应的方向和限度doc文档格式.docx
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CH3OH(g)。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所
示。
该反应ΔH________0(填“>
”或“<
”)。
实际生产条件控制在250℃、1.3×
104kPa左右,选择此压强的理由是______________________________________________________
2.(2011·
浙江理综,27)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×
4.8×
6.8×
9.4×
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将____(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“>
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:
_______________________
_________________________________________________。
题组二 化学平衡常数及应用
3.(2011·
上海,25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。
地壳内每加深1km,压强增大约25000~30000kPa。
在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:
SiO2(s)+4HF(g)
SiF4(g)+2H2O(g)+148.9kJ
根据题意完成下列填空:
(1)在地壳深处容易有________气体逸出,在地壳浅处容易有__________沉积。
(2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应________(选填编号)。
a.一定向正反应方向移动
b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动
d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,________(选填编号)。
a.2v正(HF)=v逆(H2O)
b.v(H2O)=2v(SiF4)
c.SiO2的质量保持不变
d.反应物不再转化为生成物
(4)若反应的容器容积为2.0L,反应时间为8.0min,容器内气体的密度增大了0.12g·
L-1,在这段时间内HF的平均反应速率为__________________。
4.(2010·
北京理综,12)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-1)
0.010
0.020
c(CO2)/(mol·
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·
D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
题组一 化学反应进行的方向
1.下列说法错误的是( )
A.NH4NO3溶于水是自发过程
B.同一种物质气态时熵值最大,液态时次之,而固态时最小
C.借助于外力能自发进行的过程,其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态
D.由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据,更适合于所有的过程
长春质检)有A、B、C、D4个反应:
反应
A
B
C
D
ΔH/kJ·
10.5
1.80
-126
-11.7
ΔS/J·
mol-1·
K-1
-113.0
84.0
-105.0
则在任何温度都能自发进行的反应是__________;
任何温度都不能自发进行的反应是__________;
另两个反应中,在温度高于__________时可自发进行的反应是_______________
_______________________________,在温度低于____________时可自发进行的反应是_____________________。
题组二 化学平衡状态及其判断
3.对于固定体积的密闭容器中进行的气体反应A(g)+B(g)
C(s)+2D(g),可以说明在恒温下已达到平衡状态的是( )
①反应容器中压强不随时间变化而变化 ②A气体和B气体的生成速率相等 ③混合气体的平均摩尔质量不随时间变化而变化 ④反应混合气体的密度不随时间变化而变化
A.③④B.②③C.①③D.①④
4.(2011·
盐城中学模拟)
在容积不同的密闭容器内,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数,绘图如右图所示:
(1)A,B,C,D,E五点中,尚未达到化学平衡状态的点是______________。
(2)此可逆反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)AC段的曲线是增函数,CE段曲线是减函数,试从反应速率和平衡角度说明理由:
_______
_________________________________________________________。
题组三 化学平衡常数及其计算
5.设反应①Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g) ΔH=Q1的平衡常数为K1,反应②Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g) ΔH=Q2的平衡常数为K2,在不同温度下,K1、K2的值如下:
T/K
K1
K2
973
1.47
2.38
1173
2.15
1.67
Ⅰ.从上表可推断,反应①是________(填“放”或“吸”)热反应;
Ⅱ.现有反应③H2(g)+CO2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=Q3,平衡常数为K3。
(1)根据反应①与②推导出K1、K2、K3的关系式K3=________;
可推断反应③是________(填“放”或“吸”)热反应。
要使反应③在一定条件下建立的平衡右移,可采取的措施有________(填字母序号)。
A.缩小容器体积B.降低温度
C.使用合适的催化剂D.设法减少CO的量
E.升高温度
(2)根据反应①、②、③推导出Q1、Q2、Q3的关系式:
____________________。
(3)现在恒容密闭容器中通入一定量CO2,再慢慢通入H2,使发生上述
反应③,在其他条件不变时,若改变H2的起始量,容器中CO的体积分数也随之改变,在右图中画出CO的体积分数随n(H2)变化的示意图。
【课后练习区】
高考集训
1.
(1)3NO2+H2O===2HNO3+NO 6.72
(2)-41.8 b 2.67或
(3)<
在1.3×
104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,同时生产成本增加,得不偿失
解析
(1)根据题给化学方程式可知当6molNO2全部参加反应时,转移电子6mol×
(4-0)=24mol,故转移1.2mol电子时,消耗NO20.3mol,即6.72L。
(2)设所给的两个反应方程式分别标注为2SO2(g)+O2(g)
SO3(g) ΔH1=-196.6kJ·
mol-1、2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH2=-113.0kJ·
mol-1,所求总反应方程式的ΔH为ΔH3,ΔH3=
=
=-41.8kJ·
第2问,由于该反应为前后气体体积相等的反应,故体系的压强始终保持不变,故不能以压强不变作为判断标志,故a错误;
SO3与NO的体积比始终保持1∶1,故c错;
根据“异方向,量相当”的原理可知d错。
设NO2和SO2的起始加入量分别为1mol和2mol,容器体积为V。
则有:
(设NO的转化量为x)
NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)
起始量(mol)1200
转化量(mol)xxxx
平衡量(mol)1-x2-xxx
据题意有
则x=0.8mol
平衡常数K=
或2.67。
(3)从图像来看,随着温度的升高,CO的转化率变小,故ΔH<
0,综合温度、压强对CO转化率的影响来看,在题给压强下,CO的转化率已经很大,不必再增大压强。
2.
(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
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×
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)2NH3(g)+CO2(g),正反应是生成物气体分子数增多的反应,所以ΔS>
0。
(2)⑤根据v=
得到v=
=0.05mol·
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。
3.
(1)SiF4、H2O SiO2
(2)ad
(3)bc (4)0.0010mol·
解析
(1)气体的溶解度随压强的增大而升高,固体溶解度不受压强的影响,地壳深处,压强大,有SiF4、H2O气体逸出,而SiO2易在地壳浅处沉积。
(2)平衡常数K值增大,必使生成物浓度增大,平衡正向移动,故a正确,c错误;
平衡正向移动,所以逆反应速率先减小,随着平衡的移动,生成物浓度增大,所以逆反应速率也随之增大,故d正确,b错误。
(3)用不同物质表示化学反应速率时,其速率之比等于化学计量数之比,故a错误,b正确;
反应达到平衡时,各组分质量保持不变,正、逆反应速率相等,反应物和生成物之间并非不转化,故c正确,d错误。
(4)根据密度的改变量,先求得质量的改变量,可计算出参加反应的HF的物质的量,进一步计算平均反应速率,设参加反应的HF质量为m(HF),Δm=0.12g·
L-1×
2.0L=0.24g
SiF4(g)+2H2O(g) Δm
4×
20g1042×
1860g
m(HF)0.24g
m(HF)=0.32g
则参加反应的HF的物质的量为
=0.016mol,
(HF)=
=0.0010mol·
又因乙组中H2的起始浓度大于甲组,故乙组中的反应相当于在甲组平衡的基础上再加入0.010mol·
L-1的H2,使平衡又继续正向移动,导致乙中CO2的转化率大于60%,因此A正确;
丙可看作是2个甲合并而成的,又因H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)是平衡不受压强影响的反应,故丙组达到平衡时,物质的转化率不变,仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各物质的浓度的2倍,所以B正确,C错误;
由于甲、乙、丙组中,丙的浓度最大,甲的浓度最小,所以丙反应速率最快,甲反应速率最慢,故D正确。
]
考点集训
1.C
2.C B 77℃ A -161.6℃ D
3.A
4.
(1)AB
(2)放热 (3)AC段:
反应开始v正>
v逆,反应向右进行生成NH3;
CE段:
已达平衡,升温使平衡左移,NH3的体积分数减小
解析 由图判断可知,C点是第一个平衡点,则A、B两点尚未达到平衡状态。
C点以后,随温度升高,NH3百分含量降低,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
5.Ⅰ.吸
Ⅱ.
(1)K1/K2 吸 DE
(2)Q3=Q1-Q2
(3)
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