G2 化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向.docx

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G2化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向

G2化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向（课标中必须有）

12．[2014·浙江卷]氯在饮用水处理中常用作杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO－强。

25℃时氯气氯水体系中存在以下平衡关系：

Cl2（g）

Cl2（aq）　K1＝10－1.2

Cl2（aq）＋H2O

HClO＋H＋＋Cl－　K2＝10－3.4

HClO

H＋＋ClO－　Ka＝？

其中Cl2（aq）、HClO和ClO－分别在三者中占分数（α）随pH变化的关系如图所示。

下列表述正确的是（　　）

A．Cl2（g）＋H2O

2H＋＋ClO－＋Cl－　K＝10－10.9

B．在氯处理水体系中，c（HClO）＋c（ClO－）＝c（H＋）－c（OH－）

C．用氯处理饮用水时，pH＝7.5时杀菌效果比pH＝6.5时差

D．氯处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好

12．C　[解析]由所给对应方程式知，K2＝

，Ka＝

，K＝

，故K＝K2·Ka。

由于Ka未知，故无法知道K的值，A项错误；在氯处理水体系中，由电荷守恒可知：

c（H＋）＝c（OH－）＋c（Cl－）＋c（ClO－）。

由Cl2（aq）＋H2OHClO＋H＋＋Cl－、HClOH＋＋ClO－可知c（HClO）c（OH－）＋c（HClO）＋c（ClO－），即c（HClO）＋c（ClO－）

10．[2014·天津卷]合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1。

一种工业合成氨的简式流程图如下：

（1）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。

一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：

①CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）

ΔH＝＋206.4kJ·mol－1

②CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）

ΔH＝－41.2kJ·mol－1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2的百分含量，又能加快反应速率的措施是____________。

a．升高温度　b．增大水蒸气浓度　c．加入催化剂　d．降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2的产量。

若1molCO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率为____________。

（3）图（a）表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。

根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：

____________。

（4）依据温度对合成氨反应的影响，在图（b）坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。

（a）　　　　　　　　　（b）

（5）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）________。

简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

10．

（1）2NH4HS＋O2

2NH3·H2O＋2S↓

（2）a　90%

（3）14.5%

（4）

（5）Ⅳ　对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用

[解析]

（1）由题意可知为空气中的O2将负二价硫氧化为硫单质，根据电子守恒将方程式配平即可。

（2）反应①为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减小，d错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变H2的百分含量，c错；增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大以及平衡右移，但产物H2的百分含量却减小，b错；升高温度反应速率增大，且平衡正向移动，H2的百分含量增大，a对。

CO与H2的混合气体与水蒸气的反应中，反应体系中的气体的物质的量不变，而1molCO与H2的混合气体参加反应生成1.18mol混合气，说明有0.18mol水蒸气参加反应，则根据方程式②可知参加反应的CO也为0.18mol，则其转化率为

×100%＝90%。

（3）由图中看出当N2与H2物质的量比为1∶3时，NH3的平衡体积分数最大，为42%。

设平衡时转化的N2的物质的量为xmol，由三段式：

　　　　　N2＋3H22NH3

起始（mol）:

130

转化（mol）:

x3x2x

平衡（mol）:

1－x3－3x2x

×100%＝42%，则x＝0.59

则平衡时N2的体积分数为

×100%＝14.5%。

（4）作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多，是因为反应正向进行（反应未达平衡），达到一定程度后反应达到平衡而此时温度继续升高，平衡逆向移动，NH3的物质的量减小。

（5）热交换器可以使需要加热的物质得到加热，还可以使需要冷却的物质得到冷却，能充分利用能量。

合成氨反应为气体物质的量减小的反应，加压利于反应正向进行；此外，循环利用可反复利用原料，提高原料利用率。

26．[2014·新课标全国卷Ⅱ]

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）

2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

（1）反应的ΔH________0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。

在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。

（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。

①T________100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是____________________________。

②列式计算温度T时反应的平衡常数K2：

_______________________________________

________________________________________________________________________。

（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是__________________________________________________

________________________________________________________________________。

26．

（1）大于　0.0010　0.36mol·L－1

（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）＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.16mol·L－1

c（N2O4）＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1

K2＝

＝1.3mol·L－1

（3）逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

[解析]

（1）依题意知，温度升高，混合气体的颜色加深，说明平衡向生成NO2的正反应方向移动，即正反应是吸热反应；根据图像0～60s时段，NO2的物质的量浓度变化为0.060mol·L－1，根据公式v＝

即可计算出速率；根据图像可知NO2的平衡浓度为0.120mol·L－1，N2O4的平衡浓度为0.040mol·L－1，根据K＝

可计算出平衡常数K1。

（2）①根据题意知，改变反应温度为T后，反应速率降低，故为降低温度，即T小于100℃；②根据题意知，再次达到平衡后N2O4的浓度减小，Δc＝v·Δt＝0.0020mol·L·s－1×10s＝0.02mol·L－1，则NO2的浓度增加0.040mol·L－1，即达到新平衡时N2O4的浓度为0.020mol·L－1，NO2的浓度为0.160mol·L－1，据K＝

可计算出平衡常数K2。

（3）温度为T时，反应达到平衡，将反应容器减小一半，即增大压强。

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。

28．[2014·全国卷]化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。

回答下列问题：

（1）已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6℃和76℃，AX5的熔点为167℃。

室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5，放出热量123.8kJ。

该反应的热化学方程式为____________________________________________。

（2）反应AX3（g）＋X2（g）AX5（g）在容积为10L的密闭容器中进行。

起始时AX3和X2均为0.2mol。

反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v（AX5）＝______________________。

②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（AX5）由大到小的次序为____________（填实验序号）；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：

b________________________________________________，c____________________________________________。

③用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为______________；实验a和c的平衡转化率：

αa为________，αc为________。

28．

（1）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）　ΔH＝－123.8kJ/mol　

（2）①

＝1.7×10－4mol·L－1·min－1

解：

开始时n0＝0.4mol，总压强为160kPa，平衡时总压强为120kPa，则n为

＝

，

n＝0.40mol×

＝0.30mol，

　　　　AX3（g）＋X2（g）

AX5（g）

起始时n0/mol：

0.20　　0.20　　　0

平衡时n/mol：

0.20－x　0.20－x　x

（0.20－x）＋（0.20－x）＋x＝0.30

x＝0.10

v（AX5）＝

＝1.7×10－4mol·L－1·min－1

②bca　加入催化剂。

反应速率加快，但平衡点没有改变　温度升高。

反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动（或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大）　③α＝2（1－

）　50%　40%

[解析]

（1）书写热化学方程式时要注意常温下AX3呈液态，AX5呈固态。

（2）②由图像知，达到平衡所需时间：

a＞c＞b，所以反应速率v（AX5）由大到小的顺序为b＞c＞a；与实验a相比，实验b先达到平衡，化学反应速率快，但平衡点没有变化，说明实验b加入了催化剂；反应为放热反应，与实验a相比，实验c平衡向逆反应方向移动，且反应速率加快，说明实验c改变的条件是升高温度。

　　　　　　AX3（g）　　＋　　X2（g）

AX5（g）

起始量（mol）0.20.20

变化量（mol）xxx

平衡量（mol）0.2－x0.2－xx

则有

＝

，解得x＝

，则AX3的转化率为

＝2（1－

）；分别将实验a、c的p、p0的数据代入上式，得aa、ac分别为50%、40%。

10．[2014·安徽卷]臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2（g）＋O3（g）

N2O5（g）＋O2（g），若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是（　　）

A

B

升高温度，平衡常数减小

0～3s内，反应速率为

v（NO2）＝0.2mol·L－1

C

D

t1时仅加入催化剂，平衡正向移动

达平衡时，仅改变x，则x为c（O2）

10.A　[解析]由反应过程的能量变化图可知正反应为放热反应，因此升高温度，反应逆向进行，平衡常数减小，A项正确；0～3s内，v（NO2）＝（1.0mol/L－0.4mol/L）÷3s＝0.2mol·L－1·s－1，B项错误；加入催化剂，正、逆反应速率同等程度加快，平衡不移动，C项错误；达到平衡时，增加c（O2）平衡逆向移动，NO2的转化率减小，D项错误。

12．[2014·北京卷]一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。

不同时刻测得生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表。

t/min

0

2

4

6

8

10

V（O2）/mL

0.0

9.9

17.2

22.4

26.5

29.9

下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（　　）

A．0～6min的平均反应速率：

v（H2O2）≈3.3×10－2mol·L－1·min－1

B．0～6min的平均反应速率：

v（H2O2）<3.3×10－2mol·L－1·min－1

C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.30mol/L

D．反应至6min时，H2O2分解了50%

12．C　[解析]H2O2的催化分解反应为2H2O2

2H2O＋O2↑，根据生成氧气的体积确定过氧化氢的物质的量，0～6min，n（O2）＝1×10－3mol，n（H2O2）＝2×10－3mol，Δc（H2O2）＝0.2mol/L，v（H2O2）＝0.2mol/L÷6min＝33.3×10－2mol·L－1·min－1，A正确；随着反应进行，过氧化氢浓度减小，反应速率在减小，故B正确；开始n（H2O2）＝4×10－3mol，0～6min消耗了2×10－3mol，故6min时，c（H2O2）＝0.2mol/L，C错误；开始n（H2O2）＝4×10－3mol，0～6min消耗了2×10－3mol，分解率为50%，D正确。

11．[2014·江苏卷]下列有关说法正确的是（　　）

A．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀

B．2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0

C．加热0.1mol·L－1Na2CO3溶液，CO

的水解程度和溶液的pH均增大

D．对于乙酸与乙醇的酯化反应（ΔH<0），加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大

11．C　[解析]海轮的外壳是钢铁，因铁比铜活泼，海轮外壳上附着铜块后形成原电池，铁作负极，会加速海轮外壳的腐蚀，A项错误；B反应为气体体积减小的反应，反应ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故反应的ΔH＜0，B项错误；由于盐类的水解反应为吸热反应，升高温度能增大CO

的水解程度，溶液中c（OH－）增大，溶液pH增大，C项正确；浓硫酸是酯化反应的催化剂，加入少量浓硫酸使反应速率增大，该反应为放热反应，一段时间后混合体系温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，D项错误。

29．[2014·山东卷]研究氨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　ΔH1<0（Ⅰ）

2NO（g）＋Cl2（g）

2ClNO（g）　K2　ΔH2<0（Ⅱ）

（1）4NO2（g）＋2NaCl（s）

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

（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应（Ⅱ）达到平衡。

测得10min内v（ClNO）＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n（Cl2）＝________mol，NO的转化率α1＝________。

其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1（填“>”“<”或“＝”），平衡常数K2______（填“增大”“减小”或“不变”）。

若要使K2减小，可采取的措施是________。

（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。

含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol·L－1的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO

）、c（NO

）和c（CH3COO－）由大到小的顺序为____________________________________________。

（已知HNO2电离常数Ka＝7.1×10－4mol·L－1，CH3COOH的电离常数Ka＝1.7×10－5mol·L－1）

可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是________。

a．向溶液A中加适量水

b．向溶液A中加适量NaOH

c．向溶液B中加适量水

d．向溶液B中加适量NaOH

29．

（1）

（2）2.5×10－2　75%　>　不变　升高温度

（3）c（NO

）>c（NO

）>c（CH3COO－）　b、c

[解析]

（1）反应（Ⅰ）×2－反应（Ⅱ）即得到反应：

4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g），利用平衡常数定义可知该反应平衡常数K＝

。

（2）平衡时容器中n（ClNO）＝7.5×10－3mol·L－1·min－1×10min×2L＝0.15mol，则平衡后n（Cl2）＝0.1mol－

×0.15mol＝0.025mol；NO的转化率＝

×100%＝75%；若恒压下达到平衡态相当于将原平衡加压，平衡正向移动，NO的转化率增大；平衡常数只与温度有关，恒压下达到平衡的平衡常数与原平衡常数相等；因该反应为放热反应，升高温度，反应逆向进行，反应平衡常数减小。

（3）反应后得到溶液A为物质的量浓度均为0.1mol/L的NaNO2与NaNO3的混合溶液，利用已知电离常数可知CH3COO－水解程度大于NO

，NO

不发生水解，两溶液中c（NO

）＞c（NO

）＞c（CH3COO－）；利用CH3COO－水解程度大于NO

可知溶液B的碱性强于溶液A，为使溶液A、B的pH相等，可采取的措施有向溶液A中加适量NaOH或向B溶液中加入适量水稀释或向B溶液中加入适量稀醋酸等。

3．[2014·天津卷]运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是（　　）

A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应

B．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中

C．可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底

D．增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率

3．D　[解析]当ΔH－TΔS＜0时，反应能自发进行，吸热反应的ΔH＞0，吸热反应能自发，说明ΔS＞0，A项正确；NH4F溶液中F－水解生成HF，HF能与玻璃中的SiO2发生反应4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O，故NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中，B项正确；可燃冰需在低温高压下形成，所以可燃冰可存在于海底，C项正确；常温下，浓硫酸使铁发生钝化，D项错误。

27．[2014·浙江卷]煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4（s）＋CO（g）

CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）　ΔH1＝218.4kJ·mol－1（反应Ⅰ）

CaSO4（s）＋4CO（g）

CaS（s）＋4CO2（g）　ΔH2＝－175.6kJ·mol－1（反应Ⅱ）

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是________。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量的浓度c（B），则反应Ⅱ的Kp＝________（用表达式表示）。

（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是____________________________________________________________________。

　　　　　　　　A　　　　　　B

　　　　　　　　C　　　　　　D

（5）图（a）为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。

则降低该反应体系中SO2生成量的措施有________。

A．向该反应体系中投入石灰石

B．在合适的温度区间控制较低的反应温度

C．提高CO的初始体积百分数

D．提高反应体系的温度

（6）恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1>v2，请在图（b）画出反应体系中c（SO2）随时间t变化的总趋势图。

　　　　　（a）　　　　　　　　　　　　（b）

27．

（1）高温　（2

　（3）C

（4）如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生

（5）A、B、C

（6）

[解析]

（1）反应Ⅰ是一个熵增焓增的反应，由ΔG＝ΔH－TΔS知，只有在高温下反应Ⅰ的ΔG才有可能小于0，反应才具有自发性。

（3）由于反应Ⅰ是吸热反应，故反应Ⅰ生成物所具有的能量高于反应物，A、D项排除；反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），说明反应Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ，反应Ⅰ的中间产物所具有的能量低，B排除。

（4）因反应Ⅱ中没有SO2生成，故若监测过程中，SO2、CO2浓度比保持不变，说明只发生反应Ⅰ，若发生变化，则说明反应Ⅰ、Ⅱ同时进行。

（5）加入的石灰石分解可生成CO2，这有利于两个反应的平衡向左进行，从而可减少SO2的生成，A项可行；由图像知，初始的CO浓度越大、温度低些时，CaS的含量越高，依硫守恒知，此条件下生成的SO2较少，B、C项可行，D项不可行。

（6）因反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率，故开始时体系内c（SO2）是快速增大的，随着第Ⅱ个反应中生成的CO2的增加，SO2的百分含量又会降低，