考点24 化学反应的方向练习.docx
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考点24化学反应的方向练习
考点24 化学反应的方向、化学平衡
常数及转化率的计算
1.(2015·天津理综,3)下列说法不正确的是( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.饱和Na2SO4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
D.Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)+2OH-(aq),该固体可溶于NH4Cl溶液
2.(2015·天津理综,6)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:
X(g)+mY(g)3Z(g)平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。
下列叙述不正确的是( )
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·L-1
3.(2015·重庆理综,7)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g) K=0.1
反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。
下列说法正确的是( )
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7mol
D.CO的平衡转化率为80%
4.(2015·四川理综,7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:
C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:
气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。
下列说法正确的是( )
A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动
B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总
5.[2015·浙江理综,28
(2)(3)(4)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
(1)维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。
已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=________(用α等符号表示)。
(2)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。
在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实________。
②控制反应温度为600℃的理由是________。
(3)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。
保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:
CO2+H2===CO+H2O,CO2+C===2CO。
新工艺的特点有________(填编号)。
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用
1.(2014·上海化学,14)只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是( )
A.K值不变,平衡可能移动
B.K值变化,平衡一定移动
C.平衡移动,K值可能不变
D.平衡移动,K值一定变化
2.(2014·四川理综,7)在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
3.(2014·课标全国Ⅱ,26)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上图所示。
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后又达到平衡。
a.T________100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是
________________________________________________________________________。
b.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________________________________________________________________________。
4.
(1)[2014·重庆理综,11(3)]储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:
。
在某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,其起始浓度为amol·L-1,平衡时苯的浓度为bmol·L-1,该反应的平衡常数K=________。
(2)[2014·福建理综,24(3)]已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。
①t℃时,反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)=________。
②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x=________。
(3)[2014·山东理综,29
(1)
(2)]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 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
①4NO2(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,可采用的措施是________。
5.(2013·课标全国Ⅱ,28)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为____________。
平衡时A的转化率为________,列式并计算反应的平衡常数K________。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n(总)=________mol,n(A)=________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:
a=________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是____________,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为________mol·L-1。
1.(2015·重庆模拟)下列说法正确的是( )
A.能自发进行的反应一定能迅速发生
B.反应NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57kJ·mol-1能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向
2.(2015·山东泰安期末)分析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=+163kJ·mol-1
B.Ag(s)+
Cl2(g)===AgCl(s)
ΔH=-127kJ·mol-1
C.HgO(s)===Hg(l)+
O2(g) ΔH=+91kJ·mol-1
D.H2O2(l)===
O2(g)+H2O(l) ΔH=-98kJ·mol-1
3.(2015·南昌调研)某恒定温度下,在一个2L的密闭容器中充入A气体、B气体,测得其浓度为2mol/L和1mol/L;且发生如下反应:
3A(g)+2B(g)4C(?
)+2D(?
)已知“?
”代表C、D状态未确定;反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应前后压强比为5∶4,则下列说法中正确的是( )
①该反应的化学平衡常数表达式为:
K=
②此时B的转化率为35%
③增大该体系压强,平衡向右移动,但化学平衡常数不变
④增加C的量,A、B转化率不变
A.①②B.②③C.①④D.③④
4.(2015·皖南八校联考,9)某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB,发生反应:
3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡状态,测得生成1.6molC。
下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数K=
B.B的平衡转化率是40%
C.增大压强,化学平衡常数增大
D.增加B的量,B的平衡转化率增大
5.(2015·苏北四市期末,11)某温度下,密闭容器中X、Y、Z、W四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示,下列说法错误的是( )
物质
X
Y
Z
W
初始浓度/mol·L-1
0.5
0.6
0
0
平衡浓度/mol·L-1
0.1
0.1
0.4
0.6
A.反应达到平衡时,X的转化率为80%
B.该反应的平衡常数表达式为K=
C.增大压强其平衡常数不变,但使平衡向生成Z的方向移动
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
6.(2014·石家庄质检,7)已知反应①:
CO(g)+CuO(s)
CO2(g)+Cu(s)和反应②:
H2(g)+CuO(g)
Cu(s)+H2O(g)在相同的温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2的浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2的浓度一定减小
7.(2014·西安交大附中月考,8)1100℃时,在一定容积的密闭容器中发生反应:
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g) ΔH=akJ/mol(a>0),该温度下K=0.263,下列有关说法正确的是( )
A.若生成1molFe,则吸收的热量小于akJ
B.若升高温度,则化学平衡逆向移动
C.若容器内压强不随时间变化,则可以判断该反应已达到化学平衡状态
D.达到化学平衡状态时,若c(CO)=0.100mol·L-1,则c(CO2)=0.0263mol·L-1
8.(2014·江苏南通质检,11)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。
一定温度下,在甲、乙、丙三个容积均为2L的恒容密闭容器中充入SO2(g)和O2(g),其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示。
甲
乙
丙
起始物质的量
n(SO2)/mol
0.4
0.8
0.8
n(O2)/mol
0.24
0.24
0.48
SO2的平衡转化率/%
80
α1
α2
下列判断中,正确的是( )
A.甲中反应的平衡常数小于乙
B.该温度下,平衡常数K的值为400mol-1·L
C.平衡时,丙中c(SO3)是甲中的2倍
D.平衡时,甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率
9.(2014·安徽江南十校联考,8)相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.6kJ·mol-1。
实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示:
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达平衡时体系能量的变化
N2
H2
NH3
①
1
3
0
放出热量:
23.15kJ
②
0.9
2.7
0.2
放出热量:
Q
下列叙述错误的是( )
A.容器①、②中反应的平衡常数相等
B.平衡时,两个容器中NH3的体积分数均为
C.容器②中达平衡时放出的热量Q=23.15kJ
D.若容器①的体积为0.5L,则平衡时放出的热量小于23.15kJ
10.(2015·山东烟台质检,19)煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及产率等问题。
已知:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃
400
500
830
1000
平衡常数K
10
9
1
0.6
请回答下列问题:
(1)上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某温度下,上述反应达到平衡后,保持容器体积不变升高温度,平衡________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。
(3)830℃时,在恒容密闭容器中发生上述反应,按下表中的物质的量投入反应混合物,其中向正反应方向进行的有________(填字母序号)。
A
B
C
D
n(CO2)/mol
3
1
0
1
n(H2)/mol
2
1
0
2
n(CO)/mol
1
2
3
0.5
n(H2O)/mol
5
2
3
2
(4)830℃时,在2L的密闭容器中加入4molCO(g)和4molH2O(g),2min达到平衡时,CO的转化率是________。
(5)要提高CO的转化率,可采取的措施是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少写两点)。
11.(2015·廊坊监测)甲醇是重要的基础有机化工原料,用二氧化碳、一氧化碳等合成甲醇意义重大。
用二氧化碳、一氧化碳等合成甲醇的反应如下,其中反应Ⅰ是主反应。
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-48.97kJ/mol Ⅰ
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
ΔH2=-90.14kJ/mol Ⅱ
副反应CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
ΔH3 Ⅲ
使用含铜的化合物作催化剂,使用的原料气CO2和H2体积比为1∶3,压强为5MPa时,测定不同温度下CO2的转化率和甲醇产率(图1、图2),以及温度为523K时测定不同压强下的CO2的转化率和甲醇产率(图3、图4),图中α表示转化率,φ表示产率。
回答下列问题:
(1)ΔH3=________。
(2)①由图1和图2中实验值可知,反应Ⅰ的温度应控制在________之间。
②由图3和图4可以看出,压强增大CO2的转化率和甲醇产率增大,原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
③副反应Ⅲ对主反应Ⅰ平衡的影响是____________________
________________________________________________________________________。
(3)已知副反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),在1123.15K时,K=1。
①若升高温度到1223.15K,则达到平衡时K______1(填“>”、“<”或“=”)。
②1123.15K时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2、xmolH2。
当x=5.0时,上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
③若1123.15K时,向定容的密闭容器中,按物质的量之比为1∶5的比例将CO和H2O充入该容器,此温度下达到平衡后,CO的转化率为________。
考点专练24 化学反应的方向、化学平衡常数及转化率的计算
【三年高考真题演练】
[2015年高考真题]
1.C [A项,根据Na与H2O反应的现象“Na熔化成闪亮的小球,四处游动”,可知反应放热,能自发进行,根据反应方程式可知,只有产物中有气体,所以该反应是熵增的反应,正确;B项,饱和Na2SO4溶液使蛋白质溶液产生沉淀是蛋白质的盐析,浓硝酸使蛋白质溶液产生沉淀属于蛋白质的变性,二者原理不同,正确;C项,FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,但同等条件下二者催化效果不同,故二者对H2O2分解速率的改变也不同,错误;D项,NH4Cl溶液因NH
水解而使溶液呈酸性,加入NH4Cl溶液会消耗OH-,使平衡Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)向右移动,Mg(OH)2固体逐渐溶解,正确。
]
2.D [A项,由题意可知两种条件下X、Y、Z的初始物质的量不同,而最终平衡状态相同,则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡,故满足反应前后气态物质计量数之和相等,则1+m=3,m=2,正确;B项,温度不变,平衡常数不变,正确;C项,X、Y的初始物质的量之比为1∶2,根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为1∶2,故X与Y的平衡转化率之比为1∶1,正确;D项,由方程式可知该反应反应前后气体的物质的量不变,所以第二次平衡时气体的总物质的量为4mol,则Z的物质的量为4mol×10%=0.4mol,Z的浓度为0.4mol÷2L=0.2mol·L-1,错误。
]
3.C [A项,升高温度,H2S浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应吸热,正反应放热,错误;B项,通入CO气体瞬间正反应速率增大,达到最大值,向正反应方向建立新的平衡,正反应速率开始减小,错误;C项,
因为该反应是反应前后气体体积不变的反应,所以有K=
=0.1,解得n=7,正确;D项,根据上述计算可知CO的转化率为20%,错误。
]
4.B [A项,C(s)+CO2(g)2CO(g)的正反应是气体物质的量增加的反应,由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器,充入惰性气体容器体积扩大,对反应体系相当于减小压强,故v(正)、v(逆)均减小,平衡正向移动,错误;B项,由图可知,650℃时若设起始时CO2的体积为1L,平衡时CO2消耗的体积为x,则
×100%=40.0%,x=0.25L,CO2的转化率为25%,正确;C项,由图可知,T℃时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50%,故若恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体平衡不发生移动,错误;D项,925℃时,CO的平衡分压p(CO)=p总×96.0%,CO2的平衡分压p(CO2)=p总×4%,根据化学平衡常数的定义可知
Kp=
=
=23.04p总,错误。
]
5.解析
(1)根据反应:
平衡常数K=
=
另外利用分压也可以计算出:
Kp=
p
(2)①正反应方向气体分子数增加,掺入水蒸气作稀释剂,相当于降低反应体系的分压,平衡正向移动,可以提高平衡转化率;②由图可知,温度为600℃时,乙苯的平衡转化率较大,苯乙烯的选择性较高。
(3)①CO2与H2反应,H2浓度减小,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移,正确;②不用高温水蒸气,可降低能量消耗,正确;③CO2能与碳反应,生成CO,减少积炭,正确;④充分利用CO2资源,正确。
故选①②③④。
答案
(1)
p或
(2)①正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果
②600℃,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。
温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。
高温还可能使催化剂失活,且能耗大
(3)①②③④
[两年经典高考真题]
1.D [对于一个给定化学反应,化学平衡常数与温度有关。
]
2.C [A项,0至5min内,v(M)=
=1×10-3mol·(L·min)-1,v(N)=v(M)=1×10-3mol·(L·min)-1
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