化学反应的方向和限度.docx
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化学反应的方向和限度.docx
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化学反应的方向和限度
1.下列说法正确的是()
A.碘化铵和氯化铵受热分解过程中破坏和形成的化学键类型完全相同
B.反应N2H4(I)=N2(g)+2H2(g)是一个△S>0的反应
C.40g金刚砂(SiC)中含有C—Si键的个数为2NA(NA为阿伏加德罗常数)
D.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
2.已知:
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=74.9kJ·mol-1,下列说法中正确的是
A.该反应中熵变、焓变皆大于0
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应
3.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g)
cC(g)+dD(g),C的百分含量(C%)与温度、压强的关系如图所示,下列该反应的ΔH和ΔS判断正确的是( )
A.ΔH<0 ΔS>0B.ΔH>0 ΔS<0
C.ΔH>0 ΔS>0D.ΔH<0 ΔS<0
4.汽车尾气净化中的一个反应如下:
NO(g)+CO(g)
N2(g)+CO2(g);ΔH=-373.4kJ·mol-1
在恒容的密闭容器中,反应达平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )
5.在一定温度下,反应
H2(g)+
X2(g)
HX(g)的平衡常数为10。
若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( )
A.5%B.17%
C.25%D.33%
6.一定条件下,在密闭容器中,能表示反应X(g)+2Y(g)
2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成nmolZ,同时生成2nmolY
A.①②B.①④
C.②③D.③④
7.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:
2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)
2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0
在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是( )
A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大
B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时,反应达到平衡
D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大
8.在2L密闭容器中,800℃时发生反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g),n(NO)随时间的变化如表所示:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式:
K=________。
已知:
K(300℃)>K(350℃),该反应是________热反应。
(2)图中表示NO2的浓度变化的曲线是________。
用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填序号)。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内的密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________(填序号)。
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效的催化剂
9.能量变化如下图所示,回答下列问题:
(1)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:
E1________,E2________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500°C、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5molN2和1.5molH2,充分反应后,放出的热量________(填“<”、“>”或“=”)46.2kJ,理由是______________________________________。
(3)关于该反应的下列说法中,正确的是________。
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0D.ΔH<0,ΔS<0
(4)将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L密闭容器中,在500°C、2×107Pa下达到平衡,测得N2为0.10mol,H2为0.30mol,NH3为0.10mol。
计算该条件下达到平衡时H2转化为NH3的转化率_____
___,该温度下的平衡常数K值________。
若升高温度,K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)在上述(4)反应条件的密闭容器中,欲提高合成氨中H2的转化率,下列措施可行的是________(填字
母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气
B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂
D.分离出氨
10.硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
Ⅱ 2HI
H2+I2
Ⅲ 2H2SO4===2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是________。
a.反应Ⅲ易在常温下进行
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程产生1molO2的同时产生1molH2
(2)一定温度下,向1L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。
0~2min内的平均反应速率v(HI)=________。
该温度下,H2(g)+I2(g)
2HI(g)的平衡常数K=________。
相同温度下,若开始加入HI(g)的物
质的量是原来的2倍,则________是原来的2倍。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间d.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡________移动(填“向左”、“向右”或
“不”);若加入少量下列试剂中的________,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3b.CuSO4
c.Na2SO4d.NaHSO3
(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。
已知 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-572kJ·mol-1,某氢氧燃料电池释放228.8kJ电能时,生成1mol液态水,该电池的能量转化率为________。
5.解析:
本题考查化学平衡常数的应用,意在考查考生利用化学平衡常数进行计算的能力。
由题中反应和数据可知:
HX(g)
H2(g)+
X2(g)的平衡常数K=0.1。
设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为xmol/L,
则平衡时HX、H2、X2的浓度分别为(1.0-x)mol/L,0.5xmol/L,0.5xmol/L,代入K的表达式有:
(0.5x)1/2·(0.5x)1/2/(1.0-x)=0.1,解得x=0.167,故可知HX的转化率为
×100%=16.7%。
答案:
B
9.解析:
(1)加入催化剂,降低了反应活化性,所以E1、E2均减小。
(2)由题图中易知反应的ΔH=-92.4kJ·mol-1,考虑到反应热是反应完全时的能量变化,而实际中的反应是可逆反应,不可能完全反应,所以放出的热量应比根据反应热计算的值小。
(3)随着反应的进行,硫酸浓度减小,溶液中c(H+)减小,酸性减弱,故水的电离平衡向右移动。
若加
易错起源1、化学反应的方向及判断依据
例1.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g)
cC(
g)表示]化学平衡的影响,得到如下图象(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率,φ表示体积分数)。
根据图象,下列判断正确的是( )
A.反应Ⅰ:
若p1>p2,则此反应只能在高温下自发进行
B.反应Ⅱ:
此反应的ΔH>0且T1 C.反应Ⅲ: ΔH>0且T2>T1或ΔH<0且T2 D.反应Ⅳ: 若T1>T2则该反应不易自发进行 在温度和压强一定的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,反应方向的判据是ΔH-TΔS。 类型 ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应的自发性 1 - + 恒为- 在任何温度下都是自发的 2 + - 恒为+ 在任何温度下都是非自发的 3 - - 温度的变化可能导致符号的改变 反应自发性会因温度的变化而改变 易错起源2、化学平衡状态的判断 例2 (1)下列方法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是________(填序号)。 ①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③百分组成w(HI)=w(I2)时 ④反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2时 ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1时 ⑥温度和体积一定,某一生成物浓度不再变化时 ⑦温度和体积一定,容器内压强不再变化时 ⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ⑨温度和体积一定,混合气体的颜色不再变化时 ⑩温度和压强一定,混合气体的密度不再变化时 (2)在上述⑥~⑩的说法中能证明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是________。 1.直接判断依据 2.间接判断依据 以mA(g)+n(B) pC(g)+qD(g)为例 类型 判断依据 平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC,则v(正)不一定等于v(逆) 不一定 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆) 不一定 ④在单位时间内生成nmolB,同时消耗qmolD,因二者变化均表示v(逆),所以v(正)不一定等于v(逆) 不一定 压强 ①m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件一定) 平衡 ②m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定) 不一定 平均相对分 子质量 ①m+n≠p+q时,一定 平衡 ②m+n=p+q时,一定 不一定 气体密度 ①m+n≠p+q,恒温恒压时,密度保持不变 平衡 ②m+n=p+q时,密度保持不变 不一定 温度 体系温度一定(其他不变) 平 衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 易错起源3、化学平衡常数的应用及相关计算 例3.已知CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数随温度变化如下表: t/℃ 700 800 850 1000 1200 K 2.6 1.7 1 0.9 0.6 请回答下列问题: (1)上述正向反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)。 (2)若达平衡后降温,则平衡向________移动,CO2转化率________,正反应速率________(填写“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)在850℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器中,其中向正反应方向移动的有________(选填A、B、C、D、E)。 A B C D E n(CO2) 3 1 0 1 1 n(H2) 2 1 0 1 2 n(CO) 1 2 3 0.5 3 n(H2O) 5 2 3 2 1 (4)在850℃时,可逆反应: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),在该容器内各物质的浓度变化如下: 时间/min CO2(mol/L) H2(mol/L) CO(mol/L) H2O(mol/L) 0 0.2 0.3 0 0 2 0.138 0.238 0.062 0.062 3 c1 c2 c3 c3 4 c1 c2 c3 c3 则3min~4min平衡后,c3=___________________________________, CO2的转化率为__________________________________________________。 【答案】 (1)放热 (2)正反应方向 增大 减小 (3)A (4)0.12 60% 1.应用 (1)判断、比较可逆反应进行程度的大小。 K值越大,反应进行的程度越大; K值越小,反应进行的程度越小。 (2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态 对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系: (3)判断可逆反应的反应热 (4)计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。 2.相关计算 (1)步骤 ①写出有关化学平衡的方程式。 ②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 ③根据已知条件建立等式关系进行解答。 (2)方法 如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始(mol/L)ab00 变化( mol/L)mxnxpxqx 平衡(mol/L)a-mxb-nxpxqx K= (3)说明 ①反应物: c(平)=c(始)-c(变); 生成物: c(平)=c(始)+c(变) ②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。 ③转化率= 。 K仅是温度的函数,是常考点,常应用它考查平衡时物质的物质的量浓度和转化率。 1.某反应2A(g) A(g)+2B(g),已知ΔH<0,下列判断正确的是 A.仅常温下反应可以自发进行B.仅高温下反应可以自发进行 C.任何温度下反应均可以自发进行D.任何温度下反应均难以自发进行 2.下列说法正确的是 A.△H<0,△S>0的反应在温度低时不能自发进行 B.在其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大活化分子百分数 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反应自发性的判据 D.NH4HCO3(g)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57kJ/mol能自发进行,原因体系有自发地向混乱度 增加的方向转变的倾向 3.下列说法正确的是() A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的 B.熵增加的放热反应一定能自发进行 C.自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵减小或不变 D.自发反应在任何条件下都能实现 4.已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=-92.3kJ·mol-1,在一定温度和催化剂的条件下,向一密闭容器中,通入1molN2和3molH2,达到平衡状态I;相同条件下,向另一体积相同的密闭容器中通入0.9molN2、2.7molH2和0.2molNH3,达到平衡状态II,则下列说法正确的是 A.两个平衡状态的平衡常数的关系: KI B.H2的百分含量相同 C.N2的转化率: 平衡I<平衡II D.反应放出的热量: QI=QII<92.3kJ 5.将4molA和2molB放 入2L密闭容器中发生反应2A(g)+B(g) 2C(g)ΔH<0。 4s后反应达到平衡状态,此时测得C的浓度为0.6mol/L。 下列说法正确的是 A.达到平衡状态后,若温度不变,缩小容器的体积,则A的转化率增大,平衡常数增大 B.当c(A)︰c(B)︰c(C)=2︰1︰2时,该反应即达到平衡状态 C.达到平衡状态后,若只升高温度,则C的物质的量浓度增大 D.4s内,υ(B)=0.075mol/(L·s) 6.对于反应2SO2+O2 2SO3,判断下列说法正确的是() ①单位时间内生成2molSO2,同时生成1molO2,则处于化学平衡状态②SO2生成速率等于SO2消耗速率,则处于化学平衡状态③SO2、O2、SO3的体积分数不再发生变化,则处于化学平衡状态④SO2、O2、SO3的分子数之比为2∶1∶2,则处于化学平衡状态 A.①③B.②④C.②③D.③④ 7.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应: X(g)+2Y(g) 2Z(g) 此反应 达到平衡的标志是 A.容器内压强不随时间变化 B.容器内各物质的浓度不随时间变化 C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2 D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ 8.在容积均为500mL的I、Ⅱ、Ⅲ三个密闭容器中分别充入lmolN2和2.5molH2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H 实验测得反应均进行到tmin时N2的体积分数如图所示。 下列说法正确的是 A.当z,v(H2)=3v(N2)时,可以说明三个容器中的反应达平衡状态 B.在tmin时,一定达化学平衡状态的是Ⅱ和Ⅲ C.在tmin时,一定没有达化学平衡状态的是I D.三个容器中的反应均达到平衡后,容器I中混合气体的平均相对分子质量最小 9.将4molA气体和2molB气体在2L的定容容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(气)+B(气) 2C(气);△H<0,经2s(秒)后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法: ①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1 ②达到平衡状态时,升高温度,则该化学平衡向左移动,同时化学平衡常数K也减小; ③2s时物质A的转化率为70%④达到平衡状态时,增加A物质的量A和B转化率都提高。 ⑤当各物质浓度满足c(A)=2c(B)=c(C)时,该反应达到了平衡状态;其中正确的是() A.①③B.①②C.②③D.③④ 10.在容积相同的五个密闭容器中分别放人同量的A2和B2,在不同温度下任其发生反应: A2(g)+2B2(g)2 AB2(g),分别在某时刻测得其中AB3所占的体积分数绘成图,不正确的叙述是 A.反应是放热反应 B.E、F二点尚未达到平衡状态 C.H、I二点尚未达到平衡状态 D.G、H、I三点功能已达平衡状态 11.关于化学平衡常数的叙述中,正确的是() A.只与化学方程式本身和温度有关 B.只与反应温度有关 C.与化学方程式本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响 D.只与化学方程式本身有关,与其它任何条件无关的一个不变的常数 12.下列有关平衡常数的说法正确的是 A.已知 则对应的化学反应可以表示为: 2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) B.将某浓度醋酸溶液升高温度,醋酸的电离平衡常数Ka将变大 C.常温下,向纯水中加入少量碳酸钠固体,水的电离程度变大,Kw变大 D.常温下,在饱和氯水中加入少量碳酸钙固体,Cl2+H2O HCl+HClO平衡正移,平衡常数K变大 13.一定温度下2L的恒容容器甲中,加入2moL碳和2moLCO2发生如下反应: C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H>0,测得容器中CO2的物质的量随时间t的变化关系如图所示。 (1)该反应的ΔS 0(填“>”、“<”或“=”)。 在 (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。 (2)列式并计算上述温度下此反应的平衡常数K 。 (结果保留一位小数) (3)向上述平衡体系中再通入CO2,则CO2的转化率 (填增大、减小、不变、无法确定)。 (4)相同温 度下,2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO2和4moLCO。 开始反应时v(正) v(逆)(填>、<、﹦)。 (5)相同温度下,2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO2,达到平衡。 请在图中画出乙容器中CO2的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图。 (注明平衡时CO2的物质的量) 1.C【解析】体系的自由能公式ΔG=ΔH-T·ΔS。 (1)当ΔH<0,ΔS>0时,反应一定能自发进行; (2)当ΔH>0,ΔS<0时,反应一定不能自发进行;(3)当ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0时,反应能否自发进行,还与温度有关,一般低温时焓变影响为主,高温时,熵变影响为主。 总之,ΔG<0,在任何温度下反应均可以自发进行。 该反应的正反应是个体系混乱程度增大的放热反应。 由体系的自由能公式ΔG=ΔH-T·ΔS可知: ΔG<0,,所以看自发进行。 (2)平衡常数是指可逆化学反应达到平衡时,每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比;
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