高考化学总复习练习化学反应进行的方向与限度.docx
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高考化学总复习练习化学反应进行的方向与限度
课练22 化学反应进行的方向与限度
小题狂练
1.[2019·商丘模拟]过程的自发性的作用是( )
A.判断过程的方向
B.确定过程是否一定会发生
C.判断过程发生的速率
D.判断过程的热效应
答案:
A
解析:
化学反应的自发性只能判断过程进行的方向,不能判断过程热效应,不能判断是否会发生和过程发生的速率。
2.[2019·武汉月考]某化学反应的ΔH=-122kJ·mol-1,ΔS=231J·mol-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行( )
A.在任何温度下都能自发进行
B.在任何温度下都不能自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.仅在低温下自发进行
答案:
A
解析:
反应自发进行需要满足ΔH-TΔS<0,依据题干条件计算,ΔH-TΔS=-122kJ·mol-1-T×231×10-3kJ·mol-1·K-1<0,所以该反应在任何温度下都能自发进行,故选A。
3.在恒温恒容密闭容器中发生反应:
X(s)+2Y(g)M(g)+G(g) ΔH。
下列情况表明反应达到平衡状态的是( )
A.容器内气体压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.反应热ΔH不再改变
D.X的浓度不再改变
答案:
B
解析:
观察反应知,X是固态。
A项,该反应是等气体分子数反应,气体压强始终不变,故不能判断反应是否达到平衡状态;B项,正反应是气体质量增大体积不变的反应,故气体密度由小到大,当气体密度不变时可说明反应已达到平衡状态;C项,反应热只与化学计量数有关,与转化率无关,不能判断反应是否达到平衡状态;D项,X为固体,X的浓度始终不变,不能判断反应是否达到平衡状态。
4.[2019·辽宁丹东五校联考]在恒温下体积恒定的密闭容器中有可逆反应:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(正反应为放热反应),不能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
答案:
A
解析:
达到平衡状态时,正反应生成NO2的速率是逆反应生成O2速率的2倍,并非相等,A符合题意。
该反应前后气体分子总数不相等,反应过程中气体压强不断变化,若反应容器中压强不随时间变化而变化,则达到平衡状态,B不符合题意。
NO2是红棕色气体,其他气体均无色,若混合气体颜色深浅保持不变,则c(NO2)不变,该反应达到平衡状态,C不符合题意。
反应前后气体的质量不变,总物质的量不相等,则平均相对分子质量不断变化,若混合气体平均相对分子质量保持不变,则该反应达到平衡状态,D不符合题意。
5.[2019·南昌质检]碳酸氢铵在室温下能自发进行分解反应,下列说法正确的是( )
A.碳酸氢铵分解是因为外界给予能量
B.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
C.碳酸氢铵分解是熵增反应
D.碳酸氢铵分解是熵增反应,所以能自发分解
答案:
C
解析:
碳酸氢铵在室温下分解,说明分解温度低,不需要外界给予能量,A项错误;不能根据碳酸氢铵类推所有碳酸盐,如碳酸钠、碳酸钾等都能稳定存在,B项错误;碳酸氢铵分解生成二氧化碳、氨气,是熵增反应,C项正确;熵变不是判断反应能否自发进行的唯一因素,应根据ΔH-TΔS的值进行判断反应能否自发进行,D项错误。
6.在恒容密闭容器中进行如下反应X(g)+Y(g)2Z(g)+W(?
)。
下列情况能表明该可逆反应一定达到平衡状态的是( )
A.混合气体平均相对分子质量不变
B.混合气体密度不变
C.混合气体压强不变
D.Z的消耗速率等于X的生成速率的2倍
答案:
A
解析:
可逆反应中W的状态不确定,W可能是气态、非气态。
A项,若W为固态或液态,则混合气体质量发生变化,气体分子数不变;若W为气态,则气体质量不变,气体分子数发生变化,则气体平均相对分子质量不变时达到平衡状态,正确;B项,若W为气体时,总质量不变,气体密度不变,错误;若W为液态或固态时,气体总物质的量不变,气体压强不变,错误;D项,Z的消耗速率始终等于X的生成速率的2倍,错误。
7.[2019·北京石景山模拟]在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应:
2M(g)+N(g)W+2Q(g) ΔH<0,下列图像正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是( )
答案:
D
解析:
A项,W的状态不确定,若W为固态或液态时,气体密度由大到小,图像错误;若W为气态,则在恒容容器中,气体密度始终不变,图像错误。
B项,W的状态不确定,所以气体相对分子质量变化情况不确定,错误。
C项,反应热只与具体反应中各物质的化学计量数有关,与是否平衡无关。
反应热始终不变,不能作为化学平衡状态的判断依据。
D项,无论W是否是气体,产物Q的体积分数均由小到大,当Q的体积分数不变时,表明达到平衡状态,D项正确。
8.[2019·安阳模拟]下列有关化学反应的方向及其判据的说法正确的是( )
A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应
B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C.由焓变和熵变组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程(温度、压强一定条件下)
D.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的ΔH>0
答案:
C
解析:
自发进行与反应快慢无关,A项错误;在高温高压下石墨转化成金刚石是非自发性反应,B项错误;复合判据既考虑了焓变,又考虑了熵变,C项正确;合成氯化铵的反应是熵减反应,只有焓减反应才能自发进行,故它的焓变小于0,D项错误。
9.[2019·浙江新高考联盟联考]一定条件下,在体积恒定的密闭容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0),下列说法正确的是( )
A.升高温度,逆反应速率减小
B.当混合气体的密度不再发生变化时,说明反应达到平衡状态
C.达到平衡时反应放出的热量可达QkJ
D.达到平衡时,v(N2)=3v(H2)
答案:
C
解析:
升高温度,反应混合物中活化分子数目及活化分子百分数均增大,故正、逆反应速率均增大,A错误。
体积恒定的密闭容器中,反应物及生成物均为气体,混合气体的密度始终不变,不能据此判断是否达到平衡状态,B错误。
题目中未指明N2和H2的物质的量,若起始N2和H2的物质的量分别大于1mol和3mol,则达到平衡时放出的热量可达到QkJ,C正确。
达到平衡时,N2、H2的反应速率之比等于其化学计量数之比,则有3v(N2)=v(H2),D错误。
10.在恒容密闭容器中充入2molSO2和2molNO2发生反应:
SO2(g)+NO2(g)NO(g)+SO3(g) ΔH=-QkJ·mol-1,达到平衡状态时,下列说法不正确的是( )
A.气体密度保持不变
B.气体总压强始终不变
C.SO2和SO3共2mol
D.放出QkJ热量
答案:
D
解析:
该反应是可逆反应,生成NO的物质的量不一定是1mol,放出热量不一定是QkJ。
11.下列判断不正确的是( )
A.4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行,则它是焓增反应
B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是焓减反应,它在较低温度下能自发进行
C.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
D.Br2(l)+H2(g)===2HBr(g)是焓减、熵增反应,该反应能自发进行
答案:
A
解析:
A项,该反应是熵减反应,能自发进行,说明ΔH-TΔS<0,即该反应是焓减反应,错误;B项,该反应是气体分子数减小的反应,熵小于0,所以,该反应在较低温度下能自发进行,正确;C项,由ΔH-TΔS<0可知,该反应能自发进行,正确;D项,该反应能自发进行,正确。
12.[2019·浙江模拟]已知:
X(g)+2Y(g)3Z(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。
下列说法不正确的是( )
A.0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化
C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达akJ
D.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
答案:
D
解析:
该反应是可逆反应,0.1molX和0.2molY充分反应不可能完全转化为Z,故生成Z的量一定小于0.3mol,A正确;达到化学平衡状态时,反应混合物中各物质的浓度保持不变,即X、Y、Z的浓度不再发生变化,B正确;若使起始X、Y的物质的量分别大于1mol和2mol,达到化学平衡状态时,反应可能生成3molZ,则反应放出的总热量可达akJ,C正确;升高温度,活化分子数及活化分子百分数均增大,正、逆反应速率均增大,D错误。
13.[2019·黑龙江哈尔滨三中调研]下列说法中不正确的是( )
A.SiO2(s)+2C(s)===Si(s)+2CO(g)只能在高温下自发进行,则该反应的ΔH>0
B.3C(s)+CaO(s)===CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行,说明该反应的ΔH>0
C.BaSO4(s)+4C(s)===BaS(s)+4CO(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0
D.常温下,2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)能够自发进行,则该反应的ΔH<0
答案:
C
解析:
该反应为熵增反应,则有ΔS>0;该反应只有在高温下自发进行,说明在低温时ΔH-TΔS>0,则该反应的ΔH>0,A正确;该反应为熵增反应,则有ΔS>0;该反应在常温下不能自发进行,说明常温时ΔH-TΔS>0,即反应的ΔH>0,B正确;该反应为熵增反应,则有ΔS>0;该反应室温下不能自发进行,说明室温时ΔH-TΔS>0,即反应的ΔH>0,C错误;该反应为熵减反应,则有ΔS<0;该反应常温下能自发进行,说明常温时ΔH-TΔS<0,即反应的ΔH<0,D正确。
14.[2015·天津卷]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
答案:
C
解析:
钠与水反应有气体生成,是熵增的放热反应,所以反应能自发进行,A项正确;饱和硫酸钠溶液使蛋白质溶液产生沉淀发生的是蛋白质的盐析,而浓硝酸使蛋白质溶液产生沉淀发生的是蛋白质的变性,二者原理不同,B项正确;FeCl3和MnO2都能催化H2O2分解,但催化剂具有选择性,二者的催化效率肯定不相同,C项错误;Mg(OH)2固体能溶于NH4Cl溶液中,是由于NH4Cl水解溶液显酸性,且发生了反应:
NH
+OH-===NH3·H2O使沉淀溶解平衡正向移动,D项正确。
15.工业上,用硅酸锂吸收CO2,在某温度T下发生化学反应:
Li4SiO4(s)+2CO2(g)2Li2CO3(s)+SiO2(s) ΔH<0。
下列说法正确的是( )
A.升高温度,平衡常数增大
B.当二氧化硅浓度不再变化时,反应达到平衡状态
C.一定温度下,加压能促进硅酸锂对CO2的吸收
D.一定温度下,平衡后缩小体积,CO2的平衡浓度增大
答案:
C
解析:
A项,正反应是放热反应,升高温度,平衡常数减小,错误;B项,二氧化硅是固体,其浓度为常数,不能作为判断平衡状态标准,错误;C项,一定温度时,加压可以增大CO2浓度,反应向右进行并提高反应速率,正确;D项,该反应只有一种气体,温度不变,平衡常数不变,故平衡时CO2的浓度不变,错误。
16.甲醇(CH3OH)是绿色能源。
工业上合成原理:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。
一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入H2和一定量的CO,CH3OH的体积分数与反应物投料比的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.当混合气体的密度保持不变时反应达到平衡
B.图像四个点中,d点处CH3OH的物质的量最大
C.图像四个点中,只有c点表示达到平衡状态
D.图像中c点到d点,平衡向正反应方向移动
答案:
D
解析:
A项,反应前后的物质均是气体,且混合气体的总质量不变,又因为是恒容容器,故气体密度始终不变,不正确;B项,达到平衡,d点相当于c点平衡后,再增加氢气的浓度,平衡向正方向移动,CO的平衡转化率增大,CH3OH的物质的量最大,错误;C项,曲线上的每个点都是不同反应物投料比下的平衡点,错误;D项,相当于c点达到平衡后,继续增大H2的物质的量,平衡向右移动,正确。
17.CO是一种重要化工原料,镍是有机化学的重要催化剂。
Ⅰ.镍能与CO反应,化学方程式如下:
Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g) ΔH
(1)ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。
(2)工业上,利用密闭石英管提纯粗镍。
在密闭石英管内充满CO,在________放置粗镍(填“高温区”或“低温区”),在另一区域收集纯镍粉。
(3)吸烟时,烟草燃烧生成的CO会与烟草中微量的Ni在肺部发生该反应,生成容易进入血液的Ni(CO)4,随着CO与血红蛋白的结合,在血液中不断积累重金属镍单质,使人体中毒。
用化学平衡原理解释“镍积累”:
______________________________________。
(4)镍与CO反应会造成镍催化剂中毒。
为了防止镍催化剂中毒,工业上常用SO2除去CO。
已知有关能量变化关系如图所示。
写出用SO2除去CO的热化学方程式:
____________________。
Ⅱ.工业上用一氧化碳制取氢气的反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),420℃时,该反应的平衡常数K为9.0。
在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.6mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为________,生成H2的平均速率为________。
答案:
Ⅰ.
(1)<
(2)低温区
(3)Ni(CO)4进入血液后,CO与血红蛋白结合,平衡左移,镍在人体中积累
(4)SO2(g)+2CO(g)===S(s)+2CO2(g)
ΔH=-(b-a)kJ·mol-1
Ⅱ.75% 0.045mol·L-1·min-1
解析:
Ⅰ.
(1)在较低温度下有利于合成四羰基合镍,在高温下四羰基合镍分解,说明正反应是放热反应。
(2)利用平衡移动原理提纯镍:
粗镍中含有不反应且难挥发的杂质,将粗镍放在低温区,使镍与CO化合成气态四羰基合镍,将难挥发的杂质残留在低温区。
在高温区,四羰基合镍蒸气分解,纯镍留在高温区。
(3)CO与血红蛋白结合能力很强,使平衡向左移动,产生的镍逐渐增多。
(4)根据图像写出热化学方程式:
①S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-akJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-bkJ·mol-1
根据盖斯定理,②-①得:
SO2(g)+2CO(g)===S(s)+2CO2(g) ΔH=-(b-a)kJ·mol-1。
Ⅱ.设平衡时CO的浓度减小量为xmol·L-1,则
K=
=9.0,x=0.225
CO的转化率为
×100%=75%,
v(H2)=
=0.045mol·L-1·min-1。
课时测评
1.[2019·德阳诊断]已知反应2CO(g)===2C(s)+O2(g)的ΔH为正值,ΔS为负值。
设ΔH和ΔS不随温度而变,下列说法正确的是( )
A.低温下能自发进行
B.高温下能自发进行
C.任何温度下都能自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
答案:
D
解析:
反应2CO(g)===2C(s)+O2(g)的ΔH为正值,ΔS为负值,则ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行,故选D。
2.[2019·江西联考]一定温度下,可逆反应2NO22NO+O2在恒容密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2;②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO;③混合气体的密度不再改变;④混合气体的颜色不再改变;⑤密闭容器中压强不再改变;⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变。
A.②③⑤⑥B.①④⑤⑥
C.①③④⑥D.全部
答案:
B
解析:
单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO2,说明v正=v逆,达到平衡状态,①正确;无论反应是否达到平衡状态,反应速率之比等于化学计量数之比,②错误;容器体积不变,气体质量不变,所以密度始终不变,密度不变不能判断反应是否达到平衡,③错误;混合气体的颜色不再改变,说明NO2气体的浓度不变,达到平衡状态,④正确;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,⑤正确;反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均摩尔质量不再改变,⑥正确。
3.[2019·唐山质检]已知碳酸钡分解反应:
(Ⅰ)BaCO3(s)===BaO(s)+CO2(g) ΔH1仅在高温下能自发进行;高锰酸钾分解:
(Ⅱ)2KMnO4(s)===K2MnO4(s)+MnO2(s)+O2(g) ΔH2在任何温度下都能自发进行。
下列焓变判断正确的是( )
A.ΔH1<0,ΔH2<0B.ΔH1>0,ΔH2<0
C.ΔH1<0,ΔH2>0D.ΔH1>0,ΔH2>0
答案:
B
解析:
反应(Ⅰ)是熵增反应(ΔS>0),仅在高温下自发进行,由ΔH1-TΔS<0,知ΔH1>0。
反应(Ⅱ)是熵增反应,在任何温度下都自发进行,该反应是焓减反应,即ΔH2<0。
4.在一个密闭容器中进行如下反应:
2X2(g)+Y2(g)2Z(g),反应过程中某一时刻X2、Y2、Z的浓度分别为0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1。
当反应达到平衡时,下列数据可能合理的是( )
A.Z的浓度为0.4mol·L-1
B.X2、Z的浓度均为0.15mol·L-1
C.X2的浓度为0.4mol·L-1
D.X2与Z的浓度之和为0.4mol·L-1
答案:
D
解析:
反应若正向进行到底,Z的浓度才为0.4mol·L-1,根据可逆反应特点,A错;B项不符合质量守恒定律;反应若逆向进行到底,X2的浓度才为0.4mol·L-1,根据可逆反应特点,C错。
5.[2019·桂林模拟]对可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,若增加容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
B.若单位时间内生成xmolN2,消耗2xmolNH3,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
答案:
C
解析:
达到平衡时,减小压强,正、逆反应速率都减小,A项错误;生成N2和消耗NH3的反应方向相同,不能判断反应是否达到平衡,B项错误;H2、NH3的正反应速率之比为3:
2,所以,NH3的正、逆反应速率相等,反应达到平衡,C项正确;加入催化剂,正、逆反应速率都会增大,D项错误。
6.下列有关叙述中正确的是( )
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
M(s)===X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)===2Q(g)
ΔH<0,自发反应
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
答案:
B
解析:
该反应中固体分解生成气体和固体,则该反应熵增加,且为吸热反应,则有ΔH>0,ΔS>0,当温度升高时,使ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行,A错误;该反应的ΔH<0,若为熵增加反应,任何温度下都能自发进行;若为熵减反应,在低温下能自发进行,故x可能等于1、2或3,B正确;该反应为熵增反应,即ΔS>0,当ΔH<0时,在任何温度下均能自发进行,当ΔH>0时,高温下可自发进行,C错误;该反应为熵减反应,常温下能自发进行,说明该反应一定是放热反应,则有ΔH<0,D错误。
7.[2019·四川乐山调研]在T℃时,将一定量A加入到体积为2L的某密闭容器中,发生反应2A(g)B(g)+C(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。
反应在第15min时达到平衡,反应过程中
与时间t有如图所示关系,若测得第15min时,c(B)=0.8mol·L-1,下列结论正确的是( )
A.反应达到平衡时,A的转化率为80%
B.A的初始物质的量为2mol
C.反应达到平衡时,放出的热量为2akJ
D.15min时,v正=v逆=0
答案:
A
解析:
第15min时c(B)=0.8mol·L-1,则有n(B)=0.8mol·L-1×2L=1.6mol;由图可知,此时
=2,则有n(A)=
n(B)=0.8mol;生成1.6molB时,消耗3.2molA,则A的平衡转化率为
×100%=80%,A正确。
A的初始物质的量为3.2mol+0.8mol=4mol,B错误。
生成1molB时放出akJ热量,则达到平衡时放出的热量为1.6akJ,C错误。
第15min时,该反应达到平衡状态,此时正、逆反应速率相等,但不等于0,D错误。
8.[2019·山东菏泽一中第二次月考]将一定量纯净的氨基甲酸铵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/(×10-3mol·L-1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
(1)该反应的焓变ΔH________0,熵变ΔS________0(填“>”“<”或“=”)。
(2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是________(填序号)。
A.2v正(NH3)=v逆(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
(3)根据表中数据计算,在25.0℃时,反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K=________。
(4)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℃下达到平衡状态。
若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:
(1)> >
(2)BC (3)6.1×107 (4)增大
解析:
(1)分析表中数据可知,温度升高,平衡气体总浓度增大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,则有ΔH>0;该反应是气体体积增大的反应,则有ΔS>0。
(2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有v正(NH3)=2v逆(CO2),A项不符合题意;因为反应前后气体分子数不相等,未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,说明反应达到平衡,B项符合题意;反应未达到平衡
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