新课程改革高考化学高中化学专题考试word版化学反应速率与化学平衡之化学平衡常数化学反应进行的方向.docx
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化学反应速率与化学平衡之化学平衡常数化学反应进行的方向
高考专题考试WORD解析版A组基础题
1.(2019·湖南岳阳一中月考)在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应:
2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。
下列推断正确的是( A )
A.Q点时,Y的转化率最大
B.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
C.升高温度,平衡常数增大
D.平衡时充入Z,达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大
[解析] Q点时,X的体积分数最小,则Y的转化率最大,选项A正确;温度越高,化学反应速率越快,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,选项B错误;继续升高温度X的体积分数增大,则该反应为放热反应,升高温度,平衡常数减小,选项C错误;因为该反应前后气体分子数不变,所以平衡时充入Z,新平衡与原平衡等效,Z的体积分数不变,选项D错误。
2.(2019·辽宁大连期中)对一个正反应放热的可逆反应来说,若改变条件使平衡正向移动,则该反应的平衡常数( C )
A.一定不变 B.可能减小
C.可能增大 D.不变、减小、增大皆有可能
[解析] 对于正反应放热的可逆反应,化学平衡常数只与温度有关。
若改变压强或浓度,使平衡正向移动,化学平衡常数不变;若降低温度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。
3.(2019·山东潍坊高三检测)高温下,某反应平衡,平衡常数K=
,恒容时,温度升高,H2浓度减小。
下列说法正确的是( A )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO+H2O
CO2+H2
[解析] 由平衡常数的表达式可确定该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),恒容时,温度升高,H2浓度减小,说明正反应是吸热反应,反应的焓变为正值,A正确,D错误;在恒温且体积不变时,增大压强,H2浓度可能增大或不变,B错误;升高温度,正、逆反应的反应速率增大,C错误。
4.(2019·河北石家庄联考)一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于容积为2L的密闭容器中,发生反应:
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)。
2min末该反应达到平衡,生成0.8molD,并测得C的浓度为0.2mol/L。
下列判断正确的是( A )
A.该条件下此反应的平衡常数约为0.91
B.2min内A的平均反应速率为0.3mol/(L·s)
C.B的转化率为60%
D.混合气体的密度不再改变时,该反应不一定达到平衡状态
[解析] 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)
起始量(mol) 3 1 0 0
变化量(mol) 1.2 0.4 0.4x 0.8
平衡量(mol) 1.8 0.6 0.4x 0.8
A项,0.4x=0.4,因此x=1,该条件下此反应的平衡常数为
=
≈0.91,正确;B项,2min内A的平均反应速率为
=0.3mol/(L·min),错误;C项,B的转化率=
×100%=40%,错误;D项,混合气体的密度不再改变时,该反应一定达到平衡状态,错误。
5.(新题选萃)已知某化学反应的平衡常数表达式为K=
,在不同的温度下该反应的平衡常数值分别为:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
下列有关叙述不正确的是( C )
A.该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.上述反应的正反应是放热反应
C.如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1mol,5min后温度升高到830℃,此时测得CO为0.4mol时,该反应为平衡状态
D.某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:
=
,判断此时的温度是1000℃
[解析] 由平衡常数的表达式可知,反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),A正确;随着温度的升高,平衡常数是减小的,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,所以正反应是放热反应,B正确;CO为0.4mol,则H2O(g)也是0.4mol,CO2和H2都是0.6mol,则此时反应没有达到平衡状态,C不正确;将
=
代入平衡常数表达式可知K=0.60,所以温度是1000℃,D正确。
6.(2019·山东青岛模拟)T℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:
A(g)+B(g)C(s) ΔH<0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是( C )
A.T℃时,该反应的平衡常数值为4
B.c点没有达到平衡,此时反应逆向进行
C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T℃
D.T℃时,直线cd上的点均为平衡状态
[解析] 由A(g)+B(g)C(s) ΔH<0知,平衡常数K=
=
=0.25,A错误;依据图像可知,c点浓度商Q 7.(2019·湖北武汉模拟)已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数和温度的关系如下: 温度/℃ 700 800 830 1000 1200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 现有两个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molA和1molB,在Ⅱ中充入1molC和1molD,800℃条件下开始反应。 达到平衡时,下列说法正确的是( C ) A.容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等 B.容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同 C.该反应的正反应是放热反应 D.容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小 [解析] 由平衡常数与温度的关系可知,该反应的正反应是放热反应,C正确;由于反应体系是绝热体系,则容器Ⅰ达到平衡时的温度比容器Ⅱ高,故其平衡常数小,平衡时压强大,A、B错误;容器Ⅰ比容器Ⅱ温度高,故平衡时A的浓度容器Ⅰ大于容器Ⅱ,D错误。 8.(2019·四川成都摸底测试)SCR脱硝是目前最成熟的烟气脱硝技术,其反应原理为: 8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(g) ΔH<0。 向10L的密闭容器中加入0.040molNH3和0.030molNO2,以及适量催化剂,在T℃时发生反应,用气体传感器测得不同时间的NO2转化率α随时间变化的数据如表所示。 t/s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 α/% 0 18.0 33.8 45.0 55.6 64.2 71.1 80.0 80.0 (1)0~3s内的平均反应速率v(NO2)=__4.5×10-4mol·L-1·s-1___;与之相比3~6s内的平均反应速率__减小___(填“增大”“减小”或“相等”);由此可得出的结论是__温度一定,随着反应的进行,反应物浓度减小,化学反应速率变慢___。 (2)T℃时该反应的平衡常数(K)的计算式为 K= 。 (3)研究表明: 在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。 ①为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了如下表所示三组实验,请完善表格中的数据。 实验编号 温度/℃ c(NH3)初始/(mol·L-1) c(NO2)初始/(mol·L-1) 催化剂的比表 面积/(m2·g-1) Ⅰ 350 8.0×10-3 6.0×10-3 120 Ⅱ __350___ __8.0×10-3___ __6.0×10-3___ 80 Ⅲ 150 __8.0×10-3___ __6.0×10-3___ 80 ②请在给出的坐标图中,画出上表Ⅱ、Ⅲ实验中NO2浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明实验编号。 [解析] 本题考查化学反应速率、平衡常数和化学平衡移动等知识的综合应用。 (1)0~3s内反应的NO2为0.030mol×45.0%=0.0135mol,则v(NO2)= =4.5×10-4mol·L-1·s-1。 3~6s内NO2的转化率为71.1%~45.0%=26.1%,相同时间内,0~3s内NO2的转化率较大,故0~3s内NO2的平均反应速率大于3~6s内NO2的平均反应速率,由此可知,温度相同时,随着反应的不断进行,反应物浓度逐渐减小,反应速率变慢。 (2)由题表中数据可知,平衡时NO2的转化率为80.0%,根据三段式法可求出平衡时NH3、NO2、N2和H2O的浓度分别为8.0×10-4mol·L-1、6.0×10-4mol·L-1、2.8×10-3mol·L-1、4.8×10-3mol·L-1、代入平衡常数的表达式得K= 。 (3)①探究温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响时,根据控制单一变量原则,三组实验中NH3、NO2的初始浓度应相同,结合Ⅰ、Ⅲ中温度不同,Ⅰ、Ⅱ中催化剂比表面积不同,则Ⅰ、Ⅱ应温度相同,②Ⅱ中的催化剂比表面积比Ⅰ中的小,达到平衡的时间比Ⅰ长,Ⅱ、Ⅲ中的催化剂比表面积相同,Ⅲ的反应温度较低,则达到平衡用时最长,又由题意知,该反应为放热反应,降低温度会使平衡正向移动,故平衡时Ⅲ中的c(NO2)要比Ⅰ、Ⅱ中的c(NO2)小。 [答案] ② [点拨] 达到化学平衡状态时各物质的数据信息将不再发生变化,比较各时间点NO2的转化率可知,7s时反应达到平衡状态;要计算一段时间内某物质的反应速率,需找出这段时间内该物质的物质的量浓度变化值。 若要探究外界某一条件对化学反应速率的影响,需控制其他量不变,如在催化剂比表面积相同时探究温度对化学反应速率的影响。 高考专题考试WORD解析版B组能力题 9.(2019·四川成都模拟)工业上采取下列方法消除NO2污染: CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867kJ·mol-1,下列说法正确的是( A ) A.冷却使水液化可提高NO2的平衡转化率 B.提高反应温度,平衡常数增大 C.缩小容器的体积,逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度小 D.加入合适的催化剂可提高NO2的平衡转化率 [解析] 减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动,NO2的平衡转化率增大,选项A正确;升温平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,选项B错误;缩小容器体积相当于加压,平衡向逆反应方向移动,逆反应速率增大的程度更大,选项C错误;使用催化剂对平衡的移动无影响,选项D错误。 10.(2019·新题预选)下列说法不正确的是( C ) A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行 B.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下两者对H2O2分解速率的改变相同 D.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)常温下能自发进行,说明该反应的ΔH<0 [解析] Na与H2O的反应是熵增的放热反应,ΔG=ΔH-TΔS<0恒成立,故该反应能自发进行,A正确;当ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,吸热反应的ΔH>0,吸热反应能自发进行,说明ΔS>0,B正确;FeCl3和MnO2均可作为催化剂加快H2O2分解,但同等条件下两者对H2O2分解催化效果不同,故对反应速率的改变不相同,C不正确;D中反应为气体体积减小的反应,ΔS<0,若反应能自发进行,则ΔH-TΔS<0,故反应的ΔH<0,正确。 11.(2019·江西南昌模拟)在某一恒温、恒容的密闭容器中发生反应: 3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0。 t1时刻反应达到平衡,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示。 下列说法正确的是( B ) A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数: KⅠ B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数: Ⅰ<Ⅱ C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志: 气体的平均密度不再发生变化 D.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加H2和N2的混合气 [解析] 在图像中,v正与v逆是对称的,故完整的图像如图所示。 因平衡常数是温度的函数,温度不变平衡常数不变,A项错误;t2时刻改变条件后,逆反应的瞬时速率增大,正反应的瞬时速率不变,即改变的条件为充入NH3(g),则两过程达到平衡时,NH3的体积分数: Ⅰ<Ⅱ,B项正确;由题给信息知该反应在恒温、恒容的密闭容器中发生,且参与反应的物质均为气体,根据质量守恒,气体的平均密度为定值,不能用于平衡状态的判断,C项错误;t2时刻,若向密闭容器中充入H2和N2的混合气,正反应速率会瞬时增大,与题意不符,D项错误。 12.(2019·安徽合肥模拟)一定温度时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2(g)和O2(g),发生反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196kJ·moL-1。 一段时间后反应达到平衡状态,反应过程中测定的部分数据如表所示。 反应时间/min n(SO2)/mol n(O2)/mol 0 2 1 5 1.2 10 0.4 15 0.8 下列说法不正确的是( D ) A.前5min的平均速率为v(SO2)=0.08mol·L-1·min-1 B.保持温度不变,向平衡后的容器中再充入0.2molSO2(g)和0.2molSO3(g)时,v正>v逆 C.保持其他条件不变,若起始时向容器中充入2molSO3(g),达到平衡状态时吸收78.4kJ的热量 D.相同温度下,起始时向容器中充入1.5molSO3(g),达到平衡状态时SO3的转化率为40% [解析] v(SO2)= = =0.08mol·L-1·min-1,A项正确;10min时,n(O2)减少0.6mol,n(SO2)减少1.2mol,剩余0.8mol,SO2的物质的量与15min时的相同,说明10min时反应已经达到平衡状态,K= = =11.25,保持温度不变,K不变,向平衡后的容器中再充入0.2molSO2(g)和0.2molSO3(g)时,Qc= = =9.8 = =15≠K,不是平衡状态,D项错误。 13.(2019·河北衡水检测)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( B ) A.5% B.17% C.25% D.33% [解析] H2(g)+ X2(g)HX(g)的平衡常数K1为10,那么HX(g) H2(g)+ X2(g)的平衡常数K2为 ,2HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数K3为( )2=0.01。 设HX(g)分解的物质的量浓度为xmol·L-1,则: 2HX(g)H2(g)+X2(g) 起始/(mol·L-1) 1.0 0 0 消耗/(mol·L-1) x x x 平衡/(mol·L-1) 1-x x x K3= =0.01,解得x≈0.17。 所以该温度时HX(g)的最大分解率接近于17%。 14.(2019·辽宁丹东二中月考)已知: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197kJ·mol-1,按不同方式向甲、乙、丙三个相同容积的密闭容器中投入反应物,且保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时有关数据如下表: 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 2molSO2、1molO2 1molSO2、0.5molO2 2molSO3 平衡常数 K1 K2 K3 反应的能量变化 放出akJ 放出bkJ 吸收ckJ 气体密度 ρ1 ρ2 ρ3 反应物转化率 α1 α2 α3 下列有关的关系式正确的是( B ) A.K1=K3 C.α2+α3>1 D.2b+c>197 [解析] 三个容器的容积相同,且保持恒温、恒容,而平衡常数只与温度有关,则平衡常数K1=K2=K3,A错误。 甲和丙中通入气体的质量相等,且是乙中气体质量的2倍,由于在恒容条件下进行反应,则气体密度ρ1=ρ3>ρ2,B正确。 甲和丙中反应分别从正向、逆向开始,达到平衡时二者是等效平衡,则有α1+α3=1;将甲的容积增大1倍,与乙中平衡体系等效,容积增大,压强减小,平衡向逆反应方向移动,反应物转化率减小,则有α1>α2,从而可得α2+α3<1,C错误。 由C中分析可知,甲和丙中的反应是等效平衡,且反应分别从正、逆反应方向开始,则有a+c=197;若甲和乙中反应物的转化率相等,则甲中反应放出热量是乙中反应放出热量的2倍,则有a=2b,实际上甲中反应物的转化率大于乙,则有a>2b,从而可得2b+c<197,D错误。 15.(2019·山东名校联考)工业上制备硫酸最重要的一步是SO2的氧化,反应方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6kJ·mol-1。 回答下列问题: (1)该反应在__较低温度___(填“较高温度”或“较低温度”)下能自发进行。 (2)某课外兴趣小组在实验室对该反应进行研究,部分数据如下表。 实验 反应条件 平衡后性质 催化剂 温度 (K) 容积 (L) SO2 O2 SO3 SO2 体积 分数 吸收或 放出热 量(kJ) SO2或 SO3的 转化率 A V2O5 770 10 0.2 0.1 0 a1 Q1 α1 B V2O5 770 10 0 0 0.2 a2 Q2 α2 C V2O5 绝热 10 0 0 0.2 a3 Q3 α3 比较下列数值大小(填“>”“=”“<”或“无法确定”)。 ①a1__=___a2;②Q1+Q2__=___19.66;③α1+α3__<___1。 (3)某同学通过实验绘出如下图像。 ①t1、t2、t3达到化学平衡状态的是__t2___。 ②t2到t3的变化是因为改变了一个反应条件,该条件可能是__增大压强___。 (4)若α1=0.9,计算770K时,该反应的平衡常数为__8.1×104___。 (5)工业上将SO2转化为SO3时,为了提高反应速率,并有利于SO3的吸收,需要对原料混合气体预热,同时对SO3气体降温。 通常采用如图所示的热交换器(中间为空心管道)。 下列说法正确的是( abc ) a.使用热交换器可以充分利用能源 b.A、B、C三处气体的组成相同 c.A、B、C、D四处的气体中均含有SO2 d.预热原料混合气主要是为了提高SO2的平衡转化率 [解析] (1)该反应的ΔH<0,ΔS<0,若反应能自发进行,则有ΔH-TΔS<0,故该反应在较低温度下能自发进行。 (2)①实验A和实验B其他条件相同,A中通入0.2molSO2和0.1molO2,B中通入0.2molSO3,达到平衡时,二者是等效平衡,SO2的体积分数相等,则有a1=a2。 ②实验A和实验B是等效平衡,A中消耗SO2和O2的量与B中生成SO2和O2的量分别相等,则有Q1+Q2=19.66。 ③实验A和实验B是等效平衡,SO2的转化率α1与SO3的转化率α2之和等于1,即α1+α2=1,实验C在绝热条件下进行,相当于将实验B中的反应温度降低,而降低温度,实验B中反应逆向进行的程度减小,SO3的转化率减小,则有α3<α2,从而推知α1+α3<1。 (3)①达到平衡状态时,SO2的消耗速率是O2生成速率的2倍,由图可知,t2时刻该反应达到平衡状态。 ②由图可知,t2到t3的变化过程中,SO2的消耗速率、O2的生成速率均增大,且SO2的消耗速率大于O2的生成速率的2倍,则平衡正向移动,故改变的条件可能是增大压强。 (4)若α1=0.9,即SO2的平衡转化率为0.9,实验A中,开始时充入0.2molSO2和0.1molO2,则有 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) 起始浓度/(mol·L-1) 0.02 0.01 0 转化浓度/(mol·L-1) 0.018 0.009 0.018 平衡浓度/(mol·L-1) 0.002 0.001 0.018 则770K时,该反应的平衡常数K= = =8.1×104 (5)使用热交换器可以充分利用能源,a正确;从A进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气,经热交换器预热后从B处流出,再从C处流入,在催化剂表面反应,故A、B、C三处气体的组成相同,b正确;该反应为可逆反应,A、B、C、D四处的气体中均含有SO2,c正确;预热原料混合气,可提高反应的温度,加快反应速率,但不能提高SO2的平衡转化率,d错误。
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