1、考点规范练20化学反应的方向和限度一、选择题1.下列过程属于熵增加的是()。A.一定条件下,水由气态变成液态B.工业上合成氨C.将散落的火柴放入火柴盒D.固态碘升华2.下列说法错误的是()。A.同一物质在气态时熵值最大,液态时次之,而固态时熵值最小B.硝酸铵溶于水吸热,说明其溶于水不是自发的过程C.不借助外力能自发进行的过程,其体系的能量趋向于从高能量状态转变为低能量状态D.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,更适合于所有的过程3.已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他条件不变,平衡时c(CO2)与温度t的关系如图所示。下列说法错误的是()。A.
2、平衡状态A与C相比,平衡状态A的c(CO)较小B.在t2时,D点的反应速率:v(逆)v(正)C.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H0D.若t1、t2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1K24.(2021浙江金华十校联考)人体内的血红蛋白(Hb)可与O2结合形成HbO2,Hb(aq)也可以与CO结合,人体发生CO中毒的原理为:HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O2(g)H0。下列说法不正确的是()。A.海拔较高的地区由于气压较低,所以血红蛋白较难与O2结合,容易产生缺氧现象B.已知CO中毒为熵减过程,则理论上冬天比夏天可能更容易发生CO中毒现象C.把CO中毒的人
3、转到高压氧舱中有助于缓解症状D.此反应的平衡常数K=c(O2)c(CO)5.已知反应:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应: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.反应的平衡常数K1=c(CO2)c(Cu)c(CO)c(CuO)B.反应的平衡常数K=K1K2C.对于反应,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值D.对于反应,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小6.下列说法正确的是()。A.H0的反应在温度低
4、时不能自发进行B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJmol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可单独作为反应自发性的判据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7.一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 molH2(g)和1 molI2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%,该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g
5、)12H2(g)+12I2(g),则下列判断正确的是()。A.后一反应的平衡常数为1B.后一反应的平衡常数为0.5C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为0.25 molL-1D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度为0.5 molL-18.一密闭容器中存在反应:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)H,实验测得平衡时Fe3O4的转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法正确的是()。A.该反应的H0B.压强p1p2C.将O2不断分离出去可以提高Fe3O4的转化率D.a、b两点的平衡常数大小:KaKb二、非选择题9.机动车尾气和燃煤产生的烟气是目前城市空气污染的重要来源。NO和CO均
6、为汽车尾气的成分,这两种气体在催化转换器中发生反应:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H=-akJmol-1。(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)H=+489.0 kJmol-1C(s)+CO2(g)2CO(g)H=+172.5 kJmol-1则CO还原Fe2O3的热化学方程式为。(2)在一定温度下,将1.2 mol NO、1.0 mol CO气体通入固定容积为2 L的密闭容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如图所示。020 min CO2的平均速率v(CO2)=,CO的转化率为。(3)下列能够说明该反应已经达到平衡的是(填字母)
7、。A.该容器内压强不再改变B.上述反应的焓变H不变C.v(NO)=2v(N2)D.混合气体的密度不再变化(4)若保持反应体系的温度不变,20 min时再向容器中充CO、CO2各0.2 mol,化学平衡将(填“逆向”“正向”或“不”)移动。重新达到平衡后,该反应的化学平衡常数为。10.(2021全国乙)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Liebig误认为是ICl,从而错过了一种新元素的发现。该元素是。(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、P
8、t和Cl2,376.8时平衡常数Kp=1.0104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa,则pICl=kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=(列出计算式即可)。(3)McMorris测定和计算了在136180 范围内下列反应的平衡常数Kp:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2得到lgKp11T和lgKp21T均为线性关系,如下图所示:
9、由图可知,NOCl分解为NO和Cl2反应的H0(填“大于”或“小于”)。反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=(用Kp1、Kp2表示);该反应的H0(填“大于”或“小于”),写出推理过程。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应,在一定频率()光的照射下机理为:NOCl+hNOCl*NOCl+NOCl*2NO+Cl2其中h表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1 mol的NOCl需要吸收mol的光子。考点规范练20化学反应的方向和限度1.D熵增加的过程就是物质的混乱程度增大的过程。水由气态变成液态是熵减小的过程,A不符合题意;工业合成氨的反应
10、为N2+3H22NH3,该反应为熵减小的过程,B不符合题意;将散落的火柴放入火柴盒是熵减小的过程,C不符合题意;固态碘升华属于熵增加的过程,D符合题意。2.B虽然硝酸铵溶于水吸热,但因为体系的熵增大,故在常温下也能自发进行。3.A由题图可知题给反应正反应吸热,C项正确。升高温度平衡正向移动,CO浓度减小,所以A点CO浓度大,A项错误。由于t2时反应进行到状态D,c(CO2)高于平衡浓度,所以反应向逆反应方向进行,则一定有v(正)v(逆),B项正确。由于正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大,故K1K2,D项正确。4.D根据化学方程式Hb(aq)+O2(g)HbO2(a
11、q)可知正反应是一个气体分子数目减小的反应,减小压强,平衡逆向移动,A项正确;由H0、S0,可知反应低温条件下自发反应,B项正确;增加氧气的浓度可以使平衡逆向移动,C项正确;根据化学方程式可知,该反应的平衡常数K=c(HbCO)c(O2)c(HbO2)c(CO),D项错误。5.B在书写平衡常数表达式时,固体表示在平衡常数表达式中为1,A项错误。由于反应=反应-反应,因此平衡常数K=K1K2,B项正确。反应中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此H0,C项错误。对于反应,在恒温恒容下,增大压强,若充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D项错误。6.
12、BH0的反应,H-TS0、S0,反应能自发进行说明H-TS0,故A项错误。相同温度下,增大压强,平衡向体积减小的方向移动,平衡逆向移动,Fe3O4的减小,ap1,故B项错误。减少生成物,平衡正向移动,Fe3O4的增大,故C项正确。平衡常数只受温度影响,a、b两点的温度相同,平衡常数相同,故D项错误。9.答案(1)Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=-28.5 kJmol-1(2)0.01 molL-1min-140%(3)A(4)逆向0.28解析(1)已知:Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)H1=+489.0kJmol-1C(s)+CO2(g)2C
13、O(g)H2=+172.5kJmol-1由-3,得到热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=-28.5kJmol-1。(2)由图示可知020min内c(NO)=0.2molL-1,所以v(NO)=0.2molL-120min=0.01molL-1min-1,同一反应中物质的反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(CO2)=v(NO)=0.01molL-1min-1;c(NO)=0.2molL-1,则c(CO)=0.2molL-1,容器容积为2L,所以CO的转化率为2L0.2molL-11mol100%=40%。(3)该反应前后气体化学计量数之和不相等,所以未
14、达到平衡时容器内气体总物质的量会变,容器恒容,则压强会变,所以压强不再改变说明反应达到平衡,故A项正确。反应是否达到平衡并不影响反应的焓变,故B项错误。反应达到平衡时正反应速率等于逆反应速率,但选项中没有指明各物质的速率是正反应速率还是逆反应速率,故C项错误。反应物和生成物均为气体,所以整个过程中气体的总质量不变,容积恒定,则密度一直不变,故D项错误。(4)初始投料为1.2molNO、1.0molCO,容器容积为2L,则c(NO)=0.6molL-1,c(CO)=0.5molL-1;据图可知平衡时c(NO)=0.6molL-1,c(NO)=0.2molL-1,根据方程式可知c(CO)=0.2m
15、olL-1,c(CO2)=0.2molL-1,c(N2)=0.1molL-1,所以平衡时各物质的浓度为c(NO)=0.4molL-1,c(CO)=0.3molL-1,c(CO2)=0.2molL-1,c(N2)=0.1molL-1,则该温度下平衡常数为K=0.10.220.420.320.28,充入CO、CO2各0.2mol后,容器容积为2L,所以c(CO)=0.4molL-1,c(CO2)=0.3molL-1,此时0.10.320.420.42=0.350.28,所以平衡逆向移动;温度不变平衡常数不变,平衡常数为0.28。10.答案(1)Br(2)24.80.17.624.82(3)大于Kp
16、1Kp2大于1T越大即T越低,lgK=lgKp1+lgKp2的值越小,即K越小(4)0.5解析(1)海藻中富含氯、溴、碘元素,海藻提碘过程中得到的红棕色液体应是溴单质(Br2),故错过发现的新元素为溴或Br。(2)由题意BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g),该反应的平衡常数Kp=p2Cl2=1.0104Pa2,则pCl2=1.0102Pa=0.1kPa。硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6并抽真空后,376.8条件下,pCl2=0.1kPa时BaPtCl6的分解达到平衡;加入碘蒸气,376.8时碘的初始压强为20.0kPa,由于反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(
17、g)达平衡时的总压强为32.5kPa,该反应是反应前后气体分子数目不变的反应,故有:2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)p起始032.5kPa-20.0kPa20.0kPap转化24.8kPa12.5kPa-0.1kPa12.4kPap平衡24.8kPa0.1kPa7.6kPa故376.8条件下烧瓶中反应达平衡时pICl为24.8kPa,反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=0.1kPa7.6kPa(24.8kPa)2。(3)根据图像中1T与lgKp2的关系,随着温度升高(1T减小),lgKp2增大,说明NOCl分解为NO和Cl2是吸热反应,反应的H0。将(3)中的两个反应式相加可得反应式2ICl(g)Cl2(g)+I2(g),由Kp1=pNOCl2pI2pNO2pICl2和Kp2=pNO2pCl2pNOCl2,可推出:K=pCl2pI2pICl2=Kp1Kp2。由图像可以看出,1T越大,即T越小,lgK=lgKp1+lgKp2值越小,即随着温度降低K减小,故反应的H0。(4)将两式相加得2NOCl+h2NO+Cl2,即分解1molNOCl需要吸收0.5mol光子。