1、考点规范练19化学反应的方向、限度一、选择题1.已知反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)KFe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)K在不同温度下,K和K的值如下表所示:T/KKK9731.472.361 1732.151.67要使反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施为()。A.缩小容器容积B.降低温度C.升高温度D.使用合适的催化剂2.(双选)在恒压绝热容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0,下列叙述能表明反应一定已达平衡状态的是()。A.容器内的温度不再变化B.容器内的压强不再变化C.相同
2、时间内,断开HH的数目和断开NH的数目比为12D.容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)=1323.(2020江苏南京、盐城高三调研)下列关于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0的图示与对应的叙述相符合的是()。4.(双选)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)n(H2)=13投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图所示,下列叙述不正确的是()。A.该反应的H0B.曲线b代表H2O的浓度变化C.N点和M点所处状态下的c(H2)不一样D.其他条件不变,T1、0.2 MPa下反应达平衡
3、时c(H2)比M点的小5.(2020陕西西安调研)已知反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为11充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为)。下列有关说法正确的是()。A.上述反应的H0B.N点时的反应速率一定比M点的大C.降低温度,H2的转化率可达到100%D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强6.已知甲为恒压容器、乙为恒容容器,相同条件下充入等物质的量的NO2气体,且起始时体积相同,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)H0,一段时间后相继达到平衡状态,下列说法中正确的是()。A.平衡时NO2的体积分数:甲
4、T2T1,则该反应的焓变H(填“”或“0Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)H0,故使该反应平衡正向移动,可采取的措施为升高温度,C项正确。2.AC解析:已知反应为放热反应,当容器内的温度不变时,平衡不再移动,达到平衡状态,A项符合题意。反应在恒压条件下进行,反应前后压强均不变,不能判断是否达到平衡状态,B项不符合题意。相同时间内,断开HH的数目和断开NH的数目比为12,说明v正=v逆,反应已达到平衡状态,C项符合题意。当容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)=132时,无法证明正、逆反应速率相等,即无法判定是否达到平衡状态,D项不符合题意。3.A解析:根据图中能量变化图
5、可以看出,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=2254kJmol-1-2346kJmol-1=-92kJmol-1,A项正确。随n(H2)n(N2)越大,氢气的转化率逐渐减小,氮气的转化率逐渐增大,B项错误。该反应正向为放热反应,则升高温度,正、逆反应速率均增大,但逆反应速率受温度影响更大,C项错误。该反应正向是气体分子数减少的放热反应。同一压强下,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则反应达平衡时,混合气体中氨的物质的量分数减小;同一温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,则反应达平衡时,混合气体中氨的物质的量分数增大,图示中压强变化曲线不正确,D项错误。4.CD解析:温度升高,H2的浓度
6、增大,平衡左移,故逆反应方向吸热,正反应方向放热,H0;由图可知曲线a为CO2的浓度变化,根据方程式中化学计量数的关系可知,曲线b为H2O的浓度变化,曲线c为C2H4的浓度变化,故A、B两项正确。N点和M点所处的状态相同,故c(H2)是一样的,C项错误。其他条件不变,T1、0.2MPa相对T1、0.1MPa,增大了压强,平衡正向移动,但容器容积减小,反应达新平衡时,c(H2)比M点c(H2)大,D项错误。5.A解析:根据图像可知,随着温度的升高,H2的平衡转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为放热反应,Hp(乙),甲中平衡正向移动,平衡时NO2的体积分数减小,故A项正
7、确。容器乙体积不变,随着反应进行,反应混合气体的物质的量减小,容器乙中压强降低,而容器甲容积可变、压强不变,由压强越大反应速率越大可知,容器甲中的反应达到平衡所需时间短,故B项错误。反应为2NO2(g)N2O4(g),平衡常数K=c(N2O4)c2(NO2),故C项错误。甲容器中压强始终不变,而乙中压强不变可判断反应达到平衡状态,故D项错误。7.B解析:该可逆反应的反应前后气体分子数不发生变化,当缩小反应容器容积时,相当于增大压强,正、逆反应速率同等程度增大,A项错误。在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确。若压强不再改变说明反应达
8、到平衡,表明反应前后气体的分子数不等,故A、C可能均为气体,C项错误。由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H知,合成氨气实际参与反应n(H2)=3mol10%=0.3mol,因而Q1=0.33|H|=0.1|H|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2mol10%=0.2mol,Q2=0.22|H|=0.1|H|,则Q1=Q2,D项错误。8.答案:.(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJmol-1(2)B.(3)大于c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)(4)CO2解析:.(1)某反应的平衡常数表达式为K=c(N2)c2(CO2)c2(
9、NO)c2(CO),则发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。根据盖斯定律可知,2-得,2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5kJmol-1。(2)该反应为分解反应,起始时,只充入N2O5进行反应,则NO2和O2的浓度比始终不变,两者浓度比保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,A项错误。该反应正向为气体体积增大的反应,压强为变量,容器中压强不再变化,说明各组分的浓度不再变化,反应已达到化学平衡状态,B项正确。v正(NO2)=2v逆(N2O5)表明反应达到化学平衡状态,C项错误。反应前后气体的总质量、气体的体积为定值,则密度为定值,故不能
10、根据密度判断是否达到平衡状态,D项错误。.(3)A、B两点温度相同,正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,CO2转化率增大,故压强曲线a大于曲线b,压强越大反应速率越大,故反应速率vA大于vB;该反应的平衡常数表达式K=c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)。(4)由图2可知,相同压强下,温度越高氢气转化率越小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应放热,则H0;升高温度,反应逆向进行,所以产物的物质的量是逐渐减小的,反应物的物质的量逐渐增大,根据方程式中各物质的化学计量数关系可知,曲线a代表的物质为H2,b表示CO2,c为H2O,d为C2H5OH。9.答案:(1)低温(2
11、)610-612温度相同时,NH3与NO物质的量的比值越小,NO的脱除率越小(3)1160(1160或0.006 25)256p解析:(1)根据盖斯定律,由2-可得,反应2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)的焓变为-1196kJmol-10,该反应是一个熵减的过程,所以S0,由H-TS0可知,该反应要在低温条件下才能自发进行。(2)曲线a中,NO的起始浓度为610-4mgm-3,若从X点到Y点经过20s,则该时间段内NO的脱除速率为(0.75-0.55)610-4mgm-320s=610-6mgm-3s-1。温度相同时,NH3与NO的物质的量的比值越小,NO的脱除率越小,所以
12、曲线a、b、c对应的NH3与NO的物质的量之比分别为31、11.5、12,所以曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是12。(3)A点时,设CO2的变化浓度为xmolL-1,则有2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)起始浓度(molL-1)4400变化浓度(molL-1)xx0.5xx平衡浓度(molL-1)4-x4-x0.5xx因为CO和CO2的物质的量浓度相等,即4-x=x,解得x=2;平衡时,依据“三段式”法计算:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)起始浓度(molL-1)4400变化浓度(molL-1)3.23.21.63.2平衡浓度(molL-1)0.8
13、0.81.63.2根据平衡时的“三段式”及平衡时v逆=v正可算出k正k逆=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=1.63.220.820.82=40,则A点时v逆v正=k逆c(N2)c2(CO2)k正c2(NO)c2(CO)=k逆122k正2222=14014=1160。平衡时体系压强为p,Kp为气体分压表示的平衡常数,物质的总浓度为0.8molL-1+0.8molL-1+1.6molL-1+3.2molL-1=6.4molL-1,根据分压=总压物质的量分数,则平衡常数Kp=p(N2)p2(CO2)p2(NO)p2(CO)=1.66.4p3.26.4p20.86.4p20.86.4p2=256p。
