1、课练20 化学反应的方向和限度练 1下列有关化学反应的描述正确的是()A常温下能自发进行的反应，其H0C自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生DH0和S0的反应，在任何温度下都不能自发进行2已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不能自发进行的是()A2O3(g)=3O2(g)H0CN2(g)3H2(g)2NH3(g)H03下列判断不正确的是()A4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)能自发进行，则它是焓增反应B2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是焓减反应，它在较低温度下能自发进行CNa与H2O的反应是熵增的放热反应
2、，该反应能自发进行DBr2(l)H2(g)=2HBr(g)是焓减、熵增反应，该反应能自发进行4反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，若在恒温恒容的密闭容器中发生，下列选项表明反应一定达到平衡状态的是()A容器内的温度不再变化B容器内的压强不再变化C相同时间内，断开HH键的数目和断开NH键的数目相等D容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)1325汽车排气管上安装的催化转换器使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，H113 kJmol1，S145 Jmol1K1，下列说法错误的
3、是()A.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件C该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应速率D汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒6已知2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)，H98 kJmol1。实验表明，纯的H2O2相对稳定，在54 下恒温贮存2周后，浓度仍能保持99%，这是由于上述反应()A不能自发进行 B属于吸热反应C平衡常数很小 D活化能较大练 72021北京卷NO2和N2O4存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)H0。下列分析正确的是()A1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子B断裂2 mol
4、 NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量C恒温时，缩小容积，气体颜色变深，是平衡正向移动导致的D恒容时，水浴加热，由于平衡正向移动导致气体颜色变浅8.2021湖南卷，11(双选)已知：A(g)2B(g)3C(g)H()D平衡常数K：K()0B若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，其vt图像如图2所示，则阴影部分面积相等，且b1Fe3B4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)该反应在常温下能自发进行该反应的H0CCH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H190 kJmol1该反应说明CH3OH比H2稳定D活泼金属Al
5、、不活泼金属Cu和浓硝酸可以形成原电池Al作正极，Cu作负极4.在密闭容器中进行某可逆反应，在t1时刻降低温度，速率的变化符合下图中的情况，则有关该反应的说法中不正确的是()A.无法判断S大于0还是小于0BH0C平衡向逆反应方向移动D达到新平衡后平衡常数减小5一定条件下，将一定量的SO2与O2充入密闭容器中充分反应。下列示意图能正确表示n(SO3)变化趋势的是()6合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。T 时，在2 L恒容密闭容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2模拟一定条件下工业固氮，体系中n(NH3)随
6、时间的变化如图所示。下列说法错误的是()A2 min内NH3的平均反应速率为0.112 5 molL1min1BT 时，从2 min到4 min，反应的平衡常数不变C容器内压强不再变化说明反应达到平衡，且3v正(H2)2v逆(NH3)DT 时，该反应的平衡常数为6.25 L2mol27下列有关说法正确的是()ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的Hv逆B曲线n表示反应使用了催化剂和分子筛膜C反应达到平衡时，CO2和H2的转化率相等D常温高压条件下合成甲醇效率最高9McMorris测定和计算了在136180 范围内下列反应的平衡常数Kp(用平衡分压代替平衡浓
7、度，注：分压总压体积分数)：2NO(g)2ICl(g)2NOCl(g)I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)Kp2发现lg Kp1和lg Kp2均呈线性关系，如下图。下列说法正确的是()ANOCl分解为NO和Cl2的逆反应H0BKp1的单位为Lmol1C反应2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的KKp1/Kp2D反应2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的H010利用甲烷可减少NO2污染，反应原理如下：2NO2(g)CH4(g)CO2(g)N2(g)2H2O(g)。T 时，将2 mol NO2与1 mol CH4的混合气体置于绝热恒容密闭容器中发生反应，正反应速率随时间变化
8、的趋势如图所示。下列说法正确的是()A正反应为放热反应且c点时反应达平衡状态B若t1t2，则产生N2的量：ab段bc段Ca、b、c、d四点对应的平衡常数大小：KaKbKcKdDd点的正反应速率大于c点的逆反应速率三、非选择题：本题共3小题。11(1)温度为T 时向容积为2 L的密闭容器中投入3 mol H2和1 mol CO2发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.4 kJmol1，反应达到平衡时，测得放出热量19.76 kJ，求平衡时：H2的转化率为_。T 时该反应的平衡常数K_(列计算式表示)。(2)目前有NiCeO2催化CO2加H2形成CH4的反应，历程如图
9、所示，吸附在催化剂表面的物种用*标注。写出上述转换中存在的主要反应的化学方程式_。有人提出中间产物CO的处理，用反应2CO(g)=2C(s)O2(g)H0来消除CO的污染，请用文字说明是否可行_。(3)T ，HCOOH与CH3COONa溶液反应：HCOOHCH3COOHCOOCH3COOH，该反应的K12.5，则该温度下醋酸的电离常数Ka(CH3COOH)_(T 时Ka(HCOOH)2104)。12探究氮氧化合物反应的特征及机理，对处理该类化合物的污染具有重要意义。回答下列问题：(1)将一定量NO2充入注射器中并密封，改变活塞位置的过程中，气体透光率随时间的变化如图所示。图中达到平衡的点有_，
10、b点应_活塞(填“推进”或“拉出”)，d点时v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(已知：气体颜色越深，透光率越小。)(2)科学家利用测压法在刚性反应器中研究25 时N2O5(g)的分解反应。.2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H0.2NO2(g)N2O4(g)H0反应体系的总压强p随时间t的变化如图所示。研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v(N2O5)2103p(N2O5)(kPamin1)。60 min时，测得p(O2)等于2.4 kPa，此时v(N2O5)_ kPamin1。一段时间后N2O5(g)完全分解，N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp_ kPa(Kp
11、为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。若升高温度至35 ，N2O5(g)完全分解后体系的总压强p_65.8 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_。13含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答：(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO2：Cu(s)2H2SO4(l)=CuSO4(s)SO2(g)2H2O(l)H11.9 kJmol1。判断该反应的自发性并说明理由_。(2)已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H198 kJmol1。850 K时，在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0103 mol
12、L1、8.0103 molL1和4.4102 molL1。该温度下反应的平衡常数为_。平衡时SO2的转化率为_。(3)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。下列说法正确的是_。A须采用高温高压的反应条件使SO2氧化为SO3B进入接触室之前的气流无需净化处理C通入过量的空气可以提高含硫矿石和SO2的转化率D在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收SO3以提高吸收速率接触室结构如图1所示，其中14表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的是_。Aa1b1Bb1a2Ca2b2Db2a3Ea3b3Fb3a4Ga4b4对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图3中画出反应
13、2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线)、平衡转化率与温度(曲线)的关系曲线示意图(标明曲线、)。(4)一定条件下，在Na2SH2SO4H2O2溶液体系中，检测得到pH时间振荡曲线如图4，同时观察到体系由澄清浑浊澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期内的反应进程，请补充其中的2个离子方程式。.S2H=HS；._；.HSH2O2H=S2H2O；._。课练20化学反应的方向和限度狂刷小题夯基础练基础1D常温下能自发进行的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2和NH4Cl的反应为吸热反应，但该反应在常温下可以自发进行，A项错误；有些熵减的反应也能自发进行，B项错
14、误；某些自发反应需在一定条件下才能发生，而非自发反应具备了一定条件也可能发生，C项错误；HTS0，S0恒成立，该反应在任何温度都不能自发进行，D项正确。2BA项，是一个H0的反应，一定能自发进行；B项，是一个H0，S0的反应，一定不能自发进行；C项，是一个H0，S0，S0的反应，高温条件下可自发进行。3AA项，该反应是熵减反应，能自发进行，说明HTS0，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HTS0可知，该反应能自发进行，正确；D项，该反应能自发进行，正确。4B合成氨反应在恒温恒容的密闭容器中进行，体系的温度始
15、终不变，故不能根据温度恒定判断是否达到平衡状态，A错误；反应中，气体的总物质的量和压强不断变化，当容器内的压强不再变化，该反应达到平衡状态，B正确；达到平衡时，断裂3 mol HH键的同时断裂6 mol NH键，故相同时间内，断开HH键的数目和断开NH键的数目相等时，该反应未达到平衡状态，C错误；达到平衡时，c(N2)、c(H2)、c(NH3)均保持不变，当容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)132，该反应不一定达到平衡状态，D错误。5B该反应放热，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；298 K时，该反应的HTS113 kJmol1298 K(0.145 kJmol1K1
16、)69.8 kJmol10，在常温下能自发进行，B错误，C正确；NO、CO会与血红蛋白结合而使人中毒，D正确。6DA由GHTS，H98 kJmol10，故而G0，该反应能自发进行，错误；B.H0，该反应是放热反应，错误；C.纯H2O2分解反应的焓变较小，平衡常数较大，错误；D.因G()，C正确；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，即K()K()，D错误。练模拟9BA冰箱中温度较低，化学反应速率减小，将食物保存在冻箱中，能够减缓食物变质的过程，正确；B.SO2催化氧化时，SO2和O2转化成SO3的反应为可逆反应，控制条件也无法使反应物完全转化为生成物，错误；C.食醋中含有CH3CO
17、OH是一元弱酸，存在电离平衡，能够部分电离产生H，电离方程式为CH3COOHCH3COOH，电离产生H，最终溶液中c(H)c(OH)，所以食醋显酸性，正确；D.活性污泥法处理污水时，水中的含氮化合物转化为N2，N元素化合价发生变化，因此该反应属于氧化还原反应，正确。10BA正反应为气体物质的量减小的反应，容器的容积不变，由图可知，状态的压强大于状态的压强，说明正反应为放热反应，则Qt2，催化剂不能使平衡发生移动，阴影部分为反应物浓度变化量，则阴影部分面积相等，所以b1Fe3，错误；B.该反应的S0，常温下能自发进行，必须H0，错误；C.反应只能说明反应物总能量小于生成物总能量，不能确定CH3O
18、H和H2能量的大小，则不能确定CH3OH和H2稳定性，错误；D.在浓硝酸、Al、Cu原电池中，Cu作负极，发生氧化反应，Al钝化作正极，正确。4BA未改变压强，则无法判断该反应S大于0还是小于0，正确；B.t1时刻，正逆反应速率都减小，且v逆v正，说明降温时反应向逆反应方向进行，则逆反应为放热反应，正反应为吸热反应，H0，错误；C.由图可知平衡向逆反应方向移动，正确；D.对于吸热反应，降低温度，平衡左移、达到新平衡时化学平衡常数减小，正确。5D一定条件下，将一定量的SO2与O2充入密闭容器中充分反应，随着反应的进行，SO3逐渐增大，一开始由于SO2和O2的浓度最大，反应速率最大，而后浓度减小，
19、正反应速率减小，逆反应速率逐渐增大，直至相等，SO3的物质的量不再增大，故D符合题意。6CA项，2 min时，氨气的物质的量为0.45 mol，则2 min内NH3的平均反应速率为0.112 5 molL1min1，正确；B项，温度不变，反应的平衡常数不变，故T 时，从2 min到4 min，反应的平衡常数不变，正确；C项，该反应在恒容密闭容器中进行，且该反应为气体分子数减小的反应，故当容器内压强不再变化说明反应达到平衡，达平衡时，正、逆反应速率相等，则有2v正(H2)3v逆(NH3)，错误；D项，反应达平衡时，氨气的物质的量为0.8 mol，则氨气的浓度为0.4 molL1，则反应后氮气的浓
20、度为0.6 molL10.4 molL10.4 molL1，氢气的浓度为1 molL10.4 molL10.4 molL1，该反应的平衡常数为6.25 L2mol2，D正确。7DA由CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)的化学计量数可知S0，该反应室温下不能自发进行，说明该反应的H0，错误；B.氮气的体积分数不变，氮气的物质的量分数，氮气的物质的量分数不变，若氮气的物质的量不变，说明氢气和氨气的物质的量之和不变，不能说明氢气和氨气的物质的量不变，则N2(g)3H2(g)2NH3(g)氮气的体积分数不变，不能说明一定为平衡状态，如充入一定量的氢气，排出等物质的量的氨气，错误；C.H2NCOO
21、NH4(s)2NH3(g)CO2(g)中反应物为固体，恒温恒压条件下投入一定量反应物，氨气和二氧化碳的物质的量之比始终不变，则气体的平均相对分子质量始终不变，气体的密度始终不变，因此气体密度不变，不能判定反应达平衡，错误；D.恒容绝热，投入一定量反应物发生反应H2I22HI，由于该反应放热，随着反应的进行，容器中气体的温度会逐渐升高，气体的压强逐渐增大，当压强不变可以判定反应达平衡，故D正确。8AD由图像可知，在相同温度下，n的产率高于m，说明n的反应物转化率更大，已知分子筛膜能分离出H2O，有利于平衡正向移动，故n表示使用了分子筛膜；由n知，当温度高于一定值后，升高温度，甲醇的产率下降，说明
22、平衡逆向移动，则正反应为放热反应，由此解答。结合n线，p点已经达到平衡，故v正v逆，故A错误；由上述分析可知，n线表示使用了分子筛膜和催化剂，故B正确；由于加入的CO2和H2为13，转化的CO2和H2也为13，故两者的转化率相等，故C正确；由图知升温甲醇产率减小，使用催化剂和分子筛膜时，在210 时，甲醇产率最大，高压对设备要求高，合成甲醇效率不是最高，故D错误。9DA项，结合图可知，温度越高，越小，lg Kp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的逆反应H0，错误；B项，Kp(用平衡分压代替平衡浓度，注：分压总
23、压体积分数)，根据2NO(g)2ICl(g)2NOCl(g)I2(g)，可知Kp1单位为kPa1，错误；C项，.2NO(g)2ICl(g)2NOCl(g)I2(g)Kp1，.2NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)Kp2，得2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)，则2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的KKp1Kp2，错误；D项，设TT，即|lg Kp1(T)lg Kp1(T)|lg Kp1(T)lg Kp1(T)则：lgKp2(T)Kp1(T)lgKp2(T)Kp1(T)，即K(T)K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即H大于0，正确。10CD由a到c反应速率逐渐增大，说明正向反应放热，
24、正反应速率升高，由于c到d速率改变，在c点未达到平衡，A错误；ab段温度低于bc段，若t1t2，ab段反应物浓度大于bc段，ab段正反应速率小于bc段，ab段生成物浓度小于bc段，ab段逆反应速率小于bc段，且bc段正反应小于ab段，则产生N2的量：ab段bc段，B错误；由于反应放热，温度升高，平衡逆向移动，故温度越高K值越小，KaKbKcKd，C正确；d点的正反应速率大于逆反应速率，d点的逆反应速率大于c点的逆反应速率，d点的正反应速率大于c点的逆反应速率，D正确。11答案：(1)40%(2)CO24H2CH42H2O因为GHTS0，所以不可行(或者H0，S0来消除CO的污染，因为GHTS0
25、，所以不可行(或者H0，S0，任何温度不能自发)；(3)T ，HCOOH与CH3COONa溶液反应：HCOOHCH3COOHCOOCH3COOH，该反应的K12.5，即K12.5，则该温度下醋酸的电离常数Ka(CH3COOH)1.6105。12答案：(1)a、b、c推进小于(2)6.2410223.0大于恒容下，温度升高，压强增大；正向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，压强增大解析：(1)a、b、c点透光率不再发生变化，说明浓度不再发生变化，则a、b、c点达到平衡状态；颜色越深，透光率越小，图中b点c(NO2)比c点大，应将注射器的活塞推进，d点透光率减小，平衡逆向移动，则v(正)v(逆)；
26、(2)根据盖斯定律可知2即得到N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)。根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是12，又因为压强之比等于物质的量之比，测得体系中p(O2)2.4 kPa，所以消耗五氧化二氮减少的压强是2.4 kPa24.8 kPa，则此时五氧化二氮的压强是36 kPa4.8 kPa31.2 kPa，因此此时反应速率v2.010331.26.24102kPamin1；根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是65.8 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是36 kPa272 kPa，氧气是36 kPa218 kPa，总压强应该是72 kPa18 k
27、Pa90 kPa，平衡后压强减少了90 kPa65.8 kPa24.2 kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是24.2 kPa，二氧化氮对应的压强是72 kPa24.2 kPa223.6 kPa，则反应的平衡常数K23.0 kPa；由于温度升高，容器容积不变，总压强提高；反应放热，温度升高，平衡左移，总压强提高，所以若提高反应温度至35 ，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )大于65.8 kPa。13答案：(1)不同温度下都能自发，是因为H0(2)6.7103 mol1L88%(3)CBDF(4)HS4H2O2=SO4H2OHS3H2O2=
28、SO2H2O2H解析：(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO2的反应为Cu(s)2H2SO4(l)=CuSO4(s)SO2(g)2H2O(l)H11.9 kJmol1，由于该反应H0，因此该反应在任何温度下都能自发进行。(2)根据题中所给的数据可以求出该温度下2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数为K6.7103 mol1L。平衡时SO2的转化率为100%100%88%；(3)A.在常压下SO2催化氧化为SO3的反应中，SO2的转化率已经很高，工业上没有采用高压的反应条件，不正确；B.进入接触室之前的气流中含有会使催化剂中毒的物质，需经净化处理以防止催化剂中毒，不正确；C.通入过
29、量的空气可以增大氧气的浓度，可以使含硫矿石充分反应，并使化学平衡2SO2(g)O2(g)2SO3(g)向正反应方向移动，因此可以提高含硫矿石和SO2的转化率，正确；D.SO3与水反应放出大量的热，在吸收塔中若采用水或稀硫酸吸收SO3，反应放出的热量会使硫酸形成酸雾从而影响SO3被水吸收导致SO3的吸收速率减小，因此，在吸收塔中不宜采用水或稀硫酸吸收SO3，不正确。综上所述，相关说法正确的是C；反应混合物在热交换气中与原料气进行热交换，在热交换过程中，反应混合物不与催化剂接触，化学反应速率大幅度减小，故虽然反应混合物的温度降低，SO2的转化率基本不变，因此，图2所示进程中表示热交换过程的是b1a
30、2、b2a3、b3a4，因此选BDF；对于放热的可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化学反应速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)O2(g)2SO
31、3(g)的转化率与最适宜温度(曲线)、平衡转化率与温度(曲线)的关系曲线示意图可表示如下：。(4)由pH时间振荡曲线可知，在Na2SH2SO4H2O2溶液体系中，溶液的pH呈先增大后减小的周期性变化，同时观察到体系由澄清浑浊澄清的周期性变化，硫化钠与硫酸反应生成HS，S2H=HS，然后发生HS4H2O2=SO4H2OH，该过程溶液的pH基本不变，溶液保持澄清；溶液变浑浊时HS被H2O2氧化为S，即发生HSH2O2H=S2H2O，该过程溶液的pH增大；溶液又变澄清时S又被H2O2氧化为SO，发生S3H2O2=SO2H2O2H，该过程溶液的pH在减小。因此可以推测该过程中每一个周期内的反应进程中依次发生了如下离子反应：S2H=HS、HS4H2O2=SO4H2OH、HSH2O2H=S2H2O、S3H2O2=SO2H2O2H。