2017版高考化学一轮复习第7章化学反应的方向限度与速率第22讲化学反应的方向和限度试题鲁科版.doc

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1、化学反应的方向和限度考点一化学反应进行的方向1自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。3判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进

2、行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。熵和熵变的含义a熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用S表示，化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。(3)综合判断反应方向的依据HTS0，反应不能自发进行。深度思考1能自发进行的反应一定能实际发生吗？答案不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。2正误判断，正确的

3、划“”，错误的划“”(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行()(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响()答案(1)(2)1已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1。下列说法中正确的是()A该反应中熵变小于0，焓变大于0B该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行D判断反应能否自发进行需要根据H与S综合考虑答案D2灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0

4、 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？已知：在0 、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为H2 180.9 Jmol1、S6.61 Jmol1K1。答案会自发变成灰锡，不能再继续使用。解析HTS2 180.9 Jmol1103273 K(6.61 Jmol1K1)1030.38 kJmol10，能自发进行。焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况永远是负值在任何温度下均自发进行永远是正值在任何温度下均非自发进行低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发考点二可逆反应与化学平衡状态1可逆反应(1)定义

5、在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。2化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点深度思考1正误判断，正确的划“”，错误的划“”(1)2H2O2H2O2为可逆反应()(2)二次电池的充、放电为可逆反应()(3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，

6、而可逆反应属于化学变化()(4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等()(5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度()(6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变()2向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJmol1(Q0)，充分反应后生成SO3的物质的量_2 mol(填“”或“”，下同)，SO2的物质的量_0 mol，转化率_100%，反应放出的热量_ Q kJ。答案题组一极端假设，界定范围，突破判断1一定条件下，对于可逆反应

7、X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0 molL1c10.14 molL1答案D解析平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且vY(生成)vZ(生成)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c1”或“”、“”或“”)。答案(1)K1K2(2)解析(1)K1，K2

8、，K3，K3K1K2。(2)根据K3K1K2,500 、800 时，反应的平衡常数分别为2.5 mol2L2,0.375 mol2L2；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以H0。Qv逆。4在一个体积为2 L的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3，发生反应CaCO3(s)CaO (s)CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：(1)该反应正反应为_热反应(填“吸”或“放”)，温度为T5 时，该反应耗时40 s达到平衡，则T

9、5时，该反应的平衡常数数值为_。(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应_(选填编号)。a一定向逆反应方向移动b在平衡移动时正反应速率先增大后减小c一定向正反应方向移动d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：_。(4)保持温度，体积不变，充入CO2气体，则CaCO3的质量_，CaO的质量_，CO2的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(5)在T5下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5 mol N2，则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为_ g。答案(1)吸 0.2(2)bc(3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要

10、的时间变短(4)增大减小不变(5)10解析(1)T5 时，CO20.20 molL1，KCO20.20 molL1。(2)K值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。(4)体积不变，增大c(CO2)，平衡左移，CaCO3质量增大，CaO质量减小，由于温度不变，K不变，所以c(CO2)不变。(5)保持体积、温度不变，充入N2，平衡不移动，c(CO2)仍等于0.20 molL1，其物质的量为0.4 mol，所以剩余CaCO3的物质的量为0.5 mol0.4 mol0.1 mol，其质量为10 g。借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)d

11、D(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：Q，称为浓度商。Q考点四有关化学平衡的计算1分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。2明确三个关系：(1)对于同一反应物，起始量变化量平衡量。(2)对于同一生成物，起始量变化量平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，设A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始(mol) a b 0 0变化(mol) mx nx px qx平衡(mol

12、) amx bnx px qx则有：(1)K。(2)A平 (molL1)。(3)(A)平100%，(A)(B)。(4)(A)100%。(5)。(6)(混)(gL1)。(7)(gmol1)。题组一有关转化率的计算及判断1已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为_。(2)若反应温度升高，M的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达到平衡

13、后，c(P)2 molL1，a_。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，M的转化率为_。答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)M(g)N(g)P(g)Q(g)始态molL1 1 2.4 0 0变化量molL1 160% 160%因此N的转化率为100%25%。(2)由于该反应的H0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：M0.4 molL1N1.8 molL1P0.6 molL1Q0.6 molL1因此化学平衡常数K由于温度不变，因此K不变，新状态达到平衡后P2 molL1Q

14、2 molL1M2 molL1N(a2) molL1K解得a6。(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为Mb(1x) molL1Nb(1x) molL1Pbx molL1Qbx molL1K解得x41%。题组二化学平衡常数、转化率的相互换算2SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。若向一个2 L的密闭容器中充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2和0.4 mol SO3，发生上述反应。请回答下列问题：(1)当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是_(填字母)。ASO20.3 molL1、O20.15 molL1BSO30.4 m

15、olL1CO20.2 molL1、SO20.4 molL1DSO30.3 molL1(2)任选上述一种可能的情况，计算达到平衡时的平衡常数为_。(3)某温度时，将4 mol SO2和2 mol O2通入2 L密闭容器中，10 min时反应达到平衡，SO2的转化率为80%，则010 min内的平均反应速率v(O2)_，该温度下反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数K_。答案(1)AD(2) mol1L(或180 mol1L)(3)0.08 molL1min180 mol1L解析(1) 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始浓度(molL1) 0.2 0.1 0.2正向进行到底(

16、molL1) 0 0 0.4逆向进行到底(molL1) 0.4 0.2 0由此可知，A、D项可能。(2) 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始浓度(molL1) 0.2 0.1 0.2转化浓度(molL1) 0.1 0.05 0.1平衡浓度(molL1) 0.3 0.15 0.1可得A项中K1 mol1L，同理可得出选项D中K2180 mol1L。(3)v(SO2)0.16 molL1min1，换算出v(O2)0.08 molL1min1。 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始浓度(molL1) 2 1 0转化浓度(molL1) 1.6 0.8 1.6平衡浓度(molL1) 0.4

17、 0.2 1.6可得K80 mol1L。12012海南，15(3)可逆反应A(g)B(g)C(g)D(g)。判断该反应是否达到平衡的依据为_(填正确选项前的字母)：a压强不随时间改变b气体的密度不随时间改变cc(A)不随时间改变d单位时间里生成C和D的物质的量相等答案c22012山东理综，29(3)一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为H。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_。答案ad解析密度不变时为平衡状态，a对；对于给定的反应，H一直保持不变，故不能说明反应达到平衡状态，b错；N2O4的正反应速率逐渐减小，最后保持不变，N

18、O2的反应速率应从零开始，逐渐增大，最后保持不变，c错；转化率一定时达到平衡，d对。3(2015天津理综，6)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)mY(g)3Z(g)，平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()Am2B两次平衡的平衡常数相同CX与Y的平衡转化率之比为11D第二次平衡时，Z的浓度为0.4 molL1答案D解析A项，由题意可知两种条件下X、Y、Z的初始物质的量不同，而最终平衡状态相同，则两种条件下建立的平

19、衡为温度、容积不变时的等效平衡，故满足反应前后气态物质计量数之和相等，则1m3，m2，正确；B项，温度不变，平衡常数不变，正确；C项，X、Y 的初始物质的量之比为12，根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为12，故X与Y的平衡转化率之比为11，正确；D项，由方程式可知该反应中反应前后气体的物质的量不变，所以第二次平衡时气体的总物质的量为4 mol，则Z的物质的量为4 mol10%0.4 mol，Z的浓度为0.4 mol2 L0.2 molL1，错误。42015浙江理综，28(2)(3)(4)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：(2)维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸

20、气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数K_(用等符号表示)。(3)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19)，控制反应温度600 ，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实_。控制反应温度为600 的理由是_。(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺乙苯二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下

21、，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2H2=COH2O，CO2C=2CO。新工艺的特点有_(填编号)。CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移不用高温水蒸气，可降低能量消耗有利于减少积炭有利于CO2资源利用答案(2)p molL1或 molL1(3)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果600 ，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大(4)解析(2)根据反应：起始物质的量 n 0 0改变物质的量 n n n平衡物质的量 (1)n n n平衡时体积为(1)V平衡常数K mol

22、L1另外利用分压也可以计算出：Kpp molL1(3)正反应方向气体分子数增加，掺入水蒸气作稀释剂，相当于降低反应体系的分压，平衡正向移动，可以提高平衡转化率；由图可知，温度为600 时，乙苯的平衡转化率较大，苯乙烯的选择性较高。(4)CO2与H2反应，H2浓度减小，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移，正确；不用高温水蒸气，可降低能量消耗，正确；CO2能与碳反应，生成CO，减少积炭，正确；充分利用CO2资源，正确。故选。52015全国卷，28(4)Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：

23、t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min1。由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。答案k正/K1.95103A点、E点解析2HI(g

24、)H2 (g)I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)0.784，则x(H2)x(I2)0.108，K。到达平衡时，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正k正/K，在t40 min时，x(HI)0.85，v正k正x2(HI)0.002 7 min1(0.85)21.95103 min1。原平衡时，x(HI)为0.784，x(H2)为0.108，二者图中纵坐标均约为1.6(因为平衡时v正v逆)，升高温度，正、逆反应速率均加快，对应两点在1.6上面， 升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。6(2014新

25、课标全国卷，26)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(1)反应的H_0(填“大于”或“小于”)；100 时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为_ molL1s1；反应的平衡常数K1为_。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。T_100 (填“大于”或“小于”)，判断理由是_。列式计算温度T时反应的平衡常数K2_。(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少

26、一半，平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是_。答案(1)大于0.001 00.36 molL1(2)大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高平衡时，NO20.120 molL10.002 0 molL110 s20.160 molL1N2O40.040 molL10.002 0 molL1s110 s0.020 molL1K21.28 molL1(3)逆反应将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆反应方向移动解析(1)由题意及图示知，在1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4，发生反应：

27、N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即H0；由图示知60 s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100 molL10.040 molL10.060 molL1，根据v可知：v(N2O4)0.001 0 molL1s1；求平衡常数可利用三段式：N2O4(g)2NO2(g)起始量/(molL1) 0.100 0转化量/(molL1) 0.060 0.120平衡量/(molL1) 0.040 0.120K10.36 molL1。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2

28、O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T100 ；由c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此时消耗N2O4 0.002 0 molL1s110 s0.020 molL1，由三段式：N2O4(g)2NO2(g)起始量/(molL1) 0.040 0.120转化量/(molL1) 0.020 0.040平衡量/(molL1) 0.020 0.160K21.28 molL1。(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应

29、逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。练出高分1对可逆反应N2 (g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，下列叙述正确的是()A达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大B若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，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A项，达到化学平衡时，若增加容器体积即减小压强，正逆反应速率都减小，故A错误；B项，若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，表示的都是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故B错误；C项，化学反应中反应速率之比等于化学计量数