1、1课时跟踪训练 24 第七章 7.3 化学反应速率和化学平衡A级(基础达标)一、选择题1下列说法中正确的是( )A熵增加且放热的反应一定是自发反应B自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应D非自发反应在任何条件下都不能发生解析 熵增加且放热的反应一定是自发反应，因为 H TS v(逆)解析 n(M)0.8 mol0.4 mol0.4 mol， n(N)0.4 mol0.2 mol0.2 mol， n(Q)0.2 mol，所以 a b c211，化学方程式为 2M(g)N(g)Q(g) 。平衡时， c(M)
2、0.2 mol/L， c(N) c(Q) 0.1 mol/L， K0.4 mol2 L 0.2 mol2 L25，A 项错误；平衡时，M 的转化率为 100%50%，若条件改为恒c Qc2 M c N 0.40.8温恒压，反应向气体体积减小的方向进行，相当于原平衡正向移动，则达平衡时 M的转化率大于 50%，B 项错误；在原条件下，M 的体积分数为100%50%，由于该反应为气体物质的量减小的反应，充入0.4 mol0.4 mol 0.2 mol 0.2 mol比原反应更多的反应物时，相当于加压，可逆反应的平衡正向移动，所以 M的体积分数小于 50%，C 项正确；向恒容体系中充入少量 He，化
3、学平衡不移动，即 v(正) v(逆)，D 项错误。答案 C6(2017安徽芜湖十二中月考)设反应Fe(s)CO 2(g)FeO(s) CO(g)平衡常数为 K1；Fe(s)H 2O(g)FeO(s) H 2(g)平衡常数为 K2。测得在不同温度下， K1、 K2值如下：温度/ K1 K2500 1.00 3.15700 1.47 2.26900 2.40 1.60根据以上信息判断下列说法不正确的是( )A若 500时进行反应，则 CO2转化率为 50%B900进行反应H 2(g)CO 2(g)H 2O(g)CO(g)，其平衡常数 K31.50C反应的焓变 H0，反应的焓变 H” 、 “” 、
4、“T2。由图可知，随着 X的物质的量的增多，C 的平衡转化率逐渐增大，其原因是随着 X的物质的量的增多，容器体积增大，相当于减小反应体系的压强，平衡右移，C 的平衡转化率增大。答案 (1) 增大 随着 X的物质的量的增多，容器体积增大，相当于减小反应体系的压强，平衡右移，C 的平衡转化率增大B级(能力提升)一、选择题1(2017山东省实验中学一诊)一定温度下将 1 mol A和 2 mol B置于 2 L密闭容器中，发生反应：A(g)B(g)C(g) D(g)并达到平衡。C 的体积分数随时间变化如图所示，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )A达到平衡后，其他条件不变，降低温度
5、， v 正 、 v 逆 均减小，C 的体积分数增大B该温度下，反应的平衡常数数值约为 7.366C一段时间后，若气体的密度不变，则可以判断该反应已达化学平衡状态D在上述反应体系中加入催化剂，化学反应速率增大， E1和 E2均减小解析 根据图知，生成物总能量低于反应物总能量，故该反应为放热反应，降低温度， v 正 、 v 逆 均减小，平衡正向移动，C 的体积分数增大，A 项正确。设达平衡时生成的C的物质的量浓度为 x molL1 ，则A(g) B(g)C(g) D(g)起始浓度/molL 1 0.5 1 0 0转化浓度/molL 1 x x x x平衡浓度/molL 1 0.5 x 1 x x
6、x0.3，解得 x0.45，则 K 7.36，Bx 0.5 x 1 x x x 0.450.450.050.55项正确。容器容积不变，气体总质量不变，则密度恒定，故不能根据密度不变判断反应已经达到化学平衡状态，C 项错误。催化剂能降低反应的活化能，使化学反应速率增大， E1和 E2均减小，D 项正确。答案 C2用 CO合成甲醇(CH 3OH)的化学方程式为 CO(g)2H 2(g)CH 3OH(g) HT2T3B正反应速率： v(a)v(c) v(b)v(d)C平衡常数： K(a)K(c) K(b) K(d)D平均摩尔质量： M(a)M(d)解析 用 CO合成甲醇(CH 3OH)的反应为放热反
7、应，升高温度，CO 的平衡转化率降低，所以其温度大小关系为： T3T2T1，A 项错误；正反应速率大小关系为 v(a) v(c )，因为T3T1， v(b)v(d)，因为 P(b)P(d)，B 项错误；平衡常数只受温度的影响，对于该反应来说，其平衡常数的大小关系为： K(a)K(c)， K(b) K(d)，C 项正确； M ， m 总 恒定， n 总 (a)m总n总M(c)，D 项错误。答案 C73(2017无锡青山中学调研)一定温度下，在三个体积均为 2.0 L的恒容密闭容器中发生反应：PCl 5(g)PCl 3(g)Cl 2(g)，相关数据如表所示。下列说法正确的是( )A平衡常数 K：容
8、器容器B反应达到平衡时，PCl 5的转化率：容器容器C反应达到平衡时，容器中的平均反应速率为 v(PCl5) molL1 s10.10t1D起始时向容器中充入 PCl5 0.30 mol、PCl 3 0.45 mol和 Cl2 0.10 mol，则反应将向逆反应方向进行解析 容器与容器中，起始投料量相同，反应温度不同，容器中达到平衡时生成物的物质的量较大，说明升高温度，平衡正向移动，则正反应是吸热反应，故温度升高平衡常数增大，所以平衡常数 K：容器0.045，所以反应将向逆反应方向进行，D 项正确。0.452.00.102.00.302.0答案 D4(2017江苏苏锡常镇四市调研)一定温度下，
9、在甲、乙、丙、丁四个恒容容器中投入 SO2(g)和 O2(g)，其起始物质的量及 SO2的转化率如下表所示。下列判断正确的是( )8A.甲中反应的平衡常数小于乙B该温度下，甲和乙中反应的平衡常数 K均为 400CSO 2平衡转化率： 1 2 3D容器中 SO3的物质的量浓度：丙甲丁解析 A 项，甲、乙温度相同，平衡常数相同，根据甲容器中“三段式”求算平衡常数：2SO 2(g)O2(g) 2SO3(g) 催 化 剂 起始浓度(molL 1 ) 0.2 0.12 0转化浓度(molL 1 ) 0.16 0.08 0.16平衡浓度(molL 1 ) 0.04 0.04 0.16K 400，A 错误，
10、B 正确；乙与丁属于等效平c2 SO3c2 SO2 c O2 0.1620.0420.04衡，SO 2平衡转化率相等， 1 3，乙与丙比较，相当于增大氧气浓度，SO 2平衡转化率增大， 1 2，故有： 1 3 2，C 错误；甲与丁比较，丁相当于增压，平衡向正方向移动，SO 3的物质的量浓度增大，SO 3的物质的量浓度丁甲，D 错误。答案 B二、综合题5(2016浙江卷)催化还原 CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在 Cu/ZnO催化剂存在下，CO 2和 H2可发生两个平行反应，分别生成 CH3OH和 CO。反应的热化学方程式如下：CO2(g)3H 2(g)CH 3OH(g
11、)H 2O(g)H 153.7 kJmol 1 CO2(g)H 2(g)CO(g) H 2O(g) H2某实验室控制 CO2和 H2初始投料比为 12.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%)543 Cat.1 12.3 42.39543 Cat.2 10.9 72.7553 Cat.1 15.3 39.1553 Cat.2 12.0 71.6备注：Cat.1：Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醇的百分比已知：CO 和 H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol 1 和2
12、85.8 kJmol 1H 2O(l)=H2O(g) H344.0 kJmol 1请回答(不考虑温度对 H的影响)：(1)反应的平衡常数表达式 K_；反应的 H2_kJmol 1 。(2)有利于提高 CO2转化为 CH3OH平衡转化率的措施有_。A使用催化剂 Cat.1B使用催化剂 Cat.2C降低反应温度D投料比不变，增加反应物的浓度E增大 CO2和 H2的初始投料比(3)表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对 CO2转化成 CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是_。(4)在下图中分别画出反应在无催化剂、有 Cat.1和有 Cat.2三种情况下“反应过程能量”示意图。解析 (1)根据
13、平衡常数的公式， K 。c CH3OH c H2Oc CO2 c3 H2据题意，有以下热化学方程式：a：CO(g) O2(g)=CO2(g) H283.0 kJmol 1 ；12b：H 2(g) O2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol 1 ；12c：H 2O(l)=H2O(g) H344.0 kJmol 1 。根据盖斯定律，bac 即可得热化学方程式：CO 2(g)H 2(g) CO(g)H 2O(g) H2285.8 kJmol 1 283.0 kJmol 1 44.0 kJmol 1 41.2 kJmol 1 。(2)催化剂不能改变平衡转化率，A、B 错误；降低反应温度，平衡正向移动，提高 CO2的转化率，C 正确；投料比不变，增加反应物的浓度，平衡正向移动，提高 CO2的转化率，10D正确；增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能提高 H2的转化率，CO 2的转化率会降低，E错误。(4)从表中数据分析，在催化剂 Cat.2的作用下，甲醇的选择性更大，说明催化剂Cat.2对反应的催化效果更好，催化剂能降低反应的活化能，说明使用催化剂 Cat.2的反应过程中活化能更低。答案 (1) 41.2 (2)CDc CH3OH c H2Oc CO2 c3 H2(3)表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响(4)
