1、1化学反应的方向、限度与速率测评 B(时间:90 分钟 满分:100 分)可能用到的相对原子质量:H1 C12 N14 O16Na23 S32一、选择题(本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分。每小题只有一个选项符合题意)1.(2014 上海化学)只改变一个影响因素,平衡常数 K 与化学平衡移动的关系叙述错误的是( )A.K 值不变,平衡可能移动B.K 值变化,平衡一定移动C.平衡移动, K 值可能不变D.平衡移动, K 值一定变化解析: K 值代表化学平衡常数,平衡常数只与温度有关系, K 值不变只能说明温度不改变,但是其他条件也可能发生改变,平衡也可能发生移动,A 正确; K 值
2、变化,说明反应的温度一定发生了变化,因此平衡一定移动,B 正确;平衡移动,温度可能不变,因此 K 值可能不变,C 正确,D 错误。答案:D2.(2014 北京理综)在一定温度下,10 mL 0.40 molL -1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成 O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min 0 2 4 6 8 10V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )A.06 min 的平均反应速率:v(H2O2)3.310 -2 molL-1min-1B.610 min 的平均反应速率:v(H2O2)0.060解析:中
3、5min 时生成 M0.05mol,则生成 N 也是 0.05mol,v(N)= =1.010-3molL-1min-1,A 错0.05mol10L5min误;中平衡时 n(M)=0.080mol,则生成 N0.080mol,消耗 X、Y 的物质的量分别为 0.080mol,因此平衡时容器中有 X0.02mol、有 Y0.32mol,其平衡常数 K= =1,B 错误;中反应温度与相0.080mol10L0.080mol10L0.02mol10L0.32mol10L同,则平衡常数也相同, K=1。则有 =1,a=0.12,即参加反应的 X 的物质的量为 0.12mol,其a10a100.2-a1
4、00.3-a10转化率为 100%=60%,C 正确;的平衡常数为 1,所以该反应的正反应为0.12mol0.2mol 0.09100.09100.40-0.09100.10-0.0910=8131放热反应,若的反应在 800时进行,则有 =1,b=0.060,升高温度,平衡逆向移动,因b10b10(0.10-b)10(0.15-b)10此在 900进行至平衡时 b v(正)C.该温度下此反应的平衡常数 K=1.44D.其他条件不变,再充入 0.2 mol Z,平衡时 X 的体积分数增大解析:反应前 2min,v(Y)= =2.010-3molL-1min-1,v(Z)=2v(Y)=4.010
5、-3molL-0.16mol-0.12mol10L2min1min-1,A 项错误;其他条件不变时,降低温度平衡向放热方向即正反应方向移动,达到新的平衡前v(正) v(逆),B 项错误;由表中数据知平衡时 Y 的物质的量为 0.10mol,则平衡时 X、Y、Z 三种气体的物质的量浓度分别为 0.01molL-1、0.01molL -1、0.012molL -1,则该温度下K= =1.44,C 项正确;其他条件不变,再充入 0.2molZ,因该反应反应前后气态物质系数不变,所0.0120.0120.010.01以建立的平衡与原平衡是等效平衡,平衡时 X 的体积分数不变,D 错误。答案:C8.(2
6、013 重庆理综)将 E 和 F 加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s) 2G(g),忽略固体体积,平衡时 G 的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:5压强/MPa体积分数/% 温度/ 1.0 2.0 3.0810 54.0a b915 c 75.0d1 000 e f 83.0 b0 K(1 000 ) K(810 )上述中正确的有( )A.4 个 B.3 个 C.2 个 D.1 个解析:该反应为气态物质系数增大的反应,所以 S0,正确;温度一定时,增大压强平衡向左移动,所以 810时,54.0 ab,1000时, ef83.0,故 b83.0,所以温度升高时,平衡
7、向正反应方向移动,正反应为吸热反应,K(1000) K(810),正确,9152.0MPa 时,G 的体积分数为 75.0%,设起始 E 的物质的量浓度为x,E 的转化浓度为 y,则E(g)+F(s) 2G(g)起始浓度/(molL -1) x 0转化浓度/(molL -1) y 2 y平衡浓度/(molL -1) x-y 2y100%=75.0%2yx-yy= x35则 E 的转化率为 60%,正确。答案:A9.(2013 安徽理综)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料 MgO:MgSO4(s)+CO(g) MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) H0该反应在恒容的密闭容器中达到
8、平衡后,若仅改变图中横坐标 x 的值,重新达到平衡后,纵坐标 y 随x 变化趋势合理的是( )选 x y6项A 温度容器内混合气体的密度BCO 的物质的量CO2与 CO的物质的量之比C SO2的浓度 平衡常数 KDMgSO4的质量(忽略体积)CO 的转化率解析:随温度升高,平衡正向移动、混合气体的总质量增大,恒容条件下,混合气体的密度增大,A 正确;增大 CO 的物质的量,平衡正向移动,但 CO2与 CO 的物质的量之比减小,B 错;平衡常数只与温度有关,C 错;MgSO 4为固态,改变固体物质的质量(忽略体积),平衡不受影响,CO 的转化率不变。答案:A10.(2014 重庆理综)在恒容密闭
9、容器中通入 X 并发生反应:2X(g) Y(g),温度 T1、 T2下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如题图所示,下列叙述正确的是 ( )A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量B.T2下,在 0t1时间内, v(Y)= molL-1min-1a-bt1C.M 点的正反应速率 v(正)大于 N 点的逆反应速率 v(逆)D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小解析:由图像知 T1时达平衡时间短,故 T1T2,而升高温度,反应速率加快,故 M 点正反应速率 v(正)大于 N 点逆反应速率 v(逆),C 项正确;从图中可知:到达 W 点反应消耗
10、的 X 比 M 点多,所以反应进行到M 点比进行到 W 点放出的热量少,A 错;B 项 v(Y)= v(X)= molL-1min-1;M 点时再加入一12 12a-bt1定量 X,相当于将原平衡压缩体积,平衡正向移动,X 转化率增大。7答案:C11.(2013 北京理综改编)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( )A.将 NO2球浸泡在冷水和热水中B.工业上生产硫酸的过程中,使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率C.D.解析:2NO 2(g) N2O4(g) H0;v(N2O4)= =0.0010molL-1s-1;K1= =0.36molL-1。(2)a:改变温 c(N2O4) t =0
11、.060molL-160s NO22N2O4=(0.12molL-1)20.04molL-1度后,N 2O4浓度减小,反应正向进行,正向吸热,故温度升高。b:平衡时,NO 2=0.120molL-1+0.002molL-1s-110s2=0.16molL-1N2O4=0.040molL-1-0.0020molL-1s-110s=0.020molL-1K2= =1.3molL-1。(0.16molL-1)20.020molL-1(3)增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向进行,将反应容器的体积减少一半,相当于增大压强,故平衡向逆反应方向进行。答案:(1)大于 0.001 0 0.36 molL
12、-1(2)a:大于反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高b:平衡时,NO 2=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.16 molL-1N2O4=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1K2= =1.3 molL-1(0.16molL-1)20.020molL-1(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动15.(2014 天津理综)(12 分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1一种工业
13、合成氨的简易流程图如下:10(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收,产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: 。 (2)步骤中制氢气原理如下:CH 4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H=+206.4 kJmol-1CO(g)+H 2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41.2 kJmol-1对于反应,一定可以提高平衡体系中 H2百分含量,又能加快反应速率的措施是 。 a.升高温度 b.增大水蒸气浓度c.加入催化剂 d.降低压强利用反应,将 CO 进一步转化,可提高 H2产量。若 1 mol CO
14、 和 H2的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应,得到 1.18 mol CO、CO 2和 H2的混合气体,则 CO 转化率为 。 (3)图 1 表示 500 、60.0 MPa 条件下,原料气投料比与平衡时 NH3体积分数的关系。根据图中 a点数据计算 N2的平衡体积分数: 。 (4)依据温度对合成氨反应的影响,在图 2 坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH 3物质的量变化的曲线示意图。图 1 图 2(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号) 。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: 。 解析:(1)
15、NH 4HS 中 S 被氧气氧化为 S 单质,N 转化为 NH3H2O,化学方程式为H+42NH4HS+O2 2NH3H2O+2S。(2)反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,同时加快反应速率;增大 H2O(g)浓度,H 2的含量不一定增加;加入催化剂,不能改变平衡状态,H 2含量不变;降低压强,反应速率减小;故选 a。根据“三部曲”法:CO(g)+H 2O(g) CO2(g)+H2(g)始态/mol 0.2 0.8转化/mol x x x平衡态/mol 0.2-x x 0.8+x根据 0.2-x+x+0.8+x=1.1811x=0.18mol (CO)= 100%=90%。0.180.2(
16、3)根据 a 点:H 2、N 2的物质的量之比为 31,平衡时 NH3的体积分数为 42%,则 H2、N 2的总体积分数为 58%,又 H2、N 2按 31 反应,平衡时体积分数之比仍为 31, (N2)=58% =14.5%。14(4)N2和 H2需要在一定温度才能发生反应,所以温度升高, (NH3)不断升高,又因为该反应是放热反应,达平衡后,温度升高,平衡逆向移动, (NH3)又降低。(5)合成氨放出的热量通过热交换预热 N2和 H2进入合成塔合成氨气,故选。答案:(1)2NH 4HS+O2 2NH3H2O+2S (2)a 90% (3)14.5%(4)(5) 对原料气加压;分离液氨后,未
17、反应的 N2、H 2循环使用16.(2014 大纲全国)(16 分)化合物 AX3和单质 X2在一定条件下反应可生成化合物 AX5。回答下列问题:(1)已知 AX3的熔点和沸点分别为-93.6 和 76 ,AX 5的熔点为 167 。室温时 AX3与气体 X2反应生成 1 mol AX5,放出热量 123.8 kJ。该反应的热化学方程式为 。 (2)反应 AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3和 X2均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。列式计算实验 a 从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)
18、= 。 图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)由大到小的次序为 (填实验序号);与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b 、c 。 用 p0表示开始时总压强, p 表示平衡时总压强, 表示 AX3的平衡转化率,则 的表达式为 ;实验 a 和 c 的平衡转化率: a为 、 c为 。 解析:(1)书写热化学方程式时要注明各物质的状态, H 的单位和符号。12(2)依据体积不变的密闭容器中压强之比等于物质的量之比,开始时 n0=0.4mol,总压强为160kPa,平衡时总压强为 120kPa,则可列比例式: ,n=0.4mol =0.3mol。假设平衡120k
19、Pa160kPa= n0.4mol 120kPa160kPa时 AX5的物质的量为 x,可列式如下:AX 3(g)+X2(g) AX5(g)起始时 n0/mol 0.20 0.20 0平衡时 n/mol 0.20-x 0.20-x x(0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30x=0.10v(AX5)= =1.710-4molL-1min-10.10mol10L60min与实验 a 相比,实验 b 的起始压强和平衡压强都没有发生改变,只是反应速率加快,因此改变的条件是使用了催化剂;实验 c 的起始压强和平衡压强都增大,由于该反应是在体积不变的密闭容器中进行的,所以升高了温度,此反应的正反应
20、是放热反应,所以平衡逆向移动。 p0表示总压强,AX3提供的压强为 ,由于压强之比等于物质的量之比,故 的表达式为( p0-p) =2(1- ),代入公p02 p02 pp0式可求实验 a 和实验 c 的平衡转化率分别为 50%和 40%。答案:(1)AX 3(l)+X2(g) AX5(s) H=-123.8 kJmol-1(2) =1.710-4 molL-1min-10.10mol10L60minbca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) =2(1- ) pp050% 40%13
