2021高考化学导学大一轮苏教版广西专用课时规范练20　化学反应的方向和限度 WORD版含解析.docx

1、课时规范练20化学反应的方向和限度(时间:45分钟满分:100分)课时规范练第40页一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列过程属于熵增加的是()。A.一定条件下,水由气态变成液态B.工业上合成氨C.将散落的火柴放入火柴盒D.固态碘升华答案:D解析:熵增加的过程就是物质的混乱程度增大的过程。水由气态变成液态是熵减小的过程,A不符合题意;工业合成氨的反应为N2+3H22NH3,该反应为熵减小的过程,B不符合题意;将散落的火柴放入火柴盒是熵减小的过程,C不符合题意;固态碘升华属于熵增加的过程,D符合题意。2.下列说法错误的是()。A.同一物质在气态

2、时熵值最大,液态时次之,而固态时熵值最小B.硝酸铵溶于水吸热,说明其溶于水不是自发的过程C.不借助外力能自发进行的过程,其体系的能量趋向于从高能量状态转变为低能量状态D.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,更适合于所有的过程答案:B解析:虽然硝酸铵溶于水吸热,但因为体系的熵增大,故在常温下也能自发进行。3.对可逆反应A(s)+3B(g)C(g)+2D(g)Hv(逆)加入催化剂,B的转化率提高A.B.C.D.答案:B解析:A是固体,增大A的量对平衡无影响,故错误;升高温度,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)增大的程度大,平衡向逆反应方向移动,故错误;压强增大平衡不移动,但v(正)、v(逆)都

3、增大,故错误;增大B的浓度,直接导致正反应速率增大,平衡向正反应方向移动,v(正)v(逆),故正确;催化剂同等程度增大正、逆反应速率,化学平衡不发生移动,B的转化率不变,故错误。选B。4.PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入容积不变的2 L密闭容器中,在一定条件下发生反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10 min时达到平衡。有关数据如下:PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始浓度/(molL-1)2.01.00平衡浓度/(molL-1)c1c20.4下列判断不正确的是()。A.10 min内,v(Cl2)=0.04 molL-1min

4、-1B.升高温度(T1T2),反应的平衡常数减小,平衡时PCl3的物质的量变化n(T1)n(T2)1C.当容器中Cl2为1.2 mol时,反应达到平衡D.平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,相同条件下再达平衡时,c(PCl5)0.2 molL-1答案:B解析:10 min内,PCl5的浓度变化量为0.4 molL-1,故Cl2的浓度变化量为0.4 molL-1,所以v(Cl2)=0.04 molL-1min-1,A正确;升高温度(T1T2),反应的平衡常数减小,说明正反应为放热反应,高温不利于反应向正反应方向移动,PCl3的物质的量变化较小,比值大于1,B错误;平衡时C

5、l2的浓度为0.6 molL-1,体积为2 L,故Cl2为1.2 mol,C正确;平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,压强减小,平衡逆向移动,相同条件下再达平衡时,c(PCl5)0.2 molL-1,D正确。5.已知反应:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()。A.反应的平衡常数K1=c(CO2)c(Cu)c(CO)c(CuO)B.反应的平衡常数K=K1K2C.对

6、于反应,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值D.对于反应,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小答案:B解析:在书写平衡常数表达式时,固体表示在平衡常数表达式中为1,A错误;由于反应=反应-反应,因此平衡常数K=K1K2,B正确;反应中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此H0,C错误;对于反应,在恒温恒容下,增大压强,若充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。6.下列说法正确的是()。A.H0的反应在温度低时不能自发进行B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJmol-1能自发

7、进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可单独作为反应自发性的判据D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向答案:B解析:H0的反应,H-TS0、S0,反应能自发进行说明H-TS0,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,B正确;反应能否自发进行需要由焓变、熵变和温度共同决定,C错误;在其他条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应速率,但不能改变化学平衡状态和化学反应的方向,D错误。7.(2019江西宜春丰城中学高三检测)一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol H2(g)

8、和1 mol I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%,该温度下,在另一个容积为2 L的密闭容器中充入1 mol HI(g)发生反应HI(g)12H2(g)+12I2(g),则下列判断正确的是()。A.后一反应的平衡常数为1B.后一反应的平衡常数为0.5C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为0.25 molL-1D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度为0.5 molL-1答案:B解析:前一反应达平衡时c(H2)=c(I2)=0.5 molL-1,c(HI)=1 molL-1,则平衡常数K1=c2(HI)c(H2)c

9、(I2)=120.50.5=4,而后一反应的平衡常数K2=c12(H2)c12(I2)c(HI)=1K1=0.5,A项错误,B项正确;设后一反应达平衡时c(H2)=x molL-1,则平衡时c(I2)=x molL-1,c(HI)=(0.5-2x) molL-1,K2=x12x120.5-2x=0.5,解得x=0.125,故平衡时c(H2)=0.125 molL-1,c(HI)=0.25 molL-1,C、D项错误。8.氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而氮的化合物用途广泛。两个常见的固氮反应的平衡常数的对数值(lg K)与温度的关系如图所示:N2+3H22NH3和N2+O22NO根据图中的

10、数据判断下列说法正确的是()。A.反应和均为放热反应B.升高温度,反应的反应速率减小C.在标准状况下,利用反应固氮和利用反应固氮反应程度相差很大D.在1 000 时,反应和反应体系中N2的浓度一定相等答案:C解析:反应的K值随温度升高而减小,反应是放热反应,反应的K值随温度升高而增大,反应是吸热反应,A错误;升高温度,两个反应的反应速率都增大,B错误;在标准状况下,反应K1010,反应K10-30,相差很大,故利用反应固氮和利用反应固氮反应程度相差很大,C正确;在1 000 时,反应、反应的K值相等,即c2(NH3)c(N2)c3(H2)=c2(NO)c(N2)c(O2),而体系中N2的浓度不

11、一定相等,D错误。9.T 时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s)H0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是()。A.T 时,该反应的平衡常数值为4B.C点没有达到平衡,此时反应逆向进行C.若C点为平衡点,则此时容器内的温度高于T D.T 时,直线CD上的点均为平衡状态答案:C解析:平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积,固体和纯液体不写入平衡常数表达式,A(g)+B(g)C(s),平衡常数K=1c(A)c(B)=14=0.25,A错误;依据图像分析可知,C点浓度商QK,反应正向进行,B

12、错误;正反应是放热反应,若C点为平衡状态,此时平衡常数小于T 时的平衡常数,升高温度,平衡逆向移动才会使平衡常数减小,故此时温度高于T ,C正确;T 时平衡常数一定,曲线上各点表示平衡状态,不在曲线上的点不是平衡状态,D错误。10.(2019河南南阳第一中学高三检测)将1 mol N2和3 mol H2充入容积可变的恒温密闭容器中,在380 下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)平衡时,体系中氨的体积分数(NH3)随压强变化的情况如下表:压强/MPa10203040(NH3)0.300.450.540.60下列说法正确的是()。A.10 MPa时,H2的转化率为75%B.20 MP

13、a时,NH3的物质的量浓度是10 MPa时的1.5倍C.40 MPa时,若容器的容积为V L,则平衡常数K=64V23D.30 MPa时,若向容器中充入惰性气体,则平衡向正反应方向移动答案:C解析:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)开始(mol)1 30反应(mol)x 3x2x平衡(mol)1-x 3-3x2x10 MPa时,2x4-2x=0.3,解得x=613,H2的转化率为613,故A错误;20 MPa时,2x4-2x=0.45,解得x=1829,NH3的物质的量浓度是10 MPa时的1829613=3929倍,故B错误;40 MPa时,2x4-2x=0.6,解得x=0.75,若容器

14、的容积为V L,则平衡常数K=(1.5V)20.25V(0.75V)3=64V23,故C正确;30 MPa时,若向容器中充入惰性气体,容器的容积增大,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,故D错误。二、非选择题(本题共3个小题,共50分)11.(2018全国)(16分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式。(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-13SiH2Cl2(g

15、)SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=-30 kJmol-1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的H为 kJmol-1。(3)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率=%。平衡常数K343 K=(保留2位小数)。在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有、。比较a、b处反应速率大小:va(填“大于”“小于”或“等于”)vb。反应速率v=v(正)-

16、v(逆)=k正xSiHCl32-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的v(正)v(逆)=(保留1位小数)。答案:(1)2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl(2)114(3)220.02及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)大于1.3解析:(1)SiHCl3与H2O反应生成(HSiO)2O为非氧化还原反应,由原子守恒配平:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl。(2)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3

17、(g) H2=-30 kJmol-1根据盖斯定律:3+即可得4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)H=114 kJmol-1。(3)由图根据“先拐先平速率大”可知a曲线温度较高(343 K),平衡转化率为22%;设SiHCl3起始物质的量为1 mol,则有2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始物质的量/mol100转化物质的量/mol0.220.110.11平衡物质的量/mol0.780.110.11平衡常数K343 K=0.110.11(0.78)20.02a处反应相当于在b处反应的基础上升高温度,反应速率va大于vb;达平衡时v(正)、v(逆)相等,

18、k正xSiHCl32=k逆xSiH2Cl2xSiCl4k正k逆=xSiH2Cl2xSiCl4xSiHCl32=K343 K=0.02a处SiHCl3转化率为20%,设起始时SiHCl3物质的量为1 mol,则有:2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始物质的量/mol100转化物质的量/mol0.20.10.1a点物质的量/mol0.80.10.1此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1,v(正)v(逆)=k正xSiHCl32k逆xSiH2Cl2xSiCl4=0.020.820.10.1=1.281.3。12.(16分)研究氧

19、化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:2NO2(g)+NaCl(g)NaNO3(g)+ClNO(g)K1H02NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2H0请回答下列问题:(1)4NO2(g)+2NaCl(g)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=(用K1、K2表示)。(2)若反应在绝热密闭容器中进行,实验测得NO2(g)的转化率随时间变化的示意图如图所示,t3t4时刻,NO2(g)的转化率降低的原因是。(3)若反应在恒温、恒容条件下进行,下列能判断该反应一定达到平衡状态的是。A.容器内压强不再变化B.n(ClNO)=n(NO)C.混合气体密度不变D.v

20、正(NO)=v逆(ClNO)(4)在一定温度和压强下,反应达到平衡,当NO和Cl2的比例不同时,对Cl2的转化率及平衡混合物中ClNO的体积分数都有影响。设NO和Cl2起始物质的量之比为x,平衡时Cl2的转化率为a,平衡混合物中ClNO的体积分数为y,判断a、x、y三者的相互关系,用含a和x的代数式表示y,y=。答案:(1)K12K2(2)反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低(3)AD(4)2ax+1-a100%解析:(1)反应4NO2(g)+2NaCl(g)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)可由2-得到,则K=K12K

21、2。(2)根据反应2NO2(g)+NaCl(g)NaNO3(g)+ClNO(g)H0,因该反应为放热反应且反应容器为绝热容器,所以随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低。(3)根据反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) H0,在恒温、恒容条件下进行。容器的容积不变,但气体的物质的量发生变化,因此压强不再变化,能判断反应达到平衡状态,A正确;平衡时各物质物质的量之间没有必然联系,n(ClNO)=n(NO)不能判断反应达到平衡状态,B错误;容器的容积和气体的质量均不变,因此混合气体密度始终不变,不能判断反应达到平衡状态,C错误;v正(NO)=v逆(ClNO)能判断反

22、应达到平衡状态,D正确。(4) 2NO(g) + Cl2(g) 2ClNO(g)起始(mol)x10反应(mol)2aa2a平衡(mol)x-2a1-a2a平衡混合物中ClNO的体积分数等于物质的量分数,即y=2ax+1-a100%。13.(18分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)H1已知:C4H10(g)+12O2(g)C4H8(g)+H2O(g) H2=-119 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(g) H3=-242 kJmol-1反

23、应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x(填“大于”或“小于”)0.1;欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是(填标号)。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强图(a)图(b)图(c)(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可

24、能是、;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是。答案:(1)+123小于AD(2)原料中过量H2会使反应平衡逆向移动,所以丁烯转化率下降(3)590 前升高温度,反应平衡正向移动升高温度时,反应速率加快,单位时间产生丁烯更多更高温度导致C4H10裂解生成更多的短碳链烃,故丁烯产率快速降低解析:(1)根据盖斯定律,式-式可得式,因此H1=H2-H3=-119 kJmol-1+242 kJmol-1=+123 kJmol-1。由图(a)可以看出,温度相同时,由0.1 MPa 变化到x MPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,由于反应是气体物质的量增大的反应,压强越小平衡转化率越大,所以x的压强更小,x0.1。由于反应为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此A正确,B错误。由于反应是气体物质的量增大的反应,加压时平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此C错误,D正确。(2)H2是反应的产物,增大n(氢气)n(丁烷)会促使平衡逆向移动,从而降低丁烯的产率。(3)590 之前,随温度升高,反应速率增大,反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,生成的丁烯会更多。温度超过590 ,更多的丁烷裂解生成短链烃类,导致丁烯产率快速降低。