2019版高考化學大一輪復習 第7章 化學反應的方向、限度與速率 第1講 化學反應的方向與限度學案 魯科版.doc

《2019版高考化學大一輪復習 第7章 化學反應的方向、限度與速率 第1講 化學反應的方向與限度學案 魯科版.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考化學大一輪復習 第7章 化學反應的方向、限度與速率 第1講 化學反應的方向與限度學案 魯科版.doc（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1講　化學反應的方向與限度 【2019備考】 最新考綱：1.了解化學平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。2.能正確計算化學反應的轉(zhuǎn)化率。 考點一　化學反應進行的方向 (頻數(shù)：★☆☆　難度：★☆☆) 1.自發(fā)過程 (1)含義 在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。 (2)特點 ①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。 ②在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。 2.化學反應方向 (1)判據(jù) (2)一般規(guī)律： ①ΔH<0，ΔS>0的反應任何溫度下都能自發(fā)進行； ②ΔH>0，ΔS<0的反應任何溫度下都不能自發(fā)進行； ③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時，溫度對反應的方向起決定性作用。當ΔH<0，ΔS<0時低溫下反應能自發(fā)進行；當ΔH>0，ΔS>0時，高溫下反應能自發(fā)進行。 說明：對于一個特定的氣相反應，熵變的大小取決于反應前后的氣體物質(zhì)的系數(shù)大小。 基礎判斷正誤 (1)放熱過程均可以自發(fā)進行，吸熱過程均不能自發(fā)進行(　　) (2)CaCO3CaO＋CO2↑是一個熵增的過程(　　) (3)焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的唯一因素(　　) (4)ΔH＜0、ΔS＞0時，反應一定能自發(fā)進行(　　) (5)吸熱且熵增加的反應，當溫度升高時，反應一定能自發(fā)進行(　　) (6)－10 ℃的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應的自發(fā)性(　　) (7)(2015天津高考)Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發(fā)進行(　　) (8)(2014天津高考)某吸熱反應能自發(fā)進行，因此該反應是熵增反應(　　) (9)(2014江蘇高考)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應的ΔH＞0(　　) (10)(2013江蘇高考)反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH＜0(　　) (11)(2012江蘇高考)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH＜0(　　) (12)(2011江蘇高考)一定溫度下，反應MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)√　(5)　(6)　(7)√　(8)√　(9)　(10)√(11)(12)√ 題組　焓變、熵變與化學反應方向的判斷 1.反應2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，反應后體系中物質(zhì)的總能量升高，則該反應的ΔH、ΔS應為(　　) A.ΔH<0，ΔS>0 B.ΔH<0，ΔS<0 C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0 解析　該反應中氣體的物質(zhì)的量增加，ΔS>0。反應后體系中物質(zhì)的總能量升高，說明正反應是吸熱反應，ΔH>0。 答案　C 2.下列說法中，正確的是(　　) A.反應產(chǎn)物的總能量大于反應物的總能量時，ΔH＜0 B.已知反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡常數(shù)為K，則2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)的平衡常數(shù)為2K C.ΔH＜0、ΔS＞0的反應在溫度低時不能自發(fā)進行 D.在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，不能改變化學反應進行的方向 解析　ΔH＝生成物能量和－反應物能量和，當反應產(chǎn)物的總能量大于反應物的總能量時，ΔH＞0，A錯誤；因為相同溫度下，系數(shù)變?yōu)樵瓉淼膎倍，則化學平衡常數(shù)為原來的n次方，所以反應2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)的平衡常數(shù)為K2，B錯誤；根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS判斷，對于ΔH＜0、ΔS＞0的反應在溫度低時ΔG＜0，反應能自發(fā)進行，C錯誤；催化劑只改變反應速率，不改變化學反應進行的方向，D正確。 答案　D 3.(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g) 已知該反應的ΔH>0，簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù)：___________________________________________________ __________________________________________________。 (2)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成CO2和N2，化學方程式如下：2NO＋2CO2CO2＋N2。反應能夠自發(fā)進行，則反應的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。 解析　(1)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，該反應是焓增、熵減的反應。根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，不能實現(xiàn)。 (2)該反應為熵減反應，能自發(fā)進行說明ΔH<0。 答案　(1)該反應是焓增、熵減的反應，任何溫度下均不自發(fā)進行　(2)< 規(guī)律總結(jié) 焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反應情況 － ＋ 永遠是負值 在任何溫度下過程均自發(fā)進行 ＋ － 永遠是正值 在任何溫度下過程均非自發(fā)進行 ＋ ＋ 低溫為正高溫為負 低溫時非自發(fā)，高溫時自發(fā) － － 低溫為負高溫為正 低溫時自發(fā)，高溫時非自發(fā) 考點二　化學平衡常數(shù)　轉(zhuǎn)化率 (頻數(shù)：★★★　難度：★★☆) 1.化學平衡常數(shù) (1)概念： 在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號K表示。 (2)表達式： 對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)， K＝。 (3)意義及影響因素 ①K值越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應進行的程度越大。 ②K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關(guān)。 ③化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。 (4)應用 ①判斷可逆反應進行的程度。 ②利用化學平衡常數(shù)，判斷反應是否達到平衡或向何方向進行。 對于化學反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)，濃度商：Q＝。 Q＜K，反應向正反應方向進行； Q＝K，反應處于平衡狀態(tài)； Q＞K，反應向逆反應方向進行。 ③利用K可判斷反應的熱效應：若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。 ①計算化學平衡常數(shù)利用的是物質(zhì)的平衡濃度，而不是任意時刻濃度，也不能用物質(zhì)的量。 ②催化劑能加快化學反應速率，但對化學平衡無影響，也不會改變平衡常數(shù)的大小。 2.平衡轉(zhuǎn)化率 對于上例反應中A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為： α(A)＝100%{c0(A)代表A的初始濃度，[A]代表A的平衡濃度}。 1.(LK選修4P45例2改編)已知反應A(g)＋3B(g)3C(g)在一定溫度下達到平衡，該反應的平衡常數(shù)表達式為________________。若各物質(zhì)的平衡濃度分別為[A]＝2.0 molL－1、[B]＝2.0 molL－1、[C]＝1.0 molL－1，則K＝________。 答案　K＝　0.062 5 2.教材知識拓展 一定溫度下，分析下列三個反應的平衡常數(shù)的關(guān)系 ①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　K1 ②N2(g)＋H2(g)NH3(g)　K2 ③2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　K3 (1)K1和K2，K1＝________。 (2)K1和K3，K1＝________。 解析　化學反應方向改變或系數(shù)改變，化學平衡常數(shù)均發(fā)生改變。 答案　(1)K　(2) 3.(溯源題)[2017課標全國Ⅰ，28(3)]近期發(fā)現(xiàn)，H2S是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子，它具有參與調(diào)解神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題： H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應：H2S(g)＋CO2(g)COS(g) ＋H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02。 (1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1＝________%，反應平衡常數(shù)K＝________。 (2)在620 K重復試驗，平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率α2________α1，該反應的ΔH________0。(填“>”“<”或“＝”) (3)向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是________(填標號)。 A. H2S B. CO2 C.COS D.N2 解析　　 　 H2O%＝＝0.02，x＝0.01。H2S的轉(zhuǎn)化率為100%＝2.5%。K＝＝2.810－3。(2)水的物質(zhì)的量分數(shù)增大，說明平衡正向移動，H2S的轉(zhuǎn)化率增大；溫度升高，平衡正向移動，說明正反應是吸熱反應。(3)增大H2S濃度，平衡正向移動，CO2轉(zhuǎn)化率增大，H2S轉(zhuǎn)化率降低，A錯誤；同理，增大CO2濃度，H2S轉(zhuǎn)化率增大，CO2轉(zhuǎn)化率降低，B正確；增大COS濃度，平衡向逆反應方向移動，H2S轉(zhuǎn)化率降低，C錯誤；加入不反應的N2，反應物、生成物濃度均不變，平衡不移動，H2S轉(zhuǎn)化率不變，D錯誤。 答案　(1)2.5　2.810－3　(2)>　>　(3)B 探源：本考題源于教材LK選修4 P44“例1”及拓展，對化學平衡常數(shù)的理解及運用進行了考查。 題組一　化學平衡常數(shù)的理解及表示方法 1.(2018邢臺期末聯(lián)考)只改變一個影響化學平衡的因素，平衡常數(shù)K與化學平衡移動的關(guān)系敘述不正確的是(　　) A.K值不變，平衡可能移動 B.平衡向右移動時，K值不一定變化 C.K值有變化，平衡一定移動 D.相同條件下，同一個反應的方程式的系數(shù)增大2倍，K值也增大兩倍 解析　因改變壓強或濃度引起化學平衡移動時，K值不變，A項和B項均正確；K值只與溫度有關(guān)，K值發(fā)生了變化，說明體系的溫度改變，則平衡一定移動，C項正確；相同條件下，同一個反應的方程式的系數(shù)增大2倍，K值應該變?yōu)閇K(原)]2，D項錯誤。 答案　D 2.(2018濰坊質(zhì)檢)某溫度下，在一個2 L的密閉容器中，加入4 mol X和2 mol Y進行如下反應：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反應一段時間后達到平衡，測得生成1.6 mol Z，則下列說法正確的是(　　) A.該反應的化學平衡常數(shù)表達式是K＝ B.此時，Y的平衡轉(zhuǎn)化率是40% C.增大該體系的壓強，化學平衡常數(shù)增大 D.增加Y，Y的平衡轉(zhuǎn)化率增大 解析　化學平衡常數(shù)的表達式中不能出現(xiàn)固體或純液體物質(zhì)，而物質(zhì)Z是固體，A錯誤；根據(jù)化學方程式可知，平衡時減少的Y的物質(zhì)的量是1.6 mol＝0.8 mol，所以Y的轉(zhuǎn)化率為100%＝40%，B正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強時平衡常數(shù)不變，C錯誤；增加Y后平衡右移，X的轉(zhuǎn)化率增大，而Y的轉(zhuǎn)化率減小，D錯誤。 答案　B 3.無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學方程式為：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ/mol。 (1)平衡常數(shù)K可用反應體系中氣體物質(zhì)的分壓表示，即K表達式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù)[例如：p(NO2)＝p總x(NO2)]。寫出上述反應平衡常數(shù)Kp的表達式________(用p總、各氣體物質(zhì)的量分數(shù)x表示)；影響Kp的因素為________。 (2)上述反應中，正反應速率v正＝k正p(N2O4)，逆反應速率v逆＝k逆p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則Kp為________(以k正、k逆表示)。 解析　(1)Kp＝＝，與化學平衡常數(shù)K一樣，影響Kp的因素為溫度。(2)Kp＝，達到平衡時，v正＝v逆，即k正p(N2O4)＝k逆p2(NO2)，＝，故Kp＝。 答案　(1)(其他合理答案亦可)　溫度 (2) 題組二　化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的求算 4.(2018安徽省“江淮十?！备呷谝淮温?lián)考)300 ℃時，將氣體X和氣體Y各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應：X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0，一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表： t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列說法正確的是(　　) A.前2 min的平均反應速率v(X)＝2.010－2 mol/(Lmin) B.其他條件不變，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y，再次平衡時Y的轉(zhuǎn)化率不變 C.當v逆(Y)＝2v正(Z)時，說明反應達到平衡 D.該反應在250 ℃時的平衡常數(shù)小于1.44 解析　A.前2 min的平均反應速率v(X)＝v(Y)＝(0.04/10/2) mol/(Lmin)＝2.0 10－3 mol/(Lmin)，故A錯誤；B.其他條件不變，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y，相當于加壓，加壓平衡不移動，再次平衡時Y的轉(zhuǎn)化率不變，故B正確；C.當 v逆(Y)＝2v正(Z)時，反應未達到平衡，故C錯誤；D.該反應在300 ℃時，平衡常數(shù)為1.44，降溫平衡右移，250 ℃時的平衡常數(shù)大于1.44，故D錯誤。 答案　B 5.(2018山東名校聯(lián)盟期末聯(lián)考)氮和碳一樣也存在一系列氫化物如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。 (1)上述氮的系列氫化物的通式為________；N3H5的電子式為________。 (2)已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝a kJ/mol　K1①； 4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝b kJ/mol　K2②； 寫出N2與O2反應生成1 mol NO氣體的熱化學方式程式為____________________________________________； 該反應式的平衡常數(shù)表達式K＝________(用K1、K2表示)。 (3)已知NH3H2O為一元弱堿，N2H4H2O為二元弱堿，在水溶液中的一級電離方程式表示為N2H4H2O＋H2ON2H5H2O＋＋OH－，則可溶性鹽鹽酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的離子方程式為____________________________； 溶液中離子濃度由大到小的順序為______________________________。 (4)如圖所示，隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，M、N兩個容器均發(fā)生如下反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ①向M、N中，各通入2 mol N2和6 mol H2。初始M、N容積相同，并保持溫度不變。則到達平衡時H2的轉(zhuǎn)化率α(H2)為M________N(填“＞”“＝”“＜”)。 ②若在某條件下，反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在容器N中達到平衡，測得容器中含有1.0 mol N2、0.4 mol H2、0.2 mol NH3，此時容積為2.0 L。則此條件下的平衡常數(shù)為________。 解析　(1)氮的系列氫化物的通式為NnHn＋2；N3H5電子式為。 (1)[①－②]4得：1/2N2(g)＋1/2O2(g)===NO(g)　ΔH＝(a－b)/4 kJmol－1，K＝[NO]/[[N2]1/2[O2]1/2]＝(K1/K2)1/4。 (3)由題目所給信息可知N2H分2步水解，N2H＋H2ON2H5H2O＋＋H＋(主要)，N2H5H2O＋＋H2ON2H4H2O＋H＋＋H2O，因而離子濃度的大小順序為[Cl－]＞[N2H]＞[H＋]＞[N2H5H2O＋]＞[OH－]。 (4)①由于隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是總體積減小的反應，活塞Ⅱ向左移動。向M、N中，各通入2 mol N2和6 mol H2，N容器相當于在M容器達平衡的基礎上再縮小容器的體積，平衡將右移，平衡時α(H2)為M＜N。②K＝0.12/[0.50.23]＝2.5 mol－2L2 答案　(1)NnHn＋2　 (2)1/2N2(g)＋1/2O2(g)===NO(g)　ΔH＝(a－b)/4 kJmol－1　(K1/K2)1/4 (3)N2H＋H2ON2H5H2O＋＋H＋ [Cl－]＞[N2H]＞[H＋]＞[N2H5H2O＋]＞[OH－] (4)＜　2.5 mol－2L2 方法技巧 壓強平衡常數(shù)的含義及計算技巧 Kp含義：在化學平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度，計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)。單位與表達式有關(guān)。 計算技巧：第一步，根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)；第三步，根據(jù)分壓計 算分式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))；第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝。 [試題分析] (2016課標全國Ⅲ，27)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NO，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝，回答下列問題： (1)NaClO2的化學名稱為________。 (2)在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應溫度323 K，NaClO2溶液濃度為510－3 molL－1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。 離子 SO SO NO NO Cl－ c/(molL－1) 8.3510－4 6.8710－6 1.510－4 1.210－5 3.410－3 ①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式__________________________________________。增加壓強，NO的轉(zhuǎn)化率________(填“提高”、“不變”或“降低”)。 ②隨著吸收反應的進行，吸收劑溶液的pH逐漸________(填“增大”、“不變”或“減小”)。 ③由實驗結(jié)果可知，脫硫反應速率________脫硝反應速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是____________________________________________。 (3)在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。 ①由圖分析可知，反應溫度升高，脫硫、脫硝反應的平衡常數(shù)均________(填“增大”、“不變”或“減小”)。 ②反應ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常數(shù)K表達式為____________________________________________。 解題思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的答案：　　　　 考查意圖：本題以對煤燃燒排放的煙氣進行脫硫、脫硝反應為情境，突出了化學在污染源處理、環(huán)境保護方面所起到的重要作用，考查了現(xiàn)行中學化學課程中一些基本物質(zhì)的化學名稱、比較全面地認識化學反應原理和有關(guān)規(guī)律，了解相應的實驗方法，并且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)關(guān)系圖表、運用化學基本原理進行正確分析，定性或定量描述濃度、溫度等因素對反應速率及平衡變化的影響。本題強調(diào)加強化學基本原理的學習、理解和靈活運用，體現(xiàn)了對化學學科內(nèi)基礎知識整合的基調(diào)。作為必修部分的內(nèi)容，題中所涉及的有關(guān)化學反應基本原理的知識點覆蓋較為全面，文字敘述與圖表相結(jié)合，有一定的考查容量和計算量，難度中等，區(qū)分度較好。本題抽樣統(tǒng)計難度為0.35。 解題思路：(1)NaClO2的化學名稱為亞氯酸鈉。(2)①亞氯酸鈉具有氧化性，可將NO氣體氧化為NO，則NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式為4NO＋3ClO＋4OH―===4NO＋3Cl－＋2H2O。該反應是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，有利于反應向消耗NO的方向進行，所以增大壓強，NO的轉(zhuǎn)化率提高。②脫硝反應消耗OH―，故隨著吸收反應的進行，吸收劑溶液的pH逐漸減小。③根據(jù)題中表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，反應一段時間后溶液中SO的離子濃度最大，說明脫硫反應速率大于脫硝反應速率。原因除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應活化能較高。(3)①由圖分析可知，溫度升高，SO2或NO平衡分壓的負對數(shù)均減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，因此脫硫、脫硝反應的平衡常數(shù)均減小。②根據(jù)反應ClO＋2SO===2SO＋Cl―可寫出其平衡常數(shù)表達式為K＝。 正確答案：(1)亞氯酸鈉　(2)①4NO＋3ClO＋4OH―===4NO＋3Cl－＋2H2O　提高?、跍p小?、鄞笥凇O溶解度較低(或脫硝反應活化能較高)　(3)①減小 ②K＝ [真題演練] 1.(2017天津理綜，6)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝210－5。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2 ℃，固體雜質(zhì)不參與反應。 第一階段：將粗鎳與CO反應轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4； 第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230 ℃制得高純鎳。 下列判斷正確的是(　　) A.增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數(shù)增大 B.第一階段，在30 ℃和50 ℃兩者之間選擇反應溫度，選50 ℃ C.第二階段，Ni(CO)4分解率較低 D.該反應達到平衡時，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO) 解析　A項，增加c(CO)，平衡向正向移動，因平衡常數(shù)大小只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，所以反應的平衡常數(shù)不變，錯誤；B項，第一階段，50 ℃時，Ni(CO)4為氣態(tài)，易于分離，有利于Ni(CO)4的生成，正確；C項，第二階段，230 ℃制得高純鎳的反應方程式的Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)K1＝＝5106，所以Ni(CO)4分解率較高，錯誤；D項，因反應達到平衡時，正、逆反應速率相等，再根據(jù)該反應的系數(shù)可知，該反應達到平衡時，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，錯誤。 答案　B 2.[2015課標全國Ⅰ，28(4)]Bodensteins研究了下列反應：2HI(g)H2(g)＋I2(g) 　ΔH＝＋11 kJmol－1在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分數(shù)x(HI)與反應時間t的關(guān)系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根據(jù)上述實驗結(jié)果，該反應的平衡常數(shù)K的計算式為 ____________________________________________。 (2)上述反應中，正反應速率為v正＝k正x2(HI)，逆反應速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min時，v正＝________min－1。 (3)由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為________________(填字母)。 解析　(1)2HI(g)H2 (g)＋I2 (g)是反應前后氣體物質(zhì)的量不變的反應。反應后x(HI)＝0.784，則x(H2)＝x(I2)＝0.108，K＝＝＝。(2)到達平衡時，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，k逆＝k正＝k正/K，在t＝40 min時，x(HI)＝0.85，v正＝k正x2(HI)＝0.002 7 min－1(0.85)2＝1.9510－3 min－1。(3)原平衡時，x(HI)為0.784，x(H2)為0.108，二者圖中縱坐標均約為1.6(因為平衡時v正＝v逆)，升高溫度，正、逆反應速率均加快，對應兩點在1.6上面， 升高溫度，平衡向正反應方向移動，x(HI)減小(A點符合)，x(H2)增大(E點符合)。 答案　(1)　(2)k正/K　1.9510－3 (3)A點、E點 3.(2016海南化學，16)順1，2二甲基環(huán)丙烷和反1，2二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化： 該反應的速率方程可表示為：v(正)＝k(正)[順]和v(逆)＝k(逆)[反]，k(正)和k(逆)在一定溫度時為常數(shù)，分別稱作正，逆反應速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}： (1)已知：t1溫度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，該溫度下反應的平衡常數(shù)值K1＝________；該反應的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。 (2)t2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的曲線是________(填曲線編號)，平衡常數(shù)值K2＝________；溫度t1________t2(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是____________________________________________。 答案　(1)3　小于　(2)B　　小于　放熱反應升高溫度時平衡向逆反應方向移動 一、選擇題 1.下列有關(guān)化學反應方向及其判據(jù)的說法中正確的是(　　) A.非自發(fā)反應就是不可能發(fā)生的反應，自發(fā)反應就是能較快進行的反應 B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學反應 C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，將更適合于所有的過程 D.反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH＞0 解析　A項，非自發(fā)反應在一定條件下也能發(fā)生，自發(fā)反應進行的也不一定較快，錯誤；B項，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，ΔH＞0，該反應是非自發(fā)進行的化學反應，錯誤；C項，能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，只要ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反應就可以自發(fā)進行，若ΔG＞0，反應就不能自發(fā)進行，正確；D項，反應NH3(s)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進行，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，從方程式知TΔS＜0，說明ΔH＜0，錯誤。 答案　C 2.某溫度下2 L密閉容器中3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時的物質(zhì)的量(n)如表所示，下列說法正確的是(　　) X Y W n(起始狀態(tài))/mol 2 1 0 n(平衡狀態(tài))/mol 1 0.5 1.5 A.該溫度下，此反應的平衡常數(shù)表達式是K＝ B.其他條件不變，升高溫度，若W的體積分數(shù)減小，則此反應ΔH＜0 C.其他條件不變，使用催化劑，正、逆反應速率和平衡常數(shù)均增大，平衡不移動 D.其他條件不變，當密閉容器中混合氣體密度不變時，表明反應已達到平衡 解析　由表知，X、Y是反應物，W是生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝2∶1∶3，化學方程式為2X＋Y3W，反應的平衡常數(shù)表達式是K＝，A錯誤；升高溫度，若W的體積分數(shù)減小，說明平衡向逆反應方向移動，則此反應的ΔH＜0，B正確；使用催化劑，平衡常數(shù)不變，C錯誤；混合氣體密度一直不變，不能說明反應已達到平衡，D錯誤。 答案　B 3.某固定容積的密閉容器中，1 mol A(g)與1 mol B(g)在催化劑作用下加熱到500 ℃發(fā)生反應：A(g)＋B(g) C(g)＋2D(s)　ΔH＞0，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A.升高溫度，v正增大，v逆減小 B.平衡后再加入1 mol B，上述反應的ΔH增大 C.通入稀有氣體，壓強增大，平衡向逆反應方向移動 D.若B的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應的平衡常數(shù)等于2 解析　升高溫度，v正和v逆都增大，A項錯誤；平衡移動與ΔH無關(guān)，B項錯誤；通入稀有氣體，壓強增大，但反應物和生成物濃度均保持不變，平衡不移動，C項錯誤；B的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，設容器容積為1 L，則平衡時，[B]＝0.5 molL－1，[A]＝0.5 molL－1，[C]＝0.5 molL－1，則K＝＝＝2，D項正確。 答案　D 4.已知可逆反應：2N2H4(g)＋2NO2(g)3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＞0。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A.加壓有利于化學平衡向正反應方向移動 B.該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝ C.升高溫度可縮短反應到達平衡的時間但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率 D.使用催化劑可縮短反應到達平衡的時間但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率 解析　加壓，化學平衡向逆反應方向移動，A錯；平衡常數(shù)表達式中應該是生成物平衡濃度的冪之積除以反應物平衡濃度的冪之積，B錯；該反應的正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，可以提高平衡轉(zhuǎn)化率，C錯。 答案　D 5.某溫度下氣體反應達到化學平衡，平衡常數(shù)K＝[A][B]2/[[E]2[F]]，恒容時，若溫度適當降低，F(xiàn)的濃度增加，下列說法正確的是(　　) A.增大[A]、[B]，K增大 B.降低溫度，正反應速率增大 C.該反應的焓變?yōu)樨撝? D.該反應的化學方程式為2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g) 解析　平衡常數(shù)K只隨溫度的變化而變化，與濃度變化無關(guān)，A錯；降低溫度，正、逆反應速率均減小，B錯；降溫時，F(xiàn)的濃度增大，說明平衡逆向移動，正反應是吸熱反應，則焓變?yōu)檎?，C錯；根據(jù)化學平衡常數(shù)表達式可知A、B是生成物，E、F為反應物，且對應指數(shù)為其化學方程式中物質(zhì)前的系數(shù)，D正確。 答案　D 6.某溫度下，反應H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)的平衡常數(shù)K＝1 000；則在同一溫度下，反應2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)的平衡常數(shù)K′為(　　) A.1 000 B.100 C.0.001 D.1 解析　同一溫度下，可逆反應的正、逆反應的化學平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故K′為，即選C。 答案　C 7.活性炭可處理大氣污染物NO，反應原理：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。T ℃時，在2 L密閉容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol活性炭(無雜質(zhì))，平衡時活性炭物質(zhì)的量是2.000 mol。下列說法不合理的是(　　) A.該溫度下的平衡常數(shù)：K＝ B.達到平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率是60% C.3 min末達到平衡，則v(NO)＝0.01 molL－1min－1 D.升高溫度有利于活性炭處理更多的污染物NO 解析　利用三段式分析。 平衡時各物質(zhì)的濃度：[NO]＝0.02 molL－1，[N2]＝0.015 molL－1，[CO2]＝0.015 molL－1。A項，該溫度下的平衡常數(shù)：K＝＝，正確；B項，達到平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率：100%＝60%，正確；C項，3 min末達到平衡，則v(NO)＝＝0.01 molL－1min－1，正確；D項，不知道反應是放熱反應還是吸熱反應，無法確定溫度對該反應限度的影響，錯誤。 答案　D 8.一定條件下，向一密閉容器中充入一定量的NH3，反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)達到平衡時N2的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.壓強：p1＞p2 B.b、c兩點對應的平衡常數(shù)：Kc＞Kb C.a點：2v(NH3)正＝3v(H2)逆 D.a點：NH3的轉(zhuǎn)化率為1/3 解析　相同溫度下，壓強越大，N2的體積分數(shù)越小，所以p2＞p1，A錯誤；由圖像可知該反應為吸熱反應，所以溫度越高，K越大，B正確；a點為平衡點，應為3v(NH3)正＝2v(H2)逆，C錯誤；假設反應后氣體總體積為1 L，則N2為0.1 L、H2為0.3 L，未反應的NH3為0.6 L，參加反應的NH3為0.2 L，所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為100%＝25%，D錯誤。 答案　B 9.一定條件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)；已知溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖，下列說法不正確的是(　　) A.該反應的逆反應為吸熱反應 B.平衡常數(shù)：KM>KN C.生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M) D.當溫度高于250 ℃，升高溫度，催化劑的催化效率降低 解析　升高溫度CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則逆反應為吸熱反應，A正確；該反應的正反應是放熱反應，升溫平衡常數(shù)減小，B正確；化學反應速率隨溫度的升高而加快，催化劑在250 ℃時催化活性最高，溫度繼續(xù)升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C錯誤，D正確。 答案　C 10.(2018山東濰坊統(tǒng)考)溫度為T0時，在容積固定的密閉容器中發(fā)生反應：X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，4 min時達到平衡，各物質(zhì)濃度隨時間變化的關(guān)系如圖a所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時發(fā)生反應，Z的濃度隨時間變化的關(guān)系如圖b所示。下列敘述正確的是(　　) A.發(fā)生反應時，各物質(zhì)的反應速率大小關(guān)系為v(X)＝v(Y)＝2v(Z) B.圖a中反應達到平衡時，Y的轉(zhuǎn)化率為37.5% C.T0時，該反應的平衡常數(shù)為33.3 D.該反應正反應的反應熱ΔH＜0 解析　根據(jù)題圖a可知，0～4 min時，X、Y的濃度分別減少0.25 molL－1、0.25 molL－1，Z的濃度增加0.5 molL－1，則化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，同一反應中各物質(zhì)的反應速率之比等于其系數(shù)之比，則v(X)＝v(Y)＝v(Z)，A項錯誤；題圖a中，Y的起始濃度為0.4 molL－1，平衡濃度為0.15 molL－1，則Y的轉(zhuǎn)化率為100%＝62.5%，B項錯誤；達到平衡時，[X]＝0.05 molL－1，[Y]＝0.15 molL－1，[Z]＝0.5 molL－1，則平衡常數(shù)K＝＝≈33.3，C項正確；根據(jù)題圖b可知，T1條件下反應先達到平衡，則T1＞T2，T2→T1，溫度升高，[Z]增大，則平衡向正反應方向移動，故正反應為吸熱反應，ΔH＞0，D項錯誤。 答案　C 11.某溫度下，反應H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常數(shù)K＝。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示： 起始濃度 甲 乙 丙 [H2]/(molL－1) 0.010 0.020 0.020 [CO2]/(molL－1) 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是(　　) A.平衡時，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60% B.平衡時，甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率均是60% C.平衡時，丙中[CO2]是甲中的2倍，是0.008 molL－1 D.反應開始時，乙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢 解析　設甲容器中，平衡時氫氣的變化濃度為x，則：K＝＝，解得x＝0.006 0 molL－1，平衡時[H2]＝[CO2]＝0.010－x＝0.004 0 molL－1，[H2O]＝[CO]＝0.006 0 molL－1，α(H2)＝100%＝60%。因乙中H2的起始濃度大于甲，故乙平衡相當于是甲平衡正向移動的結(jié)果，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60%，A項正確；丙平衡可看作是2個甲平衡合并而成的，又因H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)是平衡不受壓強影響的反應，故丙平衡中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變，僅各物質(zhì)的濃度是甲平衡中各物質(zhì)濃度的2倍，所以B、C項正確；由于三組反應中丙中各物質(zhì)的濃度最大，甲中各物質(zhì)的濃度最小，所以丙反應速率最快，甲反應速率最慢，D項錯誤。 答案　D 二、填空題 12.汽車尾氣已成為城市空氣的主要污染源之一，其中的氮氧化物是重要污染物。 (1)汽車內(nèi)燃機工作時產(chǎn)生NO的原理如圖1所示： 該反應的熱化學方程式為____________________________________________。 (2)治理尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0。若在一定溫度下將2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容積的容器中，反應過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖2所示。 ①則從開始到達到平衡狀態(tài)的過程中，平均反應速率v(CO2)＝________，該溫度下反應的平衡常數(shù)K＝________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) ②20 min時改變的條件可能是________。 A.增大壓強 B.降低溫度 C.減小CO2濃度且改用更高效的催化劑 D.在恒溫恒容條件下，充入He氣體 ③若保持溫度不變，20 min時向容器中充入CO、N2各0.6 mol，平衡將________(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是__________________________。 (3)用焦炭還原NO2的反應為2NO2(g)＋2C(s)N2(g)＋2CO2(g)，在恒溫條件下，向1 L密閉容器中加入不同物質(zhì)的量的NO2和足量C發(fā)生該反應，測得平衡時NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓強的關(guān)系如圖3所示，計算C點時該反應的平衡常數(shù)Kp(C)＝________(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù))。 解析　(1)由題圖1可知，破壞舊化學鍵吸收的能量為946 kJmol－1＋498 kJ mol－1＝1 444 kJmol－1，形成新化學鍵所釋放的能量為2632 kJmol－1。故該反應的ΔH＝1 444 kJmol－1－2632 kJmol－1＝＋180 kJmol－1。 (2)①v(CO2)＝v(CO)＝＝＝0.027 molL－1min－1，K＝＝＝0.035 (Lmol－1)。②由題圖2可知20 min～25 min，[N2]逐漸增大，平衡向正反應方向移動且反應速率比0～15 min快，故選擇C。(3)由題圖3可知C點時NO2、CO2的濃度相等，設加入的NO2的物質(zhì)的量為a mol，由三段式計算可得NO2、N2、CO2的平衡濃度分別為0.5a molL－1、0.25a molL－1、0.5a molL－1。Kp(C)＝＝p(N2)＝10 MPa＝2 MPa。 答案　(1)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJmol－1 (2)①0.027 molL－1min－1　0.035 Lmol－1?、贑 ③不　此時的Qc＝＝＝0.035 (Lmol－1)，Qc＝K，故平衡不移動 (3)2 MPa 13.(2018石家莊二檢)乙苯是一種用途廣泛的有機原料，可制備多種化工產(chǎn)品。 (一)制備苯乙烯(原理如反應Ⅰ所示)： Ⅰ. (g) (g)＋H2(g)　ΔH1＝＋124 kJmol－1 (1)部分化學鍵的鍵能如表所示： 化學鍵 C—H C—C C===C H—H 鍵能/(kJmol－1) 412 348 x 436 根據(jù)反應Ⅰ的能量變化，計算x＝________。 (2)工業(yè)上，在恒壓設備中進行反應Ⅰ時，常在乙苯蒸氣中通入一定量的水蒸氣。用化學平衡理論解釋通入水蒸氣的原因為____________________________________________ ____________________________________________。 (3)從體系自由能變化的角度分析，反應Ⅰ在________(填“高溫”或“低溫”)下有利于其自發(fā)進行。 (二)制備α氯乙基苯(原理如反應Ⅱ所示)： Ⅱ. (g)＋Cl2(g) (g)＋HCl(g)　ΔH2＞0 (4)T ℃時，向10 L恒容密閉容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)發(fā)生反應Ⅱ，5 min時達到平衡，乙苯和Cl2、α氯乙基苯和HCl的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖1所示。 圖1 ①0～5 min內(nèi)，以HCl表示的該反應速率v(HCl)＝________。 ②T ℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝______________________________。 ③6 min時，改變的外界條件為____________________________。 ④10 min時，保持其他條件不變，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol α氯乙基苯和1 mol HCl，12 min時達到新平衡。在圖2中畫出10～12 min Cl2和HCl的濃度變化曲線(曲線上標明Cl2和HCl)；0～5 min和0～12 min時間段，Cl2的轉(zhuǎn)化率分別用α1、α2表示，則α1________α2。(填“＞”、“＜”或“＝”) 圖2 解析　(1)由題給條件可知該反應為吸熱反應，即化學鍵斷裂吸收的總能量高于形成化學鍵放出的總能量，不考慮苯環(huán)中化學鍵的變化可得：(4125＋348)－(4123＋x＋436)＝124，解得x＝612。(2)該反應的正反應為氣體分子數(shù)增大的反應，恒壓設備中，通入水蒸氣需增大容器容積，則平衡體系壓強減小，平衡正向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率增大。(3)由ΔG＝ΔH－TΔS，ΔH＞0，ΔS＞0可知該反應在高溫下有利于其自發(fā)進行。(4)①0～5 min內(nèi)，v(HCl)＝＝0.032 molL－1min－1。②由題中圖1知，T ℃平衡時，HCl和α氯乙基苯的濃度均為0.16 molL－1，乙苯和氯氣的濃度均為0.04 molL－1，則K＝＝16。③6 min后，反應物濃度逐漸減小，生成物濃度逐漸增大，平衡正向移動，則改變的條件為升高溫度。④畫圖時應注意，HCl的濃度應從0.28 molL－1開始，Cl2的濃度應從0.12 molL－1開始，10 min時平衡常數(shù)為＝81，12 min時溫度與10 min時相同，平衡常數(shù)不變，根據(jù)三段式法求出12 min時各物質(zhì)的濃度，12 min達到平衡時，HCl和α氯乙基苯的濃度均為0.36 molL－1，乙苯和氯氣的濃度均為0.04 molL－1。0～5 min Cl2的轉(zhuǎn)化率α1為100%＝80%，0～12 min Cl2的轉(zhuǎn)化率α2為100%＝86.7%，所以α1小于α2。 答案　(1)612 (2)該反應的正反應為氣體分子數(shù)增大的反應保持壓強不變，通入水蒸氣需增大容器容積，則平衡體系壓強減小，平衡正向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率增大 (3)高溫 (4)①0.032 molL－1min－1?、?6?、凵邷囟? ④如圖所示?。?