2019届二轮复习 化学平衡移动 化学反应进行的方向 作业（全国通用） 练习

化学平衡移动 化学反应进行的方向
一、选择题
1．已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度的变化而变化，下列说法中正确的是(　　)。
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
2．250 ℃和 1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1 能自发进行，其自发进行的原因是(　　)。
A．是吸热反应
B．是放热反应
C．是熵减少的反应
D．熵增效应大于能量效应
3．在某一温度下，某一密闭容器中，M、N、R三种气体浓度的变化如图a所示，若其他条件不变，当温度分别为T1和T2时，N的体积分数与时间关系如图b所示。则下列结论正确的是(　　)。

图a 　图b
A．该反应的热化学方程式：M(g)＋3N(g)2R(g)　ΔH＞0
B．达到平衡后，若其他条件不变，减小容器体积，平衡向逆反应方向移动
C．达到平衡后，若其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，M的转化率减小
D．达到平衡后，若其他条件不变，通入稀有气体，平衡一定向正反应方向移动
4．(2018年辽宁大连测试)将一定量的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中(固体体积忽略不计)，使其达到化学平衡：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/(10－3 mol·L－1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
下列有关叙述正确的是(　　)。
A．在低温下该反应能自发进行
B．15 ℃时，该反应的化学平衡常数约为2.0
C．当混合气体平均相对分子质量不变时，该反应达到化学反应限度
D．恒温条件下，向原平衡体系中再充入2 mol NH3和1 mol CO2，达平衡后CO2浓度不变
5．已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是(　　)。
编号
温度/℃
容器体积
CO转化率
平衡压强
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p3
A.反应速率：③>①>②
B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4
C．若容器体积V1>V3，则Q<0
D．若实验②中CO和H2用量均加倍，则CO转化率<70%
6．(2018届广东清远清城期末)判断下列反应的熵值增加的是(　　)。
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
D．Cu(s)＋Cl2(g)===CuCl2(s)
7． 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如下反应：PCl5(g)
PCl3(g)＋Cl2(g)。
编号
温度
/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
达到平衡所需时间/s
PCl5(g)
PCl3(g)
Cl2(g)
Ⅰ
320
0.40
0.10
0.10
t1
Ⅱ
320
0.80


t2
Ⅲ
410
0.40
0.15
0.15
t3
下列说法正确的是(　　)。
A．平衡常数K：容器Ⅱ＞容器Ⅲ
B．反应到达平衡时，PCl5的转化率：容器Ⅱ＜容器Ⅰ
C．反应到达平衡时，容器Ⅰ中的平均速率为v(PCl5)＝ mol·L－1·s－1
D．起始时向容器Ⅲ中充入PCl5 0.30 mol、PCl3 0.45 mol和Cl2 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行
二、非选择题
8．(2018届吉林吉大附中摸底)甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.58 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3＝－90.77 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)反应Ⅱ的ΔH2＝____________，若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常数分别为K1、K2、K3，则K2＝________(用K1、K3表示)。
(2)反应Ⅲ自发进行的条件是____________(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”)。
(3)在一定条件下，2 L恒容密闭容器中充入3 mol H2和1.5 mol CO2，仅发生反应Ⅰ，实验测得不同反应温度与体系中CO2的平衡转化率的关系，如下表所示。
温度/℃
500
T
CO2的平衡转化率
60%
40%
①T________(填“高于”或“低于”)500 ℃。
②温度为500 ℃时，该反应10 min时达到平衡：
a． 用H2表示该反应的速率为____________________________________________。
b．该温度下，反应Ⅰ的平衡常数K＝__________。
(4)某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂(发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，测得不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及CH3OH的产率(b)，如下图所示。

①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是________(填编号)。
A．升高温度　 B．缩小容器体积
C．分离出甲醇 D．增加CO2的浓度
②据图可知当温度高于260 ℃后，CO的浓度随着温度的升高而________(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”)。
9．已知在298 K和101 kPa条件下，有如下反应：
反应Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－221 kJ·mol－1
反应Ⅲ：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH3＝＋180.5 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)汽车尾气净化原理为反应Ⅳ：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝________，该反应能自发进行的条件是________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)如果在一定温度下，体积为 2 L的密闭容器中发生化学反应Ⅳ，0～4 min各物质物质的量的变化如下表所示：
物质
NO
CO
N2
CO2
起始/mol
0.40

1.0

2 min末/mol

2.0
0.80
1.6
4 min末/mol



1.6
①求0～2 min内用CO来表示的平均反应速率v(CO)＝______________。
②试计算该温度下反应Ⅳ的化学平衡常数K＝________。　
(3)若一定温度下，在容积可变的密闭容器中，上述反应Ⅳ达到平衡状态，此时容积为3 L, c(N2)随时间t的变化曲线x如下图所示。

①若在t2 min时改变一个条件，c(N2)随反应时间t的变化如曲线y所示，则改变的条件是________。
②若在t2 min时升高温度，t3 min时重新达到平衡，请在图中画出在t2～t4内c(N2)的变化曲线。
10．(2018届山西太原一模)乙苯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。
(一)制备苯乙烯(原理如反应Ⅰ所示)：
(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1
(1)部分化学键的键能如下表所示：
化学键
C—H
C—C
C===C
H—H
键能/(kJ·mol－1)
412
348
x
436
根据反应Ⅰ的能量变化，计算x＝________。
(2)工业上，在恒压设备中进行反应Ⅰ时，常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。请用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因：__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知吉布斯自由能ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔG<0时反应可自发进行。由此判断反应Ⅰ在________(填“高温”或“低温”)更易自发进行。
(二)制备α­氯乙基苯(原理如反应Ⅱ所示)：
(g)＋Cl2(g)(g)＋HCl(g)　ΔH2＞0
(4)T ℃时，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应Ⅱ，乙苯(或Cl2)、α­氯乙基苯(或HCl)的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如下图所示：

①0～2 min内，以HCl表示的该反应速率v(HCl)＝______________。
②6 min时，改变的外界条件为________，该条件下的平衡常数K的数值＝________。
③10 min时，保持其他条件不变，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，则此时该反应v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝” )；若12 min时反应再次达到平衡，则在0～12 min内，Cl2的转化率α＝________。(计算结果保留三位有效数字)
11．(2018年贵州黔东南模拟)工业上利用CO和H2合成甲醇，而CO和H2来源于煤的气化。回答下列问题。
Ⅰ.(1)已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝－241.8 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1
则焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为____________________________________。
(2)已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－99 kJ·mol－1中的相关化学键键能如下：
化学键
H—H
C—O
C==O
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
x
465
413
则x＝________。
Ⅱ.(3)在一容积可变的密闭容器中，1 mol CO与2 mol H2发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g), CO在不同温度下的平衡转化率(α)与总压强的关系如下图所示。

①该反应的ΔS________0，图中的T1________T2。(填“>”“<”或“＝”)
②该合成反应的温度一般控制在240 ℃～270 ℃，选择此温度范围的原因有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③图中a点时CH3OH的物质的量分数为________，该反应的压强平衡常数为Kp＝________(kPa)－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)利用合成气(主要成分为CO和H2)合成甲醇，发生主要反应如下：
Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3
上述反应对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化曲线如下图所示。

则ΔH1________(填“>”“<”或“＝”)ΔH3。理由是_________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。











答案及解析
1．D　解析：ΔH为正值，ΔS为负值，则ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行，故选D。
2．D　解析：反应能自发进行，则有ΔH－TΔS＜0，因ΔH>0，则ΔH 3．C　解析：从图a可得出该反应为M(g)＋3N(g)2R(g)，从图b中可看出T1＞T2，升高温度，N的体积分数变大，即平衡逆向移动，该反应为放热反应，A错误；缩小容器的体积，即增大压强，平衡正向移动，B错误；升高温度，v正、v逆均增大，平衡逆向移动，M的转化率减小，C正确；若是在恒温恒容的容器中通入稀有气体，则平衡不移动，D错误。
4．D　解析：反应的ΔS＞0，温度升高平衡时总浓度增大，说明正方向吸热，即ΔH>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知在高温下该反应才能自发进行，故A错误；15.0 ℃时，总浓度为2.4×10－3 mol·L－1，容器内气体的浓度之比为2∶1，故NH3和CO2的浓度分别为1.6×10－3 mol·L－1、0.8×10－3 mol·L－1，代入平衡常数表达式：K＝(1.6×10－3)2×0.8×10－3＝2.048×
10－9，故B错误；反应混合气体中NH3和CO2的比值始终是2∶1，混合气体平均相对分子质量始终是定值，无法判断反应达到平衡状态，故C错误；恒温条件下，平衡常数不变，且K＝c2(NH3)×c(CO2)，反应混合气体中NH3和CO2的比值始终是2∶1，故重新平衡时CO2的浓度不变，故D正确。
5．C　解析：①和②体积不知，压强不知，无法比较两者的反应速率，A错误；体积不知，所以压强之比不一定是5∶4，B错误；③和①CO的转化率相同，若容器体积V1>V3，③到①平衡逆向移动，CO转化率减小，但降低温度使CO的转化率增加，所以正反应为放热反应，所以Q<0，C正确；若实验②中CO和H2用量均加倍，相当于增大压强，平衡正向移动，则CO转化率大于70%，D错误。
6．C
7．B　解析：平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数K：容器Ⅰ＝容器Ⅱ，容器Ⅰ和容器Ⅲ相比，容器Ⅲ生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡正向移动，该反应吸热，平衡常数K：容器Ⅱ<容器Ⅲ，A错误；正反应为气体物质的量增大的反应，增大压强，平衡左移，即PCl5的转化率：容器Ⅱ＜容器Ⅰ，B正确；v(PCl5)＝v(Cl2)＝ mol·L－1·s－1，C错误；根据表中数据计算Ⅲ中K＝0.045，起始时向容器Ⅲ中充入PCl5 0.30 mol、PCl3 0.45 mol和Cl2 0.10 mol，则此时Qc＝0.075>K，则反应将向逆反应方向进行，D错误。
8．(1)41.19 kJ·mol－1　
(2)较低温度
(3)①高于　②0.135 mol·L－1·min－1　200
(4)①BD　②增大
解析：(3)①反应Ⅰ是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，反应物转化率降低，则T高于500 ℃。
② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
0.75　 1.5　　　　　0　　　　　0
0.45　 1.35　　　 0.45　　　 0.45
0.3　 0.15　　　　0.45　　　 0.45
用H2表示该反应的速率为＝0.135 mol·L－1·min－1，反应Ⅰ的平衡常数K＝＝200。(4)①升高温度，加快反应速率，正反应为放热反应，平衡逆向移动，甲醇生产量减小，A错误；缩小容器体积，增大压强，加快反应速率，平衡正向移动，甲醇生产量增大，B正确；分离出甲醇，平衡正向移动，甲醇生产量增大，但反应速率减慢，C错误；增加CO2的浓度，可以加快反应速率且使得平衡正向移动，甲醇生成量增大，D正确。②反应Ⅰ、反应Ⅲ均为放热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高使更多的CO2转化为CO，所以当温度高于260 ℃后，CO的浓度一定增大。
9．(1)－746.5 kJ·mol－1　低温
(2)①0.10 mol·L－1·min－1　②1.6
(3)①快速将容器体积由3 L压缩到2 L
②如下图所示(起点、拐点时间及趋势正确即可)

解析：(2)①求0～2 min内Δn(N2)＝1.0 mol－0.80 mol＝0.2 mol，则Δn(CO)＝0.4 mol，用CO来表示的平均反应速率v(CO)＝＝0.10 mol·Lˉ1·minˉ1。②2～4 min 时CO2的物质的量没有发生变化，可知2 min时反应达到平衡，此时：
2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)
　0.4　　　1.6　　　1.0　 　2.0
　0.4　　　0.4　　　0.2
　0.8　　　2.0　　　0.8　 　1.6
　　 0.4　　　1.0　　　0.4　 　0.8
该温度下反应Ⅳ的化学平衡常数K＝＝1.6。
(3)①由图示可知c(N2)的浓度瞬间增大为原来的1.5倍，可通过快速将容器体积由3 L压缩到2 L。②t2 min时升高温度平衡逆向移动，c(N2)的浓度会减小，重新形成新的平衡状态。
10．(1)612
(2)该反应正向为气体分子数增大的反应，通入水蒸气需增大容器容积，减小体系压强，平衡正向移动，增大反应物的转化率
(3)高温
(4)①0.05 mol·L－1·min－1　②升高温度　81
③>　86.7%
解析：(1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，应是—CH2CH3中总键能与—CH===CH2、H2总键能之差，由题给数据可知ΔH＝(5×412＋348－3×412－x－436) kJ·mol－1＝124 kJ·mol－1，解得x＝612 kJ·mol－1。(2)降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动，制备苯乙烯的正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率。(3)反应自发进行需要满足ΔH－TΔS＜0，制备苯乙烯的正反应为气体分子数增大的反应，ΔS＞0，正反应吸热，ΔH＞0，所以反应一定是在高温条件下才能自发进行。(4)①用氯化氢表示的反应速率是＝0.05 mol·L－1·min －1。②制备α­氯乙基苯的正反应为吸热反应，反应前后气体的体积不变，6 min时，乙苯、Cl2的浓度在减小，而α­氯乙基苯和HCl的浓度在增加，平衡向正反应方向移动，只能是升高温度。该温度下达到平衡，依据题干条件可知，平衡常数为K＝＝81。③10 min时，乙苯、Cl2、α­氯乙基苯和HCl的物质的量浓度比为1∶1∶9∶9，保持其他条件不变，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，相当于增加反应物的浓度，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。设转化的乙苯物质的量浓度为x mol·L－1，则

　0.3　　 0.3　 　　 0.1　　 　0.1
　 x　　　 x　　　 　x　　 　　x
0.3－x　 0.3－x　　0.1＋x　　0.1＋x
平衡常数为K＝＝81，得x＝0.26，所以氯气的转化率是
×100%≈86.7%。
11．(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2 (g)　ΔH2＝＋131.3 kJ·mol－1
(2)1076
(3)①<　<　②此温度范围下的催化剂活性高；温度低于240 ℃，反应速率太慢；该反应为放热反应，温度高于270 ℃，化学平衡逆向移动，转化率降低　③0.25　1.6×10－5
(4)＜　由图可知，随着温度升高，K2增大，则ΔH2＞0，根据盖斯定律可得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1＜ΔH3
解析：Ⅰ.(1)由②－①可得C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，则ΔH2＝(－110.5 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋131.3 kJ·mol－1。(2)反应焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，即x＋2×436－413×3－343－465＝－99，解得x＝1076。
Ⅱ.①反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体物质的量总和减小的反应，则ΔS＜0。正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故T1＜T2。②当温度低于240 ℃，反应速率太慢；该反应为放热反应，温度高于270 ℃，化学平衡逆向移动，转化率降低，故该合成反应的温度一般控制在240 ℃～270 ℃，并且此时催化剂活性高。③a点的一氧化碳转化率为50%，总压为0.5 MPa，
　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始量/mol　　1　 　　2　　　　　0
变化量/mol 　0.5　　　1　 　　　0.5
平衡量/mol 　0.5　　　1　 　　　0.5
CH3OH的物质的量分数为＝0.25。Kp＝