2020高考化学一轮复习考点规范练21《化学平衡的移动化学反应进行的方向》(含解析)

考点规范练21　化学平衡的移动　化学反应进行的方向

(时间:45分钟　满分:100分)

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.下列事实中,不能用平衡移动原理解释的是(　　)

A.啤酒开启后泛起大量泡沫

B.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气

C.将食物放在冰箱里延长保质期

D.生产硫酸过程中,使用过量空气可提高二氧化硫的转化率

2.下列说法正确的是(　　)

A.食物在常温下腐败是自发进行的

B.凡是放热反应都是自发的

C.自发反应都是熵增大的反应

D.电解池的反应属于自发反应

3.某温度下,在容积为2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:

X(g)+mY(g)3Z(g)

平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　)

A.m=2

B.两次平衡的平衡常数相同

C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1

D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1

4.在不同温度下,向容积为V L的密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭,发生反应:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)　ΔH<0,达到平衡时的数据如下:

下列有关说法正确的是(　　)

A.由上述信息可推知:T1>T2

B.T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积,c(N2)∶c(NO)增大

C.T1℃时,若开始时反应物的用量均减少一半,平衡后NO的转化率增大

D.T1℃时,该反应的平衡常数K=

5.(2018湖南永州模拟)在密闭容器中发生如下反应:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0),下列叙述正确的是(　　)

A.若反应开始时投入2 mol CO和足量SO2,则达平衡时,放出热量为a kJ

B.达平衡后加入C18O,达新平衡前SO2中不含有18O

C.增大压强或升高温度都可以增大化学反应速率并能提高SO2的转化率

D.达到化学平衡后,其他条件不变,容器容积缩小为原来的一半,CO的浓度比原平衡时增大

6.下列说法正确的是(　　)

A.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行

B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,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

7.可逆反应X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是(　　)

A.减小容器容积,平衡向右移动

B.加入催化剂,Z的产率增大

C.增大c(X),X的转化率增大

D.降低温度,Y的转化率增大

8.可逆反应mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应过程中其他条件不变时C的百分含量C%与温度(T)和压强(p)的关系如图所示,下列叙述中正确的是(　　)

图1

图2

A.达到平衡后,使用催化剂,C%将增大

B.达到平衡后,若升高温度,化学平衡向逆反应方向移动

C.方程式中n>p+q

D.达到平衡后,增加A的量有利于化学平衡向正反应方向移动

9.工业上,利用CO和H2合成二甲醚:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),为了寻找合适的反应温度,研究者进行了多次实验,每次实验保持原料气组成(3 mol CO、3 mol H2)、体积(10 L)、反应时间等因素不变,实验结果如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.X、Y两点对应的CO正反应速率相等

B.合成二甲醚的正反应ΔH>0

C.反应温度控制在240~260 ℃之间

D.选择合适的催化剂可以提高CO的转化率

10.一定条件下合成乙烯发生反应:6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)。反应的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.生成乙烯的速率:v(M)>v(N)

B.平衡常数:KM<KN

C.催化剂会影响CO2的平衡转化率

D.若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,则图中M点时,CO2的体积分数为15.4%

二、非选择题(本题共3个小题,共50分)

11.(16分)甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。

(1)若在恒温、恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有　　　　(填序号)。 

A.CO的百分含量保持不变

B.容器中H2的浓度与CO的浓度相等

C.容器中混合气体的密度保持不变

D.CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等

(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:①甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是　　　　　　　　　　　。 

②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。则当n(O2)∶n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;在制备H2时最好控制n(O2)∶n(CH3OH)=　　　　　　。 

12.(18分)二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物,防止和治理其对环境的污染是环保工作的研究内容之一。

(1)一定条件下,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),向2 L密闭容器中通入2 mol SO2(g)、1 mol O2(g)和0.2 mol SO3(g),2 min后反应达到平衡时,测得SO2的物质的量为1 mol,若向容器中再加入2 mol SO2(g),则重新达到平衡时SO2的总转化率　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)50%。 

(2)在一密闭容器中发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)　ΔH>0,反应过程中NO2的浓度随时间变化的情况如图所示。请回答:

①依曲线a,反应在前3 min内氧气的平均反应速率为　　　　　　　　　　。 

②若曲线a、b分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况,则此条件可能是　　　　　。 

A.改变浓度 B.改变压强

C.改变温度 D.催化剂

(3)一定温度下,在密闭容器中N2O5可发生下列反应:

①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)

②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

若达平衡时,c(NO2)=0.4 mol·L-1,c(O2)=1.3 mol·L-1,则反应②中NO2的转化率为　　　,N2O5(g)的起始浓度应不低于　　　　 mol·L-1。 

13.(16分)自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来,氮的固定的相关研究获得了不断的发展。

(1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数(K)值。

①分析数据可知:大气固氮反应属于　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

②2 260 ℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入0.3 mol N2和0.3 mol O2,20 s时反应达到平衡。则此时得到NO　　　 mol,用N2表示的平均反应速率为　　　　　　　　　。 

(2)已知工业固氮反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH<0,在其他条件相同时,分别测定此反应中N2的平衡转化率随压强和温度(T)变化的曲线如图A、B所示,其中正确的是　　　　(填“A”或“B”),T1　　　　(填“>”或“<”)T2。 

(3)20世纪末,科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极,通过电解实现高温常压下的电化学合成氨。其示意图如C所示,阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

考点规范练21　化学平衡的移动　化学反应进行的方向

1.C　啤酒中存在平衡H2CO3H2O+CO2,打开瓶盖时,压强减小,平衡向右移动,二氧化碳气体溶解度减小,逸出二氧化碳,可以用平衡移动原理来解释,A项正确;氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,存在如下平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水中氯离子浓度较大,抑制了氯气与水的反应,所以实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气,B项正确;食物放在冰箱里延长保质期,是通过降低温度来减小反应速率,不能用平衡移动原理来解释,C项错误;增大一种反应物浓度,使平衡向正反应方向移动,可以提高另一种反应物的转化率,D项正确。

2.A　食物在常温下腐败是自发进行的,A项正确;放热反应不一定都是自发进行的,如煤炭燃烧要加热到一定温度才能自发进行,B项错误;自发反应由焓变和熵变两个方面决定,熵变增大的反应不一定能自发进行,如H2O通电生成H2和O2的反应不能自发进行,C项错误;电解池的反应属于非自发反应,D项错误。

3.D　运用三段式求算m。设转化的X的物质的量为nmol。

　　　　X(g)+mY(g)3Z(g)

起始(mol) 1 2 0

转化(mol) n mn 3n

平衡(mol) (1-n) (2-mn) 3n

据(1-n)∶(2-mn)∶3n=30%∶60%∶10%

求得:n=0.1,m=2。

由m=2知,A项正确;由第二次平衡时,X、Y、Z的体积分数不变可知两次平衡的平衡常数相同,则B项正确;由m和n的数值及起始量可计算出X、Y二者的平衡转化率都为10%,C项正确;第二次平衡时,c(Z)==0.2mol·L-1,D项错误。

4.D　由表中数据可知,T1℃时达到平衡n(C)=0.35mol,T2℃时达到平衡n(C)=0.375mol,由于反应2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)的ΔH<0,则有T1<T2,A项错误;T2℃时,达到平衡时再缩小容器的体积,平衡不移动,c(N2)∶c(NO)不变,B项错误;T1℃时,若开始时反应物的用量均减少一半,相当于平衡时不改变反应物的量而将容器的体积增大一倍,该过程中平衡不移动,NO的转化率不变,C项错误;T1℃时,该反应的平衡常数为K=,D项正确。

5.D　反应可逆,2molCO不能完全反应,故放出的热量小于akJ,A项错误;化学平衡是动态平衡,达到化学平衡后加入C18O,重新达到新平衡前SO2、CO和CO2中均含有18O,B项错误;正反应放热,且是一个气体物质的量减小的反应,升高温度,平衡左移,SO2的转化率减小,C项错误;达到化学平衡后,其他条件不变,容器容积缩小为原来的一半,CO的浓度瞬间增大为原来的2倍,此时平衡正向移动,CO的浓度逐渐减小,但重新平衡后CO的浓度仍比原平衡浓度大,D项正确。

6.B　ΔH<0、ΔS>0的反应,ΔH-TΔS<0,在任何温度下都能自发进行,A项错误;ΔH>0、ΔS>0,反应能自发进行说明ΔH-TΔS<0,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,B项正确;反应能否自发进行需要由焓变、熵变和温度共同决定,C项错误;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项错误。

7.D　因为反应前后气体体积不变,所以减小容器容积(即加压)平衡不移动,A项错误;加入催化剂,只改变反应速率,不改变平衡状态,Z的产率不变,B项错误;增大c(X),根据勒夏特列原理可知,平衡移动只能减弱c(X)增大,不会改变c(X)增大的事实,可知X的转化率减小,C项错误;正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确。

8.B　当其他条件一定时,温度越高,反应速率越大,可逆反应达到平衡所用的时间越短。由图1可知T1>T2,温度越高,平衡时C的百分含量越小,故此反应的正反应为放热反应,B项正确;对于气体反应,当其他条件一定时,压强越高,反应速率越大,达到平衡所用的时间越短。由图2可知p2>p1,压强越大,平衡时C的百分含量越小,说明正反应为气体物质的量增大的反应,即n<p+q,C项错误;催化剂只改变化学反应速率,对平衡移动没有影响,使用催化剂,C的百分含量不变,A项错误;A为固体,浓度为定值,达到平衡后增加A的量,平衡不移动,D项错误。

9.C　X、Y两点对应的反应物浓度相同、温度不同,反应速率不同,A项错误;由题图可知,CO转化率达到最高点之后,升高温度,转化率降低,说明升高温度使平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,B项错误;240~260℃之间CO的转化率最高,C项正确;催化剂不影响平衡移动,CO的转化率不变,D项错误。

10.D　化学反应速率随温度的升高而加快,而由M点到N点,催化剂的催化效率降低,所以v(M)有可能小于v(N),故A项错误;升高温度,二氧化碳的平衡转化率降低,则升温平衡逆向移动,所以化学平衡常数减小,即KM>KN,故B项错误;催化剂只影响反应速率,不影响平衡移动和转化率,故C项错误;设开始投料n(H2)=3mol,则n(CO2)=1mol,在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,所以有

　　6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)

　3　　　　1　　　　　　　0　　　　　　0

　1.5　　　0.5　　　　　　0.25　　　　　1

　1.5　　　0.5　　　　　　0.25　　　　　1

所以CO2的体积分数为×100%=15.4%,故D项正确。

11.答案(1)AD

(2)①该反应是一个熵增的反应(或ΔS>0)

②2CH3OH+O22HCHO+2H2O　0.5

解析(1)浓度相等不能说明其浓度不再变化,B错误;气体总质量一定、容器容积一定,密度始终不变,C错误。

(2)①该反应是一个熵增的反应,若是放热反应,则一定能自发进行,若是吸热反应,则一定条件下能自发进行。②n(O2)∶n(CH3OH)=0.25时,主要生成甲醛。制备H2时要求H2的选择性要好,由图可知在n(O2)∶n(CH3OH)=0.5时,H2的选择性接近100%。

12.答案(1)小于　(2)①0.011 7 mol·L-1·min-1　②C　(3)80%　1

解析(1)增大二氧化硫的浓度,导致自身转化率减小。

(2)①根据图像分析可知:前3min内氧气浓度增大了0.035mol·L-1,所以平均反应速率为0.0117mol·L-1·min-1;②从图像变化趋势来看,b相对于a来说,反应速率增大,NO2浓度减小,所以改变的条件只可能是温度。

(3)设平衡时反应①生成的氧气的物质的量浓度为x,反应②生成的氧气的物质的量浓度为y。利用反应①和②可以求出当c(NO2)=0.4mol·L-1,c(O2)=1.3mol·L-1时,

①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)

 4x x

②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

 2y 2y y

x+y=1.3mol·L-1,4x-2y=0.4mol·L-1,

解得:x=0.5mol·L-1,y=0.8mol·L-1。所以反应②中NO2的转化率为80%。由反应①生成的O2的浓度为0.5mol·L-1知,N2O5(g)的起始浓度大于1mol·L-1。

13.答案(1)①吸热　②0.2　0.002 5 mol·L-1·s-1

(2)B　>　(3)N2+6H++6e-2NH3

解析(1)①升高温度,其平衡常数增大,说明升温时平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应。

②设平衡时NO的物质的量为xmol,根据“三段式”法计算如下:

　　　　N2(g)　+　O2(g)　2NO(g)

起始/mol 0.3 0.3 0

转化/mol 0.5x 0.5x x

平衡/mol 0.3-0.5x 0.3-0.5x x

2260℃时,平衡常数K为1,则=1,解得x=0.2,v(N2)==0.0025mol·L-1·s-1。

(2)工业固氮为放热、气体体积减小的反应,在温度相同的条件下,增大压强,平衡正向移动,N2的转化率增大;在压强相同的条件下,升高温度,平衡逆向移动,N2的转化率减小,即T1>T2。

(3)根据电解装置图和电解原理分析,阴极发生还原反应,氮气在阴极上放电,与氢离子结合生成氨气,阴极的电极反应式为N2+6e-+6H+2NH3。