高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的方向精品课后作业题

本章复习提升

易混易错练

易错点1　平衡移动原理的误解

1.(2020安徽蚌埠第二中学高二上期中,)下列实验事实不能用勒·夏特列原理解释的是(　　)

A.工业合成氨反应中加压有利于提高氨气的产率

B.将NO2球浸泡在冷水和热水中

C.红棕色的NO2,加压后颜色先变深后变浅

D.

2.(2020广东深圳罗湖高级中学高二上第一次段考,)将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,在一定条件下发生反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)　ΔH<0,并达到平衡。当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述不正确的是(　　)

A.升高温度;X的体积分数增大

B.增大压强(缩小容器容积),Z的物质的量不变

C.保持容器容积不变,充入稀有气体,Y的浓度不变

D.保持容器容积和温度不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大

易错点2　相关图像分析不到位

3.(2019北京东城高二上期末,)某温度下,在容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2,发生CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0,测得CH3OH(g)的物质的量随时间的变化如图所示(已知,此温度下,该反应的平衡常数K=2.25 L2·mol-2),下列说法正确的是(　　)

A.0~10 min,v(H2)=0.075 mol·L-1·min-1

B.点b所对应的状态为化学平衡状态

C.CH3OH的生成速率:点a低于点b

D.欲增大平衡状态时,可保持其他条件不变,升高温度

易错点3　计算反应速率、平衡常数时忽略体系的体积

4.(2020浙江宁波高二上期中,)700 ℃时,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH,反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1):

下列说法正确的是(　　)

A.反应在t1 min内的平均速率为v(H2)= mol·L-1·min-1

B.保持其他条件不变,开始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O,达到平衡时n(CO2)=0.40 mol

C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率不变,H2O的体积分数不变

D.温度升高至800 ℃,上述反应平衡常数为0.64,则该反应的正反应为吸热反应

易错点4　关于等效平衡理解不透彻

5.(2020江西南昌高三上第二次月考,)在两个容积均为1 L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应在低温下不可能自发进行

B.氢碳比,X<2.0

C.若起始时CO2、H2的浓度分别为0.5 mol/L、1.0 mol/L,则可得P点对应温度的平衡常数的值为512

D.向P点状态的容器中,按2∶4∶1∶4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,再次平衡后α(CO2)减小

思想方法练

用数形结合的思想探究化学平衡图像问题

1.(2019江苏扬州中学高二期中,)二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH。在一定压强下,反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的ΔH<0

B.在D点时v(正)<v(逆)

C.若B、C点的平衡常数分别为KB、KC,则KB>KC

D.恒温恒压下,向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动

2.(2019四川成都外国语学校高二上月考,)在盛有足量A的体积可变的密闭容器中,加入B,发生反应:A(s)+2B(g) 4C(g)+D(g)　ΔH<0,在一定温度、压强下达到平衡。平衡时C的物质的量与加入的B的物质的量的变化关系如图。下列说法正确的是(　　)

A.若保持压强一定,当温度升高后,则图中θ>45°

B.保持温度不变,若再加入B,则再次达到平衡的过程中正、逆反应速率均逐渐增大

C.若保持压强一定,再加入B,待反应达到平衡状态后反应体系气体密度减小

D.平衡时B的转化率为50%

3.(2020辽宁抚顺第一中学高三上期中,)在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A(g)+B(g) C(g)　ΔH>0,平衡移动关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

4.(2020广东广州第十六中学高二上期中,)已知A(g)+B(g) 2C(g),反应过程中C的百分含量与温度关系如图。

下列说法正确的是(　　)

A.正反应速率:v(c)>v(d)          B.化学平衡常数:K(d)>K(c)

C.c向d变化时,v(正)<v(逆)      D.d点状态加入合适的催化剂可使c%增大

5.(2020安徽宣城七校高二上联考,)已知A和B反应的化学方程式为A(g)+2B(g) C(g)。回答下列问题:

(1)图1是上述反应在不同温度下,A的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的ΔH　　　(填“>”“<”或“=”)0。 

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1　　　(填“>”“<”或“=”)K2。在T1温度下,向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol A(g)和2 mol B(g),测得A(g)和C(g)的浓度随时间变化如图2所示。则T1温度下,该反应的平衡常数为　　　　。 

图1

图2

③若容器容积不变,下列措施可增大A的转化率的是　　　(填字母)。 

a.升高温度

b.将C(g)从体系中分离

c.使用合适的催化剂

d.充入He,使体系总压强增大

(2)在容积为1 L的恒容密闭容器中,分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下的上述反应。三种温度下B与A的物质的量之比与A的平衡转化率的关系如图3所示。曲线Z对应的温度是　　　　℃;该温度下,若反应物A的起始物质的量为1 mol,则该反应的化学平衡常数为　　　　。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为　　　　　　　　　　。 

图3

答案全解全析

易混易错练

1.D　工业合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),加压,平衡正向移动,有利于提高氨气的产率,能用勒·夏特列原理解释,A项不符合题意;NO2球中发生反应:2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0,升高温度平衡向吸热反应方向移动,即逆反应方向移动,混合气体颜色变深,降低温度平衡向放热反应方向移动,即正反应方向移动,混合气体颜色变浅,能用勒·夏特列原理解释,B项不符合题意;红棕色的NO2气体中存在平衡2NO2 N2O4,加压,NO2浓度增大,混合气体颜色变深,但增大压强,平衡正向移动,NO2浓度又减小,则颜色又变浅,能用勒·夏特列原理解释,C项不符合题意;由H2(g)、I2(g)、HI(g)气体组成的平衡体系中存在可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),加压,气体颜色加深,是由于容器容积减小,I2(g)浓度增大造成的,不能用勒·夏特列原理解释,D项符合题意。

易错警示

误认为可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)颜色加深是由于平衡逆向移动造成的,其实该反应平衡没有发生移动,不能用勒·夏特列原理解释。

2.D　题述反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的体积分数增大,A项正确;增大压强(缩小容器的容积),平衡不移动,则Z的物质的量不变,故B正确;保持容器容积不变,充入一定量的惰性气体,平衡不移动,Y的浓度不变,C项正确;保持容器容积和温度不变,充入一定量的Z,平衡逆向移动,由于该反应反应前后无气体体积差,则新平衡与原平衡等效,X的物质的量分数不变,D项错误。

易错警示

本题易错选D,误认为充入一定量的Z,平衡逆向移动,导致X的体积分数增大,易忽视等效平衡原理的应用。

3.B　0~10 min,n(CH3OH)增加0.75 mol,v(CH3OH)=0.75 mol÷(1 L×10 min)=0.075 mol·L-1·min-1,则v(H2)=0.075 mol·L-1·min-1×3=0.225 mol·L-1·min-1,A项错误;据图中数据,点b所对应状态的容器中含有0.25 mol CO2、1.0 mol H2、0.75 mol CH3OH、0.75 mol H2O(g),将它们的浓度代入Q表达式,得Q=2.25 L2·mol-2=K,点b所对应的状态为化学平衡状态,B项正确;从起始到平衡状态过程中,CH3OH的生成速率(正反应速率)逐渐减小,因此点a所对应状态的CH3OH的生成速率高于点b所对应状态的CH3OH的生成速率,C项错误;欲使平衡状态时增大,即使平衡右移,因该反应正反应的ΔH<0,可保持其他条件不变,降低温度,D项错误。

易错警示

图中点b之后的曲线未画出,不能由图像臆断点b之后,该反应已达到化学平衡状态,应根据Q与K的关系判断该状态是否为化学平衡状态。

4.B　v(CO)== mol·L-1·min-1,v(CO)∶v(H2)=1∶1,则v(H2)= mol·L-1·min-1,A项错误;t1 min时,n(CO)=0.8 mol,n(H2O)=0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol,t2 min时n(H2O)=0.2 mol,说明t1 min时反应已经达到化学平衡状态,n(CO2)=n(H2)=0.4 mol,K===1,起始充入0.6 mol CO和1.20 mol H2O,假设达到平衡时n(CO2)=0.40 mol,则n(CO)=0.6 mol-0.4 mol=0.2 mol,n(H2O)=1.2 mol-0.4 mol=0.8 mol,n(H2)=n(CO2)=0.4 mol,Q==1=K,说明此时该反应达到化学平衡状态,假设成立,B项正确;保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,平衡向正反应方向移动,达到新平衡时CO转化率增大,H2O的体积分数会增大,C项错误;温度升高至800 ℃,该反应平衡常数为0.64,由B项知700 ℃时,该反应平衡常数为1,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则可推断该反应的正反应是放热反应,D项错误。

易错警示

计算化学平衡常数时,千万不能忽视反应体系的体积。

5.C　由题图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡逆向移动,故ΔH<0,由该反应的化学方程式可知反应的熵变ΔS<0,若满足ΔH-TΔS<0,则该反应在较低温度下能自发进行,A项错误;由该反应的化学方程式可知氢碳比()越大,二氧化碳的转化率越大,根据题图可推断X>2.0,B项错误;由题图可知,P点时二氧化碳的转化率为0.5,=2.0,起始时氢气的浓度为1 mol/L、二氧化碳的浓度为0.5 mol/L,则二氧化碳浓度变化量为0.25 mol/L,则:

　　　　　　　　　2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)

起始浓度(mol/L): 0.5 1 0 0

变化浓度(mol/L): 0.25 0.75 0.125 0.5

平衡浓度(mol/L): 0.25 0.25 0.125 0.5

代入平衡常数表达式K===512 L3/mol3,C项正确;P点时,CO2、H2、C2H4、H2O的浓度比为2∶2∶1∶4,按2∶4∶1∶4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,平衡正向移动,相当于在加压的同时又充入了一些H2,二氧化碳的转化率增大,即再次平衡后α(CO2)增大,D项错误。

易错警示

本题易错选D,要注意比较充入气体与原平衡气体中其他气体的比例关系,D选项相当于加压的同时又单独充入氢气,平衡正向移动。

思想方法练

1.B　由题图可知,升高温度,SO3的百分含量降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此该反应的ΔH<0,A项正确;曲线上的点都是平衡点,D点SO3的百分含量低于相同温度平衡点的含量,说明D点未达到平衡,反应正在向正反应方向进行,v(正)>v(逆),B项错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,故温度越高该反应的平衡常数越小,B点的温度低于C点的温度,故平衡常数KB>KC,C项正确;恒温恒压下,向平衡体系中通入氦气,容器容积增大(相当于减压),参与反应的气体的浓度均减小,平衡向左移动,D项正确。

2.D　对于题给反应,在压强一定条件下,升高温度,平衡逆向移动,则C的物质的量减小,则θ<45°,A项错误;温度、压强一定加入B,形成恒压等效平衡,再次达到平衡时正、逆反应速率均不变,B项错误;由于A为固体,压强一定再加入B,形成恒压等效平衡,平衡不移动,再次达到平衡时反应体系气体密度不变,C项错误;根据图像结合方程式可知,加入的B的物质的量与生成C的物质的量相等,所以该反应达到平衡时,有一半的B被反应掉,B的转化率为50%,D项正确。

3.B　分析题图可知,纵坐标所代表的物理量随温度的升高而增大,结合反应知温度升高平衡向正反应方向移动,纵坐标代表的物理量可以为B的转化率,C的物质的量浓度和混合气体的平均摩尔质量。p1<p2,压强增大,平衡向正反应方向移动,C的物质的量浓度增大,与题图不符,A项错误;p1>p2,增大压强,平衡向正反应方向移动,B的转化率增大,与题图相符,B项正确;p1<p2,增大压强,平衡向正反应方向移动,混合气体平均摩尔质量增大,与题图不符,C项错误;p1>p2,增大压强,平衡向正反应方向移动,A的质量分数减小,与题图不符,D项错误。

4.C　温度越高,反应速率越快,正反应速率:v(d)>v(c),A项错误;由题图可知,从c点到d点,随温度升高,c的百分含量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,K减小,则化学平衡常数:K(d)<K(c),B项错误;由c向d变化时,平衡逆向移动,可知v(正)<v(逆),C项正确;加入催化剂,平衡不移动,C的百分含量不变,D项错误。

5.答案　(1)①<　②>　12 L2·mol-2　③b

(2)270　4 L2·mol-2　K1=K2<K3

解析　(1)①由题图1可知,T2>T1,升高温度,A的转化率降低,即升高温度,平衡逆向移动,因此该反应为放热反应,ΔH<0。

②该反应为放热反应,升高温度,平衡常数减小,所以K1>K2。

由题图2列“三段式”:

　　　　　　　　A(g)+2B(g) C(g)

始(mol·L-1) 1 2 0

转(mol·L-1) 0.75 1.5 0.75

平(mol·L-1) 0.25 0.5 0.75

该反应的平衡常数K===12 L2·mol-2。

③升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小,a不符合题意;将C(g)从体系中分离,减小了生成物的浓度,平衡正向移动,A的转化率增大,b符合题意;使用合适的催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,A的转化率不变,c不符合题意;充入He,使体系总压强增大,但各物质的浓度不变,平衡不移动,A的转化率不变,d不符合题意。

(2)该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率降低,因此X曲线对应的温度为230 ℃,Y曲线对应的温度为250 ℃,Z曲线对应的温度为270 ℃;在270 ℃时,a点=1.5,A的转化率为50%,则:

　　　　　　　A(g)+2B(g)C(g)

始(mol·L-1) 1 1.5 0

转(mol·L-1) 0.5 1 0.5

平(mol·L-1) 0.5 0.5 0.5

平衡常数K===4 L2·mol-2;a、b两点在同一曲线上,所对应的温度相同均为270 ℃,平衡常数相同,c点所对应的温度为230 ℃,温度越高,平衡常数越小,因此有K1=K2<K3。