鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学反应的限度精品精练

第2节综合拔高练

五年选考练

考点1　化学平衡常数及其应用

1.(双选)(2019江苏单科,15,4分,)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)

A.反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔH>0

B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率

C图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率

D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000

2.(2019课标Ⅱ,27节选,)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:

(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)+I2(g) (g)+2HI(g)　ΔH=89.3 kJ·mol-1,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为　　　　,该反应的平衡常数Kp=　　　　Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有　　　　(填标号)。 

A.通入惰性气体 　B.提高温度

C.增加环戊烯浓度 　D.增加碘浓度

(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是　　　　(填标号)。 

A.T1>T2

B.a点的反应速率小于c点的反应速率

C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率

D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1

考点2　化学平衡的移动及其相关计算

3.(2019课标Ⅲ,28节选,)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:

(1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:

可知反应平衡常数K(300 ℃)　　　　K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400 ℃)=　　　　　　　　(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是　　　　　　　　　　　　　　。(写出2种) 

4.(2018课标Ⅲ,28节选,)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:

(3)对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)　ΔH1=48 kJ·mol-1,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。

①343 K时反应的平衡转化率α=　　　　%。平衡常数K343 K=　　　　(保留2位小数)。 

②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　　　　　　　、　　　　　　　。 

③比较a、b处反应速率大小:va　　　　vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正-k逆,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=　　　　(保留1位小数)。 

三年模拟练

应用实践

1.(2020安徽宣城七校高二上期中联考,)已知反应:mX(g)+nY(g) qZ(g)　ΔH<0,m+n>q。在恒容密闭容器中反应达到平衡时,若升高体系温度,下列说法正确的是(　　)

A.ΔH增大

B.v(X)正∶v(Y)正=m∶n

C.平衡常数K增大

D.混合气体的平均相对分子质量变大

2.(2020重庆云阳高二上期中,)某温度下,在体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应:X(g)+Y(g) Z(g)+W(s)　ΔH>0,下列叙述正确的是(　　)

A.该反应平衡常数的表达式为K=

B.平衡后加入X,上述反应的ΔH增大

C.升高温度,平衡逆向移动

D.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡

3.(2020广东深圳高二上第一次段考,)t ℃时,在一未知体积的密闭容器中充入2 mol A和3 mol B,发生如下化学反应:aA(g)+B(g) C(g)+D(g),已知该条件下此反应的化学平衡常数为1,在温度不变的情况下,扩大容器容积至原来的10倍,结果A的转化率没有改变,则此时B的转化率是(　　)

A.40% B.60%

C.50% D.无法确定

4.(双选)()已知:H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH=-149 kJ/mol。在甲、乙两个体积相同的密闭容器中充入反应物,保持恒温恒容,其起始浓度如下表所示。

甲中反应达到平衡时,测得c(H2)=0.008 mol/L。下列判断正确的是(　　)

A.平衡时,乙中H2的转化率是甲中的2倍

B.平衡时,甲中混合物的颜色比乙中浅

C.平衡时,甲、乙中热量的变化值相等

D.该温度下,反应的平衡常数K=0.25

5.(2020江西南昌高二上第一次月考,)某化学科研小组探究在其他条件不变时,改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g) cC(g)表示]的化学平衡的影响,得到如下图像(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率)。根据图像,下列判断正确的是(深度解析)

迁移创新

6.(双选)(2020山东青岛高三期末,)甲醇是重要的化工原料,具有广泛的开发和应用前景。在体积可变的密闭容器中通入0.5 mol CO和1 mol H2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图1所示。下列说法正确的是(　　)

A.p1<p2

B.混合气体的密度不再发生变化,说明该反应已达到平衡状态

C.图2中M点能正确表示该反应平衡常数的对数(lgK)与温度的关系

D.若p1=0.25 MPa,则Y点的平衡常数K=64 (MPa)-2

答案全解全析

五年选考练

1.BD　从虚线可知,随温度升高NO平衡转化率逐渐降低,说明平衡逆向移动,则NO与O2生成NO2的反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;图像中实线的最高点为恰好平衡点,X点未达到平衡,延长时间反应继续向右进行,NO转化率增大,B项正确;Y点为平衡点,增大O2浓度,平衡正向移动,可以提高NO转化率,C项错误;该反应的平衡常数表达式为K=,因该温度下NO转化率为50%,则K=>=2 000,D项正确。

2.答案　(2)40%　3.56×104　BD

(3)CD

解析　(2)平衡时总压增加了20%,即气体总物质的量增加了20%。设碘和环戊烯的初始投料均为x mol,平衡时环戊烯的转化量为Δx mol,则平衡时体系中气体总物质的量增加了Δx mol,Δx mol=2x×20%=0.4x,环戊烯的转化率=×100%=×100%=40%;起始总压为105 Pa,平衡总压为1.2×105 Pa,可得出平衡时I2、、、HI的分压依次为3×104 Pa、3×104 Pa、2×104 Pa、4×104 Pa,Kp= Pa≈3.56×104 Pa。A项,通入惰性气体增加了体系总压强,但本质上未改变相关气体的分压,气体浓度不变,平衡不移动,环戊烯平衡转化率不变,故错误;B项,该反应是吸热反应,提高温度平衡正向移动,环戊烯平衡转化率增加,故正确;C项,增加环戊烯浓度可以使平衡正向移动,但环戊烯平衡转化率降低,故错误;D项,增加碘浓度可以使环戊烯的平衡转化率增加,故正确。

(3)A项,观察不同温度下曲线的变化趋势,不难发现T2时反应更快,则T2>T1,故错误;B项,a点对应温度低于c点对应温度,但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度,v(a)与v(c)大小无法确定,故错误;C项,v(a,正)>v(a,逆),v(b,正)>v(b,逆),又v(a,正)>v(b,正),则v(a,正)必然大于v(b,逆),故正确;D项,由图像可知b点环戊二烯的浓度为0.6 mol·L-1,环戊二烯转化的浓度=1.5 mol·L-1-0.6 mol·L-1=0.9 mol·L-1,则生成的二聚体的浓度=0.9 mol·L-1×=0.45 mol·L-1,故正确。

3.答案　(1)大于　　O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低

(3)增加反应体系压强、及时除去产物

解析　(1)由题图可知,温度升高,HCl平衡转化率降低,即平衡逆向移动,则该可逆反应的正反应是放热反应,故K(300 ℃)>K(400 ℃);随着进料浓度比c(HCl)∶c(O2)逐渐增大,HCl平衡转化率逐渐降低,所以图中三条曲线由上到下分别对应的进料浓度比c(HCl)∶c(O2)为1∶1、4∶1、7∶1,400 ℃、c(HCl)∶c(O2)=1∶1时,HCl的平衡转化率为84%。设HCl初始浓度为c0(O2初始浓度也为c0),则平衡时HCl、O2、Cl2、H2O(g)的浓度分别为(1-0.84)c0、(1-0.21)c0、0.42c0、0.42c0,则K(400 ℃)==。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低,导致平衡时气体中混有大量O2,增大分离能耗;进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高,会导致平衡时HCl转化率较低。

(3)温度一定的条件下,提高某种反应物的转化率的方法有适当提高另一种反应物的浓度、及时分离产物、改变体系压强等,而该反应是一个气体分子数减小的反应,故应增大压强使平衡正向移动。

4.答案　(3)①22　0.02

②及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)

③大于　1.3

解析　(3)①反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)　ΔH1=48 kJ·mol-1,由于ΔH1>0,升高温度,化学平衡正向移动,SiHCl3的转化率增大,故a点所在曲线表示343 K时SiHCl3的转化率,观察图像知,343 K时反应的平衡转化率为22%;设起始时SiHCl3的物质的量浓度为c,列出“三段式”:

　　　　2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

起始 c 0 0

变化 0.22c 0.11c 0.11c

平衡 0.78c 0.11c 0.11c

故K343 K==≈0.02。

②已知2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)　ΔH1=48 kJ·mol-1,该反应的正反应是气体体积不变的吸热反应,故要在温度不变的情况下提高SiHCl3转化率可采取的措施是及时移去产物;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有提高反应物压强(浓度)和改进催化剂等。

③a、b处SiHCl3的转化率相等,但a处温度比b处高,故va大于vb;依据题意知v正=k正,v逆=k逆,由平衡时v正=v逆知,==0.02,对于a处,列出“三段式”计算知,=0.8,=0.1,=0.1,故a处==≈1.3。

三年模拟练

1.B　ΔH不变,A项错误;用不同物质表示同一反应的反应速率时,速率之比等于其化学计量数之比,因此有v(X)正∶v(Y)正=m∶n,B项正确;ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,C项错误;恒容密闭容器中,气体总质量不变,升高温度,平衡逆向移动,m+n>q,气体物质的量增大,因此混合气体的平均相对分子质量减小,D项错误。

2.D　W是固体,A项错误;ΔH不变,B项错误;该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,C项错误;反应前后气态物质的化学计量数之和不等,即随反应进行,气体的总物质的量在变化,压强也在变化,压强不变说明反应达到平衡状态,D项正确。

3.A　对于aA(g)+B(g) C(g)+D(g),保持温度不变,将容器容积扩大至原来的10倍,A的转化率不变,说明方程式中反应前后气体的体积不变,则a=1,设平衡时B转化的物质的量为x mol,容器容积为V L:

　　　　　　　A(g)+B(g) C(g)+D(g)

起始/mol 2 3 0 0

转化/mol x x x x

平衡/mol 2-x 3-x x x

K==1,解得x=1.2,则B的转化率为×100%=40%,A项正确。

4.BD　该反应反应前后气体的体积不变,乙中反应物浓度为甲中的2倍,则乙中压强为甲的2倍,增大压强,平衡不移动,二者为等效平衡,平衡时对应各组分的转化率相同,A项错误;二者为等效平衡,平衡时乙中c(I2)是甲中的2倍,平衡时乙中颜色更深,B项正确;二者为等效平衡,反应物转化率相同,乙中参加反应的I2是甲中的2倍,乙中的热量变化是甲中的2倍,C项错误;甲中平衡时氢气的浓度为0.008 mol/L,则:

　　　　　　　H2(g)　+　I2(g)　 　2HI(g)

开始(mol/L): 0.01 0.01 0

变化(mol/L): 0.002 0.002 0.004

平衡(mol/L): 0.008 0.008 0.004

故该温度下该反应的平衡常数K==0.25,D项正确。

5.B　由Ⅰ图可知,增大压强,A的平衡转化率增大,平衡正向移动,说明正反应是熵减的反应,升温平衡逆向移动,说明正反应是放热反应,根据ΔG=ΔH-TΔS<0可知,该反应在低温时可自发进行,A项错误;由Ⅱ图可知,T1<T2,升高温度,C的物质的量减小,平衡逆向移动,说明正反应放热,B项正确;若a+b=c,则增大压强和加入催化剂都不会引起化学平衡的移动,t1时刻可以是增大了压强或是加入了催化剂,C项错误;t1时刻若增大B的浓度,正反应速率突然加快,逆反应速率不变,平衡正向移动,与图像不符,D项错误。

思路点拨

化学平衡图像的解题思路

①看图像:一看纵坐标与横坐标的意义;二看线的走向和变化趋势;三看起点、拐点、终点;四看辅助线,如等温线、等压线、平衡线;五看量的变化,如浓度变化、温度变化。②想规律:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响。③作判断:根据图像中呈现的关系与所学规律相对比,作出符合题目要求的判断。

6.BD　对于反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),增大压强,平衡正向移动,甲醇的物质的量增大,由图像可知p1>p2,A项错误;容器体积可变,达到平衡时,容器体积不变,由于气体的质量不变,则密度不变可说明该反应达到平衡状态,B项正确;由图1可知,升高温度,甲醇的物质的量减少,说明升高温度,平衡逆向移动,则升高温度,lgK减小,N点能正确表示该反应平衡常数的对数(lgK)与温度的关系,C项错误;X、Y点在相同温度下,则平衡常数相等,X点甲醇的物质的量为0.25 mol,列出“三段式”:

　　　　　　CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始(mol) 0.5 1 0

转化(mol) 0.25 0.5 0.25

平衡(mol) 0.25 0.5 0.25

则K(Y)=K(X)==64(MPa)-2,D项正确。