高考化学专题解析化学反应进行的方向和化学平衡状态

12014高考化学专题解析8化学反应进行的方向和化学平衡状态(时间：45分钟满分：100分)考点题号化学反应的方向1、2化学平衡状态判断3、4、6、8、9化学平衡的有关计算5、7、10、11一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分。每个小题只有一个选项符合题意)1．下列关于ΔH－TΔS说法中正确的是()。A．ΔH－TΔS可用于判断所有条件下的反应能否自发进行B．ΔH－TΔS只用于判断温度、体积一定的反应能否自发进行C．ΔH－TΔS只用于判断温度、压强一定的反应能否自发进行D．ΔH－TΔS＜0的反应，在该条件下一定剧烈反应解析ΔH－TΔS判据只适用判断一定温度和压强下的反应能否自发进行，A、B错误，C正确；ΔH－TΔS＜0的反应可以自发进行，但不一定是剧烈反应，D错误。答案C2．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()。A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1B．Ag(s)＋12Cl2(g)===AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)===Hg(l)＋12O2(g)ΔH＝＋91kJ·mol－1D．H2O2(l)===12O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1解析反应自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH0，ΔS0，在任何温度下，ΔH－TΔS0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH0，ΔS0，在较低温度下，ΔH－TΔS0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH0，ΔS0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH0，ΔS0，在任2何温度下，ΔH－TΔS0，即在任何温度下反应均能自发进行。答案D3．向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在一定条件下使反应N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3发生，有关说法正确的是()。A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零解析可逆反应不可能进行到底，A错；此反应中的任何时刻N2、H2浓度都不可能相等，B错；达到化学平衡时正、逆反应速率相等但不为零，D错。答案C4．(2013·宜宾模拟)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断正确的是()。A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0mol·L－1c10.14mol·L－1答案D5．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝c2c2cc2，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表：t℃70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是()。A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H22(g)＋H2(g)B．上述反应的正反应是放热反应C．若在1L的密闭容器中通入CO2和H2各1mol,5min后温度升高到830℃，此时测得CO2为0.4mol，该反应达到平衡状态D．若平衡浓度符合关系式c23c＝c25c2，则此时的温度为1000℃3解析依平衡常数的表达式可知A正确；升高温度K减小，平衡左移，正反应为放热反应，B正确；5min后CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为0.6mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1、0.4mol·L－1，c2c2cc2＝－12－121，平衡向右移动，C错误；c2c2cc2＝35，D正确。答案C6．在可逆反应2SO2＋O23的平衡状态下，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，下列说法正确的是(K为平衡常数，Qc为浓度商)()。A．Qc不变，K变大，O2转化率增大B．Qc不变，K变大，SO2转化率增大C．Qc变小，K不变，O2转化率减小D．Qc增大，K不变，SO2转化率增大解析平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数不变，O2浓度增大，浓度商减小，增大O2浓度，O2转化率减小，SO2转化率增大，故选C。答案C7．(2013·眉山联考)N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH＞0T1温度下的部分实验数据为：t/s050010001500c(N2O5)/(mol·L－1)5.003.522.502.50下列说法不正确的是()。A．500s内N2O5分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1000s时转化率为50%C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)浓度为2.98mol·L－1，则T1＜T2D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3解析v(N2O5)＝－－1500s≈2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正确；1000s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三种量如下：2N2O54NO2＋O2起始/(mol·L－1)5.0000平衡/(mol·L－1)2.505.001.254则K＝c42c2c22O5＝4×1.252＝125，α(N2O5)＝2.505.00×100%＝50%，B正确；T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2＜T1，C错误；对于吸热反应来说，T越高，K越大，若K1＞K3，则T1＞T3，D正确。答案C二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(12分)(2013·潍坊质量检测)由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用引起了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H23OH(g)＋H2O(g)，该反应的能量变化如图所示：(1)上述反应平衡常数K的表达式为_______________________________________________________________，温度降低，平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。(2)在体积为2L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)＝________。t/min0251015n(CO2)/mol10.750.50.250.25(3)在相同温度容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是________(填写序号字母)。a．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1b．容器内压强保持不变c．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1d．容器内的密度保持不变解析(1)该反应生成物比反应物能量低，是放热反应；温度降低，平衡正向移动，K值增大。(2)v(H2)＝3v(CO2)＝1mol－0.5mol2L×5min×3＝0.15mol·L－1·min－1。(3)反应过程中n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)之比不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据。该反应是一个反应前后气体物质的量不相等的反应，当容器内压5强不变时，说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到平衡。当氢气的消耗速率与甲醇的消耗速率之比为3∶1时，说明氢气的消耗速率和生成速率相等，反应达到平衡。无论反应是否达到平衡，容器内气体的密度都不变。答案(1)K＝c2c3c2c32增大(2)0.15mol·L－1·min－1(3)bc9．(12分)(2013·南充预测)一定条件下，在体积为3L的密闭容器中反应CO(g)＋2H23OH(g)ΔH＝akJ·mol－1，ΔS＝bJ·mol－1·K－1(a、b均为正数)，达到化学平衡状态。(1)500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是__________(用nB、tB表示)。(2)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是________(填字母)。a．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO)b．混合气体的密度不再改变c．混合气体的平均相对分子质量不再改变d．CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化(3)300℃时，将容器的容积压缩到原来的12，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。a．c(H2)减小b．正反应速率加快，逆反应速率减慢c．CH3OH的物质的量增加d．重新平衡时c2c3减小解析(1)tB时间内，生成nBmolCH3OH，则消耗2nBmolH2，则Δc(H2)＝2nB3mol·L－1，v(H2)＝2nB3tBmol·L－1·min－1。6(2)选项a，任何时刻都有v生成(CH3OH)＝v消耗(CO)；选项b，因体积不变，气体的质量不变，任何时刻密度都不变；选项c，根据Mr＝m气体总n气体总，m气体总不变，Mr不变，说明n气体总不变，所以反应达到平衡状态；选项d，各物质的浓度不变，反应也达到平衡状态。(3)增大压强平衡向着正反应方向移动，正、逆反应速率都增大，H2的物质的量减小，CH3OH的物质的量增大，体积缩小，但K不变，则达到新平衡时c(H2)比原平衡的大，重新平衡时c2c3减小，所以选项ab错误，cd正确。答案(1)2nB3tBmol·L－1·min－1(2)cd(3)cd10．(17分)(2013·福州模拟)在一定温度下将3molCO2和2molH2混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)(1)该反应的化学平衡常数表达式K＝________。(2)已知在700℃时，该反应的平衡常数K1＝0.6，则该温度下反应CO(g)＋H22(g)＋H2(g)的平衡常数K2＝________，反应12CO2(g)＋12H212CO(g)＋12H2O(g)的平衡常数K3＝________。(3)已知在1000℃时，该反应的平衡常数K4为1.0，则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。(填编号)A．容器中压强不变B．c(CO2)＝c(CO)C．生成amolCO2的同时消耗amolH2D．混合气体的平均相对分子质量不变(5)在1000℃下，某时刻CO2的物质的量为2.0mol，则此时v正________v逆(填“”、“＝”或“”)。该温度下反应达到平衡时，CO2的转化率为________。解析(2)K2＝1K1，K3＝K112(3)升高温度，平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动即正反应是一个吸热反应。(4)因为该反应为反应前后气体体积不变的反应，所以压强不变，平均相对分子质量不变，均不能说明达到平衡状态，A、D错；选项B中CO2和CO的浓度相等，不能说7明其浓度不再变化，故B错；生成CO2代表逆反应，消耗H2代表正反应，且比值等于反应化学方程式中的化学计量数之比，选项C正确。(5)CO2的物质的量为2.0mol时，H2为1.0mol，CO为1.0mol，H2O(g)为1.0mol，其浓度分别为1.0mol·L－1、0.5mol·L－1、0.5mol·L－1、0.5mol·L－1，则Qc＝0.5mol·L－1×0.5mol·L－10.5mol·L－1×1mol·L－1＝121，该反应向正反应方向进行，v正v逆。起始时，c(CO2)＝3mol2L＝1.5mol·L－1c(H2)＝2mol2L＝1mol·L－1设达到平衡时，CO的浓度为xCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)起始浓度mol·L－11.5100转化浓度mol·L－1x