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1、第二单元 化学反应的方向和限度 (时间：45分钟满分：100分)考点题号化学反应的方向1、4化学平衡的判断2、8化学平衡常数3、5、9平衡常数的综合应用6、7、10、11一、选择题(本题包括4个小题，共24分，每小题只有1个选项符合题意)1(2013南京质检)下列说法正确的是 ()。A凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的B自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小C常温下，反应C(s)CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0D反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0解析反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，A、B错误。C项中反应的
2、S0，若H0，则一定自发，现常温下不自发，说明H0，正确。D项中反应的S0，能自发，说明H0，错误。答案C2为了探究FeCl3溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度，取5 mL 0.5 molL1 KI溶液，滴加0.1 molL1 FeCl3溶液56滴，充分反应。下列实验操作能验证该反应是否存在限度的是 ()。A再滴加AgNO3溶液，观察是否有黄色沉淀产生B再加入CCl4振荡静置后，观察下层液体颜色是否变为紫红色C再加入CCl4振荡静置后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有白色沉淀产生D再加入CCl4振荡静置后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变成血红色解析发生反应：2FeC
3、l32KI=2FeCl22KClI2，由于KI过量，主要检验是否存在Fe3。答案D3(2013福建毕业班质检)反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)在密闭容器中进行。为探究温度、CO2等对该反应的影响，进行了4组实验，结果如下表。组别1234反应温度/225235225235反应前气体体积分数/%CO20022CO30302828H270707070平衡时CH3OH的体积分数/%4.98.836.550.7下列说法不正确的是 ()。A该反应的H0B当容器中压强不变时，反应达到平衡CCH3OH含量增大的原因是CO2起了催化作用D少量CO2能提高平衡时CH3OH的体积分数解析温度升高，CH3O
4、H的体积分数增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，A正确。该反应为反应前后气体体积不等的反应，密闭容器中，若压强不变，说明到达平衡，B正确。催化剂不改变平衡的限度，C错误。对比第1组和第3组数据，D正确。答案C4下列说法中，不正确的是 ()。A常温下，反应4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)的H0、S0B在其他条件不变时，反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的投料比与转化率的关系如图，纵坐标表示O2的转化率C在其他条件不变时，向H2(g)I2(g)2HI(g)平衡体系中加催化剂，反应速率加快，I2的转化率不变D14CO2与碳在高温条件下发生反应：CO
5、2C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的微粒有CO2、C、CO解析A项中反应为熵减反应，能自发进行，说明是放热反应，正确；B项中提高O2的含量时SO2的转化率提高，而O2的转化率降低，错误；C项中催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，不影响平衡移动，正确；D项化学平衡是一种动态平衡，正确。答案B二、选择题(本题包括3个小题，共18分，每小题有12个选项符合题意)5(2013泰州调研)科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO2CO2CO2N2(1)为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO浓度(molL1
6、)和CO浓度(molL1)如下表：时间/s012345c(NO)1.001034.501042.501041.501041.001041.00104c(CO)3.601033.051032.851032.751032.701032.70103(2)为了探究各物质在浓度不变的情况下温度、催化剂、比表面积对化学反应速率的影响规律，并画出实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线如图，则下列说法不正确的是 ()。A前2s内的平均反应速度v(N2)3.75104molL1s1B在该温度下，该反应的平衡常数为K5 000C由题意可知，曲线和曲线探究的是催化剂、比表面积对速率的影响D在密闭容器中进行
7、该反应时，升高反应体系的温度或缩小容器的体积能提高NO转化率解析A项，由表中数据可求出v(NO)3.75104molL1s1，则v(N2)v(NO)1.88104molL1s1，错误；B项，由表中数据可知4 s时达到平衡，此时c(CO2)9.00104molL1，c(N2)4.50104molL1，故K5 000，正确；C项，曲线比曲线先达到平衡，但平衡时NO的浓度相同，故曲线和曲线应是探究催化剂、比表面积对速率的影响，正确；D项，反应先达到平衡，应为升高温度对平衡的影响，且高温时c(NO)大，说明升温平衡逆向移动，NO的转化率减小，错误。答案AD6(2013苏北四市联考)某温度下，在一个2
8、L的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)2B(g)4C(s)D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法正确的是 ()。A前2 min，D的平均反应速率为0.2 molL1min1B此时，B的平衡转化率是40%C增大该体系的压强，平衡不移动，化学平衡常数不变D增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率减小解析生成1.6 mol C的同时消耗0.8 mol B，生成0.4 mol D，则前2 min，v(D)0.1 molL1min1，B的平衡转化率为100%40%，A错，B对；增大该体系的压强，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C错；增
9、加B，平衡向右移动，A的平衡转化率增大但B的平衡转化率减小，D正确。答案BD7PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，在一定条件下发生反应：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)，并于10 min时达到平衡。有关数据如下：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始浓度(molL1)2.01.00平衡浓度(molL1)c1c20.4下列判断不正确的是 ()。A10 min内，v(Cl2)0.04 molL1min1B当容器中Cl2为1.2 mol时，反应达到平衡C升高温度(T1T2)，反应的平衡常数减小，平衡时PCl3的1D平衡后移
10、走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)0.2 molL1解析 PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)c(起始)/molL1 2.01.0 0c(转化)/molL1 0.4 0.4 0.4c(平衡)/molL1 1.6 0.6 0.410 min内，v(Cl2)0.04 molL1min1，A正确；平衡时，n(Cl2)1.2 mol，B正确；平衡常数减小，说明平衡逆向移动，则PCl3的1，C错误；D项中当c(PCl5)0.2 molL1时浓度商为Qc，而此温度下的平衡常数K由KQc可得当c(PCl5)0.2 molL1时反应未达到平衡状态，平
11、衡向逆反应进行，故达到平衡时，c(PCl5)0.2 molL1。答案C三、非选择题(本题共4个小题，共58分)8(12分)(2013盐城四校联考)在一固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：T/7008008501 0001 200K0.60.91.01.72.6试回答下列问题：(1)该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_。A容器中气体压强不变B混合气体中c(CO)不变Cv正(H2)v逆(H2O)Dc(CO2)c(CO)(3)800 时，向固定容积的密闭容器中放
12、入混合物，起始浓度分别为c(CO)0.01 molL1，c(H2O)0.03 molL1，c(CO2)0.01 molL1，c(H2)0.05 molL1，则反应开始时，H2O的消耗速率比生成速率_(填“大”、“小”或“不确定”)。(4)850 ，在1 L固定容积的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2，平衡后CO2的转化率为_，H2的转化率为_。解析(1)根据表中数据可知，平衡常数随温度的升高而增大，可推知升温平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应。(2)化学平衡的本质是正逆反应速率相等，特征是各物质的浓度不变。(3)将起始浓度代入平衡常数的表达式中，其比值小于对应温度下的K值，
13、则反应将向正反应方向移动，H2O的消耗速率比生成速率小。(4)850 时，平衡常数为1.0，设反应中转化的CO2的物质的量为x mol，则有CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)起始量(mol) 2 1 0 0转化量(mol) x x xx平衡量(mol) 2x 1x xx根据化学平衡常数的关系可得：(2x)(1x)xx解得x，则CO2的转化率为100%33.3%，H2的转化率为100%66.7%。答案(1)吸热(2)BC(3)小(4)33.3%66.7%9(15分)科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O
14、3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0105 Pa，反应时间3 h)：T/K303313323353NH3生成量/(106 mol)4.85.96.08.0相应的热化学方程式如下：N2(g)3H2O(l)=2NH3(g)O2(g)H765.2 kJmol1回答下列问题：(1)请在坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。(2)工业合成氨的反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1
15、.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算：该条件下N2的平衡转化率；该条件下反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的平衡常数。解析(1)作图时应注意以下两点：催化剂可降低反应的活化能，但对这个反应前后能量变化不产生影响，即反应热不变；该反应为吸热反应，所以反应物的总能量要低于生成物的总能量。(2)设反应过程中消耗x mol N2(g) N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始物质的量/mol0.601.600平衡物质的量/mol0.60x1.603x2x平衡时反应体系总物质的量(0.60x)(1.60
16、3x)2x mol(2.202x) molNH3(g)的物质的量分数，解得x0.40N2的平衡转化率100%67%。设反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的平衡常数为K，平衡时，c(NH3)0.40 molL1 c(N2)0.10 molL1c(H2)0.20 molL1K，代入数据得K5.0103。答案(1)(2)见解析10(15分)(2012肇庆二模)研究CO、NO、NO2等气体的性质，以便消除污染或变废为宝，可以保护环境、节约资源。试运用所学知识，解决下列问题：(1)生产水煤气过程中有以下反应：C(s)CO2(g)2CO(g)H1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H2；C
17、(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H3；若平衡表达式为K，则它所对应的化学反应方程式是(填序号)_；上述反应H1、H2、H3之间的关系为_。(2)不同温度下反应的平衡常数如下表所示。则H2_0(填“”或“”)；在500 时，把等物质的量浓度的CO和H2O(g)充入反应容器，达到平衡时c(CO)0.005 molL1、c(H2)0.015 molL1，则CO的平衡转化率为_。温度/400500800平衡常数K9.9491(3)对反应2NO2(g)N2O4(g) H0，在温度为T1、T2时，平衡体系N2O4的体积分数随压强变化曲线如图所示。则T1_T2(填“”或“”)；增大压强，平衡向_反应方
18、向移动；B、C两点的平衡常数B_C(填“”或“”)。解析(1)化学平衡常数是生成物的平衡浓度的幂之乘积除以反应物平衡浓度的幂之乘积，所以H2、CO是生成物对反应，反应可由反应反应得到，所以H3H1H2。(2)温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应。由反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，可知CO的起始浓度为0.02 molL1，则CO的转化率为75%。(3)压强相同时，比较温度变化对平衡的影响，取A、C两点，温度降低平衡正向移动，N2O4的体积分数增大，则A点温度低；温度相同时比较压强影响，取A、B两点，压强增大，N2O4体积分数增大，平衡正向移动。平衡常数
19、是温度的函数，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，温度低，平衡常数大。答案(1)H1H2H3(2)75%(3)正11(16分)(2012盐城二模)二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2发生反应：2CO2(g)2CO(g)O2(g)，该反应的H_0，S_0(选填：“”、“”或“”)。(2)CO2转化途径之一是：利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他的化学品。已知：光催化制氢：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.5 kJmol1H2与CO2耦合反应：3H2(g)CO2(g)=CH
20、3OH(l)H2O(l)H137.8 kJmol1则反应：4H2O(l)2CO2(g)=2CH3OH(l)3O2(g)H_kJmol1。你认为该方法需要解决的技术问题有：_。a开发高效光催化剂b将光催化制取的氢从反应体系中有效分离，并与CO2耦合催化转化c二氧化碳及水资源的来源供应(3)用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3。在捕集时，气相中有中间体NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。为了测定该反应的有关热力学参数，将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使反应NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)达到分解
21、平衡。实验测得不同温度及反应时间(t1t2t3)的有关数据见表。表氨基甲酸铵分解时温度、气体总浓度及反应时间的关系 温度/ 气体总浓度(molL1)时间/min1525350000t10.91032.71038.1103t22.41034.81039.4103t32.41034.81039.4103氨基甲酸铵分解反应是：_反应(选填：“放热”或“吸热”)。在25 ，0t1时间内产生氨气的平均速率为：_。根据表中数据可换算出，15 时合成反应2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)平衡常数K约为_。解析(1)该反应是分解反应，且是CO燃烧的逆反应，所以应为吸热反应，即H0，因气体的物质的量增多，所以S0。(2)目标反应可由：32，得H137.8 kJmol12571.5 kJmol131 438.9 kJmol1。(3)25 时，气体的总浓度为2.7103 molL1，c(NH3)为总浓度的，所以c(NH3)1.8103 molL1，由此可计算出NH3的反应速率。由表格可知，15 时，NH3平衡浓度为2.4103 molL11.6103 molL1，CO2平衡浓度为0.8103 molL1，题给反应为该反应的逆反应，K4.9108。答案(1)(2)1 438.9ab(3)吸热1.8103/t1 molL1min14.9108- 10 -