内容正文:
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第三周 化学平衡
(时间:45分钟 满分:100分)
周推好题 第2题。该题主要以图表的形式考查外界因素对化学平衡的影响,题目设置灵活,
紧扣概念,对学生的理解和综合应用分析能力要求较高,值得推荐。
一、选择题(本题包括8小题,每小题7分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
【考点·一应俱全】
考点一 温度对化学平衡的影响
1.下列实验、现象及结论都正确的是 ( )
选项 实验 现象 结论
A
向2mL0.01mol·L-1FeCl3 溶液中加入1
滴KSCN溶液,再加入少量KCl溶液
溶液红色变深 平衡正向移动
B
向两支盛有少量 H2O2 溶液的试管中分别加
入0.1mol·L-1FeCl3 溶液和0.01mol·L-1
CuSO4 溶液
加入FeCl3 溶液的试管
生成气体的速率比加入
CuSO4 溶液的快
FeCl3 对H2O2 分解的催化效
果比CuSO4 强
C
向两支装有5mL0.1mol·L-1Na2S2O3 溶
液的试管中分别加入5mL0.1mol·L-1
H2SO4 溶液,然后分别放入冷水和热水中,
记录出现浑浊时间
放入热水中的出现浑浊
所用时间短
温度越高,反应速率越快
D
在两支试管中分别加入4mL0.01mol·L-1
酸性 KMnO4 溶液和2mL0.1mol·L-1
H2C2O4 溶液;再向其中一支试管中加入一
粒黄豆大的 MnSO4 固体。摇匀,记录溶液
褪色所需的时间
加入 MnSO4 固体的试
管褪色明显快些
MnSO4 对该反应有催化作用
2.下列图中的实验方案,能达到实验目的的是 ( )
选项 A B C D
实验方案
将两个装有 NO2 的圆底烧
瓶分别浸泡在热水、冰水中
实验目的
探究温度对平衡2NO2(g)
N2O4(g)的影响
验证FeCl3 对 H2O2
分解反应有催化作用
除去CO2 气体中混
有的SO2
比较 HCl、H2CO3 和
H2SiO3 的酸性强弱
考点二 多因素对化学平衡的综合影响
3.I2 在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq) I-3 (aq),某I2、KI混合溶
液中,I-3 的物质的量浓度c(I-3 )与温度T 的关系如图所示(曲线上任何一
点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是 ( )
A.温度为T1℃时,向该平衡体系中加入KI固体,平衡正向移动
B.I2(aq)+I-(aq) I-3 (aq)的ΔH<0
C.T1℃时,反应进行到状态d时,一定有v正>v逆
D.状态a与状态b相比,状态b时I2 的转化率更高
4.合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将0.1molN2 和0.3molH2
充入密闭容器中反应,平衡后混合物中NH3 的物质的量分数[φ(NH3)]随
温度、压强的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.压强大小关系为p1<p2<p3
B.达平衡时a点氮气的分压p(N2)=0.1p2
C.a点的平衡常数K=64003
D.a、b、c三点平衡常数大小关系为Ka<Kb<Kc
考点三 化学平衡常数
5.在温度为T 时,将NH4HS(s)置于抽真空的容器中,当反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)达
到平衡时,测得总压强为p,则该反应的压强平衡常数Kp 为 ( )
A.14p B.
1
2p
2 C.14p
2 D.12p
6.高温下,甲烷生成乙烷的反应为2CH4
高温
→C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为v=
k·c(CH4),其中k为反应速率常数。下列说法错误的是 ( )
A.反应初期,增加甲烷浓度,v增大 B.增加 H2 浓度,v增大
C.该温度下,乙烷的生成速率逐渐减小 D.升高反应温度,k增大
考点四 几种特殊曲线分析
7.已知A(g)+B(g) 2C(g),反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所
示,下列说法正确的是 ( )
A.正反应速率:v(c)>v(d)>v(b)
B.化学平衡常数:K(d)>K(c)
C.c点向d点变化时,v正<v逆
D.d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
8.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,延长反应时间不能提高NO的转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2 的浓度不能提高NO的转化率
D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO的平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000
二、非选择题(本题包括3小题,共44分)
【探究·一举突破】
探究主题
(15分)某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件
使其发生“色彩变幻”。
已知:①K2Cr2O7 溶液存在平衡:Cr2O2-7 +H2O 2CrO2-4 +2H+。
②含铬元素的离子在溶液中的颜色:Cr2O2-7 (橙色)、CrO2-4 (黄色)、Cr3+(绿色)。
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探究问题:
(1)ⅰ可证明反应Cr2O2-7 +H2O 2CrO2-4 +2H+的正反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)ⅱ是验证“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,试剂a是 。
(3)ⅲ的目的是要验证“增大生成物的浓度,该平衡逆向移动”,此实验是否能达到预期目的
(填“能”或“不能”),理由是 。
(4)根据实验Ⅱ中不同现象,可以得出的结论是
。
(5)继续实验
①解释溶液变黄的主要原因是
。
②溶液变绿色,该反应的离子方程式是 。
【综合·一练到底】
(15分)二氧化碳加氢制备甲醇可以实现二氧化碳的转化利用,有利于二氧化碳的减排。
反应A:CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH1=+41.1kJ·mol-1;
反应B:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.1kJ·mol-1。
(1)CO2(g)与 H2(g)反应生成CH3OH(g)和 H2O(g)的热化学方程式为
。
(2)500℃时,在2L恒容密闭容器中充入2molCO2 和6molH2,发生反
应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),平衡时体系压强为
p0MPa,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化关系如图1所示。
①0~4min内平均反应速率v(CO2)= 。
②平衡时 H2 的转化率为 。
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A.气体的密度不再变化
B.容器内气体的压强不再变化
C.v正(H2)=3v正(CH3OH)
D.CO2、H2、CH3OH和 H2O的浓度之比为1∶3∶1∶1
④该温度下平衡常数Kp= MPa
-2(用含p0 的代数式表示,Kp 为以分压表示的平衡常
数,分压=总压×物质的量分数)。
(3)一定物质的量之比的CO2 和 H2 在装有催化剂的反应器中反应12h。体系中甲醇的产率和
催化剂的催化活性与温度的关系如图2所示。温度为470K时,图2中P点 (填“处于”
或“不处于”)平衡状态。490K之后,甲醇产率下降的原因是
。
【选做·一飞冲天】
(14分)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质,研究氮氧化物间的相互转化及脱除有重要意义。
Ⅰ.氮氧化物间的相互转化
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
第一步:2NO(g) N2O2(g)(快速平衡)
第二步:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢反应)
①用O2 表示的速率方程为v(O2)=k1c2(NO)·c(O2);NO2 表示的速率方程为v(NO2)=
k2c2(NO)·c(O2),k1 与k2 均表示速率常数,则
k1
k2
= 。
②下列关于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的说法正确的是 (填字母)。
A.使压强增大,反应速率常数一定增大
B.第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能
C.反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,用分压表示的平衡常数Kp 与
1
T
(T 为温
度)的关系如图1。
①能正确表示lgKp 与
1
T
关系的曲线是 (填“a”或“b”)。
②298K时,在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2,平衡时NO2 的分
压为100kPa。已知Kp=2.7×10
-3kPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算),则NO2 的转化率为
(结果保留整数)。
Ⅱ.烟气中氮氧化物的脱除
(3)以NH3 为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。
主反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1
副反应:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1267.1kJ·mol-1;
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH3=-907.3kJ·mol-1
①ΔH1= 。
②将烟气按一定的流速通过脱硝装置,测得出口的NO的浓度与温度的关系如图2,试分析脱硝
的适宜温度是 (填字母)。
a.<850℃ b.900~1000℃ c.>1050℃
温度超过1000℃,NO浓度升高的原因是
。
【错题重做】
错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因
题号
题号
题号
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第三周 化学平衡
【考点·一应俱全】
1.D [A选项加入 KCl溶液,红色变浅;B选项所用的
FeCl3 溶液和 CuSO4 溶 液 的 浓 度 不 一 致,且 浓 度 大 的
FeCl3 溶液的催化效果好,所以无法比较;C选项在室温
下混合后就开始反应,所以无法准确观察温度的影响。]
2.A [将两个装有 NO2 的圆底烧瓶分别浸泡在热水、冰
水中,根据颜色变化判断平衡移动的方向,故A正确;实
验改 变 了 温 度、催 化 剂 两 个 变 量,不 能 验 证 FeCl3 对
H2O2 分解反应有催化作用,故B错误;碳酸钠溶液与二
氧化碳、二氧化硫都能反应,不能用饱和碳酸钠溶液除
去CO2 气体中混有的SO2,故C错误;氯化氢易挥发,氯
化氢能与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀,不能根据图示
装置比较H2CO3 和H2SiO3 的酸性强弱,故D错误。]
3.D [加入 KI固体,c(I-)增大,平衡正向移动,A项正
确;由图可知,温度越高,c(I-3 )越小,则升高温度,平衡
逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,B项正确;T1℃
时,反应进行到状态d时,c(I-3 )小于平衡时的浓度,则平
衡向正反应方向移动,则一定有v正>v逆,C项正确;a、b
点均为平衡点,a点时c(I-3 )大,则状态a时I2 的转化率
更高,D项错误。]
4.B [N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)为气体分子数减小
的反 应,其 他 条 件 相 同 时,增 大 压 强 平 衡 正 向 移 动,φ
(NH3)增大,故压强大小关系为p1>p2>p3,A错误;达
平衡时a点NH3 的物质的量分数为0.6,设此时N2 转
化了amol,根据“三段式”法有:
N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
起始/mol 0.1 0.3 0
转化/mol a 3a 2a
平衡/mol 0.1-a 0.3-3a 2a
则 2a
0.4-2a=0.6
,解得a=0.075,N2 的分压p(N2)=
0.1-0.075
0.4-2×0.075p2=0.1p2
,B正确;容器体积未知,且该
反应为反应前后气体分子数不等的反应,根据所给条件
无法计算K,C错误;由题图可知,同一压强下,升高温度
φ(NH3)减小,平衡逆向移动,平衡常数减小,温度:a点
<b点<c点,故Ka>Kb>Kc,D错误。]
5.C [NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)
起始 0 0
平衡 12p
1
2p
则该反应的平衡常数Kp=p(H2S)·p(NH3)=
1
2p
·1
2p
=14p
2。]
6.B [由初期阶段的速率方程可知,增加甲烷浓度,v 增
大,故A正确;该温度下,随着反应的进行,甲烷的浓度
逐渐减小,乙烷的生成速率逐渐减小,故C正确;升高反
应温度,反应速率增大,则k增大,故D正确。]
7.C [温度越高,反应速率越大,则正反应速率:v(d)>
v(c)>v(b),A错误;正反应为放热反应,升高温度平衡
逆向移动,K 减小,则化学平衡常数:K(d)<K(c),B错
误;由c点向d点变化时,平衡逆向移动,可知v正<v逆,
C正确;d点时加入催化剂不会使平衡移动,C%不变,D
错误。]
8.D [由虚线可知,随温度升高,NO的平衡转化率逐渐降低,
说明平衡逆向移动,则NO与O2 反应生成NO2 的反应为放
热反应,ΔH<0,A项错误;由图像知,X点未达到平衡,延长
时间反应继续向右进行,NO的转化率增大,B项错误;Y点
为平衡点,增大O2 的浓度,平衡正向移动,可以提高NO的
转化率,C项错误;设NO的起始浓度为amol·L-1,NO的
转化率为50%,则平衡时NO、O2 和NO2 的浓度分别为
0.5a mol·L-1、(5.0×10-4 -0.25a)mol·L-1、
0.5amol·L-1,该反应的平衡常数K=
c2(NO2)
c2(NO)·c(O2)
=
1
5.0×10-4-0.25a
> 1
5.0×10-4
=2000,D项正确。]
【探究·一举突破】
探究路径 (1)升高温度,溶液橙色加深,平衡Cr2O2-7
+H2O 2CrO2-4 +2H+向着吸热方向移动,故正反应
是放热反应。
(2)“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,则需要加
入的试剂a是可以和产物离子反应的物质,可以是氢氧
化钾或碳酸钾等。
(5)②溶液变绿色,则出现的是Cr3+(绿色),重铬酸根离
子和亚硫酸根离子之间发生氧化还原反应:Cr2O2-7 +
8H++3SO2-3 2Cr3++3SO2-4 +4H2O。
参考答案 (1)放热 (2)KOH(合理即可)
(3)不能 浓硫酸溶于水放出大量的热,平衡会逆向移
动,所以溶液橙色加深,不能说明是由于氢离子浓度的
增大使平衡逆向移动引起的
(4)在酸性条件下,K2Cr2O7 的氧化性更强
(5)①K2Cr2O7 中存在平衡:Cr2O2-7 +H2O 2CrO2-4
+2H+,亚硫酸根离子可以和氢离子结合,降低氢离子
浓度,平衡正向移动,溶液变为黄色 ②Cr2O2-7 +8H+
+3SO2-3 2Cr3++3SO2-4 +4H2O
【综合·一练到底】
解析 (1)由 盖 斯 定 律 知,反 应 A+反 应B可 得 反 应
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=
ΔH1+ΔH2=+41.1kJ·mol-1-90.1kJ·mol-1=
-49kJ·mol-1。
(2)①0~4min内,v(CO2)=
1.00mol·L-1-0.50mol·L-1
4min
=0.125mol·L-1·min-1。
②平衡时Δc(CO2)=1.00mol·L-1-0.25mol·L-1=
0.75mol·L-1,故Δc(H2)=3Δc(CO2)=2.25mol·L-1,
则H2 的转化率为
2.25mol·L-1
3mol·L-1
×100%=75%。
④根据题意可知,CO2、H2 起始浓度分别为1mol·L-1、
3mol·L-1,由 题 图 1 可 知 平 衡 时 c(CH3OH)=
0.75mol·L-1,列“三段式”可得:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1) 1 3 00
转化/(mol·L-1) 0.75 2.25 0.750.75
平衡/(mol·L-1) 0.25 0.75 0.750.75
平衡后CO2、H2、CH3OH 和 H2O的分 压 分 别 为
1
10p0
MPa、310p0 MPa
、3
10p0 MPa
、3
10p0 MPa
,则 Kp =
p(CH3OH)·p(H2O)
p(CO2)·p3(H2)
=
3
10p0MPa×
3
10p0MPa
1
10p0MPa×
(3
10p0MPa
)3
=
100
3p20
MPa-2。
答案 (1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49kJ·mol-1
(2)①0.125mol·L-1·min-1 ②75% ③B ④100
3p20
(3)不处于 反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移
动,且催化剂的催化活性降低
【选做·一飞冲天】
解析 (1)①由于v(O2)=k1c2(NO)·c(O2),v(NO2)
=k2c2(NO)·c(O2),k1 与k2 均表示速率常数,则
k1
k2
=
v(O2)
v(NO2)
,根据反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知,
v(O2)
v(NO2)
=12
,所以k1
k2
=12
。②反应速率常数与压强无
关,增大压强,反应速率常数不变,A错误;第一步反应
是快反应,第二步反应为慢反应,所以第一步反应的活
化能小于第二步反应的活化能,B正确。
(2)①根据反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0可知,
该反应的正反应为放热反应,升高温度,1
T
减小,平衡逆
向移动,Kp 减小,所以表示lgKp 与
1
T
关系的曲线是a。
②假设起始NO2 的物质的量为1mol,转化率为x,列出
“三段式”:
2NO2(g) N2O4(g)
n(起始)/mol 1 0
n(转化)/mol x 0.5x
n(平衡)/mol 1-x 0.5x
同温同体积下,气体的压强之比等于其物质的量之比,
则p(NO2)∶p(N2O4)=(1-x)∶0.5x=100kPa∶p
(N2O4),则 p(N2O4)=
50x
1-x kPa
,因 此,Kp=
50x
1-x
1002
kPa-1=2.7×10-3kPa-1,解得x≈0.35,所以 NO2 的
平衡转化率为35%。
(3)①从上到下给反应分别编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ,根据盖斯
定律,将反应ⅱ×2-ⅲ可得4NH3(g)+4NO(g)+O2
(g)4N2(g)+6H2O(g),则ΔH1=2ΔH2-ΔH3=2
×(-1267.1kJ·mol-1)-(-907.3kJ·mol-1)=
-1626.9kJ·mol-1。②根据图2可知,在温度为900
~1000℃时,出口的NO的残留浓度小,故选b。
答案 (1)①12 ②B
(2)①a ②35%
(3)①-1626.9kJ·mol-1 ②b 温度过高,NH3 容易
与氧气发生反应产生NO,使NO浓度升高(或反应温度
过高,副反应发生程度变大,产生更多的 NO,其他答案
合理也可)
第四周 化学反应的方向和调控
【考点·一应俱全】
1.C [在一定条件下,不用借助外力即可自发进行的过程
为自发过程,所以自发过程也需要特定的条件,A、B项
错误;可逆反应在不同的条件下,可以向不同方向自发
进行,C项正确;改变条件,可以使某些非自发过程转变
为自发过程,D项错误。]
2.C
3.C [焓变与反应的方向性有关,A项错误;化学反应的
焓变不能直接决定化学反应的方向,还要结合熵变等条
件,B、D项错误。]
4.C [从焓变的角度分析,化学反应由高能状态向低能状
态转化,有使体系能量降低的趋势,表现为放热反应较
易进行。]
5.C [C项,体系都有从有序自发转变为无序的倾向,此过程
为熵增过程,错误。]
6.A [反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)有气体参与
反应,但反应前后气体分子数没有变化,熵没有增加,B错
误;C、D项反应中均有气体参与反应,反应后气体分子数减
少,变化过程为熵减,错误。]
7.D [该反应反应前后气体的物质的量减小,是熵减小的
反应,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可自发进行,该反应
的ΔH<0、ΔS<0,即该反应在低温时可自发进行,但反
应速率较慢,B、C错误;反应是否自发要综合考虑焓变
和熵变两个因素,D正确。]
8.D [对于ΔH<0、ΔS>0的反应,任何温度下都有ΔH
-TΔS<0,即在任何温度下反应均能自发进行,A项错
误;催化剂只能改变反应速率,不改变反应的方向,B项
错误;反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0,由
于在室温下不能自发进行,所以此时ΔG=ΔH-TΔS>
0,即该反应的ΔH>0,C项错误;反应 MgCl2(l)Mg
(l)+Cl2(g)的ΔS>0,高温下该反应能自发进行,则ΔH
>0,D项正确。]
9.D [合成氨是放热反应,从理论上分析应采用尽可能低的
温度,选项A、C中升高温度是错误的;合成氨是一个气体体
积减小的反应,所以增大压强会使平衡向正反应方向移动;
增加反应物(N2)浓度或减小反应产物(NH3)浓度,会使平
衡向正反应方向移动,D正确;加入催化剂可提高反应速率,
但对平衡移动无影响,B错误。]
10.B [①合成氨反应的正反应为放热反应,降低温度,平
衡正向移动,氮气的平衡转化率增大;②维持温度、容
积不变,按照物质的量之比为1∶3再通入一定量的N2
和H2,压强增大,平衡正向移动,氮气的平衡转化率增
大;③增加NH3 的物质的量,平衡逆向移动,氮气的平
衡转化率降低;④维持恒压条件,通入一定量惰性气
体,相当于减小压强,平衡逆向移动,氮气的平衡转化
率降低。]
11.B [硫酸工业中涉及反应:2SO2(g)+O2(g)
催化剂
△
2SO3(g),通入过量空气,平衡正向移动,SO2 转化率提
高,A正确;高炉炼铁时发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g)
2Fe(s)+3CO2(g),增加高炉的高度不能降低尾气
中CO的含量,B错误;工业合成氨中,若压强过大,不
仅会增大能源消耗,还会增大动力消耗,对设备的要求
也高,C正确;工业合成甲醇,采用原料循环操作可提高
原料的利用率,D正确。]
12.C [通入尾气的速率加快,可能导致气体吸收不充分,
尾气中NO和NO2 去除率降低,A不符合题意;用石灰
水替代石灰乳,溶液中溶质的浓度减小,吸收效果变
差,尾气中NO和 NO2 去除率降低,B不符合题意;适
当补充O2,可将尾气中过量的NO氧化为NO2 进而被
吸收,从而提高尾气中 NO和 NO2 去除率,C符合题
意;升高温度,气体的溶解度降低,从而降低尾气中NO
和NO2 去除率,D不符合题意。]
13.B
14.C [合成氨的反应为气体分子数减小的反应,增大压
强有利于反应正向进行,A正确;合成氨的反应为可逆
反应,原料不能完全反应,采用循环操作,可以提高原
料利用率,B正确;合成氨的反应为放热反应,升温会使
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