2019-2020年高考化學考點突破訓練 7.2化學反應的方向和限度.doc

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2019-2020年高考化學考點突破訓練 7.2化學反應的方向和限度 1．可逆反應：2NO2(g)==2NO(g)＋O2(g)在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志的是(　　) ①單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 ②單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為2：2：1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài) A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 解析　①單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2，能說明達到平衡狀態(tài)，②描述的都是正反應方向的速率，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)；③無論達到平衡與否，同向的速率之比總是符合化學方程式中化學計量數(shù)之比；④混合氣體的顏色不變能夠說明達到了化學平衡狀態(tài)；因容器體積固定，密度是一個常數(shù)，所以⑤不能說明反應達到平衡狀態(tài)；該反應是一個反應前后氣體體積不等的反應，容器的體積又固定，所以⑥⑦均能說明達到平衡。 答案　A 2．下列說法可以證明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已達平衡狀態(tài)的是________(填序號)。 ①單位時間內生成n mol H2的同時，生成n mol HI ②一個H—H 鍵斷裂的同時有兩個H—I鍵斷裂 ③百分含量w(HI)＝w(I2)?、芊磻俾蕍(H2)＝v(I2)＝v(HI)　⑤c(HI)：c(H2)：c(I2)＝2：1：1 ⑥溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化?、邷囟群腕w積一定時，容器內壓強不再變化?、鄺l件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化?、釡囟群腕w積一定時，混合氣體顏色不再變化 ⑩溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化 解析　(1)對于反應前后氣體分子總數(shù)不等的可逆反應，可從化學反應速率、化學鍵斷裂、物質的量、物質的量濃度、轉化率、顏色、溫度、平均相對分子質量、壓強、密度等來判斷。(2)對于反應前后氣體分子總數(shù)相等的可逆反應，可從化學反應速率、化學鍵斷裂、物質的量、物質的量濃度、轉化率、顏色、溫度等來判斷(此時平均相對分子質量、壓強、密度不能作為判斷依據(jù))。 答案?、冖蔻? 歸納總結 “兩審”“兩標志”突破化學平衡狀態(tài)標志的判斷 1．“兩審” 一審題干條件，是恒溫恒容還是恒溫恒壓；二審反應特點：①全部是氣體參與的等體積反應還是非等體積反應；②有固體參與的等體積反應還是非等體積反應。 2．“兩標志” (1)本質標志。 v正＝v逆≠0。對于某一可逆反應來說，正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率。 (2)等價標志。 ①全部是氣體參加的氣體體積可變的反應，體系的壓強、平均相對分子質量不再隨時間而變化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。 ②體系中各組分的物質的量濃度、體積分數(shù)、物質的量分數(shù)保持不變。 ③對同一物質而言，斷裂的化學鍵的物質的量與形成的化學鍵的物質的量相等。 ④對于有有色物質參加或生成的可逆反應，體系的顏色不再隨時間而變化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。 ⑤體系中某反應物的轉化率或某生成物的產率達到最大值且不再隨時間而變化。 特別提醒　以下幾種情況不能作為可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志： (1)恒溫、恒容條件下氣體體積不變的反應，混合氣體的壓強或氣體的總物質的量不隨時間而變化。如2HI(g)I2(g)＋H2(g)。 (2)全部是氣體參加的體積不變的反應，體系的平均相對分子質量不隨時間而變化。 (3)全部是氣體參加的反應，恒容條件下體系的密度保持不變。 考點2 有關化學平衡的計算及平衡常數(shù)的應用 考點2 有關化學平衡的計算及平衡常數(shù)的應用 1.分析三個量 即起始量、變化量、平衡量。 2．明確三個關系 (1)對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。 (2)對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。 (3)各轉化量之比等于各反應物的化學計量數(shù)之比。 3．計算方法：三段式法 化學平衡計算模式：對以下反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為V L。 mA(g)　＋　nB(g)pC(g)＋qD(g) 則有：(1)K＝ (2)c平(A)＝ (molL－1)。 (3)α(A)平＝100%，α(A)α(B)＝＝。 (4)φ(A)＝100%。 (5)＝。 (6)(混)＝(gL－1)。 (7)＝(gmol－1)。 4．借助平衡常數(shù)判斷一個化學反應是否達到化學平衡狀態(tài) 對于可逆反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系： ＝Qc，稱為濃度商。 題組訓練 3．(xx濟南聯(lián)考)關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是(　　) A．溫度一定，一個化學反應的平衡常數(shù)不是一個常數(shù) B．兩種物質反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)都不變　 C．溫度一定時，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù) D．濃度商Qcv逆。 答案　C 4．(xx龍巖質檢)X、Y、Z為三種氣體，把a mol X和b mol Y 充入一密閉容器中，發(fā)生反應X＋2Y2Z，達到平衡時，若它們的物質的量滿足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，則Y的轉化率為(　　) A.100% B.100% C.100% D.100% 解析　 X　?。　?Y　　2Z 起始物質的量/mol a b 0 轉化物質的量/mol x 2x 2x 平衡物質的量/mol a－x b－2x 2x 據(jù)題意：(a－x)＋(b－2x)＝2x。解得：x＝，故Y的轉化率為100%＝100%。 答案　B 5．某溫度時，N2＋3H22NH3的平衡常數(shù)K＝a，則此溫度下，NH3H2＋N2的平衡常數(shù)為(　　) A.　　　　　　　 B. C.a D. 解析　K＝＝a，而NH3H2＋N2的平衡常數(shù)K′＝＝a－。 答案　A 6．加熱N2O5，依次發(fā)生的分解反應為①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol N2O5，加熱到t ℃，達到平衡狀態(tài)后O2為9 mol，N2O3為3.4 mol，則t ℃時反應①的平衡常數(shù)為(　　) A．10.7 B．8.5 C．9.6 D．10.2 解析　計算反應①的平衡常數(shù)應該用最終平衡時N2O3、O2的總濃度，設反應①平衡時，N2O3、O2的物質的量都為x，反應②平衡時，N2O的物質的量為a，則反應②平衡后，N2O3的物質的量為(x－a)，O2物質的量為(x＋a)，依題意，有：x＋a＝9 mol，x－a＝3.4 mol。解得：x＝6.2 mol，a＝2.8 mol。反應達到平衡時，c(N2O5)＝＝0.9 molL－1，c(N2O3)＝＝1.7 molL－1，c(O2)＝＝4.5 molL－1，c(N2O)＝＝1.4 molL－1。反應①的平衡常數(shù)K＝＝＝8.5。 答案　B 7．(xx海南)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反應的平衡常數(shù)和溫度的關系如下： 溫度/℃ 700 800 830 1 000 1 200 平衡常數(shù) 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 回答下列問題： (1)該反應的平衡常數(shù)表達式K＝________，ΔH________0(填“<”“>”或“＝”)； (2)830 ℃時，向一個5 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反應初始6 s內A的平均反應速率v(A)＝0.003 molL－1s－1，則6 s時c(A)＝________molL－1，C的物質的量為________mol；反應經一段時間，達到平衡時A的轉化率為________，如果這時向該密閉容器中再充入1 mol氬氣，平衡時A的轉化率為________； (3)判斷該反應是否達到平衡的依據(jù)為________(填選項字母)； a．壓強不隨時間改變 b．氣體的密度不隨時間改變 c．c(A)不隨時間改變 d．單位時間里生成C和D的物質的量相等 (4)1 200 ℃時反應C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)的值為________。 解析　(1)根據(jù)反應A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，可寫出平衡常數(shù)K＝，隨著溫度升高，K值減小，即升溫平衡逆向移動，正反應為放熱反應，ΔH<0。 (2)6 s內消耗的A為0.003 molL－1s－16 s5 L＝0.09 mol，則此時A的物質的量濃度為＝0.022 mol/L；生成C的物質的量與消耗A的物質的量相等，均為0.09 mol。設平衡時參與反應的A為x mol，則平衡時A、B、C、D的物質的量分別為(0.20－x)mol、(0.80－x)mol、x mol\，x mol，根據(jù)平衡常數(shù)的表達式和此時K＝1.0，求得x＝0.16，即平衡時A的轉化率為80%；向該平衡體系中充入氬氣等稀有氣體，對該平衡無影響，即平衡時A的轉化率依然為80%。 答案　(1)　< (2)0.022　0.09　80%　80% (3)c (4)2.5 考點3 等效平衡 1.等效平衡原理 相同條件下，同一可逆反應體系，不管從正反應開始，還是從逆反應開始，只要按反應方程式中的化學計量數(shù)之比投入反應物或生成物，建立起的平衡狀態(tài)都是相同的，這就是所謂的等效平衡原理。 2．等效平衡規(guī)律 (1)對于恒溫、恒容條件下體積可變的反應。 如果按方程式的化學計量關系轉化為方程式同一半邊的物質，其物質的量與對應組分的起始加入量相同，則建立的化學平衡狀態(tài)是等效的。 (2)對于恒溫、恒容條件下體積不變的反應。 如果按方程式的化學計量關系轉化為方程式同一半邊的物質，其物質的量之比與對應組分的起始加入量之比相同，則建立的化學平衡是等效的。 (3)對于恒溫、恒壓條件下的可逆反應(體積可變的反應或體積不變的反應)。 如果按方程式的化學計量關系轉化為方程式同一半邊的物質，其物質的量之比與對應組分的起始加入量之比相同，則建立的化學平衡狀態(tài)是等效的。 特別提醒　三種情況下的等效均指平衡混合物中各組分的百分含量保持不變。實際上三種等效是有差別的，第1種情況是絕對等效(包括濃度、密度、相對分子質量等都相等)，而第2種和第3種情況下，物質的量存在倍數(shù)關系。 題組訓練 8．在恒溫恒容的密閉容器中，發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)xC(g)。Ⅰ.將3 mol A和2 mol B在一定條件下反應，達平衡時C的體積分數(shù)為a；Ⅱ.若起始時A、B、C投入的物質的量分別為n(A)、n(B)、n(C)，平衡時C的體積分數(shù)也為a。下列說法正確的是(　　) A．若Ⅰ達平衡時，A、B、C各增加1 mol，則B的轉化率將一定增大 B．若向Ⅰ平衡體系中再加入3 mol A和2 mol B，C的體積分數(shù)若大于a，可斷定x>4 C．若x＝2，則Ⅱ體系起始物質的量應滿足3n(B)>n(A)＋3 D．若Ⅱ體系起始物質的量滿足3n(C)＋8n(A)＝12n(B)，則可判斷x＝4 解析　這是恒溫恒容條件下的等效平衡，無論如何進行配比，只要把反應一端按反應計量數(shù)之比完全轉化為另一端的物質后，相當于完全等同的起始量即可。A項，A、B、C各增加1 mol時，A與B不可能完全轉化為C，加入的B相對量大，A的轉化率增大，而B的轉化率將減小，錯誤；B項，在Ⅰ平衡體系中再加入3 mol A和2 mol B，相當于增大了體系的壓強，C的體積分數(shù)增大，說明平衡向正反應方向移動，正反應方向體積縮小，x<4，錯誤；C項，假設C完全轉化為A、B，則n(A)＋3/2n(C)＝3，n(B)＋1/2n(C)＝2，即3n(B)＝n(A)＋3，錯誤；D項，設C完全轉化為A、B，則xn(A)＋3n(C)＝3x，xn(B)＋n(C)＝2x，即2xn(A)＋3n(C)＝3xn(B)，正確。 答案　D 9．(xx江西模擬)已知：t ℃時，2H(g)＋Y(g)2I(g)　ΔH＝－196.6 kJmol－1，t ℃時，在一壓強恒定的密閉容器中，加入4 mol H和2 mol Y反應，達到平衡后，Y剩余0.2 mol。若在上面的平衡體系中，再加入1 mol氣態(tài)的I物質，t ℃時達到新的平衡，此時H物質的物質的量n(H)為(　　) A．0.8 mol B．0.6 mol C．0.5 mol D．0.2 mol 解析　本題考查恒溫恒壓條件下等效平衡原理。根據(jù)反應式知，“4 mol H和2 mol Y反應達到平衡后，Y剩余0.2 mol”，即Y轉化了1.8 mol，根據(jù)化學計量數(shù)之比，H必轉化了3.6 mol，即H的轉化率等于Y的轉化率＝100%＝90%。 　　　　 2H(g)＋Y(g)2I(g) 起始(Ⅰ) 4 mol 2 mol 0 起始(Ⅱ) 4 mol 2 mol 1 mol 起始(Ⅲ) 5 mol 2.5 mol 0 該可逆反應在恒溫、恒壓條件下反應，按起始(Ⅱ)與起始(Ⅲ)投料能達到同一平衡狀態(tài)，而起始(Ⅰ)與起始(Ⅲ)達到的平衡狀態(tài)為等效平衡，即平衡時H的轉化率相等，故達到新平衡時剩余H的物質的量為n(H)＝5 mol(1－90%)＝0.5 mol。 答案　C 10．有甲、乙兩容器，甲容器容積固定，乙容器容積可變。一定溫度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)達到平衡時生成NH3的物質的量為m mol。 (1)相同溫度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的壓強始終與甲的壓強相等，乙中反應達到平衡時，生成NH3的物質的量為________mol(從下列各項中選擇，只填選項字母)；若乙的容積與甲的容積始終相等，乙中反應達到平衡時，生成NH3的物質的量為________mol。 A．小于m 　　　　　　 B．等于m C．在m～2m之間 D．等于2m E．大于2m (2)相同溫度下，保持乙的容積為甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反應達到平衡時，各物質的體積分數(shù)與上述甲容器中達到平衡時相同，則起始時應加入________mol N2和________mol H2。 解析　(1)由于甲容器定容，而乙容器定壓，它們的壓強相等，達到平衡時，乙的容積應該為甲的兩倍，生成的NH3的物質的量應該等于2m mol。當甲、乙兩容器的體積相等時，相當于將建立等效平衡后的乙容器壓縮，故乙中NH3的物質的量大于2m mol。 (2)乙的容積為甲的一半時，要建立與甲一樣的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中應該投入N2為(1－0.5) mol＝0.5 mol，H2為(1.5－1.5) mol＝0 mol。 答案　(1)D　E　(2)0.5　0 11．在一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一個一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應：2SO2＋O22SO3，當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質的量(mol)。如a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的體積分數(shù)仍跟上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)若a＝0，b＝0，則c＝________。 (2)若a＝0.5，則b＝________和c＝________。 (3)a、b、c必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c)：___________、___________。 解析　在其他條件不變時，改變平衡體系中有關物質的量，使之平衡狀態(tài)相同。解題思路是：有關物質的量不論取何值，都把它轉化成最初給定的物質的量。若其值與題干給出的量相同，則符合題意。 (1)2 mol SO3相當于2 mol SO2和1 mol O2。 (2)0.5 mol SO2與0.25 mol O2反應生成0.5 mol SO3，再加上1.5 mol SO3，其SO3的物質的量是2 mol，同(1)。 (3)若SO2與SO3的物質的量之和等于2 mol，相當于原來加入的2 mol SO2。c mol SO3分解得 mol O2，若＋b＝1，兩者之和等于初始氧氣的量就符合題意。 答案　(1)2 (2)0.25　1.5 (3)a＋c＝2?。玝＝1