1、化学反应的方向和限度一、选择题1下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJmol1DH2O2(l)=O2(g)H2O(l)H98 kJmol1解析：选D。对于A项，H0，S0，即任何温度下反应都不能自发进行；对于B项，H0，S0，在较低温度下，HTS0，S0，若使反应自发进行，即HTS0，必须升高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，H0，在任何温度下，HTS0，即在任何温度下反应均能自发进行。2(2016浙江4月
2、选考，T12)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法不正确的是()A正反应速率等于逆反应速率B反应物和生成物浓度不再发生变化C反应体系中混合物的组成保持不变D正、逆反应速率都为零答案：D3(2019温州选考模拟)N2(g)3H2(g)2NH3(g)在一定条件下达到化学平衡时，下列说法不正确的是()AN2浓度保持不变BH2体积分数保持不变C2v正(H2)3v逆(NH3)D断裂3 molHH键，同时断裂2 mol NH键解析：选D。可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡状态时，断裂3 molHH键，同时应断裂6 molNH键，D项错误。4(2019金丽衢十二校联考)在2AB
3、3C4D反应中，表示该反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1Dv(D)1.0 molL1s1解析：选B。A项中，v(B)v(A)0.25 molL1s1；B项中，v(B)0.3 molL1s1；C项中，v(B)v(C)0.267 molL1s1；D项中，v(B)v(D)0.25 molL1s1。综上所述，B项符合题意。5(2016浙江10月选考，T12)在一定条件下，可逆反应X(g)2Y(g)2Z(g)Ha kJmol1，达到化学平衡时，下列说法一定正确的是()A反应放出a kJ热量BX和Y的物质的量之比为12C反应
4、物和生成物的浓度都不再发生变化DX的正反应速率等于Z的逆反应速率解析：选C。反应放出热量的多少与实际反应的物质的物质的量有关，并且放出a kJ热量时并不能说明达到化学平衡，故A错误；X和Y的物质的量之比为12，不能说明达到化学平衡，故B错误；反应物和生成物的浓度都不再发生变化，说明达到了化学平衡，故C正确；X的正反应速率等于Z的逆反应速率的一半时，说明达到化学平衡，故D错误。6对可逆反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，下列叙述中正确的是()A达到化学平衡时4v正(O2)5v逆(NO)B若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态C达到
5、化学平衡时，若增大容器的体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大D化学反应速率的关系是2v正(NH3)3v正(H2O)解析：选A。A项，由4v正(O2)5v逆(NO)可得v正(O2)v逆(NO)，而v逆(NO)v逆(O2)，即v正(O2)v逆(O2)，正、逆反应速率相等，正确；B项都表示正反应速率，错误；C项，若增大容器体积，正、逆反应速率都减小，错误；D项应为3v正(NH3)2v正(H2O)，错误。7(2019杭州七中选考模拟)在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g)3Y(g)4Z(g)，此反应达到平衡的标志是()A容器内压强不随时间变
6、化B容器内各物质的浓度不随时间变化C容器内X、Y、Z的浓度之比为134D单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.4 mol Z解析：选B。由X(g)3Y(g)4Z(g)可知，该反应前后的化学计量数之和相等，所以压强不再变化的状态不一定是平衡状态，故A错误；反应达平衡时，各物质的浓度不再随时间改变，是化学平衡状态的依据，故B正确；反应达到平衡时的各物质浓度之比与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，所以不能确定是否达到平衡，故C错误；消耗0.1 mol X同时生成0.4 mol Z都表示正反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，所以不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故D错误。8某温度下，向
7、容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数为()A3.2103B1.6103C8.0102D4.0102解析：选A。 SO3的起始浓度为0.05 mol/L，由转化率可知分解的SO3为0.01 mol/L，所以平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.01 mol/L、0.005 mol/L、0.04 mol/L。则该温度下化学平衡常数K3.2103。9下列说法正确的是()A所有自发进行的化学反应都是放热反应B同一物质固、液、气三种状态的熵值相同CH0、S0的反
8、应可自发进行D在其他条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向解析：选C。高温下熵增自发进行的反应，是吸热反应，故A错误；同种物质在固、液、气三种状态下，固态时熵值最小，气态时熵值最大，故B错误；当H0，S0时，HTS0，一定能自发进行，故C正确；在其他条件不变的情况下，催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以不可以改变化学反应进行的方向，故D错误。10(2019浙江黄岩选考模拟)120 时，1 mol CO2和3 mol H2通入1 L的密闭容器中反应生成CH3OH和水。测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化如图所示。下列有关说法中不正确的是()A该反应的化学方程式：CO2(
9、g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)B03 min内，H2的平均反应速率为0.5 molL1min1C容器内气体的密度不再变化时，反应达到平衡D10 min后，反应体系达到平衡解析：选C。由题图可知，010 min内CH3OH和CO2的浓度变化量均是0.75 molL1，所以二者的化学计量数相同，120 时H2O为气态，根据得失电子守恒及原子守恒书写该反应的化学方程式，A项正确；由题图可知，03 min内，CO2的平均反应速率为 molL1min1，则H2的平均反应速率为3 molL1min10.5 molL1min1，B项正确；由于反应物与生成物均为气体，容器内气体的质量始终不变，且
10、容器体积一定，所以气体的密度始终不变，C项错误；由题图可知，10 min后，CH3OH、CO2的浓度均不再变化，说明反应体系达到平衡，D项正确。11碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种理想的锂电池有机电解液。生成碳酸甲乙酯的原理为C2H5OCOOC2H5(g)CH3OCOOCH3(g)2CH3OCOOC2H5(g)。其他条件相同时，CH3OCOOCH3的平衡转化率()与温度(T)、反应物配比Rn(C2H5OCOOC2H5)n(CH3OCOOCH3)的关系如图所示。三种反应物配比分别为11、21、31。下列说法不正确的是()A该反应的正反应H0B增大反应物中CH3OCOOCH3的浓度能提高
11、C2H5OCOOC2H5的平衡转化率C650 ，反应物配比为11时，平衡常数K6D当C2H5OCOOC2H5与CH3OCOOC2H5生成速率之比为12时，反应达到平衡状态解析：选C。A项，由图可知，配比一定时，温度越高，CH3OCOOCH3的平衡转化率越大，升高温度，平衡向正反应方向移动，则该反应的正反应为吸热反应，所以H0，正确；B项，增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，CH3OCOOCH3的含量越高，C2H5OCOOC2H5的转化率越大，正确；C项，由图可知，R3表示反应物配比为11，650 时CH3OCOOCH3(g)的转化率约为60%，令反应物起始物质的量为1 mol，体
12、系体积为1 L，则C2H5OCOOC2H5(g)CH3OCOOCH3(g)2CH3OCOOC2H5(g)开始/mol： 110变化/mol： 0.6 0.6 1.2平衡/mol： 0.4 0.4 1.2故该温度下平衡常数K9，错误；D项，C2H5OCOOC2H5与CH3OCOOC2H5生成速率分别为逆反应、正反应速率，速率之比为12，等于化学计量数之比，正、逆反应速率相等，反应达到平衡，正确。12(2019浙江91联盟联考)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g)2Z(g)H0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：t/mi
13、n2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是()A反应前2 min的平均速率v(Z)2.0103 molL1min1B其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前 v(逆)v(正)C该温度下此反应的平衡常数K1.44D其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大解析：选C。根据表格中的数据，列出平衡三段式，逐项分析。A项，根据表中的数据可求得在前2 min内生成Z为0.08 mol，故v(Z)4.0103 molL1min1；B项，由于该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，v(逆)v(正)；C项，根据平衡常数的表达式K1.44；D项，因该
14、反应前后气体化学计量数和相等，其他条件不变时，再充入0.2 mol Z，达到平衡时，与原平衡为等效平衡，X的体积分数不变。二、非选择题13节能减排已经成为全社会的共识，浙江省在原先推行乙醇汽油的基础上，开始试点甲醇汽油(即在汽油中添加一定量的甲醇)，根据检测的数据分析认为，若绍兴全市的100余万辆机动车全部使用甲醇汽油，一年内能减少有害气体(一氧化碳)排放将近100万吨。甲醇常利用煤气化过程中生成的CO和H2来制备：CO2H2CH3OH。请回答下列问题：(1)关于该自发反应的下列说法中，正确的是_(填字母)。AH0，S0BH0，S0CH0，S0DH0，S0(2)现进行如下实验，在体积为1 L的
15、密闭容器中，充入1 mol CO和3 mol H2，测得CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，CO的平均反应速率v(CO)_mol/(Lmin)，该反应的平衡常数K_。(3)恒容条件下，达到平衡后，下列措施中能使增大的有_。A升高温度B充入He气C再充入1 mol CO和3 mol H2D使用催化剂解析：(1)该反应为气体体积减小的反应，所以该反应S0，反应自发进行，故HTS0，所以H0。(2)由图可知，10 min时反应达到平衡，平衡时CO浓度为0.25 mol/L，则c(CO)(1.000.25) mol/L0.75 mol/L，则平衡时c(CH3OH)c(CO
16、)0.75 mol/L，平衡时c(H2)3 mol/L2c(CO)1.5 mol/L，则：v(CO)0.075 mol/(Lmin)，平衡常数K或1.33。(3)A.正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，减小，故A错误；B.充入He气，恒温恒容下，各物质浓度不变，平衡不移动，则不变，故B错误；C.再充入1 mol CO和3 mol H2，等效为增大压强，平衡正向移动，增大，故C正确；D.使用催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡移动，不变，故D错误。答案：(1)C(2)0.075(或1.33)(3)C14(2019浙江新高考研究联盟第一次联考)苯硫酚(C6H5SH)是一种用途广泛的有机合成中间
17、体。工业上用常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备苯硫酚，但会有副产物苯(C6H6) 生成。：C6H5Cl(g)H2S(g)C6H5SH(g)HCl(g)H116.8 kJ/mol：C6H5Cl(g)H2S(g)=C6H6(g)HCl(g)S8(g)H2反应的焓变不易测量，现查表得如下数据：C6H5SH(g)=C6H6(g)S8(g)H329.0 kJ/mol请回答：(1)反应为不可逆反应，请简述理由：_。(2)现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度，得到图1和图2。下列说法不正确的是_。A由图1可知，相同条件下
18、反应的活化分子百分数大于反应的活化分子百分数B图1中C6H5SH的浓度在590 K随温度变化的原因可能是反应中消耗反应物，使反应平衡逆向移动C其他条件不变，由图1可知，氯苯的转化率随温度的升高而降低D由图2可知，若要提高C6H5SH的产量，可提高硫化氢与氯苯起始物质的量之比590 K时，氯苯和硫化氢混合气体(体积比12.5，总物质的量a mol)在V L的固定容积中进行反应，达到平衡时，测得容器中苯硫酚的物质的量为a/7 mol，苯的物质的量为a/14 mol，则该温度下反应的平衡常数为_(保留两位有效数字)。请根据图1、图2，在下图中画出恒温恒容条件下反应主产物苯硫酚的物质的量浓度随时间变化
19、的曲线图。解析：(1)根据盖斯定律，由得出H2H1H3，求出H245.8 kJ/mol，根据GHTS，因为H20，说明其正反应是自发反应，而逆反应为非自发反应。(2)A.根据图1，反应的化学反应速率比反应快，说明相同条件下，反应的活化分子百分数大于反应的活化分子百分数，故A说法正确；B.根据反应和反应的化学反应方程式，氯苯和硫化氢都是反应物，因为反应是不可逆反应，升高温度，反应中消耗氯苯和硫化氢，相当于减少反应中反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动，苯硫酚的浓度降低，故B说法正确；C.根据图1，反应中氯苯的转化率随温度的升高而升高，故C说法错误；D.根据图2，硫化氢与氯苯的起始物质的量之比大于2
20、.5时，苯硫酚的浓度反而降低，故D说法错误。 C6H5Cl(g)H2S(g)C6H5SH(g)HCl(g) a/7 a/7 a/7 a/7C6H5Cl(g)H2S(g)=C6H6(g)HCl(g)S8(g) a/14 a/14 a/14 a/14开始时，氯苯的总物质的量为a mol mol，硫化氢的总物质的量为a mol mol，达到平衡时，氯苯的物质的量为() mol mol，硫化氢的物质的量为() mol mol，根据化学平衡常数的表达式K0.86。根据图1和图2，随着反应的进行，苯硫酚的浓度先增加，后降低，因此图像是。答案：(1)反应的H245.8 kJ/mol0，说明其正反应是自发反应
21、，而逆反应为非自发反应，所以反应为不可逆反应(2)CD0.8615研究CO、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(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。温度/400500800平衡常数K9.9491则H2_0(填“”或“”)；在500 时，把等物质的量浓度的CO和H2
22、O(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_。(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，对应反应；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
23、)H2(g)CO2(g)，可知CO的起始浓度为0.02 molL1，则CO的平衡转化率为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，即T10；由图示知60 s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100 molL10.040 molL10.060 molL1，根据v可知：v(N2O4)0.001 0 molL1s1；求平衡常数可利用三段式：N2O4(g)2NO2(g)起始量/molL1 0.100 0转化量/molL1 0.060 0.120平衡量/molL1 0.040 0.120K10.36。(2)100 时达
24、平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T100 ；由c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此时消耗N2O4 0.002 0 molL1s110 s0.020 molL1，由三段式：N2O4(g)2NO2(g)起始量/molL1 0.040 0.120转化量/molL1 0.020 0.040平衡量/molL1 0.020 0.160K21.28。(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。答案：(1)大于0.001 00.36(2)大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高平衡时，c(NO2)0.120 molL10.002 0 molL1s110 s20.160 molL1，c(N2O4)0.040 molL10.002 0 molL1s110 s0.020 molL1，K21.28。(3)逆反应将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆反应方向移动- 11 -
