高考化学一轮复习典型易错讲解人教版山西专用化学反应速率和化学平衡2
课时作业(二十二)
(时间：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是 ( )
A．混合物中各组分的浓度改变
B．正、逆反应速率改变
C．混合物中各组分的含量改变
D．混合体系的压强发生改变
解析：如果混合物中各组分的浓度变化而各组分的含量不变，则平衡不发生移动；使用合适的催化剂，正、逆反应速率都改变，但平衡不移动；如果反应前后气体总物质的量不变，则压强对平衡无影响。
答案：C
2．(2013年江西省丰、樟、高、宜四市联考)下列说法中正确的是 ( )
A．熵增加且放热的反应一定是自发反应
B．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应
C．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应
D．非自发反应在任何条件下都不能发生
解析：熵增加且放热的反应一定是自发反应，因为ΔH－TΔS<0，故A项正确；有些熵减的过程也能自发进行，非自发反应熵不一定减小或不变，B项错误；放热反应不一定都是自发进行的反应，有些吸热反应也能自发进行，如CH3COOH＋NH4HCO3===CH3COONH4＋CO2↑＋H2O，C项错误；有些吸热反应，在室温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行，D项错误。
答案：A
3．在恒温、恒容的条件下，有反应2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)，现从两条途径分别建立平衡。途径Ⅰ：A、B的起始浓度均为2 mol/L；途径Ⅱ：C、D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L，则以下叙述正确的是 ( )
A．两途径最终达到平衡时，体系内混合气的浓度相同
B．两途径最终达到平衡时，体系内混合气的百分组成不同
C．达平衡时，途径Ⅰ的反应速率v(A)等于途径Ⅱ的反应速率v(A)
D．达平衡时，途径Ⅰ所得混合气的密度为途径Ⅱ所得混合气密度的1/2
解析：分析反应特点，反应前后气体分子数不变，把途径Ⅱ中的C、D的浓度转化为A、B的浓度，都是4 mol/L二者为等效平衡，混合气的百分组成相同，浓度不同A项、B项都不正确。由于途径Ⅱ中A的浓度大，故反应速率大，C不正确，恒容条件下，途径Ⅱ的浓度为Ⅰ的2倍，故其密度也是Ⅰ的2倍，D项正确。
答案：D
4．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是 ( )
A．①②③ B．②④⑤
C．①③⑤ D．②③④
解析：其反应为N2＋3H22NH3，该过程放热。①净化气体目的是防止催化剂中毒；②增压利于平衡右移，可提高原料转化率；③催化剂不能改变平衡，即不能改变原料的转化率；④分离产物平衡向产物方向移动，原料转化率提高；⑤将未转化的原料循环重复转化，可以提高原料转化率；故选B。
答案：B
5．(双选)(2012年南京、盐城市一模)在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表：
平衡常数与温度的关系
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
下列说法不正确的是 ( )
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B．25℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5
C．在80℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol/L，则此时v(正)>v(逆)
D．80℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol/L
解析：由表格中数据可看出，温度升高，化学平衡常数减小，即平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，A项错误；B项中反应与题干中反应的平衡常数互为倒数，故正确；由＝＝8>2，则反应向逆反应方向进行，则v(正)
0
C．曲线Ⅱ对应的条件改变是减小压强
D．T℃时，该反应的化学平衡常数为0.125
解析：本题主要考查反应速率、平衡移动、平衡常数的计算等知识点。A项，反应开始至a点时v(H2)＝＝1 mol·L－1·min－1，正确；B项，曲线Ⅰ和实线对比，升温，平衡时H2的物质的量变大，说明平衡逆向移动，该反应ΔH
<0，错误；C项，曲线Ⅱ和实线对比，平衡时H2的物质的量变小，说明平衡正向移动，对应的条件改变是增大压强，错误；D项，平衡时c(H2)＝1 mol·L－1，c(CO2)＝2 mol·L－1，c(CH3OH)＝c(H2O)＝1 mol·L－1，K＝＝＝0.5，错误。
答案：A
7．(2013年莆田市3月教学质检)为了探索外界条件对反应aX(g)＋bY(g)cZ(g)的影响，以X和Y物质的量比为a∶b开始反应，通过实验得到不同条件下达到平衡时Z的物质的量分数，实验结果如下图所示。以下判断正确的是 ( )
A．ΔH>0，a＋b>c B．ΔH>0，a＋bc D．ΔH<0，a＋bc，C项正确。
答案：C
8．(2012年马鞍山市高三质检)在密闭容器中，对于可逆反应A(？)＋3B(？)2C(g) ΔH<0，平衡时C的体积分数与温度和压强的关系如图所示，下列判断正确的是 ( )
A．当n(A)∶n(B)∶n(c)＝1∶3∶2时，反应达到平衡状态
B．A、B聚集状态均无法确定
C．压强增大时，混合气体的平均相对分子质量增大
D．其他条件不变，升高温度，反应的平衡常数增大
解析：由该条件不能确定是否达平衡，A项错误；由图知加压C%增加，表明加压平衡向右移动，根据平衡移动原理知正向是气体体积缩小的方向，则B一定是气体，A不确定，此时混合气体的总质量增加或不变，总物质的量在减小，则混合气体的平均相对分子质量增大，B项错误，C项正确；其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动，反应的平衡常数减小，D项错误。
答案：C
9．在一定条件下，N2＋3H22NH3达到平衡状态后，按如下操作，化学平衡不发生移动的是 ( )
A．保持T、V不变，充入HCl B．保持T、V不变，充入N2
C．保持T、p不变，充入He D．保持T、V不变，充入He
解析：保持T、V不变，充入HCl，HCl与NH3反应生成NH4Cl，平衡向正反应方向移动，A项错误；充入N2，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，B项错误；保持T、p不变，充入He，各物质的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，C项错误；充入He，各物质的浓度不变，平衡不移动，D项正确。
答案：D
10．(2012年北京西城测试)将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在不同温度下，该反应平衡状态时的部分数据见下表。下列说法正确的是 ( )
温度
平衡浓度/(mol·L－1)
c(NH3)
c(CO2)
T1
0.1
T2
0.1
A.若T2>T1，则该反应的ΔH<0
B．向容器中充入N2，H2NCOONH4质量增加
C．NH3体积分数不变时，说明该反应达到平衡
D．T1、T2时，H2NCOONH4转化的Δn(T2)＝2Δn(T1)
解析：观察表中数据可知，T1时CO2的平衡浓度是0.05 mol·L－1，T2时CO2的平衡浓度是0.1 mol·L－1。A项，若T2>T1，则升高温度，CO2的浓度增大，平衡正向移动，该反应的ΔH>0；B项，向容积恒定的容器中充入N2
，平衡不移动，H2NCOONH4质量不变；C项，反应中NH3的体积分数是恒定不变的，故NH3体积分数不变时，不能说明该反应已达到平衡状态；D项，由CO2的平衡浓度可知，T1、T2时，H2NCOONH4转化的Δn(T2)＝2Δn(T1)，正确。
答案：D
11．(2013年安徽江南十校)下图表示反应X(g)＋4Y(g)5Z(g) ΔH<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：
下列有关该反应的描述正确的是 ( )
A．若Z是有色气体，只压缩容器的体积，平衡不移动，则气体颜色不变
B．若升高温度，则X的平衡转化率减小，v(逆)增大，v(正)减小
C．若X和Y的平衡转化率相等，则起始时X和Y的物质的量之比为1∶4
D．若平衡时X的转化率为85%，则起始时Y的物质的量浓度为3.4 mol/L
解析：本题考查了化学反应速率和化学平衡的相关知识。A项，该反应前后气体体积不变，压缩体积，平衡不移动，但气体浓度变大，颜色加深；B项，升高温度时，正、逆反应速率均增大；C项，当X和Y按化学计量数之比投料时，平衡时二者的转化率相等；D项，平衡时，由X的转化率为85%可知Y的转化浓度为3.4 mol/L，则起始时Y的浓度必大于3.4 mol/L，故本题应选C。
答案：C
12．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 mol N2、
2 mol NH3
4 mol NH3
3 mol H2
NH3的浓度
(mol·L－1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列说法正确的是 ( )
A．2c1>c3 B．a＋b＝92.4
C．2p21
解析：甲、乙达到的平衡是等效平衡，所以a＋b＝92.4，α1＋α2＝1，α3<α2故α1＋α3<1，丙可以看作是2个乙分别达到化学平衡后又加压形成的，由于加压后平衡向气体体积减小的方向移动，所以2c1p3，A、C、D错。
答案：B
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
13．(9分)有A、B、C、D 4个反应：
反应
A
B
C
D
ΔH/kJ·mol－1
10.5
1.80
－126
－11.7
ΔS/J·mol－1·K－1
30.0
－113.0
84.0
－105.0
则在任何温度都能自发进行的反应是________；任何温度都不能自发进行的反应是________；另两个反应中，在温度高于________时可自发进行的反应是________，在温度低于________时可自发进行的反应是________________。
解析：反应是否自发，取决于ΔG是否小于0，ΔG小于0时，反应能自发进行。ΔG>0时，反应不能自发进行。B反应的ΔG一定大于0，C反应的ΔG一定小于0，所以B在任何温度下都不能自发进行。C在任何温度下都可以自发进行。A反应：ΔG＝ΔH－TΔS＝10.5 kJ·mol－1·K－1－30.0×10－3 kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>350 K，摄氏温度为77℃。对于D反应，ΔG＝ΔH－TΔS＝－11.7 kJ·mol－1－(－105.0×10－3 kJ·mol－1·K－1)×T<0，得T<111.4 K，摄氏温度为－161.6℃。
答案：C B 77℃ A －161.6℃ D
14．(13分)(2012年天津六校联考)根据下表所示化学反应与数据关系：
化学反应
平衡常数
温度
973 K
1173 K
①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)
K1
1.47
2.15
②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)
K2
2.38
1.67
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
K3
？
？
请回答：
(1)反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)写出反应③的平衡常数K3的表达式____________________________。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有________(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO浓度
(5)若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时________；t8时____________。
②若t4时降压，t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
解析：(1)由表可知，温度升高，反应①的K1增大，故该反应为吸热反应。
(2)反应③的平衡常数K3＝。
(3)K3＝，K1＝，K2＝，故K3＝。
(4)反应①为吸热反应，其逆反应为放热反应，反应②是放热反应，而反应③是反应①的逆反应与反应②的和，故反应③是放热反应，且反应前后气体的体积不变，故只有C、E可使平衡逆向移动。
(5)①由图可知，t2时改变的条件使反应速率增大，且平衡逆向移动，故改变的条件是升高温度或增大CO2的浓度(增大H2的浓度)；t8时改变的条件使反应速率加快且平衡不移动，故改变的条件是使用催化剂或加压(减小容器的容积)。
②若t4时降压，则反应速率减小，曲线在原来平衡曲线的下方，平衡不移动，故该曲线为水平直线，且纵坐标为t6时的v逆。
答案：(1)吸热 (2)K3＝
(3) (4)CE
(5)①升高温度或增大CO2的浓度(增大H2的浓度)
使用催化剂或加压(减小容器的容积)
②
15．(15分)(2013年唐山市期末)工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下：
(1)已知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式：__________________________________________________。
当温度升高时，化学平衡常数K值________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(2)硝酸厂尾气常用的处理方法是催化还原法：催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。
已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－483.6 kJ/mol
N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝＋67.7 kJ/mol
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ/mol
则8 g H2恰好将NO2转化成N2和H2O(l)时ΔH＝________。
(3)氨气是制取硝酸的重要原料，合成氨反应的化学方程式如下：N2＋3H22NH3，该反应在固定容积的密闭容器中进行。
①下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．3v正(N2)＝v逆(H2)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
②若在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合通入一个容积为2 L固定容积的密闭容器中，5 min后反应达平衡时，n(N2)＝1.2 mol，n(H2)＝1.2 mol，n(NH3)＝0.8 mol，则反应速率v(N2)＝________，平衡常数＝________(保留两位小数)。若保持容器的温度和容积不变，将上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，则平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
解析：(1)注意氨的催化氧化反应的条件和配平，由反应现象可知该反应为放热反应，升高温度，化学平衡常数将减小。(2)根据盖斯定律，由2×{①－③×2}－②得4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1210.9 kJ/mol。(3)根据化学方程式中N2和H2的计量关系，3v(N2)＝v(H2)时，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态；该反应在反应前后气体分子数发生了变化，故当压强不变时，说明反应达到平衡状态。
根据 N2＋ 3H22NH3
转化/mol 0.4 1.2 0.8
平衡/mol 1.2 1.2 0.8
v(N2)＝＝0.04 mol·L－1·min－1。根据平衡常数表达式知K＝
eq f(0.42,0.63×0.6)＝1.23。
答案：(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O 减小
(2)－1210.9 kJ/mol (3)①BC ②0.04 mol·L－1·min－1 1.23 向右
16．(15分)(2012年浙江理综)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：
化学方程式
焓变
ΔH/kJ·mol－1
活化能
Ea/kJ·mol－1
甲烷氧化
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
－802.6
125.6
CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)
－322.0
172.5
蒸气重整
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
206.2
240.1
CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)
165.0
243.9
回答下列问题：
(1)反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)在初始阶段，甲烷蒸气重整的反应速率________甲烷氧化的反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp)，则反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的Kp＝________；随着温度的升高，该平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于_______________。
(5)在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是________。
A．600 ℃，0.9 MPa B．700℃，0.9 MPa
C．800℃，1.5 MPa D．1000 ℃，1.5 MPa
②画出600℃，0.1 MPa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图：
(6)如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是________。
解析：(1)依题意有：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1 ①，
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1 ②，
①式－②式即得：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41.2 kJ·mol－1。
(2)因蒸气重整反应所需的活化能比甲烷氧化所需的活化能高，故CH4蒸气重整的反应速率应小于CH4氧化的反应速率。
(3)依题意，Kp＝，升高温度，平衡正向移动，故Kp值增大。
(4)观察表中所给4个反应的焓变可知：甲烷氧化反应属于强放热反应，可为强吸热的蒸气重整反应提供所需的能量，实现能量自给。
(5)①仔细观察题中所给两图不难找到最合适的反应条件是：700℃，0.9 MPa；②作图时注意：a.曲线的起点，从常温进料开始计时，此时H2物质的量分数为0；b.观察题图，在600℃，0.1 MPa条件下，最终H2的物质的量分数为70%，故H2的物质的量分数从0增大到70%后不再变化，具体示意图见答案。
(6)如果O2量过大，一方面CH4被过度氧化，则发生蒸气重整的CH4的量减少，导致生成H2的量相应减少；另一方面，O2量过大，会与生成的H2发生反应，也会导致H2的物质的量分数降低。
答案：(1)－41.2 (2)小于
(3) 增大
(4)系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸气重整反应提供了所需的能量(其他合理答案均可)
(5)①B
②
(6)甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应(其他合理答案均可)
