2014年高考总复习新课标化学：课时作业21

课时作业(二十一)

一、选择题

1．(2013·石家庄质检)橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如下图：在其拉伸过程中有放热现象，反之吸热。25 ℃、101 kPa时，下列化学反应的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是()

A．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O

B．2H2＋O2===2H2O

C．CaCO3===CaO＋CO2↑

D．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

答案 A

解析根据题意，所选化学反应应符合ΔH>0、ΔS>0且常温下能自发反应，A选项符合该要求。

2．(2012·山东师大附中一测)在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是() A．混合气体的压强

B．混合气体的平均相对分子质量

C．A的物质的量浓度

D．气体的总物质的量

答案 B

解析本题考查化学平衡状态的判断，意在考查考生的分析、推理能力。因反应前后气体分子数不变，故无论反应是否平衡，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变；A为固态，其物质的量浓度为常数；若反应正向移动，混合气体的质量增加，则混合气体的平均相对分子质量变大，反之变小，故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态。

3．(2012·山东省实验中学一诊)下列关于平衡常数的说法正确的是()

A．一定温度下的可逆反应，只有达到平衡状态时才具有平衡常数

B．化学平衡移动时，平衡常数一定改变

C．对于一个确定的反应来说，平衡常数的数值越大，反应限度越大

D．化学平衡常数大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大

答案 C

解析本题主要考查化学平衡常数，意在考查考生的理解能力。一定温度下，对于已确定的可逆反应，不论其是否达到化学平衡状态，其化学平衡常数都存在且为定值；如果通过改变反应物的浓度引起化学平衡移动，其化学平衡常数不变；平衡常数的大小与反应物的转化率大小无必然联系。

4．如图表示某可逆反应在使用和未使用催化剂时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是()

A．a与b相比，b的活化能更高

B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量

C．a与b相比，反应的平衡常数一定不同

D．a与b相比，a对应的反应速率更快

答案 B

解析由图知该反应放热，B项对；因催化剂不能使平衡发生移动，故相同温度下a、b反应的平衡常数相同，C项错；b为使用催化剂时的情况，其对应的反应速率更快些，D项错。

5．下列关于ΔH－TΔS说法中正确的是() A．ΔH－TΔS可用于判断所有条件下的反应能否自发进行

B．ΔH－TΔS只用于判断温度、体积一定的反应能否自发进行

C．ΔH－TΔS只用于判断温度、压强一定的反应能否自发进行

D．ΔH－TΔS<0的反应，在该条件下一定剧烈反应

答案 C

解析在不同温度、压强下ΔH－TΔS的值不同，所以选项A、B都不正确；

ΔH－TΔS<0能判定反应可以自发进行，但不一定是剧烈反应，所以答案为C。

6．在体积固定的密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) 2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的起始浓度分别为0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡后各物质的浓度可能是() A．X2为0.1 mol/L B．Y2为0.4 mol/L

C．Z2为0.6 mol/L D．Y2为0.6 mol/L

答案 B

解析为了确定平衡时各物质浓度的范围，应分两种情况讨论，并假设反应进行完全，以确定平衡时各物质浓度的极值。

(1)若平衡从正反应方向建立：假设X2、Y2最大限度地转化为Z2，即Y2完全反应，所生成的Z2的浓度为0.2 mol/L，Z2的最大浓度为0.4 mol/L。

(2)若平衡从逆反应方向建立：假设Z2全部转化为X2和Y2，则转化生成的X2、Y2的浓度为0.1 mol/L、0.3 mol/L，X2、Y2的最大浓度为0.3 mol/L、0.6 mol/L。所以平衡时，0.1 mol/L

7．在425 ℃，1 L密闭容器内充入下列气体物质进行的反应达到平衡，分析下面示意图，从选项中选出与从示意图中读出的相关信息不一致的选项()

A．图(1)表示的反应为H2(g)＋I2(g) 2HI(g)

B．图(1)中H2的转化率加上图(2)中HI的转化率等于100%

C．同温同压下，只要物质比例适当，从正、逆反应方向都可以建立同一平衡状态

D．相同条件下，分别从正、逆反应方向建立等同的平衡状态，所用的时间

相同

答案 D

8．容积固定的密闭容器内发生反应X(g)＋2Y(g) 2Z(g) ΔH ＝a kJ/mol(a ＞0)，若向密闭容器中通入1 mol X 和2 mol Y ，达平衡状态时，吸收热量b kJ ，则下列判断正确的是 ( )

A ．当a ＝b ＞0时，该反应达到化学平衡状态

B ．该反应达到化学平衡状态时，一定有a ＞b

C ．当密闭容器内气体密度不再改变时，该反应达到化学平衡时状态

D ．密闭容器中X 和Y 的物质的量比为1∶2时，该反应达到化学平衡状态 答案 B

解析 热化学方程式中的ΔH ＝a kJ/mol ，是指1 mol X 完全反应吸收热量a kJ ，因为是可逆反应，达到化学平衡状态时1 mol X 和2 mol Y 不可能完全反应，所以一定有a ＞b ，A 项错，B 项对。因为反应前后都是气体，气体物质总质量不变，且容器体积不变，故气体密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，C 项错。反应过程中X 和Y 的物质的量比始终是1∶2，D 项错。

9．(2012·辽宁本溪一中月考)在一定温度下的密闭容器中存在如下反应：

2SO 2(g)＋O 2(g)

催化剂

△2SO 3(g)，已知c (SO 2)始＝0.4 mol/L ，c (O 2)始＝1 mol/L ，经测定该反应在该温度下的平衡常数K ＝19，则此反应中用浓度表示SO 2的转化量为

( )

A ．0.24 mol/L

B ．0.28 mol/L

C ．0.32 mol/L

D ．0.26 mol/L 答案 C

解析

2SO 2(g)＋O 2(g)

催化剂

△2SO 3(g) 起始量/mol 0.4 1 0

转化量/mol x 0.5x x

平衡量/mol 0.4－x 1－0.5x x

由平衡常数的定义得：

K＝c2(SO3)

c2(SO2)·c(O2)＝

x2

(0.4－x)2×(1－0.5x)

＝19，将选项中的数据代入验证，可

得x＝0.32。

10．(2012·郑州市预测)一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2>t1)。

A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝0.4

t1mol·L

－1·min－1

B．平衡时CO 转化率为66.67%

C．该温度下反应的平衡常数为1

D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60 mol，n(H2O)＝1.20 mol，则平衡时n(CO2)＝0.20 mol

答案 C

解析根据化学方程式可知在t1 min内生成0.4 min H2，因此在t1 min内的

平均速率为v(H2)＝

0.40 mol

2 L×t1 min

＝

0.20

t1mol·L

－1·min－1，故A项错误。根据化学方

程式可知t1、t2时刻均有n(CO)＝0.8 mol，n(H2O)＝0.2 mol，n(CO2)＝n(H2)＝0.4 mol，故表格中t1、t2时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO的平衡转化率为0.4 mol/1.2 mol×100%＝33.33%，故B项错误。由于该反应是一个气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C项正确。根据平衡常数值可计算出D选项中平衡时n(CO2)＝0.40 mol，故D项错误。

11．(2013·大同高三学情调研)某温度下，反应2A(g) B(g)＋C(g)的平衡常数为1，在容积为2 L的密闭容器中加入A(g)，20 s时测得各组分的物质的量如下表：

下列说法正确的是() A．反应前20 s的平均速度为v(A)＝0.06 mol·L－1·s－1

B．20 s时，正反应速率等于逆反应速率

C．达到平衡时，A(g)的转化率为100%

D．若升高温度，平衡常数变为0.5，则反应的ΔH<0

答案 D

解析根据方程式可知，20 s内消耗A(g)的物质的量是1.2 mol，所以反应

前20 s的平均速率为v(A)＝

1.2 mol

2 L×20 s

＝0.03 mol·L－1·s－1，A项不正确；20 s时，

A(g)、B(g)、C(g)的物质的量浓度分别是0.6 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.3 mol·L－1，

此时，0.3×0.3

0.62＝0.25<1，因此平衡向正反应方向移动，B项不正确；可逆反应

的转化率不可能是100%，所以C项不正确；升高温度，平衡常数减小，平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即ΔH<0，D项正确。

12．(2012·辽宁测试)在体积、温度都相同的条件下，反应2A(g)＋2B(g) C(g)＋3D(g)分别从下列两条途径建立平衡：

Ⅰ.A、B的起始物质的量均为2 mol；

Ⅱ.C、D的起始物质的量分别为2 mol和6mol。

以下叙述中不正确的是() A．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同

B．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的平均相对分子质量相同

C．达平衡时，Ⅰ途径的反应速率v A等于Ⅱ途径的反应速率v A

D．达平衡时，Ⅰ途径所得混合气体的密度为Ⅱ途径所得混合气体密度的1 2

答案 C

解析途径Ⅱ中2 mol C和6 mol D按方程式转化为A、B，相当于4 mol A 和4 mol B，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故在恒温、恒容条件下，途径Ⅰ和途径Ⅱ将建立等效平衡，A、B均正确；因为途径Ⅱ达平衡时各组分的浓度为途径Ⅰ的两倍，达平衡时途径Ⅰ的反应速率v A小于途径Ⅱ的反应速率v A，C项错误。

二、非选择题

13．(2012·北京市检测)一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)＋2H2O(g) SiO2(s)＋4HF(g)ΔH＝＋148.9 kJ/mol。

(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填字母序号)。

a．v消耗(SiF4)＝4v生成(HF)

b．容器内气体压强不再变化

c．容器内气体的总质量不再变化

d．HF的体积分数不再变化

(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。

通过a或1

___________________________________________________________。

(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应________(填序号)。

a．一定向正反应方向移动

b．一定向逆反应方向移动

c．一定是减小压强造成的

d．一定是升高温度造成的

e．SiF4的平衡转化率一定增大

(4)反应进行2 min时，容器内气体的密度减小了0.03 g/L，则这2 min内该反应的反应速率v(HF)＝________ mol/(L·min)。

答案(1)bcd

(2)a＝1.60(或b＝0.80)，说明在一定条件下，t1～t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，所以t1时反应已经达到化学平衡状态

(3)ade

(4)0.001

解析(2)0 min～t1min，反应消耗的SiF4为0.4 mol，根据已知反应可确定消

耗的H2O为0.8 mol，故a＝1.6, t2 min时，H2O依然为1.6 mol，故b＝0.8。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。(4)反应中气体密度之所以减小，是因为反应生成了SiO2固体，即2 min内生成SiO2固体的质量为1 L×0.03 g/L＝

0.03 g，即生成HF 0.002 mol，故v(HF)＝

0.002 mol

1 L×

2 min

＝0.001 mol/(L·min)。

14．(2012·山东潍坊期末)向2 L固定容积的密闭容器中加入一定量的NH3、H2和N2三种气体，一定条件下发生反应2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)ΔH>0，各物质浓度随时间变化如图1所示。图2为t时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且两个阶段各改变一种不同的条件。

(1)能证明反应达到平衡状态的是________(填标号，下同)。

A．容器内压强不再发生变化

B．N2的体积分数不再发生变化

C．容器内气体质量不再发生变化

D．容器内气体密度不再发生变化

(2)若t1＝15 s，则t0～t1阶段以H2浓度变化表示的反应速率为________。

(3)t3～t4阶段改变的条件为______________________________________。

(4)上述反应的平衡常数K＝________(保留两位小数)；向容器中再通入1.4 mol NH3、0.8 mol H2，平衡________移动(填“向右”“向左”或“不”)。

答案(1)AB(2)0.02 mol·L－1·s－1

(3)升高温度(4)0.17向左

解析(1)该反应正向为气体体积增大的可逆反应，A、B项正确；根据质量守恒定律可知，C、D项无论反应是否达到平衡，均不发生改变。

(2)v(H2)＝(0.6 mol·L－1－0.3 mol·L－1)/15 s

＝0.02 mol·L－1·s－1。

(3)该反应为气体体积增大的吸热反应。t3时刻条件改变，正、逆反应速率瞬间增大，且正反应速率大于逆反应速率，故该改变的条件为升高温度。

(4)该反应的平衡常数为K＝[c(N2)·c3(H2)]/c2(NH3)＝0.5×0.63/0.82≈0.17(mol·L－1)2。再通入NH3和H2后，NH3、H2和N2的浓度分别为：1.5 mol·L－1、1.0 mol·L－1、0.5 mol·L－1，代入平衡常数表达式：0.5/1.52≈0.22>0.17，故平衡向逆反应方向移动。

15．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。

已知：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：

(1)上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。

(2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有________(选填字母)。

(4)830 ℃时，在2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。

答案(1)放热(2)增大增大(3)BC(4)60%

解析(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)升高温度，正、逆反应速率均增大；容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。

(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，即若n(CO2)×n(H2)

(4)830 ℃时，化学平衡常数为1，

CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)

起始浓度(mol·L －1) 2 3 0 0

转化浓度(mol·L －1) x x x x

平衡浓度(mol·L －1) (2－x ) (3－x ) x x

平衡常数K ＝c (H 2)×c (CO 2)c (CO )×c (H 2O )＝x 2

(2－x )(3－x )

＝1，解得x ＝1.2，则CO 的转化率＝1.2 mol·L －1

2 mol·L －1

×100%＝60%。 16．合成氨工业的核心反应是：N 2(g)＋3H 2(g) 催化剂

高温、高压

2NH 3(g) ΔH ＝Q kJ·mol －1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：

(1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E 1和E 2的变化是：E 1________，E 2________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)在500 ℃、2×107 Pa 和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N 2和

1.5 mol H 2，充分反应后，放出的热量________(填“<”、“>”或“＝”)46.2 kJ ，理由是______________________________________________________________。

(3)关于该反应的下列说法中，正确的是________。

A ．ΔH >0，ΔS >0

B ．ΔH >0，ΔS <0

C ．ΔH <0，ΔS >0

D ．ΔH <0，ΔS <0

(4)将一定量的H 2(g)和N 2(g)放入1 L 密闭容器中，在500 ℃、2×107 Pa 下达到平衡，测得N 2为0.10 mol ，H 2为0.30 mol ，NH 3为0.10 mol 。则该条件下达到平衡时H 2转化为NH 3的转化率为________。该温度下的平衡常数K 的值为________。若升高温度，K 值________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)在上述(4)反应条件的密闭容器中，欲提高合成氨的转化率，下列措施可行的是________(填字母)。

A ．向容器中按原比例再充入原料气

B ．向容器中再充入惰性气体

C ．改变反应的催化剂

D．分离出氨

答案(1)减小减小

(2)<此反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应，所以放热小于46.2 kJ

(3)D(4)33.3% 3.7减小(5)AD

解析(1)在反应体系中加入催化剂，降低了活化能，故E1和E2均减小。(3)根据题给的图像可以看出合成氨的反应为放热反应，故ΔH<0；又因为合成氨的反应为气体体积减小的反应，故ΔS<0；所以选D。

(4)根据三段法进行计算：

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)

起始浓度(mol/L): 0.15 0.45 0

改变浓度(mol/L): 0.05 0.15 0.10

平衡浓度(mol/L): 0.10 0.30 0.10

故达到平衡时H2的转化率为0.15

0.45×100%＝33.3%。

该温度下，平衡常数K＝

c2(NH3)

c(N2)·c3(H2)

＝3.7；若升高温度，平衡向逆反应方向

移动，故K值将减小。(5)向容器中按原比例再充入原料气，相当于增大压强，平衡正向移动；分离出氨气，平衡正向移动；而向容器中再充入惰性气体、改变反应的催化剂均不能使平衡发生移动。