资源描述
其次单元 化学反应的方向和限度
(计时：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)
1．(2022·南昌二中月考)下列有关反应限度的叙述正确的是( )
A．可逆反应达到平衡状态后，转变外界条件后，若反应速率发生变化，则平衡肯定发生移动
B．大多数化学反应在肯定条件都有肯定限度
C．使用催化剂可降低反应活化能，加快反应速率，转变反应限度
D．FeCl3溶液与KSCN溶液反应达到平衡时，加入少量KCl固体，因K＋、Cl－与溶液颜色无关，所以溶液颜色不会变化
解析 A、C项错，催化剂能转变反应速率，但不能使平衡移动；D项错，由于K＋、Cl－不能使平衡移动而不使溶液颜色变化。
答案 B
2．肯定温度下，在一固定体积的密闭容器中，可逆反应A(s)＋3B(g)2C(g)达到平衡时，下列说法正确的是( )
①C的生成速率和C的分解速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③气体密度不再变化 ④混合气体的总压强不再变化 ⑤A、B、C的物质的量之比为1：3：2 ⑥混合气体的平均相对分子质量不变
A．②④⑤ B．①③④⑥
C．①②④⑥ D．①②③④⑤
解析 ①是推断平衡状态的本质依据，正确；②生成A、B都是逆反应方向，在任何条件下都成立，错误；③容器体积不变，气体密度不变，说明气体总质量不变，正确；④容器体积不变，恒温下，气体分子数在变，当分子数不变时，压强不变，正确；⑤A、B、C的物质的量之比不能说明反应是否达到平衡，错误；⑥随着反应进行，气体质量增大，气体总物质的量减小，相对分子质量增大，当相对分子质量不变时，达到平衡状态，正确。
答案 B
3．在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应：2M(g)＋N(g)W＋2Q(g) ΔH<0，下列图象正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是( )
解析 A项，W的状态不确定，若W为固体或液态时，气体密度由大到小，图象错误；若W为气态，则在恒容容器中，气体密度始终不变，图象错误。B项，W的状态不确定，所以气体相对分子质量变化状况不确定，错误。C项，反应热只与具体反应中各物质的化学计量数有关，与是否平衡无关。反应热始终不变，不能作为化学平衡状态的推断依据。D项，无论W是否是气体，产物Q的体积分数均由小到大，当Q的体积分数不变时，表明达到平衡状态，D项正确。
答案 D
4．(2022·云南师范高校附属中学质检)关于平衡常数，下列说法不正确的是( )
A．平衡常数不随反应物或生成物浓度的转变而转变
B．平衡常数随温度的转变而转变
C．平衡常数不随压强的转变而转变
D．使用催化剂能使平衡常数增大
解析 化学平衡常数只随温度的转变而转变。只要温度不变，对同一可逆反应来说，K值不变。
答案 D
5．(2022·深圳模拟)某恒定容器内发生的可逆反应的化学平衡常数表达式为：K＝。能推断该反应肯定达到化学平衡状态的依据是( )
①容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 ②v正(H2O)＝v逆(H2) ③容器中气体密度不随时间而变化 ④混合气体总压强不随时间而变化 ⑤消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
A．①②③ B．①②③④
C．② D．①④⑤
解析 依据平衡常数可知，该可逆反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，由于C为固体，若没有达到平衡，则混合气体的平均相对分子质量始终在发生变化，平均相对分子质量不变，说明反应已经达到平衡，①对；v正(H2O)＝v逆(H2)，说明反应达到平衡，②对；虽然容器的体积不变，但是气体的质量可变，当气体的密度不变时，说明反应达到了平衡状态，③对、④对；任何时刻消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，⑤错，正确选项为B。
答案 B
6．(2021·四川)在肯定温度下，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) ΔH<0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是( )
A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×10－3 mol/(L·min)
B．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K＝1.44
D．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 反应前2 min，Y的浓度变化为0.004 mol/L，则v(Z)＝2v(Y)＝0.004 mol/(L·min)，A项错误；此反应正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，v(正)>v(逆)，B项错误；由表可知7 min时反应已达到平衡，这时c(Z)＝0.012 mol/L，c(X)＝c(Y)＝0.01 mol/L，K＝＝1.44，C项正确；此反应是一个反应前后气体体积不变的反应，再充入0.2 mol Z，达到平衡后X的体积分数不变，D项错误。
答案 C
7．(2022·皖北协作区高三联考)已知反应A(s)＋B(g)C(g)＋D(g)的化学平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃
700
800
830
1 000
1 200
化学平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
下列说法正确的是( )
A．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
B．该反应为吸热反应
C．单位时间内生成B和D的物质的量相等时，该反应处于平衡状态
D．其他条件不变时，增大体系的压强，化学平衡常数减小
解析 A项错误，物质A是固态的，其浓度应视为常数1，不应写入平衡常数表达式中；B选项错误，从题目供应的化学平衡常数与温度的关系可知，升温使该反应的平衡常数减小，说明升温平衡逆向移动，此反应是放热反应；C选项正确，反应式中B和D的计量数之比是1：1，单位时间内生成B和D的物质的量相等，即v正(B)＝v逆(B)，反应达到平衡状态；D选项错误，化学平衡常数只随温度的变化而变化。
答案 C
8．(2022·南昌调研)1 mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：
X(g)＋aY(g)bZ(g)
反应达到平衡后，测得X的转化率为50%。在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的，则a和b的数值可能是( )
A．a＝1，b＝1 B．a＝2，b＝1
C．a＝2，b＝2 D．a＝3，b＝3
解析 在同温同压下，气体的密度与气体的物质的量成反比，由题给反应方程式可得：
X(g) ＋ aY(g) bZ(g)
起始： 1 mol a mol 0
转化： 0.5 mol 0.5a mol 0.5b mol
平衡： 0.5 mol 0.5a mol 0.5b mol
得：＝，简化可得a＝2b－1，只有A选项符合。
答案 A
9．(2022·湖北联考)容积均为1 L的甲、乙两个恒容容器中，分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1 mol B，相同条件下，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g) ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示，下列说法不正确的是( )
A．x＝1
B．此条件下，该反应的平衡常数K＝4
C．给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
D．甲和乙中B的平衡转化率相等
解析 由题图知，两容器中A的转化率相同，说明压强不影响平衡的移动，所以x＝2，A项错误。甲容器中，平衡时，A的浓度为1 mol/L，则B的浓度为1 mol/L，C的浓度为2 mol/L，依据平衡常数表达式得K＝4，B项正确。上升温度，平衡向逆反应方向移动，导致平衡转化率降低，但能加快反应速率，缩短反应达到平衡所用的时间，C项正确。由甲和乙中A的转化率相同知，B的平衡转化率也相等，D项正确。
答案 A
10．(2022·天津)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系肯定正确的是( )
A．容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙
B．SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙
C．c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙>k乙
D．反应放出或吸取热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙
解析 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
甲： 2 mol 1 mol 0
乙： 1 mol 0.5 mol 0
丙： 0 0 2 mol
由甲、乙、丙中各物质的物质的量的关系可知，甲、丙属于等效平衡，故容器内压强p甲＝p丙，SO3的质量m甲＝m丙。甲、乙相比，乙相当于甲减压使容器容积变为原容积的2倍，减压会使平衡逆向移动，使p乙>p甲，即p甲<2p乙，SO3的质量m乙<m甲，即m甲>2m乙。甲、乙、丙中，起始时各物质的物质的量之比均等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，故反应达到平衡时，c(SO2)与c(O2)之比k甲＝k丙＝k乙。甲、丙中反应是从正、逆两个不同起始方向进行的，且甲、丙达到的平衡属于等效平衡；若甲、丙中反应物的转化率均为50%，则甲中放出的热量与丙中吸取的热量相等；若甲、丙中反应物的转化率不相等，则甲中放出的热量与丙中吸取的热量不相等。
答案 B
二、非选择题(本大题共4小题，共50分)
11．(12分)(2022·石家庄质检一)T ℃时，在容积为0.5 L的密闭容器中发生如下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(s) ΔH<0(m、n、p、q为最简整数比)。A、B、C、D的物质的量变化如图所示。
(1)前3 min，v(C)＝________。
(2)当下列物理量不再发生变化时，表明该反应已达到平衡状态的是________(填选项字母)。
A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．混合气体的平均相对分子质量
D．B的物质的量
E．混合气体的总物质的量
(3)T ℃时，该反应的平衡常数K＝________。
(4)反应达到平衡后，下列措施对A的转化率无影响的是________(填选项字母)。
A．保持体积不变，再通入2 mol A和1 mol B
B．移走一部分D
C．把容器的体积缩小一倍
D．上升温度
(5)T ℃时，容积为1 L的密闭容器中，起始时充入0.2 mol A、0.4 molB、0.3 mol C、0.5 mol D，此时v正____________v逆(填“>”、“<”或“＝”)，推断的依据是_______________________________
_________________________________________________________。
解析 依据图像可得m：n：p：q＝0.4：0.2：0.6：0.2＝2：1：3：1，可知反应方程式为：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)。
(1)v(C)＝＝0.4 mol·L－1·min－1。
(2)因该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故在整个反应过程中，混合气体的压强和总的物质的量均不变，为恒量，不能说明反应达到平衡状态，故A、E错误；因D为固体，所以混合气体的密度和平均相对分子质量在反应过程中会不断变化，即反应正向进行，ρ混、均减小，当其不变时，为平衡状态，故B、C、D均可说明反应达平衡。
(3)K＝＝1.69。
(4)由于D为固体，m＋n＝p，故移走一部分D或把容器的体积缩小一倍，平衡均不移动，A的转化率不变；由图像可知起始加入A、B的物质的量分别为0.8 mol、1.0 mol，若再通入2 mol A、1 mol B，A、B的物质的量之比发生转变，A的转化率也会随之转变，上升温度平衡确定移动，A的转化率会发生转变。
(5)QC＝＝1.69＝K，该状态为平衡状态，v正＝v逆。
答案 (1)0.4 mol·L－1·min－1
(2)BCD
(3)1.69
(4)BC
(5)＝ ＝＝1.69＝K(或浓度商与平衡常数相等或QC＝K，其他合理答案也可)
12．(12分)某科学试验小组将6 mol A和 8 mol B 充入2 L的密闭容器中，某温度下，发生的反应为A(g)＋3B(g)C(g)＋D(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。测得B的物质的量随时间变化的关系如图所示(实线)。
(1)下列时间段A的平均反应速率最大的是________(填选项字母，下同)，最小的是________。
A．0～1 min B．1～3 min
C．3～8 min D．8～11 min
(2)b点的正反应速率________(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。
(3)平衡时B的转化率为________，该温度下的化学平衡常数K＝________。
(4)仅转变某一试验条件再进行两次试验，测得B的物质的量随时间变化如图中虚线所示。
试验
转变的条件
推断的理由
①曲线Ⅰ
②曲线Ⅱ
解析 (1)由图中数据，可计算出0～1 min时，vA＝vB＝×(4 mol·L－1－3 mol·L－1)÷1 min＝1/3 mol·L－1·min－1,1～3 min时，vA＝×(3 mol·L－1－1.5 mol·L－1)÷2 min＝0.25 mol·L－1·min－1，3～8 min时，vA＝×(1.5 mol·L－1－1 mol·L－1)÷5 min＝1/30 mol·L－1·min－1，8～11 min时，vA＝×(1 mol·L－1－1 mol·L－1)/3 min＝0 mol·L－1·min－1，故平均反应速率最大的是A项，最小的是D项。
(2)b点没达到平衡，且下一时刻B的物质的量减小，说明反应向正方向进行，故正反应速率大于逆反应速率。
(3) A(g)＋3B(g)C(g)＋D(g)
6 8 0 0
2 6 2 2
4 2 2 2
B的转化率＝×100%＝×100%＝75%。平衡时A、B、C、D的物质的量浓度分别为2 mol/L、1 mol/L，1 mol/L、1 mol/L，则K＝＝＝0.5。
答案 (1)A D
(2)大于
(3)75% 0.5
(4)①上升温度 达到平衡的时间缩短，平衡时B的物质的量增大，平衡逆向移动 ②增大压强 达到平衡的时间缩短，平衡时B的物质的量削减，平衡正向移动
13．(13分)(1)反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH1，平衡常数为K1
反应Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) ΔH2，平衡常数为K2
在不同温度时K1、K2的值如下表：
700 ℃
900 ℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67
反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH，平衡常数K，则ΔH＝________(用ΔH1和ΔH2表示)，K＝________(用K1和K2表示)，且由上述计算可知，反应
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)肯定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入肯定量的CO2气体，发生反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH>0，CO2的浓度与时间的关系如图所示：
①该条件下反应的平衡常数为________；若铁粉足量，CO2的起始浓度为2.0 mol·L－1，则平衡时CO2的浓度为________mol·L－1。
②下列措施中能使平衡时增大的是________(填选项字母)。
A．上升温度
B．增大压强
C．再充入肯定量的CO2
D．再加入肯定量铁粉
解析 (1)目标反应可由上述两个反应相减得到，ΔH＝ΔH1－ΔH2，K＝，随温度上升，K1增大，K2减小，所以增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应。
(2)①平衡时c(CO2)＝0.5 mol·L－1，c(CO)＝1 mol·L－1，K＝2。设平衡时c(CO)＝a mol·L－1，则平衡时c(CO2)＝(2－a) mol·L－1，则K＝2＝，解得a＝2/3。②上升温度，平衡正向移动，A项正确。增大压强，平衡不移动，B项错误。充入肯定量的CO2，最终得到的是等效平衡，C项错误。铁粉浓度不影响平衡的移动，D项错误。
答案 (1)ΔH1－ΔH2 吸热
(2)①2.0 0.67(或2/3) ②A
14．(13分)(2021·新课标全国Ⅱ)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g), 在肯定温度进行如下反应：
A(g)B(g)＋C(g) ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
3
8
总压强
p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
时间t/h
16
20
25
30
总压强
p/100 kPa
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题：
(1)欲提高A的平衡转化率，应实行的措施为________。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________，平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K________。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A)，n总＝________mol，n(A)＝________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L－1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律，得出的结论是______________________，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为________ mol·L－1。
解析 (1)A(g)B(g)＋C(g)的正向反应是一个气体体积增大的吸热反应，故可通过降低压强、升温等方法提高A的转化率。(2)在温度肯定、容积肯定的条件下，气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比。求解平衡常数时，可利用求得的平衡转化率并借助“三行式”进行，不能用压强代替浓度代入。(3)n(A)的求算也借助“三行式”进行。a＝0.051，从表中数据不难得出：每隔4 h，A的浓度约削减一半，依此规律，12 h时，A的浓度为0.013 mol/L。
答案 (1)上升温度、降低压强
(2)×100% 94.1%
A(g) B(g) ＋ C(g)
0．10 0 0
0．10×(1－94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K＝＝1.5 mol·L－1
(3)①0.10× 0.10×
②0.051
达到平衡前每间隔4 h，c(A)削减约一半
0．013
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