2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層提升練二十三化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向含解析新人教版

PAGE20-化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向一、選擇題1.(2024·潮州模擬)水的三態(tài)的熵值的大小關(guān)系正確的是 ()A.S(s)>S(l)>S(g) B.S(l)>S(s)>S(g)C.S(g)>S(l)>S(s) D.S(g)>S(s)>S(l)【解析】選C。按H2O(g)→H2O(l)→H2O(s),水分子的排列越來越有序,水分子的運(yùn)動(dòng)范圍越來越小,故混亂度越來越小,其熵越來越小。2.(2024·咸陽模擬)下列變更過程中,ΔH<0、ΔS>0的是 ()A.2SO32SO2+O2B.2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)C.NH4NO3(s)NH4+(aq)+NOD.Cl22Cl【解析】選B。乙烷燃燒是放熱反應(yīng),反應(yīng)后氣體分子數(shù)量增加,所以該反應(yīng)過程中,ΔH<0,ΔS>0。3.已知NH3催化氧化制備NO時(shí)發(fā)生競爭反應(yīng):①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH1=-905kJ·mol-1;②4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-1266.6kJ·mol-1。為分析催化劑的選擇性,向1L恒容密閉容器中通入1molNH3和2molO2,測(cè)得NO和N2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖所示:下列有關(guān)該反應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是 ()A.兩個(gè)反應(yīng)只能在低溫下自發(fā)進(jìn)行B.兩個(gè)反應(yīng)在化學(xué)熱力學(xué)上趨勢(shì)很大C.該催化劑在840℃時(shí)主要選擇反應(yīng)①D.NO的物質(zhì)的量W點(diǎn)小于Z點(diǎn)的主要緣由為W點(diǎn)溫度更高,反應(yīng)②正向進(jìn)行程度小【解析】選A。兩個(gè)反應(yīng)均為放熱的熵增反應(yīng),任何條件均可自發(fā),A項(xiàng)錯(cuò)誤;兩個(gè)反應(yīng)均為放熱許多的放熱反應(yīng),在熱力學(xué)上進(jìn)行趨勢(shì)很大,B項(xiàng)正確;由題給圖象可知該催化劑在840℃時(shí)主要選擇反應(yīng)①,C項(xiàng)正確;在840℃后該催化劑主要選擇反應(yīng)①,由于反應(yīng)②放熱,W點(diǎn)溫度更高,故反應(yīng)②正向進(jìn)行程度小,NO的物質(zhì)的量小,D項(xiàng)正確。4.(2024·衡水模擬)已知下列反應(yīng)在常溫下均為非自發(fā)反應(yīng),則在高溫下仍為非自發(fā)的是 ()A.Ag2O(s)2Ag(s)+12O2(g)B.Fe2O3(s)+32C(s)2Fe(s)+32CO2C.N2O4(g)2NO2(g)D.6C(s)+6H2O(l)C6H12O6(s)【解析】選D。在與外界隔離的體系中,自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大,這個(gè)原理叫熵增原理,在用來推斷過程的方向時(shí),稱為熵判據(jù)。對(duì)于同一種物質(zhì)而言,S(g)>S(l)>S(s)。A、C都是分解反應(yīng),都是吸熱反應(yīng),即ΔH>0,又是熵增反應(yīng),即ΔS>0,因此當(dāng)高溫時(shí)可能有ΔH-TΔS<0,故在高溫下可自發(fā)進(jìn)行,而B也是熵增反應(yīng),也是吸熱反應(yīng),同A、C一樣在高溫下可自發(fā)進(jìn)行。D是熵減小反應(yīng),溫度越高,則ΔH-TΔS的值越大,因此在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行。5.(2024·西安模擬)反應(yīng)C(s)+2H2(g)CH4(g)在1000K時(shí)Kp=9955.75,當(dāng)總壓為101kPa,氣體組成是H270%,CH420%,N210%時(shí),上述反應(yīng) ()A.正向移動(dòng) B.逆向移動(dòng)C.達(dá)到平衡 D.不肯定【解析】選A。Qp=p(CH4)p2(H2)=20%×101×103(706.(2024·臨沂模擬)在3種不同條件下,分別向容積為2L的恒容密閉容器中充入2molA和1molB,發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)2D(g)ΔH=QkJ·mol-1。相關(guān)條件和數(shù)據(jù)見下表:試驗(yàn)編號(hào)試驗(yàn)Ⅰ試驗(yàn)Ⅱ試驗(yàn)Ⅲ反應(yīng)溫度/℃700700750達(dá)平衡時(shí)間/min40530n(D)平衡/mol1.51.51化學(xué)平衡常數(shù)K1K2K3下列說法正確的是 ()A.試驗(yàn)Ⅲ達(dá)平衡后,恒溫下再向容器中通入1molA和1molD,平衡不移動(dòng)B.上升溫度能加快反應(yīng)速率的原理是降低了活化能,使活化分子百分?jǐn)?shù)提高C.試驗(yàn)Ⅲ達(dá)平衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)是試驗(yàn)Ⅰ的910D.K3>K2>K1【解析】選A。試驗(yàn)Ⅲ中,2A(g)+B(g)2D(g)起始(mol·L-1) 1 0.5 0反應(yīng)(mol·L-1) 0.5 0.25 0.5平衡(mol·L-1) 0.5 0.25 0.5化學(xué)平衡常數(shù)為K=c2(D)c2(·L-1,c(B)=0.25mol·L-1,c(D)=1mol·L-1,此時(shí)濃度商Qc=120.25×12=4=K,平衡不發(fā)生移動(dòng),故A正確;B.上升溫度,增大了分子的能量,增加了活化分子百分?jǐn)?shù),使反應(yīng)速率加快,但反應(yīng)的活化能不變,故B錯(cuò)誤;C.依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程pV=nR1mol,依據(jù)反應(yīng)方程式,則平衡時(shí)n(A)=1mol,n(B)=0.5mol,試驗(yàn)Ⅰ達(dá)平衡時(shí),n(D)=1.5mol,依據(jù)反應(yīng)方程式,n(A)=0.5mol,n(B)=0.25mol,則試驗(yàn)Ⅲ達(dá)平衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)與試驗(yàn)Ⅰ達(dá)平衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)之比為pⅢpⅠ=nⅢTⅢnⅠTⅠ=(1+0.5+1)×(750+273.15)(0.5+0.25+1.5)×7.(2024·北京朝陽區(qū)模擬)乙烯氣相干脆水合反應(yīng)制備乙醇:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)。乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變更關(guān)系如圖[起始時(shí),n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器體積為1L]。下列分析不正確的是 ()A.乙烯氣相干脆水合反應(yīng)的ΔH<0B.圖中壓強(qiáng)的大小關(guān)系為p1>p2>p3C.圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K=5D.達(dá)到平衡狀態(tài)a、b所須要的時(shí)間:a>b【解析】選B。壓強(qiáng)不變時(shí),上升溫度乙烯轉(zhuǎn)化率降低,平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),則ΔH<0,A正確;相同溫度下,增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),乙烯轉(zhuǎn)化率增大,依據(jù)圖知,相同溫度下轉(zhuǎn)化率:p1<p2<p3,則壓強(qiáng)p1<p2<p3,B錯(cuò)誤;a點(diǎn)乙烯轉(zhuǎn)化率為20%,則消耗的n(C2H4)=1mol×20%=0.2mol,可逆反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)起先(mol·L-1) 1 1 0消耗(mol·L-1) 0.2 0.2 0.2平衡(mol·L-1) 0.8 0.8 0.2化學(xué)平衡常數(shù)K=c(C2H58.溫度為TK時(shí),將0.40molA氣體充入2.0L固定容積的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)A(g)2B(g)ΔH>0,經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到平衡。反應(yīng)過程中測(cè)得的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:時(shí)間/s0204080100n(A)/mol0.400.200.10n(B)/mol00.240.600.60下列說法正確的是 ()A.0～40s的平均反應(yīng)速率v(B)=0.01mol·L-1·s-1B.TK時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.6C.相同條件下,若起始時(shí)充入0.80molA,則達(dá)到平衡時(shí)c(B)小于0.60mol·L-1D.相同條件下,若起始時(shí)向容器中充入0.05molA、0.70molB,則反應(yīng)達(dá)到平衡前v(正)>v(逆)【解析】選C。0～40s的平均反應(yīng)速率v(B)=2v(A)=2×(00.005mol·L-1·s-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;100s時(shí)反應(yīng)處于平衡狀態(tài),平衡常數(shù)K=c20.3020.05=1.8,B項(xiàng)錯(cuò)誤;相同條件下,若起始時(shí)投入0.80molA,則達(dá)到的平衡相當(dāng)于原平衡縮小一半容器體積的效果,平衡向左移動(dòng),C項(xiàng)正確;Qc=0.3520.二、非選擇題9.有A、B、C、D四個(gè)反應(yīng):反應(yīng)ABCDΔH/kJ·mol-110.51.80-126-11.7ΔS/J·mol-1·K-130.0-113.084.0-105.0則在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是__________;任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是__________;另兩個(gè)反應(yīng)中,在溫度高于________℃時(shí)可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是__________;在溫度低于________℃時(shí)可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是___________________________________。

【解析】放熱的熵增反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行,吸熱的熵減反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行。放熱的熵減反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,吸熱的熵增反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進(jìn)行,詳細(xì)溫度可以依據(jù)ΔH-TΔS=0計(jì)算出來。答案:CB77A-161.6D10.(2024·濰坊模擬)硫—碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng):ⅠSO2+2H2O+I2H2SO4+2HIⅡ2HIH2+I2Ⅲ2H2SO42SO2+O2+2H2O(1)分析上述反應(yīng),下列推斷正確的是________。

a.反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行b.反應(yīng)Ⅰ中SO2氧化性比HI強(qiáng)c.循環(huán)過程中需補(bǔ)充H2Od.循環(huán)過程產(chǎn)生1molO2的同時(shí)產(chǎn)生1molH2(2)肯定溫度下,向1L密閉容器中加入1molHI(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變更如圖所示。該溫度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K=________。相同溫度下,若起先加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,則________是原來的2倍。

a.平衡常數(shù)b.HI的平衡濃度c.達(dá)到平衡的時(shí)間d.平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)【解析】(1)H2SO4沸點(diǎn)較高,在常溫下不發(fā)生分解;反應(yīng)Ⅰ中SO2的還原性比HI強(qiáng);循環(huán)過程中H2O分解生成了H2與O2,需補(bǔ)充;循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO2同時(shí)產(chǎn)生2molH2,c正確。(2)2HI(g)H2(g)+I2(g)初始(mol·L-1): 1 0 0平衡(mol·L-1): 0.8 0.1 0.1該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=c(H2)·c(I2)c2(HI)=該溫度下,起先加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍,平衡常數(shù)不變,HI、H2、I2平衡濃度均為原來的2倍,初始濃度變大,反應(yīng)速率加快,HI、H2、I2的體積分?jǐn)?shù)均不變,故選b。答案:(1)c(2)64b11.順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1,2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化:該反應(yīng)的速率方程可表示為v(正)=k(正)c(順)和v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在肯定溫度時(shí)為常數(shù),分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}:(1)已知:t1溫度下,k(正)=0.006s-1,k(逆)=0.002s-1,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1=________;該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆),則ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。

(2)t2溫度下,圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變更的曲線是________(填曲線編號(hào)),平衡常數(shù)值K2=________;溫度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”),推斷理由是________________________________。

【解析】(1)依據(jù)v(正)=k(正)c(順)、k(正)=0.006s-1,則v(正)=0.006c(順),v(逆)=k(逆)c(反),k(逆)=0.002s-1,v(逆)=0.002c(反),達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等,則0.006c(順)=0.002c(反),K1=c(反)/c(順)=0.006÷0.002=3;該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆),說明斷鍵汲取的能量小于成鍵釋放的能量,即該反應(yīng)為放熱反應(yīng),則ΔH小于零。(2)隨著時(shí)間的推移,順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷減小,則符合條件的曲線是B,設(shè)順式異構(gòu)體的起始濃度為x,該可逆反應(yīng)左右物質(zhì)系數(shù)相等,均為1,則平衡時(shí),順式異構(gòu)體的濃度為0.3x,反式異構(gòu)體的濃度為0.7x,所以平衡常數(shù)值K2=0.7x÷0.3x=7/3,因?yàn)镵1>K2,放熱反應(yīng)上升溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以溫度t2大于t1。答案:(1)3小于(2)B7/3大于放熱反應(yīng)上升溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)12.丙烯是三大合成材料的基本原料。丙烷脫氫是工業(yè)生產(chǎn)丙烯的重要途徑,其熱化學(xué)方程式為:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH。請(qǐng)回答下列相關(guān)問題。(1)下表為部分鍵能數(shù)據(jù),據(jù)此可算出ΔH=________kJ·mol-1

化學(xué)鍵C—CCCC—HH—H鍵能(kJ·mol-1)332611414436(2)肯定溫度下,向2L的密閉容器中充入2molC3H8發(fā)生脫氫反應(yīng),經(jīng)過10min達(dá)至平衡狀態(tài),測(cè)得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)比起始時(shí)增加40%。①C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為________。

②向如上平衡體系中再充入肯定量的C3H8,反應(yīng)再次達(dá)到平衡,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率將__________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)脫氫反應(yīng)分別在壓強(qiáng)為p1和p2時(shí)發(fā)生,丙烷及丙烯的平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變更如圖所示。①壓強(qiáng):p1______p2(填“>”或“<”)。

②為了同時(shí)提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,可實(shí)行的措施是______________________________。

③若p1=0.1MPa,起始時(shí)充入丙烷發(fā)生反應(yīng),則Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

④恒溫、恒壓的密閉容器中充入丙烷和氬氣發(fā)生脫氫反應(yīng),起始n(氬氣)n(丙烷)越大,丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率越大,其緣由是【解析】(1)依據(jù)反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,可得ΔH=2×332+8×414-(6×414+332+611+436)=+113(kJ·mol-1)。(2)①依據(jù)平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)比起始時(shí)增加40%,則反應(yīng)后平衡體系中氣體的物質(zhì)的量=2×(1+40%)=2.8mol設(shè)反應(yīng)的丙烷的物質(zhì)的量為xmol,則可列出三段式,得出2+x=2.8,解得x=0.8,所以C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為0.8÷2×100%=40%。②向如上平衡體系中再充入肯定量的C3H8,可認(rèn)為在完全相同的反應(yīng)容器中先充入肯定量的丙烷,則轉(zhuǎn)化率與原體系相同;后將兩容器中的反應(yīng)氣體壓縮到同一個(gè)容器里面,相當(dāng)于對(duì)原容器加壓,則平衡逆向移動(dòng),丙烷的轉(zhuǎn)化率減小。(3)①其他條件肯定時(shí),加壓平衡逆向移動(dòng),平衡時(shí)丙烷物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,因此p1>p2。②上升溫度會(huì)使反應(yīng)速率加快;依據(jù)(1)計(jì)算結(jié)果可知該反應(yīng)吸熱,上升溫度平衡正向移動(dòng),故上升溫度能同時(shí)提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。③Q點(diǎn)丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%,丙烯和氫氣的物質(zhì)的量之比為1∶1,因此物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為25%,p1=0.1MPa,丙烷、丙烯、氫氣的平衡分壓依次為0.05MPa、0.025MPa、0.025MPa,因此Kp=0.④該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),恒壓條件下,n(丙烷)不變,n(氬氣)增大反應(yīng)氣體的分壓減小,相當(dāng)于減壓,減小壓強(qiáng),平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng),從而可以提高丙烷的轉(zhuǎn)化率。答案:(1)+113(2)①40%②減小(3)①>②上升溫度③0.0125④該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)。恒壓條件下,增大氬氣的量,反應(yīng)體系中氣體的分壓減小,相當(dāng)于減壓,從而使平衡正向移動(dòng),從而增大了丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率一、選擇題1.(2024·株洲模擬)下列有關(guān)說法不正確的是 ()A.鐵生銹和氫燃燒均為自發(fā)放熱過程B.冰溶化的過程中,熵值增加C.無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是不存在的D.同一物質(zhì)固態(tài)時(shí)熵值最小【解析】選C。自發(fā)過程是在肯定條件下不須要外力就能進(jìn)行的過程。鐵生銹和氫燃燒均為放出熱量的自發(fā)反應(yīng),A項(xiàng)正確;冰溶化即有序性減小,混亂度增加,即熵值增加,B項(xiàng)正確;物質(zhì)由有序轉(zhuǎn)化為無序時(shí),不肯定發(fā)生熱效應(yīng),如分子的擴(kuò)散現(xiàn)象,C項(xiàng)錯(cuò)誤;同一物質(zhì)在固態(tài)時(shí)有序性最高,混亂度最小,熵值最小,D項(xiàng)正確。2.放熱反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在溫度t1時(shí)達(dá)到平衡,c(CO)1=c(H2O)1=1.0mol·L-1,其平衡常數(shù)為K1。上升反應(yīng)體系的溫度至t2時(shí),反應(yīng)物的平衡濃度分別為c(CO)2和c(H2O)2,平衡常數(shù)為K2,則 ()A.K2和K1的單位均為mol·L-1B.K2>K1C.c(CO)2=c(H2O)2D.c(CO)1>c(CO)2【解析】選C。上升溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)K2<K1,K1、K2單位均為1,c(CO)1<c(CO)2,C項(xiàng)正確。3.(2024·運(yùn)城模擬)反應(yīng)CH3OH(l)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)在某溫度自發(fā)向右進(jìn)行,若其|ΔH|=17kJ·mol-1,|ΔH-TΔS|=17kJ·mol-1,則下列正確的是()A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0【解析】選A。當(dāng)此反應(yīng)在某溫度下自發(fā)向右進(jìn)行時(shí),ΔH-TΔS<0,即ΔH-TΔS<-17kJ·mol-1,因此解除B、C,由于正反應(yīng)方向是熵增加的反應(yīng),即ΔS>0,故只有ΔH>0時(shí),才可能滿意條件。4.298K時(shí),下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下:①N2(g)+O2(g)2NO(g),K1=1×10-30②2H2(g)+O2(g)2H2O(g),K2=2×10-82③2CO2(g)2CO(g)+O2(g),K3=4×10-92則常溫下NO、H2O、CO2這三個(gè)化合物分解放氧的傾向最大的是 ()A.①B.②C.③D.不能推斷【解析】選B。NO分解的K=1K1=1030,H2O分解的K=1K2=0.5×1082,依據(jù)5.(2024·洛陽模擬)對(duì)于可逆反應(yīng)SiO2(s)+C(s)+N2(g)Si3N4(s)+CO(g)(未配平)ΔH<0,下列敘述正確的是 ()A.該反應(yīng)的氧化劑為N2,還原產(chǎn)物為COB.增加焦炭的用量,生成氮化硅的反應(yīng)速率增大C.反應(yīng)中每生成0.1molSi3N4轉(zhuǎn)移的電子為1.2molD.反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K=c(CO)c【解析】選C。由產(chǎn)物CO可知,SiO2與C化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1∶2由產(chǎn)物Si3N4可知SiO2與N2化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3∶2,所以SiO2、C、N2化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3∶6∶2,令SiO2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3,結(jié)合元素守恒可知Si3N4、CO化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為1、6,配平后方程式為3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)ΔH<0。在氮化硅的合成反應(yīng)中,氮元素的化合價(jià)由0價(jià)降低到-3價(jià),所以氮?dú)馐茄趸瘎?碳元素的化合價(jià)上升,被氧化成CO,CO是氧化產(chǎn)物,故A錯(cuò)誤;增加焦炭的用量,氣體的濃度不變,反應(yīng)速率不變,故B錯(cuò)誤;氮元素的化合價(jià)總共降低了4×(3-0)=12價(jià),所以每生成1molSi3N4,N2得到12mol電子,當(dāng)生成0.1molSi3N4時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.2mol,故C正確;此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c6(CO)c2(N2),6.(2024·江蘇高考改編)在恒壓、NO和O2的起始濃度肯定的條件下,催化反應(yīng)相同時(shí)間,測(cè)得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變更)。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0B.圖中X點(diǎn)所示條件下,延長反應(yīng)時(shí)間能提高NO轉(zhuǎn)化率C.圖中Y點(diǎn)所示條件下,增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常數(shù)K>2000【解析】選C。A項(xiàng),實(shí)線表示不同溫度下相同時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率,虛線表示相同條件下隨溫度變更的NO的平衡轉(zhuǎn)化率,隨著溫度上升,由虛線知,NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小,即溫度上升,2NO+O22NO2的平衡逆向移動(dòng),說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,正確;B項(xiàng),與X點(diǎn)相同溫度下,NO的轉(zhuǎn)化率沒有達(dá)到最大,所以反應(yīng)沒有達(dá)到平衡,假如延長時(shí)間,使反應(yīng)達(dá)到平衡,則可以提高NO的轉(zhuǎn)化率,正確;C項(xiàng),Y點(diǎn)處,反應(yīng)已達(dá)平衡,通入O2時(shí),平衡正向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率會(huì)提高,錯(cuò)誤;D項(xiàng),設(shè)起始時(shí)c(NO)=amol·L-1,則:2NO+O22NO2起始c(mol·L-1) a 5×10-4 0轉(zhuǎn)化c(mol·L-1) 0.5a 0.25a 0.5a平衡c(mol·L-1) 0.5a (5×10-4-0.25a) 0.5aK=(0.當(dāng)0.25a=0時(shí),K=2000,但0.25a>0,所以K>2000,正確。7.(2024·臨沂模擬)某溫度下,反應(yīng)2A(g)B(g)+C(g)的平衡常數(shù)為1,在容積為2L的密閉容器中加入A(g),20s時(shí)測(cè)得各組分的物質(zhì)的量如下表物質(zhì)A(g)B(g)C(g)物質(zhì)的量/mo11.20.60.6下列說法正確的是 ()A.反應(yīng)前20s的平均速率為v(A)=0.6mol·L-1·s-1B.20s時(shí),正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率C.達(dá)平衡時(shí),A(g)的轉(zhuǎn)化率為100%D.若上升溫度,平衡常數(shù)將變?yōu)?.5,則反應(yīng)的ΔH<0【解析】選D。依據(jù)題意可知,20s內(nèi)消耗A是1.2mol,所以A的反應(yīng)速率是1.2mol2L×20s=0.03mol·L-1·s-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;20s時(shí),A、B、C的濃度分別是(mol·L-1)0.6、0.3、0.3,所以此時(shí)0.3×0.30.62=0.25<1,因此平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),B8.(2024·成都模擬)利用催化技術(shù)可將汽車尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,化學(xué)方程式:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。某溫度下,在容積不變的密閉容器中通入NO和CO,測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO的濃度如下表:時(shí)間/s012345c(NO)/×10-3mol·L-11.000.450.250.150.100.10c(CO)/×10-3mol·L-13.603.052.852.752.702.70下列說法中不正確的是 ()A.2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=1.875×10-4mol·L-1·s-1B.在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5C.若將容積縮小為原來的一半,NO轉(zhuǎn)化率大于90%D.運(yùn)用催化劑可以提高整個(gè)過程中單位時(shí)間內(nèi)CO和NO的處理量【解析】選B。A項(xiàng),2s內(nèi)Δc(NO)=(1-0.25)×10-3mol·L-1=7.5×10-4mol·L-1,則Δc(N2)=12Δc(NO)=3.75×10-4mol·L-1,則v(N2)=3.75×10-4mol·L-12s=1.875×10-4mol·L-1·s-1,故A正確2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)起始量(×10-3mol·L-1):1 3.6 0 0變更量(×10-3mol·L-1):0.9 0.9 0.9 0.45平衡量(×10-3mol·L-1):0.1 2.7 0.9 0.45則平衡常數(shù)K=c2(CO2二、非選擇題9.(2024·天津高考節(jié)選)將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法,對(duì)應(yīng)的反應(yīng)依次為:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)已知體系自由能變?chǔ)=ΔH-TΔS,ΔG<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。三個(gè)氫化反應(yīng)的ΔG與溫度的關(guān)系如圖1所示,可知:反應(yīng)①能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是________;

相同溫度下,反應(yīng)②比反應(yīng)①的ΔG小,主要緣由是

______________。

(2)不同溫度下反應(yīng)②中SiCl4轉(zhuǎn)化率如圖2所示。下列敘述正確的是________(填序號(hào))。

a.B點(diǎn):v正>v逆b.v正:A點(diǎn)>E點(diǎn)c.反應(yīng)相宜溫度:480～520℃(3)反應(yīng)③的ΔH3=________(用ΔH1,ΔH2表示)。溫度上升,反應(yīng)③的平衡常數(shù)K________(填“增大”“減小”或“不變”)。

【解析】(1)要使ΔG<0,由圖可知溫度最低為1000℃。反應(yīng)②中ΔS<0,即-TΔS>0,在相同溫度下,ΔG2<ΔG1的主要緣由是ΔH2<ΔH1。(2)B點(diǎn)時(shí)反應(yīng)正向移動(dòng),即v正>v逆,a正確。A點(diǎn)溫度比E點(diǎn)低,所以v正:vA<vE,b錯(cuò)誤。由題圖可知,溫度為480～520℃時(shí),SiCl4轉(zhuǎn)化率較高,該溫度為相宜溫度,c正確。(3)依據(jù)蓋斯定律即可得③=②-①,所以ΔH3=ΔH2-ΔH1。由于ΔH2<0,ΔH1>0,所以ΔH3<0,即反應(yīng)③為放熱反應(yīng),升溫時(shí)反應(yīng)③逆向移動(dòng),平衡常數(shù)K減小。答案:(1)1000℃ΔH2<ΔH1導(dǎo)致反應(yīng)②的ΔG小(2)a、c(3)ΔH2-ΔH1減小10.(2024·全國卷Ⅲ)近年來,隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展,氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之快速增長。因此,將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)探討的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉栴}:(1)Deacon獨(dú)創(chuàng)的干脆氧化法為:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。下圖為剛性容器中,進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變更的關(guān)系:可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HCl初始濃度為c0,依據(jù)進(jìn)料濃度比

c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)=________(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率,同時(shí)降低產(chǎn)物分別的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是__

_________________。

(2)在肯定溫度的條件下發(fā)生反應(yīng):4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-116kJ·mol-1。進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是

_______。(寫出2種)

(3)(2024·天津卷節(jié)選)在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體,t℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):PH4I(s)PH3(g)+HI(g)①4PH3(g)P4(g)+6H2(g)②2HI(g)H2(g)+I2(g)③達(dá)平衡時(shí),體系中n(HI)=bmol,n(I2)=cmol,n(H2)=dmol,則t℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K值為________(用字母表示)。

【解析】(1)由圖象知,隨著溫度的上升,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低,所以4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH<0,上升溫度平衡左移,則K(300℃)>K(400℃)。在溫度肯定的條件下,c(HCl)和c(O2)的進(jìn)料比越大,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率越低,所以題圖中自上而下三條曲線是c(HCl)∶c(O2)(進(jìn)料濃度比)為1∶1、4∶1、7∶1時(shí)的變更曲線。當(dāng)c(HCl)∶c(O2)=1∶1時(shí),列三段式:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)起始濃度: c0 c0 0 0轉(zhuǎn)化濃度: 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0平衡濃度: (1-0.84)c0 (1-0.21)c0 0.42c0 0.42c0K(400℃)=(0.42c(HCl)∶c(O2)過高時(shí),HCl轉(zhuǎn)化率較低;當(dāng)c(HCl)∶c(O2)過低時(shí),過量的O2和Cl2分別時(shí)能耗較高。(2)由平衡移動(dòng)的條件可知,為提高HCl的轉(zhuǎn)化率,在溫度肯定的條件下,可以采納增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)、剛好除去產(chǎn)物等措施。(3)由反應(yīng)③可知,2HI(g)H2(g)+I2(g) 2cmol cmol cmol由反應(yīng)②可知,4PH3(g)P4(g)+6H2(g) 23(d-c)mol (d-c則反應(yīng)平衡時(shí)體系中的PH3(g)的物質(zhì)的量為b+2c-23(d-c)mol=(b+8c-2d3)mol,反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=c(PH3)·c(HI)=(b+8c-2d3答案:(1)大于(0.42)2×(0.4211.(2024·貴州模擬)制備二甲醚的兩種方法原理如下第一種方法:丹麥Topspe工藝的合成氣一步法,是特地針對(duì)自然氣原料開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1其次種方法:二甲醚生產(chǎn)二步法,即先合成甲醇,甲醇在催化劑作用下制二甲醚。②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3(1)若由合成氣(CO、H2)干脆制備1molCH3OCH3(g),且生成H2O(l),整個(gè)過程中放出的熱量為244kJ,則ΔH2=________kJ·mol-1。(已知:H2O(l)H2O(g)ΔH=+44.0kJ·mol-1)

(2)下列有關(guān)反應(yīng)①敘述不正確的是______

a.達(dá)到平衡后,上升溫度,v正削減、v逆增大,平衡逆向移動(dòng)b.當(dāng)四種物質(zhì)的濃度相等,反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)c.若變更條件,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率肯定增大,正反應(yīng)速率肯定大于逆反應(yīng)速率d.當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)2v正(O2)=v逆(CH4)e.向該恒容平衡體系中充入氬氣,v正、v逆均增大,平衡向右移動(dòng)(3)有人模擬其次種制備原理,繪制如圖甲圖象:i.說明CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度上升先增大后減小的緣由:____________________________。

ii.反應(yīng)②自發(fā)進(jìn)行的條件是____________________。

iii.若在350℃時(shí)的2L的密閉容器中充入2molCO和6molH2,8min達(dá)到平衡,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1,用H2表示反應(yīng)②的速率是____________;可逆反應(yīng)③的平衡常數(shù)K3=____________。

iv.若350℃時(shí)測(cè)得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此時(shí)反應(yīng)③v(正)____________v(逆),說明緣由____________。

【解析】(1)利用蓋斯定律,合成氣(CO、H2)干脆制備1molCH3OCH3(g)的反應(yīng)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l),其反應(yīng)熱為2×ΔH2+ΔH3-ΔH=-244kJ·mol-1,則ΔH2=(-100-0.5ΔH3)kJ·mol-1。(2)a.上升溫度,不管是正反應(yīng)速率,還是逆反應(yīng)速率都會(huì)增加,a符合題意;b.平衡狀態(tài)時(shí),只要求各物質(zhì)濃度保持不變,不要求相等,b符合題意;c.變更條件,比如擴(kuò)大體積,平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小,c符合題意;d.當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率且成比例,d不符合題意;e.向該恒容平衡體系中充入氬氣,各反應(yīng)物和生成物的濃度不變,化學(xué)反應(yīng)速率不變,e符合題意。(3)i依據(jù)圖象前部分,溫度不高,反應(yīng)沒有達(dá)到平衡,反應(yīng)還在向正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增加;后一部分,溫度較高,反應(yīng)達(dá)到平衡,上升溫度,平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率降低。ii從反應(yīng)②可以看出來,反應(yīng)為熵減小的反應(yīng),依據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,反應(yīng)要自發(fā),應(yīng)當(dāng)在低溫下進(jìn)行;iii350℃下,CO的轉(zhuǎn)化率為70%,CO消耗1.4mol,則H2消耗2.8mol,v(H2)=ΔnV×Δt=2.8mol2L×8min=0.175mol2