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專題限時集訓(五) 突破點8
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1．已知X(g)＋2Y(g)M(g) ΔH。反應的平衡常數如表所示：
溫度/℃
0
100
T
300
400
平衡常數
667
13
1.910－2
2.410－4
1.010－5
該反應的ΔH( )
A．大于0 B. 小于0
C．等于0 D. 無法判斷
B [由表中數據可知，升高溫度平衡常數減小，說明平衡向逆反應方向移動，則正反應方向是放熱反應，即ΔH<0。]
2．(2016湖北荊州沙市聯考)常溫常壓下向2 L的恒溫密閉容器中投入2 mol A和1 mol B，發(fā)生可逆反應3A(g)＋2B(s)2C(g)＋D(g) ΔH＝－a kJ/mol(a>0)。5 min 后達平衡，測得容器中n(C)＝0.8 mol。則下列說法正確的是( )
A．使用催化劑或縮小容器體積，該平衡均不會移動
B．3v(A)＝2v(C)＝0.16 mol/(Lmin)
C．升高溫度，該平衡正向速率減小，故平衡逆向移動
D．該可逆反應達平衡后，放出a kJ的熱能(假設化學能全轉化為熱能)
A [由于該反應反應前后體積不變，縮小容器體積平衡不移動，使用催化劑平衡也不會移動，A正確；各物質的化學反應速率之比等于其相應的化學計量數之比，應該是2v(A)＝3v(C)＝0.24 mol/(Lmin)，B錯誤；升高溫度，正、逆反應速率都增大，正反應為放熱反應，故平衡逆向移動，C錯誤；由于該反應為可逆反應，2 mol A和1 mol B不可能完全反應，放出的熱能小于a kJ，D錯誤。]
3．如圖表示恒容密閉容器中，反應X(g)4Y(g)＋Z(g) ΔH<0在某溫度時，X的濃度隨時間的變化曲線：
下列有關該反應的描述正確的是( )
A．8 min時，反應停止
B．X的平衡轉化率為85%
C．若升高溫度，X的平衡轉化率將大于85%
D．若降低溫度，v正和v逆將以同樣程度減少
B [8 min時X的濃度不再變化，但反應并未停止，A項錯誤。從反應開始至達到平衡，X的濃度變化為1.0 molL－1－0.15 molL－1＝0.85 molL－1，轉化率為100%＝85%，B項正確。ΔH<0，正反應放熱，故升高溫度，平衡將逆向移動，則X的轉化率減小，C項錯誤。降低溫度，正、逆反應速率同時減小，但是降低溫度平衡正向移動，故v正>v逆，即逆反應速率減小得快，D項錯誤。]
4.(2016湖北荊門調研)一定溫度下，將1 mol A(g)和1 mol B(g)充入2 L密閉容器中發(fā)生反應A(g)＋B(g)xC(g)＋D(s)，在t1時達到平衡。在t2、t3時刻分別改變反應的一個條件，測得容器中C(g)的濃度隨時間變化如圖所示。下列有關說法正確的是( )
A．反應方程式中x＝2
B．t2時刻改變的條件是使用催化劑
C．t3時刻改變的條件是移去少量D
D．t1～t3間該反應的平衡常數不相同
A [t2時刻改變條件，濃度增大而平衡不移動，催化劑只改變反應速率，不影響平衡，則只能是改變容器的體積，使?jié)舛仍龃笄移胶獠灰苿?，所以反應前后氣體體積不變，故x＝2，A項正確，B項錯誤；由于D是固體，D的多少不影響反應速率和化學平衡，故C項錯誤；平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，故D項錯誤。]
5．(2016淄博摸底)往恒容密閉容器中通入一定量N2O4，發(fā)生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，氣體顏色變深。如圖表示該反應平衡時有關物理量Y隨某條件X(其他條件不變)變化的規(guī)律。X、Y分別是( )
【導學號：14942039】
A．溫度T，逆反應速率v
B．溫度T，氣體的密度ρ
C．壓強p，平衡常數K
D．壓強p，N2O4的轉化率α
D [升高溫度，正、逆反應速率均增大，A項錯誤；氣體的總質量不變，容器體積不變(恒容)，則升高溫度，氣體的密度不變，B項錯誤；平衡常數K僅受外界因素溫度的影響，故增大壓強，K不變，C項錯誤；增大壓強，平衡向左移動，N2O4的轉化率降低，D項正確。]
6．(2016西安鐵一中模擬)X、Y、Z是三種氣態(tài)物質，在一定溫度下其變化符合下圖。下列說法不正確的是( )
A．圖Ⅰ中反應的化學方程式為X(g)＋3Y(g)2Z(g)
B．若升高溫度，圖Ⅰ中反應的平衡常數減小，Y的轉化率降低
C．圖Ⅱ中曲線b是加入催化劑時的能量變化曲線，曲線a是沒有加入催化劑時的能量變化曲線
D．若圖Ⅲ中甲表示壓強，乙表示Z的含量，則其變化符合圖Ⅲ中曲線
D [根據圖Ⅰ中各物質的變化可知，X、Y是反應物，Z是生成物，濃度變化比值為(0.5－0.3)∶(0.7－0.1)∶(0.4－0)＝1∶3∶2，根據濃度變化之比等于化學計量數之比可知化學方程式為X(g)＋3Y(g)2Z(g)，A正確；根據圖Ⅱ可知，該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小，Y的轉化率降低，B正確；加入催化劑能降低反應的活化能，所以圖Ⅱ中曲線b是加入催化劑的能量變化曲線，C正確；壓強增大平衡右移，Z的含量增大，D錯誤。]
7．(2016河南省八市重點高中質量監(jiān)測)在一恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應A(g)＋3B(g)nC(g) ΔH<0。y(某一物理量)隨溫度和壓強的變化關系如圖所示。下列說法正確的是( )
A．若n＝3，p1
p2，則y可表示A的轉化率
D．y不可能表示混合氣體的平均摩爾質量
A [當n＝3時，正反應是一個氣體分子數減小的放熱反應，壓強一定時，溫度越高，B的百分含量越大；溫度一定時，壓強越大，B的百分含量越小，A項正確。當n＝4時，物質的總質量不變，若密閉容器體積恒定，密度始終不變，B項錯誤。隨溫度升高，A的轉化率降低，C項錯誤。當n＝5時，溫度升高，混合氣體的平均摩爾質量增大；溫度一定時，壓強增大，混合氣體的平均摩爾質量增大，故y可能表示混合氣體的平均摩爾質量，D項錯誤。]
8．(2016鄭州質檢)一定條件下，等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中發(fā)生反應：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。如圖中曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化，曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時N2的濃度隨時間的變化(不改變反應物的量)。下列敘述正確的是( )
A．曲線a和曲線b表示該反應可能在相同溫度下進行
B．曲線b對應的起始反應條件改變是加入了催化劑
C．溫度T下，該反應平衡前后混合氣體的密度不發(fā)生變化
D．溫度T下，該反應的平衡常數K＝
C [兩種條件下反應達到平衡時N2的濃度不同，說明反應的限度不同，則改變的條件不是加入了催化劑，B項錯誤；該反應為氣體分子數不變的反應，壓強對反應限度無影響，則曲線a、b對應的反應只能為在不同溫度下進行的反應，A項錯誤；容器體積不變，反應體系中的物質全部為氣體，故平衡前后容器中混合氣體的密度不變，C項正確；根據三段式可求溫度為T時該反應的平衡常數：
N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g)
起始(molL－1) c0 c0 0
轉化(molL－1) c0－c1 c0－c1 2(c0－c1)
平衡(molL－1) c1 c1 2(c0－c1)
平衡常數K＝＝，D項錯誤。]
9．(2016河北三市聯考)T ℃時，在容積為2 L的3個恒容密閉容器中發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反應物，測得反應達到平衡時的有關數據如下：
下列說法正確的是( )
A．若x<4，則2c1c2，A項錯誤；若x＝4，則反應前后氣體分子數相等，由于起始時甲容器中A、B的投入量之比與化學方程式中對應化學計量數之比不相等，故w3不可能等于w1，B項錯誤；起始時乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，兩容器的容積相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C項正確；起始時乙容器中A、B的濃度是甲容器中的2倍，故乙容器達到平衡所需的時間比甲容器達到平衡所需的時間短，D項錯誤。]
10．(2016長春七校聯考)一定溫度下，在甲、乙、丙三個體積約為1 L的恒容密閉容器中發(fā)生由甲醇合成二甲醚的反應：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，起始時物質的量及平衡時物質的量如下表所示：
下列說法正確的是( )
A．由甲醇合成二甲醚的反應為吸熱反應
B．容器甲中反應達到平衡所需時間比容器丙中的短
C．平衡時，容器乙中CH3OH的轉化率比容器甲中的大
D．若起始時向容器甲中充入0.10 mol CH3OH、0.15 mol CH3OCH3和0.10 mol H2O，則反應將向逆反應方向進行
B [比較甲和丙中的實驗數據可知，溫度降低時，平衡正向移動，故由甲醇合成二甲醚的反應為放熱反應，A錯；甲、丙相比較，甲中反應溫度高，反應速率快，反應先達到平衡，B正確；該反應是一個反應前后氣體物質的量不變的反應，甲、乙中的平衡是等效平衡，兩容器中甲醇的轉化率相等，C錯；由甲中數據計算該反應的平衡常數：K＝(0.0800.080)/0.042＝4，D項甲中的Qc＝(0.150.10)/0.102＝1.5”“<”或“＝”)0，判斷的理由是______。
③氫碳比：X________(填“>”“<”或“＝”)2.0。
④在氫碳比為2.0時，Q點v(逆)________(填“>”“<”或“＝”)P點的v(逆)。
[解析] (1)由圖可寫出下列熱化學方程式：
ⅰ.C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH1；
ⅱ.3C(石墨，s)＋3O2(g)===3CO2(g) ΔH2；ⅲ.4H2(g)＋2O2(g)===4H2O(l) ΔH3。根據蓋斯定律，由ⅰ－ⅱ－?？傻茫篊3H8(g)===3C(石墨，s)＋4H2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3。(2)①由圖可知，P點平衡時二氧化碳的轉化率為0.50，＝2.0，設起始時氫氣的濃度為2 molL－1、二氧化碳的濃度為1 molL－1，則二氧化碳的濃度變化量為0.5 molL－1，則：
2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
起始濃度
(molL－1): 1 2 0 0
變化濃度
(molL－1): 0.5 1.5 0.25 1
平衡濃度
(molL－1): 0.5 0.5 0.25 1
平衡常數K＝＝＝64。②由題圖可知，氫碳比不變時，溫度升高CO2的平衡轉化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，故逆反應是吸熱反應，則正反應為放熱反應，ΔH<0。③氫碳比[]越大，二氧化碳的轉化率越大，故X>2.0。④相同溫度下，Q點二氧化碳的轉化率小于平衡時的轉化率，說明Q點未到達平衡，反應向正反應方向進行，逆反應速率增大，到P點平衡狀態(tài)時不變，故在氫碳比為2.0時，Q點v(逆)小于P點的v(逆)。
[答案] (1)C3H8(g)===3C(石墨，s)＋4H2(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3
(2)① 64 ②< 溫度升高CO2的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，故逆反應是吸熱反應，正反應為放熱反應?、? ④<
12．(2016合肥一模節(jié)選)自從1902年德國化學家哈伯研究出合成氨的方法以來，氮的固定的相關研究獲得了不斷地發(fā)展。
(1)下表列舉了不同溫度下大氣固氮的部分平衡常數K值。
反應
大氣固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)
溫度/℃
27
2 260
K
3.8410－31
1
①分析數據可知：大氣固氮反應屬于________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
②2 260 ℃時，向2 L密閉容器中充入0.3 mol N2和0.3 mol O2，20 s時反應達到平衡。則此時得到NO________ mol，用N2表示的平均反應速率為________________________。
(2)已知工業(yè)固氮反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，在其他條件相同時，分別測定此反應中N2的平衡轉化率隨壓強和溫度(T)變化的曲線如圖A、B所示，其中正確的是________(填“A”或“B”)，T1________T2(填“>”或“<”)。
(3)20世紀末，科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)為介質，用吸附在它內外表面上的金屬鈀多晶薄膜作電極，通過電解實現高溫常壓下的電化學合成氨。其示意圖如C所示，陰極的電極反應式為_________。
[解析] (1)①由表中數據可以看出，溫度越高，化學平衡常數越大，則該反應為吸熱反應。②由“三段式”進行計算，設達到平衡時，N2轉化了x molL－1，則有：
N2(g)?。2(g)2NO(g)
起始(molL－1) 0.15 0.15 0
轉化(molL－1) x x 2x
平衡(molL－1) 0.15－x 0.15－x 2x
K＝1＝，解得x＝0.05。故平衡時n(NO)＝20.05 molL－12 L＝0.2 mol。v(N2)＝＝0.002 5 molL－1s－1。(2)該反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，即壓強越大，N2的平衡轉化率越大，圖A錯誤，圖B正確。該反應為放熱反應，溫度越高，N2的平衡轉化率越小，故T1>T2。(3)N2在陰極發(fā)生得電子的還原反應，N2與陽極遷移過來的H＋反應生成NH3。
[答案] (1)①吸熱?、?.2 0.002 5 molL－1s－1
(2)B >
(3)N2＋6H＋＋6e－===2NH3
13．(2016襄陽調研節(jié)選)請應用化學反應原理的相關知識解決下列問題：
(1)已知NaCl的溶解熱為3.8 kJmol－1(吸熱)，
Na(s)－e－===Na＋(aq) ΔH＝－240 kJmol－1，
Cl2(g)＋e－===Cl－(aq) ΔH＝－167 kJmol－1，
寫出鈉在氯氣中燃燒的熱化學方程式_________________。
(2)一定條件下，在2 L恒容密閉容器中充入1.5 mol CO2和3 mol H2發(fā)生反應：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。圖1是反應體系中CO2的平衡轉化率與溫度的關系曲線。已知在溫度為500 K的條件下，該反應10 min達到平衡；圖2是500 K溫度下體系中CH3OH的濃度隨反應時間的變化趨勢。
圖1
圖2
①該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
②用H2表示在500 K時達到平衡的平均速率________。
③當反應達到3 min時，迅速將體系溫度升至600 K，請在圖2中畫出3～10 min內容器中CH3OH濃度的變化趨勢曲線。
④若改充入2 mol CO2和3 mol H2，圖1中的曲線會________(填“上移”或“下移”)。
[解析] (1)根據題中信息可知，
①NaCl(s)===Na＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH1＝＋3.8 kJmol－1、②Na(s)－e－===Na＋(aq) ΔH2＝－240 kJmol－1、③Cl2(g)＋e－===Cl－(aq) ΔH3＝－167 kJmol－1、④Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s) ΔH4。根據蓋斯定律知，②＋③－①＝④，則ΔH4＝ΔH2＋ΔH3－ΔH1＝(－240－167－3.8)kJmol－1＝－410.8 kJmol－1。(2)①從圖1可以看出，升高溫度，CO2的平衡轉化率降低，說明正反應是放熱反應。②500 K時，設平衡時CO2轉化了x molL－1，根據三段式進行計算：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
開始濃度
(molL－1) 0.75 1.5 0 0
轉化濃度
(molL－1) x 3x x x
平衡濃度
(molL－1) 0.75－x 1.5－3x x x
100%＝60%，解得x＝0.45，v(H2)＝＝0.135 molL－1min－1。③600 K時平衡體系中，c(CH3OH)＝0.75 molL－142%＝0.315 molL－1。畫圖注意三點：在3 min時未平衡，在此時迅速升溫，反應速率增大；在10 min之前達到平衡；達到平衡時CH3OH的濃度為0.315 molL－1。④增大c(CO2)，CO2的平衡轉化率降低，圖1中曲線會下移。
[答案] (1)Na(s)＋Cl2(g)===NaCl(s) ΔH＝－410.8 kJmol－1
(2)①放熱?、?.135 molL－1min－1
③(畫線要點：起點不變，終點在0.315左右，在10 min前達到平衡)
④下移
14．(2016太原重點中學模擬節(jié)選)(1)已知以下熱化學方程式：
2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH1
2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH2
3NO2(g)N2O5(g)＋NO(g) ΔH3
①ΔH3＝________________。
②一定溫度下，在恒容密閉容器中進行反應：3NO2(g)N2O5(g)＋NO(g)，下列表明反應已達到平衡狀態(tài)的是________。
A．容器內總壓強保持不變
B．容器內氣體密度保持不變
C．v正(NO2)∶v逆(N2O5)＝3∶1
D.保持不變
(2)在密閉容器中充入NO，發(fā)生反應2NO(g)N2(g)＋O2(g) ΔH，達到平衡之后，升高溫度，平衡常數K減小。
①ΔH________0。(填“>”“<”或“＝”)
②上述反應達到平衡之后，僅縮小容器體積，下列推斷正確的是________。
A．NO的濃度不再變化
B．NO的轉化率不再變化
C．正、逆反應速率不再變化
D．容器內氣體壓強不再變化
(3)在2 L恒容密閉容器中投入一定量的N2O5(g)，發(fā)生反應：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，測得c(N2O5)與溫度關系如圖所示。T2 K時，該反應的平衡常數K為________________。若平衡時溫度不變，再向容器中充入少量的N2O5氣體，達到新平衡時N2O5的轉化率會________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
[解析] (1)①根據蓋斯定律知，ΔH3＝－(ΔH1＋ΔH2)。②反應中各物質都呈氣態(tài)，正反應為氣體分子數減小的反應，恒溫恒容條件下，氣體壓強不變表明反應達到平衡狀態(tài)，A項正確；氣體密度始終不變，B項錯誤；令v逆(N2O5)＝a，v正(NO2)＝3a，由反應式知，v正(NO2)∶v正(N2O5)＝3∶1，推知，v正(N2O5)＝v逆(N2O5)＝a，故反應達到平衡狀態(tài)，C項正確；保持不變時，說明各物質的濃度保持不變，表明反應達到平衡狀態(tài)，D項正確。(2)①升溫，平衡常數減小，說明正反應是放熱反應，ΔH<0。②該反應是反應前后氣體分子數相等的可逆反應，縮小容器體積即增大壓強，各物質的濃度增大，正、逆反應速率同時增大，NO的轉化率不再變化。(3)從圖像看，T2 K時達到平衡狀態(tài)，該反應的正反應是放熱反應。T2 K下，平衡狀態(tài)時c(N2O5)＝0.50 molL－1，c(NO2)＝1 molL－1，c(O2)＝0.25 molL－1。
平衡常數K＝＝＝1。溫度不變，充入N2O5相當于對原容器加壓，平衡向左移動，N2O5的轉化率減小。
[答案] (1)①－(ΔH1＋ΔH2) ②ACD
(2)①
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