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2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 7.2化學(xué)反應(yīng)的方向和限度
1.可逆反應(yīng):2NO2(g)==2NO(g)+O2(g)在體積固定的密閉容器中進(jìn)行,達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是( )
①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO2
②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率的比為2:2:1的狀態(tài)
④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)
⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
解析?、賳挝粫r(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO2,能說明達(dá)到平衡狀態(tài),②描述的都是正反應(yīng)方向的速率,無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);③無(wú)論達(dá)到平衡與否,同向的速率之比總是符合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;④混合氣體的顏色不變能夠說明達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài);因容器體積固定,密度是一個(gè)常數(shù),所以⑤不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng),容器的體積又固定,所以⑥⑦均能說明達(dá)到平衡。
答案 A
2.下列說法可以證明H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))。
①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol H2的同時(shí),生成n mol HI
②一個(gè)H—H 鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H—I鍵斷裂
③百分含量w(HI)=w(I2)?、芊磻?yīng)速率v(H2)=v(I2)=v(HI)?、輈(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1
⑥溫度和體積一定時(shí),某一生成物濃度不再變化?、邷囟群腕w積一定時(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化?、鄺l件一定,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化?、釡囟群腕w積一定時(shí),混合氣體顏色不再變化
⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再變化
解析 (1)對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不等的可逆反應(yīng),可從化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)鍵斷裂、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、轉(zhuǎn)化率、顏色、溫度、平均相對(duì)分子質(zhì)量、壓強(qiáng)、密度等來判斷。(2)對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)相等的可逆反應(yīng),可從化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)鍵斷裂、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、轉(zhuǎn)化率、顏色、溫度等來判斷(此時(shí)平均相對(duì)分子質(zhì)量、壓強(qiáng)、密度不能作為判斷依據(jù))。
答案 ②⑥⑨
歸納總結(jié)
“兩審”“兩標(biāo)志”突破化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷
1.“兩審”
一審題干條件,是恒溫恒容還是恒溫恒壓;二審反應(yīng)特點(diǎn):①全部是氣體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng);②有固體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)。
2.“兩標(biāo)志”
(1)本質(zhì)標(biāo)志。
v正=v逆≠0。對(duì)于某一可逆反應(yīng)來說,正反應(yīng)消耗掉某反應(yīng)物的速率等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)物的速率。
(2)等價(jià)標(biāo)志。
①全部是氣體參加的氣體體積可變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)、平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
②體系中各組分的物質(zhì)的量濃度、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。
③對(duì)同一物質(zhì)而言,斷裂的化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成的化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。
④對(duì)于有有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng),體系的顏色不再隨時(shí)間而變化。例如,2NO2(g)N2O4(g)。
⑤體系中某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達(dá)到最大值且不再隨時(shí)間而變化。
特別提醒 以下幾種情況不能作為可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:
(1)恒溫、恒容條件下氣體體積不變的反應(yīng),混合氣體的壓強(qiáng)或氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間而變化。如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
(2)全部是氣體參加的體積不變的反應(yīng),體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化。
(3)全部是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。
考點(diǎn)2 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算及平衡常數(shù)的應(yīng)用
考點(diǎn)2
有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算及平衡常數(shù)的應(yīng)用
1.分析三個(gè)量
即起始量、變化量、平衡量。
2.明確三個(gè)關(guān)系
(1)對(duì)于同一反應(yīng)物,起始量-變化量=平衡量。
(2)對(duì)于同一生成物,起始量+變化量=平衡量。
(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
3.計(jì)算方法:三段式法
化學(xué)平衡計(jì)算模式:對(duì)以下反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b,達(dá)到平衡后,A的消耗量為mx,容器容積為V L。
mA(g)?。B(g)pC(g)+qD(g)
則有:(1)K=
(2)c平(A)= (molL-1)。
(3)α(A)平=100%,α(A)α(B)==。
(4)φ(A)=100%。
(5)=。
(6)(混)=(gL-1)。
(7)=(gmol-1)。
4.借助平衡常數(shù)判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定溫度下的任意時(shí)刻,反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系:
=Qc,稱為濃度商。
題組訓(xùn)練
3.(xx濟(jì)南聯(lián)考)關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述正確的是( )
A.溫度一定,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)不是一個(gè)常數(shù)
B.兩種物質(zhì)反應(yīng),不管怎樣書寫化學(xué)方程式,平衡常數(shù)都不變
C.溫度一定時(shí),對(duì)于給定的化學(xué)反應(yīng),正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)
D.濃度商Qc
v逆。
答案 C
4.(xx龍巖質(zhì)檢)X、Y、Z為三種氣體,把a(bǔ) mol X和b mol Y 充入一密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)X+2Y2Z,達(dá)到平衡時(shí),若它們的物質(zhì)的量滿足:n(X)+n(Y)=n(Z),則Y的轉(zhuǎn)化率為( )
A.100% B.100%
C.100% D.100%
解析 X + 2Y 2Z
起始物質(zhì)的量/mol a b 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol x 2x 2x
平衡物質(zhì)的量/mol a-x b-2x 2x
據(jù)題意:(a-x)+(b-2x)=2x。解得:x=,故Y的轉(zhuǎn)化率為100%=100%。
答案 B
5.某溫度時(shí),N2+3H22NH3的平衡常數(shù)K=a,則此溫度下,NH3H2+N2的平衡常數(shù)為( )
A. B.
C.a D.
解析 K==a,而NH3H2+N2的平衡常數(shù)K′==a-。
答案 A
6.加熱N2O5,依次發(fā)生的分解反應(yīng)為①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol N2O5,加熱到t ℃,達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為9 mol,N2O3為3.4 mol,則t ℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)為( )
A.10.7 B.8.5
C.9.6 D.10.2
解析 計(jì)算反應(yīng)①的平衡常數(shù)應(yīng)該用最終平衡時(shí)N2O3、O2的總濃度,設(shè)反應(yīng)①平衡時(shí),N2O3、O2的物質(zhì)的量都為x,反應(yīng)②平衡時(shí),N2O的物質(zhì)的量為a,則反應(yīng)②平衡后,N2O3的物質(zhì)的量為(x-a),O2物質(zhì)的量為(x+a),依題意,有:x+a=9 mol,x-a=3.4 mol。解得:x=6.2 mol,a=2.8 mol。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),c(N2O5)==0.9 molL-1,c(N2O3)==1.7 molL-1,c(O2)==4.5 molL-1,c(N2O)==1.4 molL-1。反應(yīng)①的平衡常數(shù)K===8.5。
答案 B
7.(xx海南)已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下:
溫度/℃
700
800
830
1 000
1 200
平衡常數(shù)
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=________,ΔH________0(填“<”“>”或“=”);
(2)830 ℃時(shí),向一個(gè)5 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B,如反應(yīng)初始6 s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)=0.003 molL-1s-1,則6 s時(shí)c(A)=________molL-1,C的物質(zhì)的量為________mol;反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間,達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為________,如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1 mol氬氣,平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為________;
(3)判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)為________(填選項(xiàng)字母);
a.壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
b.氣體的密度不隨時(shí)間改變
c.c(A)不隨時(shí)間改變
d.單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等
(4)1 200 ℃時(shí)反應(yīng)C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數(shù)的值為________。
解析 (1)根據(jù)反應(yīng)A(g)+B(g)C(g)+D(g),可寫出平衡常數(shù)K=,隨著溫度升高,K值減小,即升溫平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0。
(2)6 s內(nèi)消耗的A為0.003 molL-1s-16 s5 L=0.09 mol,則此時(shí)A的物質(zhì)的量濃度為=0.022 mol/L;生成C的物質(zhì)的量與消耗A的物質(zhì)的量相等,均為0.09 mol。設(shè)平衡時(shí)參與反應(yīng)的A為x mol,則平衡時(shí)A、B、C、D的物質(zhì)的量分別為(0.20-x)mol、(0.80-x)mol、x mol\,x mol,根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式和此時(shí)K=1.0,求得x=0.16,即平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為80%;向該平衡體系中充入氬氣等稀有氣體,對(duì)該平衡無(wú)影響,即平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率依然為80%。
答案 (1) <
(2)0.022 0.09 80% 80%
(3)c
(4)2.5
考點(diǎn)3
等效平衡
1.等效平衡原理
相同條件下,同一可逆反應(yīng)體系,不管從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,只要按反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投入反應(yīng)物或生成物,建立起的平衡狀態(tài)都是相同的,這就是所謂的等效平衡原理。
2.等效平衡規(guī)律
(1)對(duì)于恒溫、恒容條件下體積可變的反應(yīng)。
如果按方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量相同,則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。
(2)對(duì)于恒溫、恒容條件下體積不變的反應(yīng)。
如果按方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量之比與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量之比相同,則建立的化學(xué)平衡是等效的。
(3)對(duì)于恒溫、恒壓條件下的可逆反應(yīng)(體積可變的反應(yīng)或體積不變的反應(yīng))。
如果按方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量之比與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量之比相同,則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。
特別提醒 三種情況下的等效均指平衡混合物中各組分的百分含量保持不變。實(shí)際上三種等效是有差別的,第1種情況是絕對(duì)等效(包括濃度、密度、相對(duì)分子質(zhì)量等都相等),而第2種和第3種情況下,物質(zhì)的量存在倍數(shù)關(guān)系。
題組訓(xùn)練
8.在恒溫恒容的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)。Ⅰ.將3 mol A和2 mol B在一定條件下反應(yīng),達(dá)平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)為a;Ⅱ.若起始時(shí)A、B、C投入的物質(zhì)的量分別為n(A)、n(B)、n(C),平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)也為a。下列說法正確的是( )
A.若Ⅰ達(dá)平衡時(shí),A、B、C各增加1 mol,則B的轉(zhuǎn)化率將一定增大
B.若向Ⅰ平衡體系中再加入3 mol A和2 mol B,C的體積分?jǐn)?shù)若大于a,可斷定x>4
C.若x=2,則Ⅱ體系起始物質(zhì)的量應(yīng)滿足3n(B)>n(A)+3
D.若Ⅱ體系起始物質(zhì)的量滿足3n(C)+8n(A)=12n(B),則可判斷x=4
解析 這是恒溫恒容條件下的等效平衡,無(wú)論如何進(jìn)行配比,只要把反應(yīng)一端按反應(yīng)計(jì)量數(shù)之比完全轉(zhuǎn)化為另一端的物質(zhì)后,相當(dāng)于完全等同的起始量即可。A項(xiàng),A、B、C各增加1 mol時(shí),A與B不可能完全轉(zhuǎn)化為C,加入的B相對(duì)量大,A的轉(zhuǎn)化率增大,而B的轉(zhuǎn)化率將減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),在Ⅰ平衡體系中再加入3 mol A和2 mol B,相當(dāng)于增大了體系的壓強(qiáng),C的體積分?jǐn)?shù)增大,說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)方向體積縮小,x<4,錯(cuò)誤;C項(xiàng),假設(shè)C完全轉(zhuǎn)化為A、B,則n(A)+3/2n(C)=3,n(B)+1/2n(C)=2,即3n(B)=n(A)+3,錯(cuò)誤;D項(xiàng),設(shè)C完全轉(zhuǎn)化為A、B,則xn(A)+3n(C)=3x,xn(B)+n(C)=2x,即2xn(A)+3n(C)=3xn(B),正確。
答案 D
9.(xx江西模擬)已知:t ℃時(shí),2H(g)+Y(g)2I(g) ΔH=-196.6 kJmol-1,t ℃時(shí),在一壓強(qiáng)恒定的密閉容器中,加入4 mol H和2 mol Y反應(yīng),達(dá)到平衡后,Y剩余0.2 mol。若在上面的平衡體系中,再加入1 mol氣態(tài)的I物質(zhì),t ℃時(shí)達(dá)到新的平衡,此時(shí)H物質(zhì)的物質(zhì)的量n(H)為( )
A.0.8 mol B.0.6 mol
C.0.5 mol D.0.2 mol
解析 本題考查恒溫恒壓條件下等效平衡原理。根據(jù)反應(yīng)式知,“4 mol H和2 mol Y反應(yīng)達(dá)到平衡后,Y剩余0.2 mol”,即Y轉(zhuǎn)化了1.8 mol,根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,H必轉(zhuǎn)化了3.6 mol,即H的轉(zhuǎn)化率等于Y的轉(zhuǎn)化率=100%=90%。
2H(g)+Y(g)2I(g)
起始(Ⅰ) 4 mol 2 mol 0
起始(Ⅱ) 4 mol 2 mol 1 mol
起始(Ⅲ) 5 mol 2.5 mol 0
該可逆反應(yīng)在恒溫、恒壓條件下反應(yīng),按起始(Ⅱ)與起始(Ⅲ)投料能達(dá)到同一平衡狀態(tài),而起始(Ⅰ)與起始(Ⅲ)達(dá)到的平衡狀態(tài)為等效平衡,即平衡時(shí)H的轉(zhuǎn)化率相等,故達(dá)到新平衡時(shí)剩余H的物質(zhì)的量為n(H)=5 mol(1-90%)=0.5 mol。
答案 C
10.有甲、乙兩容器,甲容器容積固定,乙容器容積可變。一定溫度下,在甲中加入2 mol N2、3 mol H2,反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)達(dá)到平衡時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量為m mol。
(1)相同溫度下,在乙中加入4 mol N2、6 mol H2,若乙的壓強(qiáng)始終與甲的壓強(qiáng)相等,乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成NH3的物質(zhì)的量為________mol(從下列各項(xiàng)中選擇,只填選項(xiàng)字母);若乙的容積與甲的容積始終相等,乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成NH3的物質(zhì)的量為________mol。
A.小于m B.等于m
C.在m~2m之間 D.等于2m
E.大于2m
(2)相同溫度下,保持乙的容積為甲的一半,并加入1 mol NH3,要使乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與上述甲容器中達(dá)到平衡時(shí)相同,則起始時(shí)應(yīng)加入________mol N2和________mol H2。
解析 (1)由于甲容器定容,而乙容器定壓,它們的壓強(qiáng)相等,達(dá)到平衡時(shí),乙的容積應(yīng)該為甲的兩倍,生成的NH3的物質(zhì)的量應(yīng)該等于2m mol。當(dāng)甲、乙兩容器的體積相等時(shí),相當(dāng)于將建立等效平衡后的乙容器壓縮,故乙中NH3的物質(zhì)的量大于2m mol。
(2)乙的容積為甲的一半時(shí),要建立與甲一樣的平衡,只有乙中的投入量是甲的一半才行,故乙中應(yīng)該投入N2為(1-0.5) mol=0.5 mol,H2為(1.5-1.5) mol=0 mol。
答案 (1)D E (2)0.5 0
11.在一定溫度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一個(gè)一定容積的密閉容器里,發(fā)生如下反應(yīng):2SO2+O22SO3,當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?,F(xiàn)在該容器中維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量(mol)。如a、b、c取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關(guān)系,才能保證達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)的完全相同。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?
(1)若a=0,b=0,則c=________。
(2)若a=0.5,則b=________和c=________。
(3)a、b、c必須滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)只含a和c,另一個(gè)只含b和c):___________、___________。
解析 在其他條件不變時(shí),改變平衡體系中有關(guān)物質(zhì)的量,使之平衡狀態(tài)相同。解題思路是:有關(guān)物質(zhì)的量不論取何值,都把它轉(zhuǎn)化成最初給定的物質(zhì)的量。若其值與題干給出的量相同,則符合題意。
(1)2 mol SO3相當(dāng)于2 mol SO2和1 mol O2。
(2)0.5 mol SO2與0.25 mol O2反應(yīng)生成0.5 mol SO3,再加上1.5 mol SO3,其SO3的物質(zhì)的量是2 mol,同(1)。
(3)若SO2與SO3的物質(zhì)的量之和等于2 mol,相當(dāng)于原來加入的2 mol SO2。c mol SO3分解得 mol O2,若+b=1,兩者之和等于初始氧氣的量就符合題意。
答案 (1)2
(2)0.25 1.5
(3)a+c=2?。玝=1
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