2016高考化学一轮复习 第七章 第21讲 化学平衡移动和化学反应的方向课时作业
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【第1课时化学反应方向、平衡状态与平衡移动】之小船创作[课时设计]本章内容是化学反应原理的重要组成部分,是高考中命制反应原理综合题的主要部分,也是学生学习各种动态平衡的基石和思维发散源。
共设计6课时,第1、3课时为知识梳理课,第2、4、5为热点题型课,第6课时为体现学科特色题型的方法指导课,培养学生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科素养。
各课时之间由知识到题型,由基础到能力再到素养,层层递进,螺旋上升。
第1课时化学反应方向、平衡状态与平衡移动[课型标签:知识课基础课]知识点一化学反应进行的方向1.自发过程(1)含义(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
②体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
2.判断化学反应进行方向的依据[名师点拨] 数学象限法判断化学反应的自发性1.下列反应在任意温度下一定能自发进行的是( D )A.2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑B.NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) ΔH<0C.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH>0D.X2Y2(s)X2(g)+Y2(g) ΔH<0解析:A项,电解反应是吸热反应,借助外力才能发生,ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行;B项,反应是放热反应,ΔH<0,ΔS<0,高温下不能自发进行;C项,反应是吸热反应,ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行;D项,反应是放热反应,ΔH<0,ΔS>0,任意温度下都能自发进行。
2.下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是( C )A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程D.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的ΔH>0解析:非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应进行的也不一定较快,A项错误;石墨转化为金刚石,ΔH>0,该反应是非自发进行的化学反应,B项错误;能量判据和熵判据组合而成的复合判据,只要ΔG=ΔH-TΔS<0,反应就可以自发进行,若ΔG>0,反应就不能自发进行,C项正确;反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低温下能自发进行,ΔG=ΔH-T ΔS<0,从方程式知TΔS<0,说明ΔH<0,D项错误。
课时3 化学平衡常数化学反应进行的方向[2018备考·最新考纲]1.了解化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。
2.能正确计算化学反应的转化率。
3。
了解化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一化学平衡常数转化率(考点层次B→共研、理解、整合)1.化学平衡常数(1)概念:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。
(2)表达式:对于反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),K=错误!.实例:化学方程式平衡常数关系式N2(g)+3H2(g)K1=错误!K2=错误!2NH3(g)错误!N2(g)+错误!H2(g)NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)①K值越大,正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大.②K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
提醒:①计算化学平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。
②催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响,也不会改变平衡常数的大小。
③化学反应方向改变或化学计量数改变,化学平衡常数均发生改变.2.平衡转化率对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为:α(A)=错误!×100%{c0(A)代表A的初始浓度,c平(A)代表A 的平衡浓度}.教材错误!高考1.(RJ选修4·P322改编)已知反应A(g)+3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡,该反应的平衡常数表达式为K=c3Cc A·c3B。
若各物质的平衡浓度分别为c(A)=2。
0 mol·L-1、c(B)=2。
0 mol·L-1、c(C)=1.0 mol·L-1,则K=0.062_5。
2.(LK选修4·P523改编)在一密闭容器中,等物质的量的A 和B发生如下反应:A(g)+2B(g)2C(g),反应达到平衡时,若混合气体A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A 的转化率为( )A.40%B.50% C.60%D.70%答案A3.(溯源题)(2016·上海化学,29、30)(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:CO2(g)+4H2(g)错误!CH4(g)+2H2O(g)已知H2的体积分数随温度的升高而增加。
必考部分第七章第21讲化学平衡移动和化学反应的方向一、单项选择题1.(2014上海卷)只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误..的是 ( )A.K值不变,平衡可能移动B.K值变化,平衡一定移动C.平衡移动,K值可能不变D.平衡移动,K值一定变化【答案】D【解析】化学平衡移动的一般影响因素有浓度、温度与压强等,但化学平衡常数只与温度有关,温度变,平衡常数才会变。
2.(2013全国大纲卷)反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是( )A.减小容器体积,平衡向右移动B.加入催化剂,Z的产率增大C.增大c(X),X的转化率增大D.降低温度,Y的转化率增大【答案】D【解析】由X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,可知反应前后气体分子数不变,故减小容器体积,压强增大,平衡不移动,A项错误;加入催化剂,平衡不移动,故Z的产率不变,B 项错误;增大c(X),X的转化率减小,C项错误;降温平衡向右移动,Y的转化率增大,D项正确。
3.电镀废液中Cr2O2-7可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):Cr2O2-7(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l) 2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0。
该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( )A B C D【答案】A【解析】该反应放热(ΔH<0),升温平衡逆向移动,平衡常数K减小,A项正确;B项pH 增大时,c(OH-)增大,平衡正向移动,Cr2O2-7转化率增大,B项错误;温度升高,化学反应速率增大,C项错误;c(Pb2+)增大时,平衡正向移动,n(Cr2O2-7)减小,D项错误。
4.一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:MgSO4(s)+CO(g) MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x 的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( )【解析】升高温度,平衡正向移动,气体的质量增加,密度增大,故A正确;增加CO 的量,平衡正向移动,但压强增大,转化的量没有原平衡多,故比值减小,故B错误;平衡常数只与温度有关,浓度变化时平衡常数不变,故C错误;因MgSO4为固体,增加其量,对CO的转化率无影响,故D错误。
5.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变其一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律:根据以上规律判断,下列结论正确的是( )A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1 B.反应Ⅱ:ΔH>0,T2>T1C.反应Ⅲ:ΔH>0 D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1【答案】C【解析】由图可知,随温度的升高A的转化率降低,平衡向逆向移动,所以正反应为放热反应,故ΔH<0;反应Ⅰ的特点是正反应方向为气体体积减小的反应,压强增大,平衡向正向移动,A的转化率应增大,所以p2>p1,故A错误。
由图象可知,T1条件下达到平衡所用的时间少,所以T1>T2,而在T1条件下达到平衡时n(C)小,说明低温有利于C的生成,故正反应为放热反应,即ΔH<0,B错误。
由图可知,温度越高平衡常数越大,说明升高温度向正向移动,正反应为吸热反应,即ΔH>0,故C正确。
由图象可以看出T2条件下A的转化率大,当T2>T1时,说明升高温度平衡向正反应方向进行,因此正反应为吸热反应,ΔH>0;当T2<T1时,说明降低温度平衡向逆反应方向移动,因此正反应为吸热反应,ΔH<0,故D错误。
6.可逆反应a A(g)+b B(g) c C(g)+d D(g) ΔH,同时符合下列两图中各曲线规律的是( )A.a+b>c+d T1>T2ΔH>0 B.a+b>c+d T1<T2ΔH<0C.a+b<c+d T1>T2ΔH>0 D.a+b<c+d T1<T2ΔH<0【答案】B【解析】由图甲可知T2先达平衡,则T2>T1,T2→T1温度降低,生成物浓度增大,说明降温平衡向正反应方向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;由图乙,达平衡[v(正)=v(逆)]后增大压强,v(正)>v(逆),说明平衡向正反应方向移动,则正反应是气体分子数减小的反应,a+b>c+d,故B对。
7.(2015合肥一模)已知: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)ΔH<0且压强p1<p2,下列图象中曲线变化错误..的是( )A B C D【答案】C【解析】判断图象正确与错误,要首先明确各图象的横纵坐标所表示的含义,只要涉及横轴是时间,一定是先拐先平;若是等温线、等压线,则判断横轴变化引起的纵轴变化是否正确。
A项,温度越高,达到平衡所需的时间越短,正反应是放热反应,说明温度越低,越有利于产物生成,正确;平衡常数是温度的常数,与压强无关且正反应为放热反应,温度越高平衡常数越小,B项正确;温度升高,正、逆反应速率同时增大,但逆反应速率增大更快,C项错误;该反应是一个分子体积缩小的反应,相同温度下,压强越大,SO3的百分含量越高,D项正确。
8.(2015成都二模)如图a为在恒温恒容密闭容器中分别充入X、Y、Z三种气体,一定条件下发生反应各物质浓度随时间的变化。
若从t2开始,每个时刻只改变一个且不同的条件,物质Z的正、逆反应速率随时间变化如图b。
下列分析不正确...的是( )a bA .0~t 1时,v (Y)=0.06t 1mol/(L·min) B .t 2时刻改变的条件可能是压强或催化剂C .该反应的正反应为放热反应D .该反应中Z 一定为产物【答案】C【解析】t 1~t 2阶段、t 2~t 3阶段与t 4~t 5阶段正逆反应速率都相等,每个时刻只改变一个且不同的条件,t 2~t 3阶段与t 4~t 5阶段反应速率加快且平衡不移动,说明分别使用了催化剂和加压,则反应前后气体体积不变;0~t 1时,X 减少0.09 mol/L ,Y 增大0.06 mol/L ,所以Z 一定是生成物,且浓度为0.03 mol/L ,t 3~t 4阶段改变的条件为降低反应温度,平衡逆向移动,说明正反应吸热。
由以上分析可知B 、D 正确,C 错误;A 项,v (Y)=Δc Δt =0.06t 1mol/(L·min),正确。
9.(2015武汉调研)向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A 和B ,发生反应:A(g)+B(g) 2C(g)。
各容器的反应温度、反应物起始量,反应过程中C 的浓度随时间变化关系分别以下表和下图表示:下列说法不正确的是( )A .10 min 内甲容器中反应的平均速率v (A)=0.025 mol·L -1·min -1B .由图可知:T 1<T 2,且该反应为放热反应C .若平衡时保持温度不变,改变容器体积平衡不移动D .T 1℃起始时甲容器中充人0.5 mol A 、l .5 mol B ,平衡时C 的浓度仍为1.5 mol/L【答案】A【解析】A 项,由图可知,10 min 内甲容器中C 的浓度变化量为1 mol/L ,则v (C)=1 mol/L÷10 min=0.1 mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,所以v (A)=1/2v (C)=1/2×0.1 mol/(L·min)=0.05 mol/(L·min),不正确;B项,比较甲与乙可知,乙先到达平衡,故温度T1<T2,温度越高C的浓度越低,升高温度平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应,正确;C项,该反应为前后气体体积不变的反应,改变体积,不影响平衡移动,正确;D项,温度不变,化学平衡常数不变,通过计算可知反应达到平衡时,C的浓度仍为1.5 mol/ L,正确。
二、非选择题10.自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。
地壳内每加深1 km,压强增大约25 000~30 000 kPa。
在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:SiO2(s)+4HF(g) SiF4(g)+2H2O(g) ΔH=-148.9 kJ/mol根据题意完成下列填空:(1)在地壳深处容易有________气体逸出,在地壳浅处容易有________沉积。
(2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应____(填字母)。
a.一定向正反应方向移动b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小c.一定向逆反应方向移动d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时,________(填字母)。
a.2v正(HF)=v逆(H2O) b.v(H2O)=2v(SiF4)c.SiO2的质量保持不变d.反应物不再转化为生成物(4)若反应的容器容积为2.0 L,反应时间8.0 min,容器内气体的密度增大了0.12 g/L,在这段时间内HF的平均反应速率为______________。
【答案】(1)SiF4、H2O SiO2(2)ad (3)bc(4)0.001 0 mol·L-1·min-1【解析】(1)因为在地壳内存在平衡SiO2(s)+4HF(g) SiF4(g)+2H2O(g),地壳深处压强大,平衡正向移动,故在地壳深处容易有SiF4、H2O气体逸出;而SiO2难溶,可在地壳浅处沉积。
(2)因平衡常数只与温度有关,若平衡常数K值增大,说明是对反应降低温度,故平衡向正反应方向移动,在移动过程中逆反应速率先减小后增大,故选ad。
(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中进行,因速率之比等于计量系数之比,故a 项不正确,b项正确;二氧化硅的质量保持不变,说明反应已达平衡,c项正确;可逆反应达平衡时为动态平衡,d项错误。
故选bc。
(4)SiO2(s)+4HF(g) SiF4(g)+2H2O(g),反应前后的气体质量差为60,而现在 2 L 容器中密度增大了0.12 g/L,故增加质量为0.24 g,可知反应HF物质的量为0.016 mol,故HF的反应速率为0.001 0 mol·(L·min)。
11.(2014新课标Ⅱ卷)在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的N 2O 4,发生反应N 2O 4(g) 2NO 2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:(1)反应的ΔH __________0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。
在0~60 s 时段,反应速率v (N 2O 4)为__________mol·L -1·s -1;反应的平衡常数K 1为________。