2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 4 第2節(jié) 化學(xué)平衡移動(dòng)原理及應(yīng)用檢測(cè) 魯科版.doc

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第2節(jié) 化學(xué)平衡移動(dòng)原理及應(yīng)用 [課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)] 一、選擇題 1．(2019張家口模擬)下列說法不能用勒夏特列原理來解釋的是(　　) A．在一定濃度的鹽酸中加入氫氧化鈉溶液，體系溫度逐漸升高，隨后又逐漸降低 B．夏天打開啤酒，會(huì)有大量氣泡冒出 C．實(shí)驗(yàn)室制備氯氣時(shí)，用排飽和氯化鈉溶液收集氯氣 D．在K2CrO4溶液中加入幾滴稀硫酸，顏色由黃色變?yōu)槌壬? 解析：選A。HCl＋NaOH===NaCl＋H2O不屬于可逆反應(yīng)，不存在化學(xué)平衡，故不能用勒夏特列原理解釋。 2．對(duì)于可逆反應(yīng)：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0，下列說法正確的是(　　) A．加入催化劑，平衡正向移動(dòng) B．在恒溫、恒容條件下，加入氫氧化鈉，平衡不移動(dòng) C．在恒溫、恒壓條件下，通入He，平衡不移動(dòng) D．降溫，平衡正向移動(dòng) 解析：選D。A項(xiàng)，催化劑不影響化學(xué)平衡的移動(dòng)，A錯(cuò)；B項(xiàng)，加入的NaOH會(huì)吸收二氧化碳?xì)怏w，平衡正向移動(dòng)，B錯(cuò)；C項(xiàng)，恒溫、恒壓下通入He，體系體積會(huì)增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，則平衡逆向移動(dòng)，C錯(cuò)。 3．(2019煙臺(tái)自主練習(xí))已知NO和O2經(jīng)反應(yīng)①和反應(yīng)②轉(zhuǎn)化為NO2，其能量變化隨反應(yīng)過程如圖所示。 ①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1，平衡常數(shù)K1 ②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2，平衡常數(shù)K2 下列說法中不正確的是(　　) A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)K＝K1/K2 C．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．反應(yīng)②的速率大小決定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率 解析：選B。由題圖可知，反應(yīng)①和反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量均高于生成物總能量，所以ΔH1<0，ΔH2<0，A項(xiàng)正確；反應(yīng)①＋反應(yīng)②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1K2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)①＋反應(yīng)②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2，C項(xiàng)正確；反應(yīng)速率主要取決于慢反應(yīng)的反應(yīng)速率，反應(yīng)②的活化能大于反應(yīng)①，所以反應(yīng)②的反應(yīng)速率小于反應(yīng)①，故反應(yīng)②的速率大小決定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率，D項(xiàng)正確。 4. (2019貴陽(yáng)一模)一定條件下，向密閉容器中充入一定量的NH3。反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)達(dá)到平衡時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率為25% B．達(dá)到平衡時(shí)，2v正(NH3)＝3v逆(H2) C．b、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)：Kb>Kc D．壓強(qiáng)：p1>p2 解析：選A。設(shè)起始充入NH3的物質(zhì)的量為x mol，a點(diǎn)時(shí)，生成N2 y mol，則＝0.1，整理得x＝8y，故a點(diǎn)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為100%＝25%，A項(xiàng)正確；達(dá)到平衡時(shí)，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，c點(diǎn)溫度高，平衡常數(shù)大，故Kbv逆 D．T2 ℃時(shí)，若起始時(shí)向丙中充入0.06 mol N2和0.12 mol CO2，則達(dá)平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率小于40% 解析：選D。由題圖可知，甲容器中反應(yīng)先達(dá)到平衡狀態(tài)，故T1>T2，升高溫度，平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量減少，說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，故該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，乙容器中反應(yīng)相當(dāng)于對(duì)甲容器中的反應(yīng)增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故達(dá)到平衡時(shí)，乙中CO2的體積分?jǐn)?shù)比甲中的大，B項(xiàng)正確。結(jié)合題中數(shù)據(jù)可知，T1 ℃甲容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，[CO2]＝0.05 molL－1，[N2]＝0.025 molL－1，[NO]＝0.05 molL－1，[CO]＝0.05 molL－1，故平衡常數(shù)K＝＝10(Lmol－1)，若起始時(shí)充入0.40 mol NO、0.40 mol CO、0.40 mol N2和0.40 mol CO2，則濃度商Q＝＝5(Lmol－1)v逆，C項(xiàng)正確。在丙容器中，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，n(N2)＝0.06 mol，根據(jù)等效平衡，起始時(shí)充入0.20 mol NO和0.20 mol CO相當(dāng)于充入0.10 mol N2和0.20 mol CO2，故平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為100%＝40%，現(xiàn)若充入0.06 mol N2和0.12 mol CO2，相當(dāng)于在丙容器中反應(yīng)達(dá)到平衡后減小壓強(qiáng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，故平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率大于40%，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、非選擇題 8．(2016高考全國(guó)卷Ⅰ)CrO和Cr2O在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0 molL－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)隨c(H＋)的變化如圖所示。 (1)用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)：_____________________________。 (2)由圖可知，溶液酸性增大，CrO的平衡轉(zhuǎn)化率__________(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____________________。 (3)升高溫度，溶液中CrO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。 解析：(1)從題圖可看出，鉻酸根離子在酸性條件下逐漸轉(zhuǎn)化成重鉻酸根離子，離子方程式為2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。(2)從圖像看出，酸性越強(qiáng)，c(Cr2O)越大，說明CrO的平衡轉(zhuǎn)化率越大。A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的離子濃度：[Cr2O]＝0.25 molL－1，[H＋]＝1.010－7 molL－1，[CrO]＝1.0 molL－1－0.25 molL－12＝0.5 molL－1。平衡常數(shù)K＝＝＝1.01014 mol－3L3。(3)升高溫度，CrO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡向左移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0。 答案：(1)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O　(2)增大　1.01014 mol－3L3　(3)小于 9．(2016高考全國(guó)卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等?；卮鹣铝袉栴}： (1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下： ①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ/mol ②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ/mol 兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大，其原因是_________________________；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是________________；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是__________。 (2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460 ℃。低于460 ℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是________________________________________________________________________； 高于460 ℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是________(雙選，填標(biāo)號(hào))。 A．催化劑活性降低　　　 B．平衡常數(shù)變大 C．副反應(yīng)增多 D．反應(yīng)活化能增大 (3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為___________________，理由是_________________________________________。 進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為____________。 解析：(1)由于反應(yīng)①和②均為放出熱量較多的反應(yīng)，產(chǎn)物的能量較低，故兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)很大；由于反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，且該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，故降低溫度和降低壓強(qiáng)均有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，從而提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是使用合適的催化劑。(2)反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度，丙烯腈的平衡產(chǎn)率應(yīng)降低，故低于460 ℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460 ℃時(shí)，催化劑的活性降低、副反應(yīng)增多均可能導(dǎo)致丙烯腈的產(chǎn)率降低，A、C項(xiàng)正確；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度可以提高活化分子的百分?jǐn)?shù)，但不能改變反應(yīng)所需的活化能，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)從題圖(b)中可看出當(dāng)n(氨)/n(丙烯)≈1.0時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率最高，此時(shí)幾乎沒有丙烯醛；只發(fā)生反應(yīng)①時(shí)NH3、O2、C3H6的物質(zhì)的量之比為1∶1.5∶1，結(jié)合空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)約為20%，可確定進(jìn)料氣NH3、空氣、C3H6的理論體積之比約為1∶7.5∶1。 答案：(1)兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)　降低溫度、降低壓強(qiáng)　催化劑 (2)不是　該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低　AC (3)1.0　該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低　1∶7.5∶1 10．(2019廣州一測(cè))氮的固定意義重大，氮肥的使用大幅度提高了糧食產(chǎn)量。 (1)目前人工固氮最有效的方法是___________________________(用一個(gè)化學(xué)方程式表示)。 (2)自然界發(fā)生的一個(gè)固氮反應(yīng)是N2(g)＋O2(g)2NO(g)，已知N2、O2、NO三種分子中化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量依次為946 kJmol－1、498 kJmol－1、632 kJmol－1，則該反應(yīng)的ΔH＝________kJmol－1。該反應(yīng)在放電或極高溫度下才能發(fā)生，原因是 ________________________________________________________________________。 (3)100 kPa時(shí)，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線如圖1，反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線如圖2。 ①圖1中A、B、C三點(diǎn)表示不同溫度、壓強(qiáng)下2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率，則________點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)最大。 ②100 kPa、25 ℃時(shí)，2NO2(g)N2O4(g)平衡體系中N2O4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為________，N2O4的分壓p(N2O4)＝________kPa，列式計(jì)算平衡常數(shù)Kp＝______________________(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))。 ③100 kPa、25 ℃時(shí)，V mL NO與0.5V mL O2混合后最終氣體的體積為________mL。 (4)室溫下，用注射器吸入一定量NO2氣體，將針頭插入膠塞密封(如圖3) ，然后迅速將氣體體積壓縮為原來的一半并使活塞固定，此時(shí)手握針筒有熱感，繼續(xù)放置一段時(shí)間。從活塞固定時(shí)開始觀察，氣體顏色逐漸________(填“變深”或“變淺”)，原因是__________________________________。[已知：2NO2(g)N2O4(g)在幾微秒內(nèi)即可達(dá)到化學(xué)平衡] 解析：(2)根據(jù)ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能，知該反應(yīng)的ΔH＝946 kJmol－1＋498 kJmol－1－632 kJmol－12＝180 kJmol－1。(3)①圖1中曲線為等壓線，A、C在等壓線下方，B在等壓線上方，A、C點(diǎn)相對(duì)等壓線，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則平衡逆向移動(dòng)，為減小壓強(qiáng)所致，B點(diǎn)相對(duì)等壓線，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則平衡正向移動(dòng)，為增大壓強(qiáng)所致，故壓強(qiáng)最大的點(diǎn)為B點(diǎn)。②100 kPa、25 ℃時(shí)，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，設(shè)起始時(shí)NO2的濃度為a，則平衡時(shí)NO2的濃度為0.2a、N2O4的濃度為0.4a，故N2O4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為100%＝66.7%。N2O4的分壓p(N2O4)＝100 kPa66.7% ＝66.7 kPa。Kp＝＝＝0.06 (kPa)－1。③V mL NO與0.5V mL O2生成V mL NO2，根據(jù)100 kPa、25 ℃時(shí)，2NO2(g)N2O4(g)平衡體系中NO2的轉(zhuǎn)化率為80%，知平衡時(shí)氣體的體積為V mL(1－80%)＋V mL80%＝0.6V mL。(4)根據(jù)題圖2，知2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應(yīng)，將氣體體積壓縮為原來的一半并使活塞固定，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，會(huì)使平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)放出熱量，直至達(dá)到平衡，繼續(xù)放置時(shí)氣體溫度降低，促使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO2濃度降低，氣體顏色逐漸變淺。 答案：(1)N2＋3H22NH3 (2)180　N2分子中化學(xué)鍵很穩(wěn)定，反應(yīng)需要很高的活化能 (3)①B?、?6.7%　66.7 ＝＝0.06 (kPa)－1 ③0.6V (4)變淺　活塞固定時(shí)2NO2(g)N2O4(g)已達(dá)平衡狀態(tài)，因反應(yīng)是放熱反應(yīng)，放置時(shí)氣體溫度下降，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO2濃度降低