第2单元 化学反应的方向和限度
(时间：45分钟) [基础过关题]
1．下列说法正确的是 ( ) A．能自发进行的反应一定能迅速发生
－1
B．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
解析 能自发进行的反应并不一定能迅速发生，A项错误；应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判据进行反应自发性的判断，C项错误；D项中使用催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应进行的方向，错误。 答案 B
2．下列反应在任何温度下均能自发进行的是 ( )
－1
A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g) ΔH＝＋163 kJ·mol 1－1
B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol
21－1
C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol
21－1
D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol
2
解析 反应自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。
对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－ TΔS<0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。 答案 D
3．某温度时，N2＋3H2为 1
A.
2NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3
( )
31
H2＋ N2的平衡常数22
aB.a
1
C.a 2
1D.2 a解析 K＝
c（NH3）
＝a，而NH3
c（N2）·c3（H2）
2
31
H2＋N2的平衡常数K′＝22
c（N2）·c（H2）
＝a1
2
32c（NH3）
11－＝。 2a答案 A
- 1 -
4．在容积可变的密闭容器中，1 mol N2和4 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时的氮气的体积分数接近于 ( ) A．5% B．10% C．15% D．20% 解析 由氢气的平衡转化率可知氢气转化的物质的量为1 mol，所以氮气和氨气转化的物质的量分别为1/3 mol和2/3 mol，平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分别为2/3 mol、3 mol、2/3 mol，所以平衡时氮气的物质的量分数约为15%，即体积分数接近于15%，C正确。 答案 C
5．在体积固定的密闭容器中，发生反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)。下列叙述中不能说明上述反应已达到化学平衡状态的是 ( ) A．混合气体密度不变 B．体系压强不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
解析 由于反应物和生成物均为气体，气体的质量守恒，体积不变，密度不变，不能作为平衡状态的标志，故选A。 答案 A
6．高温及催化剂作用下，某反应的平衡常数K＝c（CO2）·c（H2）
。恒容时，温度升高，H2
c（CO）·c（H2O）
浓度减小，下列说法正确的是 ( ) A．恒温下，将容器体积变为原来2倍，CO的平衡浓度变为原来的1/2 B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 D．该反应化学方程式为CO2＋H2
催化剂高温
CO＋H2O ΔH<0
催化剂高温
解析 根据平衡常数表达式可推知化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2，恒容时，温度
升高，H2浓度减小，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，正反应ΔH＜0，则D错；该反应是气体物质的量不变的反应，恒温下，将容器体积变为原来2倍，平衡不发生移1
动，CO的平衡浓度变为原来的，A正确；恒温恒容下，充入稀有气体，虽然压强增大，但平
2衡体系中各物质的浓度不变，B错；升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大，C错。 答案 A
[应试提升题]
7．(苍南质评)室温下，体积为2 L的密闭容器中A、B、C三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表：
物质 起始浓度/mol·L 平衡浓度/mol·L －1－1A 0.1 0.05 B 0.2 0.05 C 0 0.1 下列说法中正确的是 ( ) A．发生的反应可表示为A＋B2C B．反应达到平衡时B的转化率为25%
C．若起始时密闭容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C时，反应达平衡
- 2 -
时，c(A)＝0.05 mol·L
D．改变起始时容器中各气体的物质的量，可以改变此反应的平衡常数 解析 根据表格中数据，可知发生的反应为A＋3B2C，A项错误；反应达到平衡时，B的0.2－0.05转化率＝＝75%，B项错误；起始时密闭容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol
0.2C时，与原平衡是等效平衡，达平衡时各物质浓度相同，C正确；温度不变，反应的平衡常数不变，D错误。 答案 C
－1
8．已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol。相同温度下，在容积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应。相关数据如下： 容器 编号 ① ② 起始时各物质物质的量/mol CO 1 0 H2O 4 0 CO2 0 1 H2 0 4 达平衡过程体 系能量的变化 放出热量：32.8 kJ 热量变化：Q －1
下列说法中，不正确的是 ( ) A．容器①中反应达到平衡时，CO的转化率为80% B．容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率 C．平衡时，两容器中CO2的浓度相等
D．容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
解析 A项，1 mol CO完全反应时放出的热量为41 kJ，容器①中反应放出的热量为32.8 kJ，所以实际反应的CO的物质的量为0.8 mol，生成CO2为0.8 mol，容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%，正确；B项，由容器①中数据可计算出化学平衡常数为1，根据化学平衡常数可计算平衡时容器②中CO2的物质的量为0.2 mol，从而计算出CO2的转化率为80%，正确；D项，反应速率之比等于物质的化学计量数之比，所以CO的反应速率等于H2O的反应速率，正确；C项，由A、B两项分析可知平衡时，两容器中CO2的浓度不相等，①>②，C错误。 答案 C
9．已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某温度下，将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是 ( )
A．由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3 mol·L B．由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为80
C．达到平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示
D．压强为0.50 MPa时，不同温度下SO2的平衡转化率与温度关系如图丙， 则T2>T1
－1
解析 由图甲可得B点SO2的转化率为0.85，由此可计算其平衡浓度为0.03 mol·L，A点对应温度下的平衡常数为800，A、B均不正确。达平衡后，缩小容器体积，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，v′(正)>v′(逆)，故C项正确。图丙中T1先达到平衡，则T1>T2，温度升高，平衡逆向移动，α(SO2)减小，D错误。
- 3 -
－1
答案 C 10．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表：
温度/℃ 平衡常数 25 5×10 480 2 230 1.9×10 －5下列说法不正确的是 ( ) A．上述生成Ni(CO)4的反应为放热反应
－5
B．25 ℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10
－1
C．在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L，则此时 v正>v逆
D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol· －1L
解析 温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，A正确；Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)为题给反应的逆反应，温度相同时，两个反应的平衡常数互为倒数关系，B正确；C项中该时刻Qc＝
－1
c[Ni（CO）4]
＝8>K，反应逆向进行，v逆>v正，C错误；
c4（CO）
－1
D项中CO的平衡浓度为1 mol·L，由K＝2可计算出Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L，D正确。 答案 C
－1
11．(1)化学反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝178.2 kJ·mol ΔS(298 K)
－1－1
＝169.6 J·mol·K，常温下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3分解反应要自发进行，温度T应高于________K。 (2)化学反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、101 kPa下 ΔH＝－113.0 kJ·mol－1－1－1，ΔS＝－145.3 J·mol·K，反应在该条件下________(填“能”或“不能”)自发进行。
－1－3
解析 (1)298 K时，ΔH－TΔS＝178.2 kJ·mol－298 K×169.6×10 kJ·
ΔH－1－1－1
mol·K＝128 kJ·mol＞0，故常温下反应不能自发进行。当ΔH－TΔS＝0时，T＝＝ΔS178.2 kJ·mol
－3－1－1＝1 051 K，故当T＞1 051 K时，ΔH－TΔS＜0，反应才能自发
169.6×10 kJ·mol·K
进行。(2)298 K时，ΔH－TΔS＝－113.0 kJ· －1－3－1－1－1mol－298 K×(－145.3×10kJ·mol·K)＝－69.7 kJ·mol＜0，因此该条件下反应能自发进行。
答案 (1)不能 1 051 (2)能
12．(湖州月考)在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H2和2 mol CO。在一定温度和一定压强下，发生如下反应： 2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)，经过5 min后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2
－1
mol·L，求：
(1)以H2的浓度变化表示的该反应的速率； (2)达平衡时CO的转化率； (3)该温度下的K。
解析 设CO反应的浓度为x，则H2反应的浓度为2x，由题意可得： c(起始H2)＝5 mol/0.5 L＝10 mol·L－1， c(起始CO)＝2 mol/0.5 L＝4 mol·L－1，
2H2(g) ＋ CO(g) === CH3OH(g)
- 4 -
－1
起始浓度： 10 mol·L 4 mol·L 0
－1
反应浓度： 2x x 2 mol·L
－1
平衡浓度： 10－2x 4－x 2 mol·L
－1
解得：x＝2 mol·L
－1
10－2x＝6 mol·L
－1
4－x＝2 mol·L。
－1
(1)v(H2)＝Δc(H2)/t＝4 mol·L/5 min
－1－1
＝0.8 mol·L·min。
(2)α(CO)＝c(反应CO)/c(起始CO)×100%
－1－1
＝2 mol·L/4 mol·L×100%＝50%。 (3)K＝
－1－1
c（CH3OH）22－22－2
＝22L·mol＝0.028 L·mol。
c（CO）·c（H2）2×6
－1
－1
答案 (1)v(H2)＝0.8 mol·L·min (2)50% (3)0.028
13．在100 ℃时，将0.100 mol N2O4气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如表数据： 时间(s) 0 0.100 0.000 20 40 0.050 60 80 c(N2O4)/mol·L－1 c(NO2)/mol·L－1 c1 0.060 c3 0.120 c4 0.120 c2 (1)该反应的平衡常数表达式为________；从表中分析： c1________c2，c3________c4(填“>”、“<”或“＝”)。
－
(2)在上述条件下，从反应开始直至达到化学平衡时，N2O4的平均反应速率为________mol·L1－1
·s。
(3)达平衡后下列条件的改变可使NO2气体浓度增大的是________(填字母序号)。 A．扩大容器的容积 B．再充入一定量的N2O4 C．分离出一定量的NO2 D．再充入一定量的He
(4)若在相同条件下，起始时只充入0.080 mol NO2气体，则达到平衡时NO2气体的转化率为________。
解析 (1)本题的反应方程式为N2O4(g)2NO2(g)，由表中数据可计算出c1＝0.070，c2＝0.100，根据60 s和80 s时c(NO2)相等可确定在60 s时反应已达平衡状态，则有c3＝c4。(2)
－1
由表中数据知，从反应开始直至达到化学平衡，v(NO2)＝0.002 mol·(L·s)，则v(N2O4)＝
－1
0.001 mol·(L·s)。(3)选项A和C中改变条件后，c(NO2)减小，选项D中改变条件后，c(NO2)保持不变。(4)在题设条件下反应N2O4(g)
c2（NO2）0.1202
2NO2(g)的平衡常数K＝＝＝0.36。
c（N2O4）0.040
现充入NO2气体0.080 mol，相当于0.040 mol N2O4，设达平衡时N2O4的浓度变化了x mol·L
－1
c2（NO2）（2x）2
，则有K＝＝＝0.36，解得x＝0.030，即达到平衡时混合气体中有0.06 mol
c（N2O4）0.040－xNO2和0.01 mol N2O4，所以NO2的转化率为25%。
c2（NO2）
答案 (1)K＝ < ＝ (2)0.001 (3)B (4)25%
c（N2O4）
- 5 -