2021届高三化学一轮复习重点考点逐个练习化学反应进行的方向（含详解）

2021 届高三化学一轮复习重点考点逐个练习:化学反应进行的方向（含详解） 命题角度 重点考查化学平衡常数表达式、有关化学平衡常数和转化率的计算、外界条件的改变对转化率的影响等核 心知识点 备考启示 在备考时能够深刻理解平衡常数的表达式以及影响因素,掌握转化率与外界条件改变之间的关系。注意化学 平衡计算的答题模板 1. 下列反应过程中,ΔH>0 且 ΔS>0 的是(　　)。 A.NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s) B.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) C.4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s) D.HCl(aq)+NaOH(aq) NaCl(aq)+H2O(l) 【解析】A 项是熵减的放热反应;C 项是熵减的放热反应;D 项是放热反应。 【答案】B 2. 下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　　)。 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】A 项,非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应不一定进行较快,错误;B 项,石墨转化为金刚石,ΔH>0, 该反应是非自发进行的化学反应,错误;C 项,能量判据和熵判据组合而成的复合判据,只要 ΔG=ΔH-TΔS0,反应就不能自发进行,正确;D 项,反应 NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)在低温下能自发进行,ΔG=ΔH- TΔSv 逆 C.达到平衡时,容器Ⅲ中 푐(O2) 푐(NO2)>1 D.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强之比为 16∶17 【解析】容器Ⅰ中,根据反应 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)可知,达到平衡后 c(O2)=0.2 mol·L-1,则 c(NO)=0.4 mol·L- 1,c(NO2)=0.6 mol·L-1-0.4 mol·L-1=0.2 mol·L-1,平衡常数为푐(O2) × 푐2(NO) 푐2(NO2) =0.2 × 0.42 0.22 =0.8,A 项正确。容器Ⅰ中与容器Ⅱ中反应 温度均为 T1,所以反应的平衡常数相等;容器Ⅱ中发生反应的 Qc=푐(O2) × 푐2(NO) 푐2(NO2) =0.2 × 0.52 0.32 ≈0.56v 逆,B 项正确。温度相同时,反应的平衡常数不变,设容器Ⅲ中消耗氧气 x mol,则消耗 一氧化氮 2x mol,生成二氧化氮 2x mol,反应达到平衡时,剩余氧气(0.35-x) mol,剩余一氧化氮(0.5-2x) mol,假设 c(O2)=c(NO2),则有 0.35-x=2x,解得 x= 7 60 mol,此时浓度商为푐(O2)·푐(NO2) 푐(NO2) = ( 4 15)2 × 7 30 ( 7 30)2 = 32 1051,C 项正确。根据以上分析可知,达到平衡时,容器Ⅰ中剩余物质的总物质的量为(0.2+0.2+0.4) mol=0.8 mol,容器Ⅲ中剩余 物质的总物质的量为(2×0.09+0.35-0.09+0.5-0.09×2) mol=0.76 mol,压强与气体的物质的量成正比,因此达到平衡时,容 器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强之比为 0.8∶0.76>16∶17,D 项错误。 【答案】D 12.在恒容密闭容器中将 CO2 与含少量 CO 的 H2 混合生成甲醇,反应的化学方程式为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。如图是按 푐(CO2) 푐(H2) + 푐(CO)分别为①1∶4 和②1∶6 两种投料比投料时,CO2 的平衡转化率随温度变化的 曲线。下列有关说法正确的是(　　)。 A.按投料比①投料时,CO2 的平衡转化率随温度变化的曲线对应图中曲线Ⅰ B.图中 a 点对应的 H2 的转化率等于 30% C.图中 b 点对应的平衡常数 K 的值大于 c 点 D.图中 a 点对应的 CH3OH 含量比 b 点的高 【解析】同一温度下,两种物质参加反应,增大氢气的浓度,二氧化碳的转化率增大,因此从图中可知,按投料比①投 料时,CO2 的平衡转化率随温度变化的曲线对应图中曲线Ⅱ,A 项错误。相同条件下,二氧化碳的含量越高,二氧化碳的 平衡转化率越低,所以曲线Ⅰ的投料比为 1∶6,而一氧化碳与氢气的物质的量之比未知,无法计算氢气的转化率,B 项错 误。温度升高,二氧化碳的平衡转化率降低,所以平衡逆向移动,则正反应是放热反应,所以 b 点对应的平衡常数 K 的值 小于 c 点,C 项错误。相同投料比时,温度越高,CO2 转化率越低,即 CH3OH 的含量越低,D 项正确。 【答案】D 13.在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应 2X(g) Y(g),温度 T1、T2 下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如 图所示。下列叙述正确的是(　　)。 A.M 点的正反应速率 v 正小于 N 点的逆反应速率 v 逆 B.T2 时,在 0~t1 时间段内,v(Y)=푎 - 푏 푡1 mol·L-1·min-1 C.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小 D.该反应进行到 M 点放出的热量小于进行到 W 点放出的热量 【解析】用“先拐先平”法,T1 优先 T2 出现拐点,T1 达到平衡的时间短、速率快,则 T1>T2;T2 平衡时 c(X)小于 T1 平衡 时 c(X),升高温度平衡向逆反应方向移动,故该反应的 ΔHT2,T2 平衡时的反应速率小于 T1 平衡时的反应速率, 故 M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆,A 项错误。T2 时,在 0~t1 时间段内,v(X)=Δ푐(X) Δ푡 =(푎 - 푏)mol·L-1 푡1min =푎 - 푏 푡1 mol·L-1·min-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,则 v(Y)=1 2v(X)=푎 - 푏 2푡1 mol·L-1·min-1,B 项错误。M 点时再加入一定 量 X,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡后 X 的转化率增大,C 项错误。该反应的正反应为放热反应,W 点 消耗 X 的物质的量大于 M 点,该反应进行到 M 点放出的热量小于进行到 W 点放出的热量,D 项正确。 【答案】D 14.下列说法中不正确的是(　　)。 A.反应 SiO2(s)+2C(s) Si(s)+2CO(g)只能在高温下自发进行,则该反应的 ΔH>0 B.反应 3C(s)+CaO(s) CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行,说明该反应的 ΔH>0 C.反应 BaSO4(s)+4C(s) BaS(s)+4CO(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的 ΔH0,则该反应的 ΔH>0,A 项正确。该反应为熵增反应,则有 ΔS>0;该反应在常温下不能自发进行,说明常温时 ΔH-TΔS>0,即反应的 ΔH>0,B 项正确。该反应为熵增反应,则有 ΔS>0;该反应室温下不能自发进行,说明室温时 ΔH-TΔS>0,即反应的 ΔH>0,C 项错误。该反应为熵减反应,则有 ΔST1),在 3 个容积均为 2.0 L 的恒容密闭容器中反应 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)(ΔHK=0.78,所以该反应向逆反应方向进行,D 项错误。 【答案】C 17.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(　　)。 A.能使石蕊显红色的溶液:K+、Mg2+、HCO-3、SO2- 4 B.水电离出来的 c(H+)=10-13 mol·L-1 的溶液:NH+4 、Fe2+、NO-3、Cl- C. 푐(H+) 푐(OH-)=1012 的溶液:K+、Fe3+、Cl-、SO2- 4 D.加入铝片能放出 H2 的溶液:Na+、CH3COO-、Cu2+、SO2- 4 【解析】能使石蕊显红色的溶液呈酸性,HCO-3不能大量存在,A 项错误;水电离出来的 c(H+)=10-13 mol·L-1 的溶液 可能呈强酸性或强碱性,酸性条件下 NO-3将 Fe2+氧化为 Fe3+,不能大量存在,碱性条件下,NH+4 、Fe2+不能大量存在,B 项 错误; 푐(H+) 푐(OH-)=1012 的溶液呈酸性,K+、Fe3+、Cl-、SO2- 4 互不反应,能大量共存,C 项正确;加入铝片能放出 H2 的溶液可能呈 酸性或强碱性,酸性条件下,CH3COO-与 H+反应生成弱电解质 CH3COOH,碱性条件下,Cu2+与 OH-反应生成 Cu(OH)2 沉 淀,不能大量共存,D 项错误。 【答案】C 18. W、X、Y 和 Z 为原子序数依次增大的四种短周期元素。W 与 X 可生成一种无色气体,该气体遇空气后变成一种 红棕色有刺激性气味的气体;Y 的周期数是族序数的 3 倍;Z 原子最外层的电子数比 X 原子的电子总数少 1 个。下列 叙述正确的是(　　)。 A.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构 B.氧化物对应水化物的酸性:Z>WC.Y 与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键 D.X 与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物 【解析】W、X、Y 和 Z 为原子序数依次增大的四种短周期元素,W 与 X 可生成一种遇空气后变为红棕色有刺激 性气味的无色气体,则 W 是 N,X 是 O;Y 的周期数是族序数的 3 倍,因此 Y 只能位于第三周期,所以 Y 是 Na;Z 原子最外 层的电子数比 X 的电子总数少 1 个,则 Z 的最外层电子数是 7,Z 是 Cl。N、O、Na 三种元素的简单离子具有相同的电 子层结构,均是 10 电子,氯离子是 18 电子结构,A 项错误;W 和 Z 的氧化物对应的水化物均有多种,如硝酸、亚硝酸,氯 酸、次氯酸、高氯酸,由于没有指明是最高价氧化物对应的水化物,所以无法比较酸性强弱,B 项错误;Y 与其他三种元 素分别形成的化合物中,过氧化钠含有离子键和共价键,C 项错误;氧元素与其他三种元素均可形成两种或两种以上的 二元化合物,D 项正确。 【答案】D 19.NA 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)。 A.2 L 0.5 mol·L-1 亚硫酸溶液中含有的 H+数为 2NA B.NaH 与 H2O 反应生成氢气,每生成 0.6 g 氢气转移电子数为 0.3NA C.3 g SiO2 中含有的 Si—O 键的数目为 0.1NA D.密闭容器中 2 mol NO 与 1 mol O2 充分反应,产物的分子数为 2NA 【解析】亚硫酸为弱酸,在水溶液中不能完全电离,所以溶液中氢离子数目小于 2NA,A 项错误;NaH+H2O NaOH+H2↑,每生成 0.6 g (0.3 mol)氢气,转移电子数为 0.3NA,B 项正确;3 g SiO2 的物质的量为 0.05 mol,而二氧化硅中每 个硅原子与 4 个氧原子形成 4 个硅氧键,所以 3 g SiO2 中含有 Si—O 键的数目为 0.2NA,C 项错误;NO 与氧气反应生成 二氧化氮,但常温下,二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡 2NO2 N2O4,所以产物的分子数小于 2NA,D 项错误。 【答案】B 20.丙烷(C3H8)熔融盐燃料电池和锌蓄电池均为用途广泛的直流电源,放电时二者的总反应分别为 C3H8+5O2 3CO2+4H2O、2Zn+O2 2ZnO。用丙烷(C3H8)燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示,下列说法不正确的是(　　)。 A.物质 M 为 CO2 B.燃料电池消耗 1 mol O2 时,理论上有 4 mol OH-透过 b 膜向 P 电极移动 C.a 膜、b 膜均适宜选择阴离子交换膜 D.该装置中,锌蓄电池的阴极反应式为 Zn+2OH--2e- ZnO+H2O 【解析】该燃料电池中电解质是熔融碳酸钠,则正极反应式为 O2+4e-+2CO2 2CO2- 3 ,负极上的电极反应式为 C3H8-20e-+10CO2- 3 13CO2+4H2O;锌蓄电池此时为电解池,P 为阳极,电极反应式为 4OH--4e- 2H2O+O2↑,Q 为阴极,电极反应式为 ZnO+2e-+H2O 2OH-+Zn。故物质 M 为 CO2;OH-透过 b 膜向 P 电极移动;a 膜由右向左通过 CO2- 3 ,b 膜通 过 OH-,均适宜选择阴离子交换膜;由分析可知,D 项错误。 【答案】D 21.肼(N2H4)和氧气的反应情况受温度影响。某同学设计方案探究温度对产物影响的结果如图所示。下列说法不正确 的是(　　)。 A.温度较低时,肼和氧气主要发生反应 N2H4+O2 N2+2H2O B.900 ℃时,能发生反应 N2+O2 2NO C.900 ℃时,N2 的产率与 NO 的产率之和可能小于 1 D.该探究方案是将一定量的肼和氧气在密闭容器中进行不断升温的实验 【解析】由图可知,温度较低时,肼和氧气主要发生反应 N2H4+O2 N2+2H2O,A 项正确;由图可知,在 400 ℃到 900 ℃之间,N2 的产率逐渐减小,NO 的产率逐渐升高,所以 900 ℃时,能发生反应 N2+O2 2NO,B 项正确;由图可知,当 温度高于 900 ℃后,N2 的产率与 NO 的产率都降低了,说明两个反应都是可逆反应,所以 900 ℃时, N2 的产率与 NO 的产 率之和可能小于 1,C 项正确;该探究方案是在密闭容器中使一定量的肼和氧气在不同温度下达到平衡的实验,反应达 到平衡需要一定的时间,所以不能不断升高温度,D 项不正确。 【答案】D 22.Ⅰ.某厂废水中含 KCN,其浓度为 0.01 mol·L-1,现用氯氧化法处理,发生如下反应(化合物中 N 元素的化合价均为-3 价): KCN+2KOH+Cl2 KOCN+2KCl+H2O (1)上述反应中被氧化的元素是　　　　　(用元素符号表示)。 (2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气,请配平下列化学方程式: 　　KOCN+　　Cl2+　　　　　　 　　K2CO3+　　N2+　　KCl+　　　　　　 (3)若将 10 L 含 0.01 mol·L-1 KCN 的废水中的 KCN 氧化除去,最少需要氯气　　　　mol。 Ⅱ.某实验小组为了测定(3)中溶液多余 Cl2 的含量,常用 Na2S2O3 标准溶液进行定量测定。 (4)现实验室需用 480 mL 一定浓度的 Na2S2O3 溶液,配制该溶液所需玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还 有　　　　。 (5)Na2S2O3 的还原性较强,在溶液中易被 Cl2 氧化成 SO2- 4 ,因此 Na2S2O3 常用作脱氯剂,该反应的离子方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)现取(3)中溶液 20.00 mL,用 a mol·L-1 Na2S2O3 溶液进行滴定,经过平行实验测得消耗 Na2S2O3 标准溶液 b mL,计算废 液中 Cl2 的浓度为　　　　mol·L-1(用含 a、b 的式子表示)。 【解析】Ⅰ.(1)已知反应中氯元素化合价降低,被还原。碳元素化合价从+2 价升高到+4 价,失去电子,因此被氧化 的元素是 C。 (2)氯元素从 0 价降低到-1 价,得到 1 个电子,氮元素从-3 价升高到 0 价,失去 3 个电子,因此根据电子得失守恒可知 氧化剂和还原剂的物质的量之比是 3∶2,根据原子守恒可知还有水生成,因此反应的化学方程式为 2KOCN+3Cl2+8KOH 2K2CO3+N2+6KCl+4H2O。 (3)根据以上分析可知,1 mol KCN 最终被氧化为碳酸钾和氮气,失去 5 mol 电子,1 mol 氯气得到 2 mol 电子,根据电 子得失守恒可知将 10 L 含 0.01 mol·L-1 KCN 的废水中的 KCN 氧化除去,最少需要氯气10 L × 0.01mol·L-1 × 5 2 =0.25 mol。 Ⅱ.(4)没有 480 mL 规格的容量瓶,所以还需 500 mL 容量瓶。 (6)消耗 Na2S2O3 的物质的量是 0.001ab mol,根据 S2O2- 3 ~4Cl2 可知消耗氯气的物质的量是 0.004ab mol,因此废液中 Cl2 的浓度为0.004푎푏mol 0.02 L =0.2ab mol·L-1。 【答案】(1)C (2)2KOCN+3Cl2+8KOH 2K2CO3+N2+6KCl+4H2O (3)0.25 (4)500 mL 容量瓶 (5)S2O2- 3 +4Cl2+5H2O 2SO2- 4 +8Cl-+10H+ (6)0.2ab 23.(1)氧和硫元素位于同一主族,其原子结构的共同点是　　　　　　　　　　　　　　　　　;羰基硫中含有的化学 键类型是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)CO 和 H2S 混合加热生成羰基硫的反应是 CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)。 ①某温度下,在 1 L 恒容密闭容器中,通入 10 mol CO 和 10 mol H2S,平衡时测得 CO 的转化率为 40%,则该温度下反应 的平衡常数 K=　　　　。 ②请解释上图 250 ℃以前, 曲线ⅰ变化的可能原因:　　　　　　　　　　　　　。 【解析】(1)氧和硫属于同主族元素,同主族元素从上到下电子层数逐渐增多,最外层电子数相同;羰基硫中的原子 均为非金属元素原子,形成共价键,且相邻原子不相同,形成极性共价键。 (2)①列出化学平衡三段式: 　　　　　　CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g) 起始(mol·L-1)　 10　　　10　 　　0　　　　0 转化(mol·L-1) 4 4 4 4平衡(mol·L-1) 6 6 4 4 K=4 × 4 6 × 6=4 9。 【答案】(1)最外层电子数相同　共价键(或极性共价键、极性键) (2)①4 9　②温度升高,反应速率加快(或起始时反应物的浓度大) 24.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度 下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据如下表: 温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度/ (×10-3 mol·L-1) 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 (1)该反应的焓变 ΔH　　　　(填“>”“0; 该反应是气体体积增大的反应,则有 ΔS>0。 (2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有 v 正(NH3)=2v 逆(CO2),A 项不符合题意;因为反应前后气体分子数不相等, 未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,反应达到平衡状态,B 项符合题意;反应未达到平衡前,气体质量一直在 变,而容器容积不变,由 ρ=푚 푉可知,混合气体的密度也在变化,所以当混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态,C 项符合 题意;反应产物中 NH3 和 CO2 的物质的量之比始终为 2∶1,密闭容器中氨气的体积分数始终不变,D 项不符合题意。 (3)由表中数据可知,在 25.0 ℃时,平衡气体的总浓度为 4.8×10-3 mol·L-1,则有 c(NH3)=3.2×10-3 mol·L- 1,c(CO2)=1.6×10-3 mol·L-1,反应 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)的平衡常数 K= 1 (3.2 × 10-3)2 × 1.6 × 10-3≈6.1×107。 (4)在恒温条件下压缩容器体积,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大。 【答案】(1)>　> (2)BC (3)6.1×107 (4)增大25.科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”,其简单流程如图所示(条件及物质未标出): (1)已知:CH4、CO、H2 的燃烧热分别为 890.3 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1,则上述流程中第一步反应 2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g)的 ΔH=　　　　　　　。 (2)工业上可用 H2 和 CO2 制备甲醇,其反应的化学方程式为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),某温度下,将 1 mol CO2 和 3 mol H2 充入 2 L 恒容密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如下表: 时间/h 1 2 3 4 5 6 푝后 푝前 0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80 ①用 H2 表示前 2 h 内的平均反应速率 v(H2)=　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②该温度下,CO2 的平衡转化率为　　　　。 (3)在 300 ℃、8 MPa 下,将 CO2 和 H2 按物质的量之比 1∶3 通入一恒压密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得 CO2 的平衡转化率为 50%,则该反应条件下的平衡常数 Kp=　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质 的量分数)。 (4)CO2 经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在 0.1 MPa 时,按 n(CO2)∶n(H2)=1∶3 投料,不同温度(T)下,平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系如图所示。 ①该反应的 ΔH　　　　(填“>”或“