4 / 7
课时跟踪检测（三十八） 化学平衡移动 化学反应的方向
一、选择题
1．(2021·浙江选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( )
A．1 mol CH4(g)<1 mol H2(g)
B．1 mol H2O(g)<2 mol H2O(g)
C．1 mol H2O(s)>1 mol H2O(l)
D．1 mol C(s，金刚石)>1 mol C(s，石墨)
2．已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不能自发进行的是( )
A．2O3(g)===3O2(g) ΔH<0
B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g) ΔH>0
C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0
3．5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是( )
A．加入苯，振荡，平衡正向移动
B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C．加入FeSO4固体，平衡逆向移动
D．该反应的平衡常数K＝
4．(2022·浙江选考)关于反应Cl2(g)＋H2O(l)HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH<0，达到平衡后，下列说法不正确的是( )
A．升高温度，氯水中的c(HClO)减小
B．氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大
C．取氯水稀释，c(Cl－)/c(HClO)增大
D．取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度
5．有Ⅰ～Ⅳ四个体积均为0.5 L的恒容密闭容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如表)，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH，HCl的平衡转化率(α)与Z和温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
容器 起始时
T/℃ n(HCl)/mol Z
Ⅰ 300 0.25 a
Ⅱ 300 0.25 b
Ⅲ 300 0.25 4
A．ΔH<0，a>4>b
B．容器Ⅲ某时刻处在R点，则R点的v正
C．300 ℃该反应的平衡常数的值为640
D．若起始时，在容器Ⅳ中充入0.25 mol Cl2和0.25 mol H2O(g)，300 ℃达平衡时容器中c(HCl)>0.2 mol·L－1
6．(2022·广东等级考)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
7．某温度下，反应2A(g)B(g) ΔH＞0，在密闭容器中达到平衡，平衡时＝a，若改变某一条件，足够长时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是( )
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a
C．若其他条件不变，升高温度，则a＜b
D．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a＞b
8．温度为T ℃，压强为1.01×105 Pa时，某密闭容器中发生反应A(g)＋aB(？)3C(g)＋D(s)，达到平衡时，测得c(A)＝0.4 mol·L－1；压缩容器，使压强增大至2.02×105 Pa，第二次达到平衡时，测得c(A)＝0.72 mol·L－1，继续压缩容器，使压强增大至5.05×105 Pa，第三次达到平衡时，测得c(A)＝2.2 mol·L－1。则下列说法不正确的是( )
A．第二次达到平衡时，B为气态
B．a＞2
C．第一次达到平衡后，增大压强，平衡逆向移动
D．第三次达到平衡时，B为非气态
9．二氧化碳加氢合成二甲醚(CH3OCH3)具有重要的现实意义和广阔的应用前景。该方法主要涉及下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3＝－24.5 kJ·mol－1
向恒压密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3通入CO2和H2，平衡时各含碳物种的体积分数随温度的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．反应 Ⅰ 的平衡常数可表示为K＝
B．图中曲线b表示CO2的平衡体积分数随温度的变化
C．510 K时，反应至CH3OCH3的体积分数达到X点的值，延长反应时间不能提高CH3OCH3的体积分数
D．增大压强有利于提高平衡时CH3OCH3的选择性CH3OCH3的选择性＝×100%
二、非选择题
10．化学家Paul Sabatier研究发现，CO2在催化剂作用下能够转化为甲烷，即Sabatier 反应：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＜0；副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0。
(1)研究发现，若其他条件不变，压强对CO2的转化率和CH4的选择性的影响如图所示。
化工生产上，通常选取0.1 MPa而不选取更高的压强，原因是________________________
________________________。
(2)t ℃时，向某刚性容器中充入1 mol CO2和1 mol H2，若仅发生Sabatier反应，下列说法正确的是___(填标号)。
a．H2的转化率先逐步减小后保持不变
b．CO2的正反应速率先逐步减小后保持不变
c．反应混合物的密度始终保持不变
d．该反应的平衡常数先逐步减小后保持不变
11.运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡____(填“向左”“向右”或“不”)移动。
②若反应进行到状态D时，v正____(填“>”“<”或“＝”)v逆。
(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，应用此法反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是____(填字母)。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨
D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器体积不变)
②若在某温度下，2 L的密闭容器中发生合成氨的反应，图2表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0～10 min内该反应的平均速率v(H2)＝___。从第11 min起，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为____(填字母)。
课时跟踪检测（三十八） 化学平衡移动 化学反应的方向
一、选择题
1．(2021·浙江选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( )
A．1 mol CH4(g)<1 mol H2(g)
B．1 mol H2O(g)<2 mol H2O(g)
C．1 mol H2O(s)>1 mol H2O(l)
D．1 mol C(s，金刚石)>1 mol C(s，石墨)
解析：选B CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量大，所以熵值1 mol CH4(g)>1 mol H2(g)，A错误；相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1 mol H2O(g)<2 mol H2O(g)，B正确；等量的相同物质，熵值关系为S(g)>S(l)>S(s)，所以熵值1 mol H2O(s)<1 mol H2O(l)，C错误；从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1 mol C(s，金刚石)<1 mol C(s，石墨)，D错误。
2．已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不能自发进行的是( )
A．2O3(g)===3O2(g) ΔH<0
B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g) ΔH>0
C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0
解析：选B A项，是一个ΔH<0，ΔS>0的反应，任何温度下一定能自发进行；B项，是一个ΔH>0，ΔS<0 的反应，任何温度下一定不能自发进行；C项，是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，低温条件下可自发进行；D项，是一个ΔH>0，ΔS>0的反应，高温条件下可自发进行。
3．5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是( )
A．加入苯，振荡，平衡正向移动
B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C．加入FeSO4固体，平衡逆向移动
D．该反应的平衡常数K＝
解析：选D 碘易溶于苯，加入苯，碘进入到苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动，A项正确；如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取后溶液中不会有Fe3＋，加入KSCN，溶液不会呈红色，溶液呈红色说明此反应是可逆反应，有反应限度，B项正确；加入FeSO4，二价铁离子浓度增大，平衡逆向移动，C项正确；该反应的平衡常数K＝，D项错误。
4．(2022·浙江选考)关于反应Cl2(g)＋H2O(l)HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH<0，达到平衡后，下列说法不正确的是( )
A．升高温度，氯水中的c(HClO)减小
B．氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大
C．取氯水稀释，c(Cl－)/c(HClO)增大
D．取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度
解析：选D 升高温度，平衡逆向移动，c(HClO)减小，A正确；氯水中加入少量醋酸钠固体，醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子，氢离子浓度减小，平衡正向移动，c(HClO)增大，B正确；氯水稀释，平衡正向移动，而c(HClO)和c(Cl－)均减小，但HClO本身也存在电离平衡HClOH＋＋ClO－，稀释促进了HClO的电离，使c(HClO)减少更多，因此增大，C正确；氯水中加硝酸银产生白色沉淀，证明溶液中有氯离子，氯水中加淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝，证明生成了碘单质，氯气和次氯酸都能氧化I－，不能证明反应物和生成物共存，即不能证明反应存在限度，D错误。
5．有Ⅰ～Ⅳ四个体积均为0.5 L的恒容密闭容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如表)，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH，HCl的平衡转化率(α)与Z和温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
容器 起始时
T/℃ n(HCl)/mol Z
Ⅰ 300 0.25 a
Ⅱ 300 0.25 b
Ⅲ 300 0.25 4
A．ΔH<0，a>4>b
B．容器Ⅲ某时刻处在R点，则R点的v正
C．300 ℃该反应的平衡常数的值为640
D．若起始时，在容器Ⅳ中充入0.25 mol Cl2和0.25 mol H2O(g)，300 ℃达平衡时容器中c(HCl)>0.2 mol·L－1
解析：选C HCl的平衡转化率随温度升高而减小，说明升温平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，增大氧气的物质的量，可促进HCl的转化，即Z越小，HCl的平衡转化率越大，故a<4
A．该反应的ΔH<0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
解析：选C 从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。
7．某温度下，反应2A(g)B(g) ΔH＞0，在密闭容器中达到平衡，平衡时＝a，若改变某一条件，足够长时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是( )
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a
C．若其他条件不变，升高温度，则a＜b
D．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a＞b
解析：选B A项，充入B气体后平衡时压强变大，正向反应程度变大，变小，即a＞b，错误；B项，在该温度恒压条件下，再充入B气体，新平衡状态与原平衡等效，不变，即a＝b，正确；C项，升温，平衡右移，变小，即a＞b，错误；D项，相当于减压，平衡左移，变大，即a＜b，错误。
8．温度为T ℃，压强为1.01×105 Pa时，某密闭容器中发生反应A(g)＋aB(？)3C(g)＋D(s)，达到平衡时，测得c(A)＝0.4 mol·L－1；压缩容器，使压强增大至2.02×105 Pa，第二次达到平衡时，测得c(A)＝0.72 mol·L－1，继续压缩容器，使压强增大至5.05×105 Pa，第三次达到平衡时，测得c(A)＝2.2 mol·L－1。则下列说法不正确的是( )
A．第二次达到平衡时，B为气态
B．a＞2
C．第一次达到平衡后，增大压强，平衡逆向移动
D．第三次达到平衡时，B为非气态
解析：选C 压强由1.01×105 Pa增大到2.02×105 Pa，即为原来的两倍时，平衡时A的浓度小于原来的两倍，所以加压平衡正向移动，则该反应是气体分子数减小的反应，所以第二次达到平衡时B是气体，1＋a＞3，即a＞2，A、B项正确，C项错误；压强由2.02×105 Pa增大到5.05×105 Pa，即为原来的2.5倍时，平衡时A的浓度大于原来的2.5倍，所以平衡逆向移动，则加压后该反应是气体分子数之和增大的反应，所以第三次达到平衡时B为非气态，D项正确。
9．二氧化碳加氢合成二甲醚(CH3OCH3)具有重要的现实意义和广阔的应用前景。该方法主要涉及下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3＝－24.5 kJ·mol－1
向恒压密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3通入CO2和H2，平衡时各含碳物种的体积分数随温度的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．反应 Ⅰ 的平衡常数可表示为K＝
B．图中曲线b表示CO2的平衡体积分数随温度的变化
C．510 K时，反应至CH3OCH3的体积分数达到X点的值，延长反应时间不能提高CH3OCH3的体积分数
D．增大压强有利于提高平衡时CH3OCH3的选择性CH3OCH3的选择性＝×100%
解析：选D 反应Ⅰ中H2O也是气态，所以平衡常数为K＝，A错误；只有反应Ⅲ涉及CH3OCH3，反应Ⅲ焓变小于0，升高温度平衡逆向移动，所以CH3OCH3的体积分数会随温度升高而降低，则b代表的应该是CH3OCH3，a代表CO2，B错误；b代表的应该是CH3OCH3，X点位于曲线下方，所以延长反应时间可以提高CH3OCH3的体积分数，C错误；反应Ⅰ为气体系数之和减小的反应，反应Ⅱ、Ⅲ均为气体系数之和不变的反应，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，CH3OH的浓度增大，虽然H2O的浓度也增大，但CH3OH的系数为2，所以反应Ⅲ平衡正向移动，CH3OCH3的选择性增大，D正确。
二、非选择题
10．化学家Paul Sabatier研究发现，CO2在催化剂作用下能够转化为甲烷，即Sabatier 反应：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＜0；副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0。
(1)研究发现，若其他条件不变，压强对CO2的转化率和CH4的选择性的影响如图所示。
化工生产上，通常选取0.1 MPa而不选取更高的压强，原因是________________________
________________________。
(2)t ℃时，向某刚性容器中充入1 mol CO2和1 mol H2，若仅发生Sabatier反应，下列说法正确的是___(填标号)。
a．H2的转化率先逐步减小后保持不变
b．CO2的正反应速率先逐步减小后保持不变
c．反应混合物的密度始终保持不变
d．该反应的平衡常数先逐步减小后保持不变
解析：(1)根据图乙可以得出压强大于0.1 MPa时，CO2的转化率和CH4的选择性变化已经不明显，如果继续增大压强，会增大设备投资和能耗，反而降低了生产效益。(2)根据题意，随着反应进行，H2的消耗量越来越多，其转化率越来越大，达到平衡后保持定值，a错误；随着反应进行，正反应速率逐渐减小，当正、逆反应速率相等时达到平衡状态，b正确；混合物的质量不变，容器容积不变，故密度不变，c正确；化学平衡常数仅随温度的改变而改变，若温度始终为t ℃，平衡常数保持不变，d错误。
答案：(1)虽然增大压强可使CO2的转化率和CH4的选择性稍有增大，但能耗更大、成本更高，综合经济效益下降(其他合理说法也可，如0.1 MPa下，CO2的转化率和CH4的选择性已经较高，再进一步增大压强，CO2的转化率和CH4的选择性变化不大，且加压会增大设备投资和能耗) (2)bc
11.运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡____(填“向左”“向右”或“不”)移动。
②若反应进行到状态D时，v正____(填“>”“<”或“＝”)v逆。
(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，应用此法反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是____(填字母)。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨
D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器体积不变)
②若在某温度下，2 L的密闭容器中发生合成氨的反应，图2表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0～10 min内该反应的平均速率v(H2)＝___。从第11 min起，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为____(填字母)。
解析：(1)①恒温恒压条件下，向题述平衡体系中通入氦气，则反应容器的体积会增大，平衡会向气体分子数增大的方向(向左)移动。②反应进行到状态D时没有达到平衡，反应向右进行，所以v正>v逆。(2)①该反应是一个气体分子数减少的放热反应，升高温度，平衡逆向移动；使用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；分离出氨，平衡虽然正向移动，但反应速率减小，充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。②0～10 min时，N2从0.6 mol减少到0.2 mol，变化量为0.4 mol，则H2的变化量为1.2 mol，v(H2)＝＝0.06 mol·L－1·min－1。平衡时压缩容器的体积，气体的压强增大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，曲线d符合题意。
答案：(1)①向左 ②>
(2)①D ②0.06 mol·L－1·min－1 d
