2020年高考化學一輪復習 第7章 第2節(jié) 化學平衡狀態(tài) 化學平衡的移動課時跟蹤練(含解析).doc
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化學平衡狀態(tài) 化學平衡的移動 1.在一定溫度下,氧化鐵可以與一氧化碳在恒容密閉容器中發(fā)生下列反應:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),不可用上述反應中某種物理量來說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是( ) A.CO的生成速率與CO2的生成速率相等 B.氣體密度不再變化 C.CO的質量不變 D.體系的壓強不再發(fā)生變化 解析:A項,CO的生成速率為逆反應速率,CO2的生成速率為正反應速率,且CO、CO2的化學計量數(shù)相等,則v正(CO2)=v逆(CO),達到化學平衡;B項,ρ=,當m(氣體)不變時,反應即達到平衡;C項,m(CO)不變,則n(CO)不變,反應達到平衡;D項,該反應是氣體體積不變的反應,反應任意時刻,體系的壓強均相同,所以壓強不變不能作為達到平衡的標志。 答案:D 2.合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反應制得,其中的一步反應為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。反應達到平衡后,為提高CO的轉化率,下列措施中正確的是( ) A.增大壓強 B.降低溫度 C.增大CO的濃度 D.更換催化劑 解析:A項,該反應為反應前后氣體體積相等的反應,壓強不影響化學平衡。B項,正反應放熱,降溫平衡右移,CO的轉化率增大。C項,增大CO的濃度,CO的轉化率減小。D項,催化劑不影響化學平衡。 答案:B 3.如圖所示,三個燒瓶中分別充滿NO2氣體并分別放置在盛有下列物質的燒杯(燒杯內(nèi)有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物質,在(3)中加入NH4Cl晶體,發(fā)現(xiàn)(1)中紅棕色變深,(3)中紅棕色變淺。[已知反應2NO2(紅棕色)N2O4(無色)] 下列敘述正確的是( ) A.2NO2N2O4是放熱反應 B.NH4Cl溶于水時放出熱量 C.燒瓶(1)中平衡混合氣體的相對分子質量增大 D.燒瓶(3)中氣體的壓強增大 解析:加CaO的燒杯(1)中溫度升高,(1)中紅棕色變深,說明平衡逆向移動,平衡混合氣體的相對分子質量減??;(3)中紅棕色變淺,說明平衡正向移動,氣體的壓強減小,加NH4Cl晶體的燒杯(3)中溫度降低,由此可說明2NO2N2O4是放熱反應,NH4Cl溶于水時吸收熱量。 答案:A 4.向一體積為2 L的恒容密閉容器里充入1 mol N2和4 mol H2,在一定溫度下發(fā)生反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。10秒時達到平衡,c(NH3)為0.4 molL-1。下列說法正確的是( ) A.該反應達到平衡時H2的轉化率為40% B.降低溫度能使混合氣體的密度增大 C.向該容器中充入N2,平衡正向移動 D.研發(fā)高效催化劑可大大提高NH3的產(chǎn)率 解析:A項,根據(jù)題中數(shù)據(jù)可知,NH3的生成量為0.8 mol,則H2的減少量為1.2 mol,α(H2)=1.24100%=30%;B項,降溫,平衡正向移動,但氣體總質量不變,容器體積不變,則密度不變;C項,體積不變,充入N2,c(N2)增大,平衡正向移動;D項,催化劑不能使平衡發(fā)生移動,因此各物質的轉化率不變、產(chǎn)率不變。 答案:C 5.處于平衡狀態(tài)的反應2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH>0,不改變其他條件的情況下合理的說法是( ) A.加入催化劑,反應途徑將發(fā)生改變,ΔH也將隨之改變 B.升高溫度,正、逆反應速率都增大,H2S分解率也增大 C.增大壓強,平衡向逆反應方向移動,將引起體系溫度降低 D.若體系恒容,注入一些H2后達新平衡,H2濃度將減小 解析:焓變是一個狀態(tài)函數(shù),與反應發(fā)生的途徑無關,A錯誤;溫度升高,正、逆反應速率均增大,因該反應的正反應是吸熱反應,故平衡正向移動,H2S分解率增大,B正確;該反應是氣體體積增大的反應,增大壓強平衡逆向移動,逆反應是放熱反應,會使體系溫度升高,C錯誤;向體系中注入H2,平衡將向H2濃度降低的方向移動,但最終H2的濃度比原來大,D錯誤。 答案:B 6.某化學反應2X(g)Y(g)+Z(g)在4種不同條件下進行,Y、Z起始濃度為0,反應物X的濃度(molL-1)隨反應時間(min)的變化情況如下表: 實驗序號 溫度 時間/min 0 10 20 30 40 50 60 1 800 ℃ 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800 ℃ 1.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 800 ℃ c 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60 4 820 ℃ 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 下列說法不正確的是( ) A.c>1.0 B.實驗2可能使用了催化劑 C.實驗3比實驗2先達到化學平衡狀態(tài) D.前10分鐘,實驗4的平均化學反應速率比實驗1的大 解析:A項,實驗3達到平衡X的濃度大于實驗1,溫度相同,達到平衡說明X起始濃度C大于1.0 molL-1,正確;B項,實驗2和實驗1達到相同的平衡狀態(tài),但實驗2所需時間短說明可能使用了催化劑,催化劑改變反應速率不改變化學平衡,正確;C項,依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,實驗3在40 min時X濃度不變達到平衡,實驗2在20 min時達到平衡,實驗2達到平衡快,錯誤;D項,實驗4和實驗1在10分鐘都未達到平衡,依據(jù)化學反應速率概念計算,實驗1中X的反應速率==0.02 molL-1min-1,實驗4中X的反應速率==0.06 molL-1min-1, 所以實驗4的反應速率大于實驗1,正確。 答案:C 7.已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=Q kJmol-1,在三個不同容積的容器中分別充入1 mol CO與2 mol H2,恒溫恒容,測得平衡時CO的轉化率如下表。下列說法正確的是( ) 序號 溫度/℃ 容器體積 CO轉化率 平衡壓強/Pa ① 200 V1 50% p1 ② 200 V2 70% p2 ③ 350 V3 50% p3 A.反應速率:③>①>② B.平衡時體系壓強:p1∶p2=5∶4 C.若容器體積V1>V3,則Q<0 D.若實驗②中CO和H2用量均加倍,則CO轉化率<70% 解析:①、②的溫度相同,而轉化率②>①,則②可看作在①的基礎上加壓,即V1>V2,因此反應速率:②>①,A錯誤;①與②比較,達到平衡時,平衡混合物的物質的量之比為5∶4,但V1與V2不等,因此平衡時體系壓強:p1∶p2≠5∶4,B錯誤;若容器體積V1>V3且溫度相同,則①與③比較,CO的轉化率:③>①,而現(xiàn)在CO的轉化率相同,則升溫③的平衡逆向移動,而升溫平衡向吸熱反應方向移動,即逆向是吸熱反應,C正確;若實驗②中CO和H2用量均加倍,則可看作在②的基礎上加壓,CO轉化率增大,D錯誤。 答案:C 8. (2019北京海淀區(qū)質檢)已知:一定溫度下的某恒容密閉容器中僅發(fā)生反應:2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH=+Q kJmol-1(Q>0)。若向2 L該容器中通入1.2 mol NO2 氣體,測得100 s時反應達到化學平衡狀態(tài),此時c(O2) 為0.2 molL-1。下列說法正確的是( ) A.增加c(NO),平衡逆向移動,反應的化學平衡常數(shù)減小 B.100 s內(nèi)NO2的分解速率為810-3 molL-1s-1 C.反應達平衡時,吸收的熱量為0.2 Q D.其他條件不變時,若開始時n(NO2)為2.4 mol,則達到平衡后,c(O2)<c(NO2) 解析:A項,增加c(NO),平衡逆向移動,平衡常數(shù)只與溫度有關與濃度無關,則溫度不變,反應的化學平衡常數(shù)不變,錯誤;B項,化學反應速率之比等于計量數(shù)之比,則100 s 內(nèi)NO2的分解速率等于氧氣的生成速率的2倍,為2=410-3 molL-1s-1,錯誤;C項,反應達平衡時生成氧氣的物質的量為0.2 molL-12 L=0.4 mol,則吸收的熱量為0.4 Q,錯誤;D項,開始時n(NO2)為1.2 mol,平衡時c(NO2)==0.2 molL-1,c(O2)=c(NO2),其他條件不變時,若開始時n(NO2)為2.4 mol,則壓強增大平衡向氣體體積縮小的逆反應方向移動,則達到平衡后,c(O2)<c(NO2),正確。 答案:D 9.T ℃時,在容積為2 L的3個恒容密閉容器中發(fā)生反應:3A(g)+B(g)xC(g),按不同方式投入反應物,測得反應達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下。下列說法正確的是( ) 容器 甲 乙 丙 反應物的投入量 3 mol A、 2 mol B 6 mol A、 4 mol B 2 mol C 達到平衡 的時間/min 5 8 c1 c2 C的體積分數(shù)/% w1 w3 混合氣體的密度/gL-1 ρ1 ρ2 A.若x<4,則2c1<c2 B.若x=4,則w1=w3 C.無論x的值是多少,均有2ρ1=ρ2 D.甲容器達到平衡所需的時間比乙容器達到平衡所需的時間短 解析:若x<4,則正反應為氣體分子數(shù)減少的反應,乙容器對于甲容器而言,相當于加壓,平衡正向移動,所以2c1>c2,A項錯誤;若x=4,則反應前后氣體分子數(shù)相等,由于起始時甲容器中A、B的投入量之比與化學方程式中對應化學計量數(shù)之比不相等,故w3不可能等于w1,B項錯誤;起始時乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍,兩容器的容積相等,故恒有2ρ1=ρ2,C項正確;起始時乙容器中A、B的濃度是甲容器中的2倍,故乙容器達到平衡所需的時間比甲容器達到平衡所需的時間短,D項錯誤。 答案:C 10.一定條件下,體積為1 L的密閉容器中發(fā)生如下反應:SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9 kJmol-1。 (1)下列各項中能說明該反應已達化學平衡狀態(tài)的是________(填序號)。 a.4v消耗(SiF4)=v生成(HF) b.容器內(nèi)氣體壓強不再變化 c.容器內(nèi)氣體的總質量不再變化 d.HF的體積分數(shù)不再變化 (2)反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)如下表(表中t2>t1)所示。 反應時間/min n(SiF4)/mol n(H2O)/mol 0 1.20 2.40 t1 0.80 a t2 b 1.60 通過a或b的值及化學平衡原理說明t1時反應是否達到化學平衡狀態(tài):_________________________________________________。 (3)若只改變一個條件使上述反應的化學平衡常數(shù)變大,該反應________(填序號)。 a.一定向正反應方向移動 b.一定向逆反應方向移動 c.一定是減小壓強造成的 d.一定是升高溫度造成的 e.SiF4的平衡轉化率一定增大 解析:(1)反應過程中任何時刻4v消耗(SiF4)=v生成(HF)。 (2)0~t1 min,反應消耗的SiF4為0.40 mol,根據(jù)已知反應可確定消耗的H2O為0.80 mol,故a=1.60,t2 min時,H2O仍為1.60 mol,故b=0.80。由此可判斷t1時該反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)。 答案:(1)bcd (2)a=1.60(或b=0.80),說明在一定條件下,t1~t2時各組分的濃度(或物質的量)均已不再發(fā)生改變,則t1時反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài) (3)ade 11.肼(N2H4)與N2O4是火箭發(fā)射中最常用的燃料與助燃劑。 (1)800 ℃時,某密閉容器中存在如下反應: 2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0,若開始向容器中加入1 molL-1的NO2,反應過程中NO的產(chǎn)率隨時間的變化如下圖曲線Ⅰ所示。 ①反應Ⅱ相對于反應Ⅰ而言,改變的條件可能是_____________ ____________________________________________________。 ②請在圖中繪制出在其他條件與反應Ⅰ相同,反應在820 ℃時進行,NO的產(chǎn)率隨時間的變化曲線。 (2)已知:N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57.20 kJmol-1,開始時,將一定量的NO2、N2O4充入一個容器為2 L的恒容密閉容器中,濃度隨時間變化關系如下表所示: 時間/min 0 5 10 15 20 25 30 c(X)/molL-1 0.2 c 0.6 0.6 1.0 c1 c1 c(Y)/molL-1 0.6 c 0.4 0.4 0.4 c2 c2 ①c(X)代表________(填化學式)的濃度。 ②前10 min內(nèi)用NO2表示的反應速率為____________________ ________;20 min時改變的條件是________________________; 重新達到平衡時,NO2的百分含量______(填字母)。 a.增大 b.減小 c.不變 d.無法判斷 解析:(1)①由于Ⅱ達到平衡時產(chǎn)率與Ⅰ相同但所用時間減少,故改變的條件是使用了催化劑;②因溫度升高,速率加快且有利于平衡向右進行,因此達到平衡所用時間比Ⅰ少,NO的產(chǎn)率高于60%。 (2)由表中數(shù)據(jù)知,X代表的物質的量濃度增加值是Y代表的物質的量濃度減小值的二倍,故X代表NO2,Y代表N2O4,0~10 min內(nèi),NO2濃度增加了0.4 molL-1,故v(NO2)=0.04 molL-1min-1;20 min時,NO2濃度增大而N2O4濃度不變,故改變的條件是向容器中加入0.8 mol NO2。由于溫度保持不變,故K是定值,將平衡常數(shù)表達式變換為=,由于c(NO2)肯定增大,故減小,故減小,所以混合物中NO2百分含量降低。 答案:(1)①使用催化劑?、谝娤聢D (2)①NO2 ②0.04 molL-1min-1 向容器中加入0.8 mol NO2(或其他合理答案即可) b 12.氨是一種重要的化工原料,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應用。 (1)在一定溫度下,在固定體積的密閉容器中進行可逆反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。該可逆反應達到平衡的標志是____________(填序號)。 A.3v正(H2)=2v逆(NH3) B.單位時間生成m mol N2的同時生成3m mol H2 C.容器內(nèi)的總壓強不再隨時間而變化 D.混合氣體的密度不再隨時間變化 (2)工業(yè)上可用天然氣為原料來制取合成氨的原料氣氫氣。某研究性學習小組的同學模擬工業(yè)制取氫氣的原理,在一定溫度下,體積為2 L的恒容密閉容器中測得如下表所示數(shù)據(jù)。請回答下列問題: 時間/min CH4/mol H2O/mol CO/mol H2/mol 0 0.40 1.00 0 0 5 a 0.80 c 0.60 7 0.20 b 0.20 d 10 0.21 0.81 0.19 0.64 ①分析表中數(shù)據(jù),判斷5 min時反應是否處于平衡狀態(tài)?________(填“是”或“否”),前5 min反應的平均反應速率v(CH4)=_________________________________________________。 ②反應在7~10 min內(nèi),CO的物質的量減少的原因可能是________(填序號)。 A.減少CH4的物質的量 B.降低溫度 C.升高溫度 D.充入H2 (3)氨的催化氧化:4NH3+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)是工業(yè)制硝酸的重要反應。在1 L密閉容器中充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g),保持其他條件不變,測得c(NO)與溫度的關系如圖所示。該反應的ΔH______0;(填“>”“<”或“=”)T0 ℃下,NH3的轉化率為________。 解析:(1)3v逆(NH3)=2v正(H2)時反應達到平衡,A項錯誤;生成m mol N2,必生成3m mol H2,但反應不一定達到平衡,B項錯誤;此反應為反應前后氣體分子數(shù)不相等的反應,壓強不變可以說明反應達到平衡狀態(tài),C項正確;混合氣體總質量不變,容器體積不變,所以混合氣體的密度始終不變,故混合氣體的密度不變不能說明反應達到平衡狀態(tài),D項錯誤。 (2)①根據(jù)反應CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),結合表中數(shù)據(jù)5 min時H2為0.60 mol,可知CO為0.20 mol,即c=0.20,則a=0.20,7 min時,各物質的物質的量與5 min時相同,所以5 min時反應達到平衡;v(CH4)==0.02 molL-1min-1。②10 min時,只有CO的物質的量減少,其他物質的物質的量都增加,所以原因只能是充入氫氣,使平衡逆向移動,選D。 (3)由圖象可知,NO的濃度達到最大值后,隨溫度升高,NO的濃度又逐漸減小,所以該反應的ΔH<0;T0 ℃時,c(NO)=3.0 molL-1,則反應消耗的n(NH3)=3.0 mol,NH3的轉化率為100%=75%。 答案:(1)C (2)①是 0.02 molL-1min-1 ②D (3)< 75%- 配套講稿:
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