化学人教版 (新课标)第三节 化学平衡课时训练

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[基础过关练]
1．在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是( )
A．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变
D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变
B [反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，生成物的浓度为零，逆反应速率为零，A正确；随着反应的进行，反应物的浓度降低，因为该反应为可逆反应，则未完全转化，速率不为零，B错误；生成物的浓度增大，逆反应速率逐渐增大，最后不变，正、逆速率相等，C正确；随着反应的进行，反应物的浓度减小，正反应速率逐渐减小，最后不变，D正确。]
2．一定条件下，向密闭容器中充入1 ml NO和1 mlCO进行反应：NO(g)＋CO(g)eq \f(1,2)N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是( )
A．d点 B．b点 C．c点 D．a点
A [由图可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，由正、逆反应速率相等的状态为平衡状态可知，图中处于化学平衡状态的点是d点，选项A正确。]
3．(2021·北京高二月考)已知298 K时，合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.0 kJ·ml－1，将此温度下的1 ml N2和3 ml H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失)( )
A．一定小于92.0 kJ B．一定大于92.0 kJ
C．一定等于92.0 kJ D．无法确定
A [1 ml N2不能完全转化，放热热量一定小于92.0 kJ。]
4．(2021·河北武邑中学高二上月考)在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.1 ml/L、0.05 ml/L、0.3 ml/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4 ml/L，O2为0.2 ml/L
B．SO2、SO3均为0.8 ml/L
C．SO3为0.4 ml/L
D．SO2为0.35 ml/L
D [ 2SO2(g) ＋ O2(g) 2SO3(g)
某时刻 0.1 ml/L 0.05 ml/L 0.3 ml/L
极限转化 0.4 ml/L 0.2 ml/L 0
极限转化 0 0 0.4 ml/L
反应为可逆反应，得到物质浓度范围：0＜SO2＜0.4 ml/L，0＜O2＜0.2 ml/L,0＜SO3＜0.4 ml/L。]
5．对于可逆反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，在一定温度下，其平衡常数为K，下列条件的变化中，能使K发生变化的是( )
A．将C(s)的表面积增大 B．增大体系的压强
C．升高体系的温度 D．使用合适的催化剂
C [K只与体系的温度有关，与其他因素无关。]
6．(2021·辽宁联合校高二月考)已知448 ℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数是49，则HI(g)eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)I2(g)在该温度下的平衡常数是( )
A．eq \f(1,49) B．2 401 C．7 D．eq \f(1,7)
D [448 ℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，平衡常数K＝eq \f(c2HI,cH2cI2)＝49；反应HI(g)eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)I2(g)的平衡常数K＝eq \f(c\f(1,2)H2c\f(1,2)I2,cHI)＝eq \r(\f(1,49))＝eq \f(1,7)。]
7．对于CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，某温度下平衡常数K为1，向一密闭容器内同时通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1 ml，在该温度下建立平衡时，CO的物质的量为( )
A．大于1 ml B．小于1 ml
C．等于1 ml D．无法确定
C [由于CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)反应前与反应后气态物质的化学计量数之和相等，故可使用各物质的物质的量代替物质的量浓度进行计算。由于Q＝K，说明一开始就建立了平衡。]
8．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是( )
A．K＝eq \f(c4H2·cFe3O4,c3Fe·c4H2O)
B．K＝eq \f(c4H2,c4H2O)
C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小
D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化
B [固体反应物或生成物，其浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写，故A错误，B正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度变化无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D错误。]
9．(2021·河北石家庄二中月考)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应Ⅰ、Ⅱ发生在氧化炉中，反应Ⅲ发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是( )
A．使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可增大氧化炉中NO的含量
B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
D．氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度
A [催化剂具有选择性，选择适合反应Ⅰ的催化剂以加快反应Ⅰ的速率，抑制反应Ⅱ的发生，从而增大氧化炉中NO的含量，A正确；反应Ⅰ和反应Ⅱ都是放热反应，升高温度时两反应均受到抑制，降低温度两反应均被促进，B错误；反应Ⅰ和Ⅱ正向均是气体体积增大的反应，增大压强或减小压强对反应Ⅰ和Ⅱ的影响相同，不可能通过改变压强达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的目的，C错误；根据500 K、700 K时反应Ⅲ的平衡常数K数值可知，反应Ⅲ正向是放热反应，温度过高会抑制反应Ⅲ的发生，所以氧化炉出气在进入氧化塔前应降温处理，D错误。]
[拓展培优练]
10．(2021·北京高二月考，有改动)如表所列是2个反应在不同温度时的化学平衡常数(K)值。关于反应①、②的下列说法正确的是( )
A.①、②都需要在一定条件才能发生，它们均为吸热反应
B．①、②均实现了“固氮”的过程，但①不适合用于大规模人工固氮
C．一定温度下，①、②分别达到平衡，压缩容器体积(加压)均可使N2的转化率增大
D．若已知①、②的ΔH，即可求算反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)的ΔH
B [①N2(g)＋O2(g)2NO(g)随温度升高，K值变大，平衡正向移动，正反应是吸热反应，②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，随温度升高，K变小，平衡逆向移动，正反应是放热反应，A错误；①、②均实现了“固氮”的过程，但①是吸热反应，平衡常数太小，不适合用于大规模人工固氮，B正确；一定温度下，①N2(g)＋O2(g)2NO(g)是气体体积不变的反应，压缩容器体积(加压)平衡不移动，不能使N2的转化率增大，C错误；若已知反应①、②的ΔH，而没有氢气与氧气反应生成水蒸气的ΔH，或没有水蒸气分解的ΔH，不能求算反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)的ΔH，D错误。]
11．含氮化合物的用途广泛。如图表示两个常见固氮反应的平衡常数的对数值(lgK)与温度的关系：①N2＋3H22NH3；②N2＋O22NO。根据图中的数据判断下列说法正确的是( )
A．反应①和②均为放热反应
B．升高温度，反应①的反应速率减小
C．常温下，利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大
D．曲线的交点表示反应①和反应②体系中N2的浓度一定相等
C [根据图示①可知温度越高，平衡常数越小，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应方向是吸热反应，则该反应的正反应是放热反应；反应②温度越高，平衡常数越大，说明升高温度，平衡正向移动，正反应方向是吸热反应，A错误；升高温度，无论是放热反应还是吸热反应，反应速率增大，B错误；根据图示平衡常数可知，在常温下平衡常数：①＞②，则常温下利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大，C正确；曲线的交点表示反应①和反应②体系平衡常数对数值(lgK)相等，即平衡常数K相等，但N2的浓度不一定相等，D错误。]
12．(2021·山东枣庄八中高二月考)某温度下，将0.10 ml H2(g)和0.10 ml I2(g)充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)＝0.008 0 ml·L－1。则反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K为( )
A．1.0 B．0.75 C．0.5 D．0.25
D [达到平衡时，测得c(H2)＝0.008 0 ml·L－1，则
H2(g) ＋ I2(g) 2HI(g)
起始/(ml·L－1) 0.010 0.010 0
变化/(ml·L－1) 0.002 0 0.002 0 0.004 0
平衡/(ml·L－1) 0.008 0 0.008 0 0.004 0
平衡时c(H2)＝c(I2)＝0.008 0 ml·L－1，c(HI)
＝0.004 0 ml·L－1，则K＝eq \f(0.004 0 ml·L－1×0.004 0 ml·L－1,0.008 0 ml·L－1×0.008 0 ml·L－1)＝0.25。]
13．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c0(X)、c0(Y)、c0(Z)(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 ml·L－1、0.3 ml·L－1、0.08 ml·L－1，则下列判断正确的是( )
A．c0(X)∶c0(Y)＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c0(X)的取值范围为0 ml·L－1D [列出“三段式”浓度：
X(g)＋3Y(g)2Z(g)
起始/(ml·L－1) c0(X) c0(Y) c0(Z)
转化/(ml·L－1) a 3a 2a
平衡/(ml·L－1) 0.1 0.3 0.08
A项，c0(X)∶c0(Y)＝(a＋0.1)∶(3a＋0.3)＝1∶3，故错；B项，平衡时，v逆(Y)∶v正(Z)＝3∶2，故错；C项，X、Y的转化率之比为eq \f(a,a＋0.1)∶eq \f(3a,3a＋0.3)＝1∶1，故错。]
14．(2021·哈尔滨师大附中高二月考)已知某化学反应的平衡常数表达式K＝eq \f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)，在不同的温度下该反应的平衡常数如表，下列有关叙述不正确的是( )
A．上述反应的正反应是放热反应
B．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
C．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：eq \f(cCO2,3cCO)＝eq \f(cH2O,5cH2)，判断此时的温度是1 000 ℃
D．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 ml，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.6 ml，该反应达到平衡状态
D [根据表格信息可知，升高温度，反应的平衡常数减小，则升高温度，该反应逆向移动，故正反应是放热反应，A正确；根据平衡常数表达式可知，该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，B正确；某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：eq \f(cCO2,3cCO)＝eq \f(cH2O,5cH2)，则K＝eq \f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq \f(3,5)＝0.6，对照表格信息可知，此时的温度是1 000 ℃，C正确；如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 ml，设容器体积为V L,5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.6 ml，可列出三段式：
可逆反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
开始/ml 0 0 1 1
反应/ml 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡/ml 0.4 0.4 0.6 0.6
则该条件下反应的平衡常数K＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(0.6,V)))eq \s\up12(2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(0.4,V)))eq \s\up12(2))＝eq \f(9,4)，根据表格信息可知，温度为830 ℃，K＝1，则此时未达到平衡状态，D错误。]
15．(情境素养题)面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
ΔH1＝－90 kJ·ml－1
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝－41 kJ·ml－1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：__________________
________________________________________________________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mlCO与2a ml H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”)。
②在其他条件不变的情况下，再增加a mlCO与2a ml H2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数________。
(3)已知在T ℃时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c始(CO)＝1 ml·L－1，c始(H2O)＝1 ml·L－1，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡，原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
此时刻v正________v逆(填“＞”或“＜”)。
[解析] (1)由盖斯定律，方程式①－②得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90 kJ·ml－1－(－41 kJ·ml－1)＝－49 kJ·ml－1。(2)由图像可知，相同温度下，p2下CO的转化率大于p1下CO的转化率，由方程式①可知，增大压强平衡右移，故p1＜p2；在其他条件不变的情况下，再增加a mlCO与2a ml H2，相当于增大压强，平衡右移，故CO的转化率增大；由于温度不变，故其平衡常数不变。(3)eq \f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq \f(0.1×0.1,0.9×0.9)≈0.012 3＜K＝0.32，故反应未达到平衡；此时反应向正反应方向进行，故v正＞v逆。
[答案] (1)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49 kJ·ml－1
(2)①小于 ②增大 不变
(3)没有 此时eq \f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)＝eq \f(0.1×0.1,0.9×0.9)≈0.012 3＜0.32 ＞
温度(K)
化学平衡常数
反应Ⅰ4NH3(g)
＋5O2(g)
4NO(g)＋6H2O(g)
反应Ⅱ4NH3(g)
＋3O2(g)
2N2(g)＋6H2O(g)
反应Ⅲ：2NO(g)
＋O2(g)
2NO2(g)
500
1.1×1026
7.1×1034
1.3×102
700
2.1×1019
2.6×1025
1.0
反应
①N2(g)＋O2(g)
2NO(g)
②N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
温度
/℃
27
2 000
25
400
450
K
3.8×10－31
0.1
5×108
0.507
0.152
温度/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38