高考化学一轮复习课时分层作业二十三化学平衡状态和平衡移动含解析新人教版

这是一份高考化学一轮复习课时分层作业二十三化学平衡状态和平衡移动含解析新人教版，共10页。试卷主要包含了下列反应限度最大的是等内容，欢迎下载使用。


1．(2021·济南模拟)下列反应限度最大的是( )
A．工业合成氨的反应
B．工业制硫酸接触室中的反应
C．实验室制备乙酸乙酯
D．实验室用NaOH溶液吸收多余的Cl2
【解析】选D。工业合成氨的反应为可逆反应，不能进行彻底，工业制硫酸接触室中的反应是二氧化硫的催化氧化反应为可逆反应，实验室制备乙酸乙酯是乙酸和乙醇在浓硫酸作用下加热生成乙酸乙酯的反应为可逆反应，实验室用NaOH溶液吸收多余的Cl2不是可逆反应，进行彻底，反应限度最大，上述分析可知D选项反应进行限度最大。
2．(2021·北京海淀区模拟)将0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，“2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2”，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡的是( )
A.① B．②和④ C．③和④ D．①和③
【解析】选A。将0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若不是可逆反应，Fe3＋全部转化为Fe2＋，则溶液中无Fe3＋，故只需要证明溶液中含Fe3＋，即能证明此反应为可逆反应，能建立化学平衡。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3＋，即能说明反应存在平衡，故①正确；向溶液中滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成，溶液中I－过量，无论是否存在平衡反应，都会有黄色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，故②错误；无论反应存不存在平衡，溶液中均存在Fe2＋，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，故③错误；无论反应存不存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能证明存在平衡，故④错误。
3．(2021年江苏适应性测试)氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是( )
A．反应的ΔS>0
B．反应的ΔH＝E(N—N)＋3E(H—H)－6E(N—H)(E表示键能)
C．反应中每消耗1 ml H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023
D．反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率
【解析】选C。A.在合成氨反应中，生成物气体分子数小于反应物气体分子数，所以反应的ΔS＜0，A不正确；B.反应的ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)(E表示键能)，B不正确；C.由合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，可建立如下关系式：N2～3H2～6e－，则反应中每消耗1 ml H2转移电子的数目约等于2 ml×6.02×1023 ml－1＝2×6.02×1023，C正确；D.合成氨反应为放热的可逆反应，高温可加快反应速率，但会使平衡逆向移动，不能提高H2的平衡转化率，使用催化剂只能改变反应速率，但不能改变H2的平衡转化率，也就不能提高H2的平衡转化率，D不正确。
4．(2021·西安模拟)一定温度下，在某一恒容的密闭容器中发生反应：X(s)＋3Y(g)⇌3Z(g)，不能说明该反应达到平衡状态的是( )
A．X的质量不再变化
B．容器中的压强不再发生变化
C．混合气的平均相对分子质量不变
D．容器内混合气的密度不变
【解析】选B。X的质量不变，说明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故A不选；该反应前后气体体积不变，则压强为定值，不能根据容器中的压强判断平衡状态，故B选；X为固体，混合气体的质量为变量，混合气体的物质的量为定值，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当混合气的平均相对分子质量不变时，表明达到平衡状态，故C不选；X为固体，混合气体总质量为变量，容器容积不变，则混合气体的密度为变量，当容器内混合气的密度不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故D不选。
5．(2021·洛阳模拟)合成氨反应的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。一定条件下，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是( )
A．每消耗1 ml N2的同时，有2 ml NH3生成
B．正、逆反应速率相等且都等于零
C．H2、N2、NH3的浓度均不再变化
D．H2、NH3、N2在容器中共存
【解析】选C。每消耗1 ml N2的同时，有2 ml NH3生成，表示的都是正反应方向，无法判断反应已经达到平衡状态，故A错误；化学平衡状态为动态平衡，平衡时正逆反应速率相等但不等于零，故B错误；H2、N2、NH3的浓度均不再变化，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故C正确；该反应为可逆反应，H2、NH3、N2在容器中始终共存，无法判断平衡状态，故D错误。
6．北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作，合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于常温常压下的电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法错误的是( )
A.Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附氮气
B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级可提高氨气的平衡转化率
C．使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为*N2＋H→*NNH
D．升高温度可以提高氨气单位时间内的产率
【解析】选B。由图可知，使用Sc1/NC的反应活化能小于使用Y1/NC的反应活化能，说明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，故A正确；催化剂只能改变反应的活化能，不影响平衡移动，实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级可加快反应速率，氨气的平衡转化率不变，故B错误；由图可知，使用Sc1/NC单原子催化剂时，*N2与H结合生成*NNH的活化能最大，则历程中最大能垒的反应为*N2＋H→*NNH，故C正确；由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，ΔH＜0，升高温度平衡逆向移动，但化学反应速率加快，可提高氨气单位时间内的产率，故D正确。
7．(2021·武汉模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．溴水中存在化学平衡：Br2＋H2O⇌HBr＋HBrO，加入碳酸钡固体后，溶液颜色变浅
B．合成氨时不用常温而用500 ℃
C．钠与氯化钾共融制备钾：Na(l)＋KCl(l)⇌K(g)＋NaCl(l)
D．反应CO(g)＋NO2(g)⇌CO2(g)＋NO(g) ΔH＜0，升温平衡体系颜色加深
【解析】选B。溴水中存在化学平衡：Br2＋H2O⇌HBr＋HBrO，加入碳酸钡固体后，HBr浓度减小，平衡正向移动，溶液颜色变浅，能够用勒夏特列原理解释，故A不选；合成氨反应是放热反应，温度高可加快反应速率但平衡会向逆反应方向移动，不利于合成氨，合成氨采用500 ℃主要考虑反应速率和催化剂活性，不能用勒夏特列原理解释，故B选；钠与氯化钾共融制备钾：Na(l)＋KCl(l)⇌K(g)＋NaCl(l)，K(g)为气态，逸出后生成物浓度减小，平衡正向移动，能够用勒夏特列原理解释，故C不选；反应CO(g)＋NO2(g)⇌CO2(g)＋NO(g) ΔH＜0，升温平衡逆向移动，二氧化氮增多，平衡体系颜色加深，可用勒夏特列原理解释，故D不选。
8．(2021·杭州模拟)氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为CH4(g)＋2H2O(g)⇌CO2(g)＋4H2(g)，反应过程中能量变化如图1所示：
(1)若已知某些化学键的键能用字母表示如表：(计算用含a、b、c、d字母表示)。根据该反应制取1 mlH2要吸收或放出热量为__________。
(2)在恒温恒容条件下反应，能说明该反应已达到平衡状态的是______。
a．2v正(CO2)＝v逆(H2O)
b．容器内密度不再发生变化
c．平均相对分子质量不再发生变化
d．当4 ml C—H键断裂时，同时有2 ml C===O键断裂
(3)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图2所示。根据图中数据，试填写下列空白：
①该反应的化学方程式为____________。
②反应开始至2 min，气体Y的平均反应速率为__________。
【解析】(1)一个化学反应的反应热可以由反应物的键能总和减去生成物的键能总和计算，根据表格数据，该反应的反应热为＋(4a＋4b－2c－4d)kJ·ml－1，即每生成4 ml氢气需要从外界吸收(4a＋4b－2c－4d)kJ的能量，当生成1 ml氢气时，需要吸收 eq \f(1,4) ×(4a＋4b－2c－4d)＝(a＋b－ eq \f(c,2) －d)kJ的能量。(2)当2v正(CO2)＝v逆(H2O)时，即二氧化碳的生成速率与水的生成速率比为1∶2时，可以判断化学反应达到平衡状态，a正确；根据质量守恒定律，反应体系内的总质量不发生变化，反应容器的体积不变，体系中混合气体的密度恒不变，不能判断反应达到平衡，b错误；随着反应的不断进行，反应体系中总物质的量逐渐增大，当反应达到平衡时，体系中总物质的量不再发生变化，体系中的平均相对分子质量不再发生变化，可以判断反应达到平衡，c正确；断裂4 ml C—H键指的是CH4的消耗速率，断裂2 ml C===O键指的是CO2的消耗速率，当反应物的消耗速率与生成物的消耗速率比等于化学计量数比时，可以判断反应达到平衡，d正确；
(3)①根据图示，起始时X物质为1 ml，平衡时为0.7 ml，消耗了0.3 ml；起始时Z物质为1 ml，平衡时为0.9 ml，消耗了0.1 ml；起始时Y物质为0 ml，平衡时为0.2 ml，生成了0.2 ml，故X、Z为反应物，Y为生成物，故该反应的化学方程式为3X＋Z2Y；②2 min内Y物质的反应速率v＝ eq \f(Δc,Δt) ＝ eq \f(\f(0.2 ml,2 L),2 min) ＝0.05 ml·L－1·min－1。
答案：(1)(a＋b－ eq \f(c,2) －d)kJ (2)a、c、d
(3)①3X＋Z2Y ②0.05 ml·L－1·min－1
9．对于N2O4(g)⇌2NO2(g)在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数V(NO2)%随压强的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应压强下的平衡点)。
(1)A、C两点的反应速率的关系为A________C(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)当反应处于B状态时，v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)，A、B、C、D、E各状态中，v正＜v逆的是__________。
(3)由D状态转变为C状态后，混合气体的总物质的量会__________(填“增大”或“减小”)。
(4)欲要求使E状态从水平方向到达C状态后，再沿平衡曲线达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是________(填字母)。
A．从p1无限缓慢加压至p2，再由p2无限缓慢降压至p1
B．从p1突然加压至p2，再由p2无限缓慢降压至p1
C．从p1突然加压至p2，再由p2突然降压至p1
【解析】(1)由于C点的压强大于A点的压强，所以正反应速率A＜C；(2)当反应处于B状态时，为平衡状态，v正＝v逆，A、B、C三点都在平衡线上，所以此三点的正逆反应速率相等。D点要达到平衡，必须降低NO2的体积分数，也就是逆向建立平衡，从而得出v正＜v逆。E点要达到平衡，必须提高NO2的体积分数，也就是正向建立平衡，从而得出v正＞v逆；(3)根据图象知，由D状态转变为C状态，二氧化氮含量减小，该反应向逆反应方向移动，则混合气体的物质的量减小；(4)对于压强的改变，当快速加压时，平衡未移动，但压强迅速增大，反映在图象上就是纵坐标不变，横坐标迅速增大；当缓慢加压时，平衡不断被破坏，但又不断建立新的平衡，所以缓慢加压时，NO2的体积百分含量的变化应不断地在平衡曲线上滑动。所以“使E状态从水平方向到达C状态”，应突然加压；由C沿平衡曲线以到达A状态，应缓慢降压。
答案：(1)＜ (2)＝ D (3)减小 (4)B
10．(2021年辽宁适应性测试)某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①2X(g)＋Y(g)⇌Z(s)＋2Q(g) ΔH1<0
②M(g)＋N(g)⇌R(g)＋Q(g) ΔH2>0
下列叙述错误的是( )
A．加入适量Z，①和②平衡均不移动
B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动
C．降温时无法判断Q浓度的增减
D．通入Y，则N的浓度增大
【解析】选B。因Z是固体，加入适量的Z对平衡移动无影响，A正确；恒容通入Ar，平衡不移动，B错误；因为反应①是放热反应，反应②是吸热反应，降低温度，两个反应的移动方向不同，两个反应中反应物的起始浓度未知，则无法判断Q的浓度增减，C正确；通入Y，反应①正向移动，Q的浓度增大，导致反应②逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
11．(2021·信阳模拟)在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
甲：C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)
乙：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
现有下列状态：
①恒温时，气体压强不再改变；
②混合气体平均相对分子质量不再改变；
③各气体组成浓度相等；
④断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍；
⑤绝热反应体系中温度保持不变；
⑥混合气体密度不变；
⑦单位时间内，消耗水与生成氢气质量比为9∶1。
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( )
A．④⑤ B．①②⑤
C．③④⑥ D．⑥⑦
【解析】选A。乙为气体体积不变的反应，压强始终不变，气体压强不再改变时，反应乙不一定达到平衡状态，故①错误；乙中混合气体总质量、总物质的量为定值，则混合气体平均相对分子质量始终不变，故②错误；各气体组成浓度相等，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故③错误；断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，甲和乙容器中正逆反应速率都相等，均达到平衡状态，故④正确；两个反应焓变均不为零，绝热反应体系中温度为变量，当混合气体的温度保持不变时，表明正逆反应速率相等，均达到平衡状态，故⑤正确；乙中混合气体的总质量、容器体积都是定值，则混合气体密度始终不变，乙容器中不能根据混合气体密度判断平衡状态，故⑥错误；单位时间内，消耗水与生成氢气质量比为9∶1，表示的都是正反应速率，无法判断平衡状态，故⑦错误；结合分析可知，能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的为④⑤。
【加固训练—拔高】
(2021·温州模拟)可逆反应：2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)，其中NO2为红棕色气体，NO为无色气体，在体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO2
②单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率数值之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变
A．①④ B．②③ C．①③④ D．①②③④
【解析】选A。单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO2，表示的为正逆反应速率，且满足化学计量数关系，说明达到平衡状态，故①正确；单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO，表示的都是正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故②错误；化学反应速率与化学计量数成正比，则用NO2、NO、O2表示的反应速率数值之比始终为2∶2∶1，无法据此判断平衡状态，故③错误；混合气体的颜色不再改变，表明各组分的浓度不再变化，该反应达到平衡状态，故④正确。
12．(2021·青岛模拟)一定条件下，向2 L恒容密闭容器中充入1 ml COCl2(g)发生反应：COCl2(g) Cl2(g)＋CO(g)，反应过程中测得的有关数据如下表：
下列说法不正确的是( )
A.使用催化剂能够改变反应速率
B.达到6 s时，反应达到平衡
C.在8 s时，反应容器中各物质的浓度不再发生变化
D.生成Cl2的平均反应速率，0～2 s内平均速率比2～4 s小
【解析】选D。使用催化剂能够加快或减慢化学反应速率，A选项正确；反应达到6 s时，Cl2的物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，B选项正确；平衡后各组分的浓度不再发生变化，C选项正确；由于随着反应的进行，反应物的浓度越来越小，反应速率会越来越慢，所以生成Cl2的平均反应速率，0～2 s内比2～4 s大，D选项错误。
13．(2021·太原模拟)(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在200 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如表(累计值)：
①上述实验过程中，反应速率最大的时间段是__________(选填字母作答)，该时间段反应速率最大的主要原因是______________________。
A．0～1 min B．1～2 min C．2～3 min
D．3～4 min E．4～5min
②求2～3 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率______________(假设反应过程中溶液体积不变)。
(2)某温度下在容积为1 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。
①该反应的化学方程式是________________________。
②该反应达到平衡状态的标志是________。
A．X的浓度不再改变
B．Y的体积分数在混合气体中保持不变
C．容器内气体的总压强保持不变
D．容器内气体的总质量保持不变
③反应进行到2 min时，Y的转化率为_____________________________。
【解析】(1)①在0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5 min时间段中，产生气体的体积分别为50 mL、70 mL、112 mL、58 mL、20 mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3 min；②在2～3 min时间段内，n(H2)＝ eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1) ＝0.005 ml，根据2HCl～H2，计算消耗盐酸的物质的量为
0.01 ml，则v(HCl)＝ eq \f(\f(0.01 ml,0.2 L),1 min) ＝0.05 ml·L－1·min－1。(2)①由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到5 min时，Δn(Y)＝0.6 ml，Δn(Z)＝0.4 ml，Δn(X)＝
0.2 ml，则Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝3∶2∶1，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的方程式为X＋3Y2Z，②X的浓度不再改变，即X的消耗速率和生成速率相同，故是平衡标志，故A正确；Y的体积分数在混合气体中保持不变，则说明Y的生成速率和消耗速率相同，是平衡标志，故B正确；此反应是气体的物质的量有改变的反应，故平衡之前，容器中的压强在改变，当压强不变时则说明反应达到平衡，故C正确；X、Y、Z都是气体，密闭容器内气体的总质量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；③
2 min内Y的物质的量变化为1.0 ml－0.7 ml＝0.3 ml，2 min内Y的转化率＝ eq \f(0.3 ml,1 ml) ×100%＝30%。
答案：(1)①C 反应为放热反应，温度升高，反应速率增大
②0.05ml·L－1·min－1
(2)①X＋3Y2Z ②A、B、C ③30%
实验
编号
实验操作
实验现象
①
滴入KSCN溶液
溶液变红色
②
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
③
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
④
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
化学键
C—H
O—H
C===O
H—H
键能/kJ·ml－1
a
b
c
d
t/s
0
2
4
6
8
n(Cl2)/ ml
0
0.30
0.39
0.40
0.40
时间(min)
1
2
3
4
5
氢气体积(mL)
(标准状况)
50
120
232
290
310