高考化学一轮复习题组训练7.2化学平衡状态和移动1含解析

化学平衡状态和移动

可逆反应与化学平衡的建立

1.(2019·徐州模拟)在5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液1 mL,充分振荡后,再进行下列实验,其中可证明该反应有一定限度的实验

是 (　　)

A.再滴加AgNO3溶液,观察是否有AgI沉淀产生

B.加入CCl4振荡后,观察下层液体颜色

C.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,观察是否出现红色

D.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加入AgNO3溶液,观察是否有AgCl沉淀产生

【解析】选C。加入FeCl3溶液1 mL,物质的量较少,由于有剩余的KI,滴加AgNO3溶液,肯定会有黄色沉淀生成,不能判断2Fe3++2I-I2+2Fe2+是否存在限度,故A错误;由于加入FeCl3溶液,将碘离子氧化为碘单质,加入CCl4振荡后,生成的碘单质溶于CCl4而显紫红色,只能说明生成了碘单质,而不能判断是否存在限度,故B错误;滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红色,说明溶液中存在铁离子,由于加入FeCl3溶液较少,若不存在限度,加入KSCN溶液后,溶液是不变色,说明该反应存在限度,故C正确;加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,说明存在Cl-,由于氯离子不参与离子反应,即氯离子始终存在于溶液中,所以不能判断是否存在限度,故D错误。

2.(2020·宣武区模拟)合成氨是工业上的重要反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列说法不正确的是              (　　)

A.反应达平衡状态后,各物质浓度不变,反应停止

B.反应达平衡状态后,单位时间内生成1 mol N2的同时消耗3 mol H2

C.在上述条件下,N2不可能100%转化为NH3

D.使用催化剂是为了加快反应速率,提高生产效率

【解析】选A。反应达到平衡状态,是一个动态平衡,正、逆反应速率相等,各物质浓度不变,反应仍在进行,故A错误。

3.(2020·安庆模拟)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c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是              (　　)

A.c1∶c2=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.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1

【解析】选D。平衡浓度之比为1∶3,转化浓度也为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C两项不正确;平衡时Y、Z的生成速率之比应为3∶2,B项不正确;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L-1。

【归纳提升】

采用极端假设,界定浓度范围

假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。

假设反应正向进行到底:　X2(g)+Y2(g)2Z(g)

起始浓度/(mol·L-1)   0.1  0.3    0.2

改变浓度/(mol·L-1)   0.1  0.1    0.2

终态浓度/(mol·L-1)   0  0.2    0.4

设反应逆向进行到底:　X2(g)+Y2(g)2Z(g)

起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2

改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2

终态浓度/(mol·L-1) 0.2 0.4 0

平衡体系中各物质的浓度范围为c(X2)∈(0,0.2),c(Y2)∈(0.2,0.4),c(Z)∈(0,0.4)。

化学平衡状态的判断

4.(2018·浙江4月学考真题)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是              (　　)

A.容器内的温度不再变化

B.容器内的压强不再变化

C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等

D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2

【解析】选A。该反应在绝热容器中进行为放热反应,当放出的热量不再变化时则可以判断反应为平衡状态,A正确;反应在恒压中进行,压强一直不变,B错误;断开H—H键和生成N—H键指反应在向正反应进行,C错误;在反应过程中各物质的浓度均为c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,故浓度无法判断反应平衡,D错误。

5.(改编)在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达到平衡状态的是              (　　)

A.混合气体的压强

B.混合气体的平均相对分子质量

C.A的物质的量浓度

D.气体的总物质的量

【解析】选B。因反应前后气体分子总数不变,故无论反应是否达到平衡状态,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变,A、D错误;A为固态,其物质的量浓度为常数,C错误;若反应正向移动,混合气体的质量增加,则混合气体的平均相对分子质量变大,反之变小,故混合气体的平均相对分子质量不变时能够说明反应达到平衡状态,B正确。

6.(2020·宜昌模拟)一定条件下NO2与SO2可发生反应:NO2(g)+SO2(g)

SO3(g)+NO(g)　ΔH<0 ,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中反应,下列能说明反应达到平衡状态的是              (　　)

A.体系压强保持不变

B.混合气体密度保持不变

C.NO2和SO3的体积之比保持不变

D.混合气体的平均相对分子质量保持不变

【解析】选C。无论反应是否达到平衡状态,反应体系内的压强始终不变,所以不能根据“体系压强保持不变”判断反应是否达到平衡状态,故A错误;混合气体的密度一直保持不变,不能说明达到平衡状态,故B错误;随反应进行NO2和SO3的体积之比发生变化。NO2和SO3的体积之比保持不变,说明到达平衡状态,故C正确;反应前后气体的质量不变,物质的量也不变,所以平均相对分子质量保持不变,所以不能根据“混合气体的平均相对分子质量保持不变”判断反应是否达到平衡状态,故D错误。

7.(2020·莆田模拟)一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是              (　　)

A.①②　　　B.②④　　　C.③④　　　D.①④

【解析】选D。因反应容器保持恒压,所以容器体积随反应进行而不断变化,结合ρ气=m/V可知,气体密度不再变化,说明容器体积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意,故选D。

【加固训练】

1.(2020·周口模拟)在一定条件下,恒容的密闭容器中发生反应2SO2(g)+

O2(g)2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是              (　　)

A.c(O2)=0.3 mol·L-1

B.c(SO3)+c(SO2)=0.4 mol·L-1

C.c(SO3)=0.4 mol·L-1

D.c(SO3)+c(SO2)=0.15 mol·L-1

【解析】选B。化学平衡的建立,既可以从正反应开始,也可以从逆反应开始,或者从正、逆反应同时开始,不论从哪个方向开始,物质都不能完全反应,利用极限法假设完全反应,计算出相应物质的浓度变化量,实际变化量小于极限值,由于硫元素守恒,c(SO3)+c(SO2)不变,据此分析判断。O2的浓度增大,说明从逆反应方向建立平衡,若SO3完全反应,O2的浓度变化为0.1 mol·L-1,实际变化应小于该值,故c(O2)小于0.2 mol·L-1,故A错误;由于硫元素守恒,c(SO3)+c(SO2)=

0.2 mol·L-1+0.2 mol·L-1=0.4 mol·L-1,故B正确、D错误;SO3的浓度增大,说明从正反应方向建立平衡,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度变化为

0.2 mol·L-1,实际变化小于该值,故c(SO3)小于0.4 mol·L-1,故C错误。

2.(2020·沧州模拟)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)

2HCl(g)+I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是 (　　)

A. 容器内气体压强不再改变

B. 容器内气体密度不再改变

C. 容器内气体颜色不再改变

D. 断裂1 mol Cl—Cl键的同时断裂1 mol H—Cl键

【解析】选D。在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s),反应过程中压强为变量,压强不再改变说明达到平衡;反应过程中气体质量为变量,体积不变所以气体密度是变量,容器内气体密度不再改变说明达到平衡;容器内气体颜色不再改变,说明氯气的浓度不变,一定达到平衡状态;平衡时断裂1 mol Cl—Cl键的同时断裂2 mol H—Cl键。

3.(2020·菏泽模拟)一定条件下,向2 L恒容密闭容器中充入1 mol 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,反应停止,不再进行

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大

【解析】选B。使用催化剂能够改变反应速率,故A正确;6 s时达到平衡状态,反应不会停止,反应仍在进行,故B错误;在8 s时是平衡状态,反应容器中各物质的浓度不再发生变化,故C正确;0～2 s生成氯气0.30 mol,2～4 s生成氯气0.09 mol,则0～2 s生成Cl2的平均反应速率大,故D正确。

【归纳提升】

判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”