通用版2022届高三化学一轮复习强化训练化学平衡状态含解析

化学平衡状态

1.(2020年北京高考模拟)工业制氢气的一个重要反应是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。

已知在25 ℃时: ①C(s)+O2(g)CO(g)　 ΔH1=-111 kJ·mol- 1;

②H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2=-242 kJ·mol- 1;

③C(s)+O2(g)CO2(g)　 ΔH3=-394 kJ·mol- 1。

下列说法不正确的是(　　)。

A.25 ℃时,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1

B.增大压强,反应①的平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小

C.反应①达到平衡时,每生成1 mol CO的同时生成0.5 mol O2

D.反应②断开2 mol H2和1 mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4 mol O—H键所放出的能量少484 kJ

1.B　解析　根据盖斯定律③-②-①得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1,A项正确;平衡常数只与温度有关,增大压强,K不变,B项错误;反应①每生成1 mol CO的同时生成0.5 mol O2,说明正、逆反应速率相等,达到平衡状态,C项正确;焓变=反应物的总键能-生成物的总键能,因此反应②断开2 mol H2和1 mol O2中的化学键所吸收的能量比形成4 mol O—H键所放出的能量少484 kJ,D项正确。

2.(2019年四川高三期末)在两个绝热恒容的密闭容器中分别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混合气体平均相对分子质量不再改变  

②气体的总物质的量不再改变

③各气体组成浓度相等                

④反应体系中温度保持不变

⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍

⑥混合气体密度不变

其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　　)。

A.①③　　　B.④⑤　　　C.③④　　　D.②⑥

2.B　解析　乙反应两边气体的体积相同且都是气体,混合气体平均相对分子质量始终不变,①错误;乙反应两边气体的体积相同且都是气体,气体的总物质的量始终不变,②错误;各气体组成浓度相等,不能判断各组分的浓度是否不变,无法证明达到了平衡状态,③错误;因为是绝热容器,反应体系中温度保持不变,说明正、逆反应速率相等,反应达到了平衡状态,④正确;断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍,说明正、逆反应速率相等,反应达到了平衡状态,⑤正确;乙反应两边气体的体积相同且都是气体,容器的容积不变,所以密度始终不变,⑥错误。

3.工业制备氮化硅的反应为3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)　ΔH<0,将0.3 mol SiCl4和一定量 N2、H2投入2 L的密闭反应容器,只改变温度条件测得Si3N4的质量变化如下表:

下列说法正确的是(　　)。

A.250 ℃,前2 min, Si3N4 的平均反应速率为0.02 mol·L-1·min-1

B.反应达到平衡时,两种温度下 N2和 H2的转化率之比相同

C.达到平衡前,300 ℃时反应的反应速率比250 ℃时的快;平衡后,300 ℃时反应的反应速率比250 ℃时的慢

D.反应达到平衡时,两种条件下反应放出的热量一样多

3.B　解析　Si3N4为固体,固体的浓度视为常数,无法计算Si3N4的反应速率,A项错误;起始N2和H2的物质的量比值为定值,反应中N2和H2的消耗量的比值恒定为1∶3,则反应达到平衡时,两种温度下N2和H2的转化率之比相同,B项正确;其他条件相同时,升高温度,反应速率加快,C项错误;由表可知,平衡时Si3N4的质量不同,反应物的消耗量不同,则反应放出的热量不同,故D项错误。

4.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在恒温恒容条件下进行,下列情况中,反应正向进行的是　　　　(填字母,下同);反应逆向进行的是　　　　;处于平衡状态的是　　　　;无法判断是否达到平衡状态的是　　　　。  

A.单位时间内消耗2 mol N2,同时生成4 mol NH3

B.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成2 mol NH3

C.单位时间内生成2 mol N2,同时生成6 mol N—H键

D.混合气的密度不再随时间而改变

E.容器中气体的压强不再随时间而改变

F.单位时间内生成2 mol NH3,同时又生成2 mol H—H键

4.F;C;E;ABD　解析　A项,单位时间内消耗2 mol N2的同时必生成4 mol NH3,故无法判断是否达到平衡状态;B项,单位时间内消耗3 mol H2的同时必生成2 mol NH3,故无法判断反应是否达到平衡状态;C项,生成6 mol N—H键即生成2 mol NH3,则有1 mol N2被消耗,v(N2)消耗<v(N2)生成,所以反应逆向进行;D项,根据ρ=,气体的质量和体积不变,即ρ始终是一个定值,故无法判断是否达到平衡状态;E项,若平衡正向移动,压强p会减小,而p不再改变,说明反应已达到平衡状态;F项,生成2 mol NH3即消耗3 mol H2,而生成2 mol H—H键即生成2 mol H2,v(H2)消耗>v(H2)生成,所以反应正向进行。

5.(2019年淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)　ΔH=-1200 kJ·mol-1。在一定温度下,向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2,NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示:

(1)0~10 min内该反应的平均反应速率v(CO)=　　　　,从11 min起其他条件不变,压缩容器的容积变为1 L,则n(NO2)的变化曲线可能为图中的　　　　(填字母)。 

(2)恒温、恒容条件下,下列不能说明该反应已达到平衡状态的是　　　　(填字母)。 

A.容器内混合气体的颜色不再变化    B.容器内的压强保持不变

C.2v逆(NO2)=v正(N2)                 D.容器内混合气体的密度保持不变

(3)对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像表示正确的是　　　　(填序号)。 

5.(1)0.03 mol·L-1·min-1;d　(2)CD　(3)乙

解析　(1)0~10 min内,v(CO)=2v(NO2)=×2=0.03 mol·L-1·min-1。从

11 min起压缩容器容积,压强增大,平衡正向移动,n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。

(2)混合气体颜色不再变化,说明各物质的浓度不变,可以说明反应达到平衡,A项正确;反应前后气体分子总数不相等,因此压强保持不变,可以说明反应达到平衡,B项正确;v逆(NO2)=2v正(N2)才能说明反应达到平衡,C项错误;反应体系中物质全部为气体且容器的容积不变,故气体密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡,D项错误。

(3)图甲,温度升高,v正、v逆应该均出现突增,错误;图乙,温度升高,平衡逆向移动,NO2的转化率降低,正确;图丙,温度不变时,增大压强,平衡正向移动,平衡时CO的体积分数减小,错误。

6.(2019年安徽高三开学考试)氢气可用于烟气的脱氮、脱硫,反应的化学方程式为4H2(g)+2NO(g)+SO2(g)N2(g)+S(l)+4H2O(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　)。

A.氧化剂只有NO,还原剂是H2

B.升高温度,正、逆反应速率均增大

C.当v(H2)=v(H2O)时,反应达到平衡状态

D.使用高效催化剂可提高NO的平衡转化率

6.B　解析　氧化剂是NO和SO2,H2是还原剂,A项错误;升高温度,正、逆反应速率同时增大,B项正确;用H2、H2O表示的速率没有标明正、逆反应方向,不能表示反应达到平衡状态,C项错误;催化剂不能改变物质的平衡转化率,D项错误。

7.(2019年浙江诸暨中学高三期末)在恒温恒容的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生可逆反应2A(g)+B(g) 3C(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。下列说法正确的是(　　)。

A.当容器内压强不变时说明反应已达到平衡状态

B.当反应达到平衡时c(A)∶c(B)∶c(C)=1∶2∶3

C.当反应达到平衡时放出热量a kJ

D.其他条件不变,升高温度反应速率加快

7.D　解析　在恒容的密闭容器中,该反应体系是气体体积不变的化学反应,所以容器内压强不变时不能说明反应已达到平衡状态,A项错误;当反应达到平衡时,各物质的物质的量浓度保持不变,但无法确定其浓度比是否等于化学计量数之比,B项错误;因反应为可逆反应,则反应过程中实际放出热量在数值上小于焓变量,即小于a kJ,C项错误;当其他条件不变时,升高温度反应速率会加快,D项正确。

8.(2019年河南洛阳第一次统考)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计),在恒温下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)　ΔH=a kJ·mol-1(a>0)。然后在恒温下缩小容器体积,重新达到平衡。下列分析正确的是(　　)。

A.若2v(NH3)=v(CO2),则该反应达到平衡状态

B.两次平衡中,后一次平衡时n(CO2)大

C.重新达到平衡后,密闭容器中氨的体积分数不变

D.若开始时向容器中加入2 mol NH3和1 mol CO2,则达到平衡时放出a kJ热量

8.C　解析　2v(NH3)=v(CO2),未标明正、逆反应方向,并且不符合各物质的速率关系,故不能确定是否达到平衡状态, A项错误;在恒温下缩小容器体积,压强增大,平衡逆向移动,n(CO2)减小, B项错误;因反应物为固体,不论何时,氨的体积分数不变, C项正确;因反应为可逆反应,不能反应彻底,故若开始时向容器中加入2 mol NH3和1 mol CO2,则达到平衡时放出热量小于a kJ,D项错误。

9.(2019年广东高三月考)某离子反应涉及ClO-、N、N2、Cl-、OH-等微粒,其中N2、ClO-的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)。

A.该反应中ClO-为氧化剂,N2为氧化产物

B.反应后溶液的pH减小

C.如图t0时反应达到平衡状态

D.反应过程中每生成1 mol N2,转移6 mol电子

9.C　解析　通过图像可知,N2为生成物,ClO-为反应物,化学反应遵循元素守恒和原子守恒,即N为反应物,Cl-为生成物。根据上述分析,ClO-→Cl-,其中Cl元素的化合价降低,即ClO-为氧化剂,N→N2,其中N元素的化合价升高,N为还原剂,N2为氧化产物,A项正确;该离子方程式为3ClO-+2N+2OH-N2↑+5H2O+3Cl-,消耗OH-,反应后溶液的pH降低,B项正确;根据图像可知t0后,物质的量仍发生变化,说明t0时没有达到平衡状态,C项错误;每生成1 mol N2,转移电子的物质的量为1 mol×2×3=6 mol,D项正确。

10.(2019年浙江杭州二中高考模拟)已知可逆反应:A(s)+B(g)C(g)+D(g)　ΔH<0,达到平衡时,改变单一条件,下列说法正确的是(　　)。

A.恒温条件下加压,气体体系的平均相对分子质量一定增大

B.反应速率再次满足v(C)∶v(D)=1∶1时,则反应达到平衡状态

C.恒温恒容下,当物质A的质量不再改变,则反应达到平衡状态

D.物质A由块状变为粉末状,正反应速率加快,平衡常数增大

10.C　解析　恒温条件下加压,平衡逆向移动,由于A为固体,气体体系的平均相对分子质量不一定增大,A项错误;任何情况下,反应速率之比等于化学计量数之比,即v(C)∶v(D)=1∶1,不能判断反应是否达到平衡状态,B项错误;恒温恒容下,物质A的质量不再改变,说明反应已达到平衡状态,C项正确;增大固体的表面积,反应速率加快,但平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,D项错误。

11.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列表述正确的是(　　)。

A.反应的化学方程式为2M3N

B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡状态

C.t3时,正反应速率大于逆反应速率

 D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍

11.D　解析　由曲线可知,N的物质的量减少,是反应物,M的物质的量增加,是生成物,A项不正确。t2时,v正>v逆,B项不正确。t3时刻以后,M、N的物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v正=v逆,C项不正确。t1时刻,N的物质的量为6 mol,M的物质的量为3 mol,D项正确。

12.(2019年安徽安庆二中高三开学考试)800 ℃时,在2 L密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。该反应体系中n(NO)随时间的变化如下表:

下列有关说法不正确的是(　　)。

A.用氧气表示0~3 s内该反应的平均速率v(O2)=0.0025 mol·L-1·s-1

B.容器内颜色保持不变时,说明该反应达到平衡状态

C.增大氧气的浓度,既加快反应速率,又使平衡正向移动

D.该反应达到平衡时,转移电子总数为0.03NA

12.A　解析　用NO表示0~3 s内该反应的平均速率为v(NO)====0.0025 mol·L-1·s-1,用氧气表示0~3 s内该反应的平均速率v(O2)=v(NO)=0.00125 mol·L-1·s-1,A项错误;二氧化氮为红棕色,一氧化氮和氧气无色,故颜色为该反应的“变量”,所以容器内颜色保持不变时,说明该反应达到平衡状态,B项正确;增大氧气的浓度,既加快反应速率,又使平衡正向移动,C项正确;该反应达到平衡时,消耗了0.015 mol NO,共转移电子总数为0.03NA,D项正确。

13.(2019年安徽安庆二中高三开学考试)氨是化肥工业和化工生产的主要原料,工业上合成氨使用的氢气主要来自合成气(CO、H2混合气体)。请回答下列问题:

(1)工业上合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 ΔH。

①化学键的键能是形成或断裂1 mol 化学键所放出或吸收的能量,单位为kJ·mol-1。

已知:

上述反应的ΔH=　　　　　　　　　　 　。 

②在2 L恒容密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下充分反应,达到平衡状态时,生成1.2 mol NH3,则该反应放出热量为　　　　　　　kJ。 

(2)氨的催化氧化是工业上制备硝酸的重要反应,化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH<0。

①下列情况能说明该反应达到平衡状态的是　　　　(填字母,下同)。 

a.单位时间内断裂1 mol N—H键,同时生成1 mol O—H键

b.恒温恒容时,混合气体的压强保持不变

c.恒温恒容时,混合气体的密度保持不变

d.绝热容器中,温度保持不变

②若容器体积恒定不变,下列措施能提高反应速率的是　　　　。 

a.将水蒸气液化　　　　   b.降低温度

c.增大氨气的用量        d.使用高效催化剂

12.(1)①-92.4 kJ·mol-1　 ②55.44　 (2)①bd　②cd

解析　(1)①反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,因此该反应ΔH=(436×3+945.6-6×391)kJ·mol-1=-92.4 kJ·mol-1。

②反应生成了1.2 mol NH3,所以反应放出的热量为×92.4 kJ=55.44 kJ。

(2)①a项,单位时间内断裂1 mol N—H键,同时一定生成1 mol O—H键;b项,该反应为气体体积增大的反应,故恒温恒容时,当混合气体的压强保持不变,说明反应达到平衡状态;c项,反应前后气体质量不变,气体体积不变,混合气体的密度一定保持不变;d项,该反应为放热反应,绝热容器中,温度保持不变,说明反应达到平衡状态。

②增大反应物浓度,通过压缩体积来增大体系压强,升高温度,加入催化剂均可以增大反应速率。