2022届新高考化学第一轮复习课时作业：化学平衡状态及平衡移动（含解析）

2022届新高考化学第一轮复习课时作业

化学平衡状态及平衡移动

一、选择题

1、对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(  )

A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大

B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大

C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大

D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大

解析：合成氨反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆向移动，所以对逆反应速率影响更大，A项错误；合成氨反应为气体分子数减小的反应，增大压强，正、逆反应速率都增大，但平衡正向移动，所以对正反应速率影响更大，B项正确；减小反应物浓度，正反应速率瞬时减小，逆反应速率瞬时不变，所以对正反应速率影响更大，C项错误；加入催化剂，同等程度地影响正、逆反应速率，D项错误。

答案：B

2、羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)　K＝0.1，反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为 8 mol。下列说法正确的是(　　)

A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应

B．通入CO后，正反应速率逐渐增大

C．反应前H2S物质的量为7 mol

D．CO的平衡转化率为80%

解析：升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，故A错误；通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故B错误；设反应前H2S的物质的量为a mol，容器的容积为1 L，列“三段式”进行解题：

CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)

起始/(mol·L－1)    10      a       0       0

转化/(mol·L－1)    2       2       2       2

平衡/(mol·L－1)    8       a－2    2       2

平衡常数K＝＝0.1，解得a＝7，故C正确；CO的平衡转化率为×100%＝20%，故D错误。

答案：C

3、下列叙述中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率

B．热的纯碱液去油污效果比冷的纯碱液好

C．开启啤酒瓶后，瓶中立刻泛起大量泡沫

D．实验室用双氧水制备O2时使用MnO2作催化剂加快O2的生成速率

解析：A.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气，即增加氧气的投入量，促使平衡正向移动，以提高二氧化硫的利用率，能用勒夏特列原理解释，故A不选；B.碳酸钠中弱离子碳酸根离子的水解反应是吸热的过程，升高温度，促进水解，碱性更强，对油污酯类的水解起到促进作用，即去污力增强，能用勒夏特列原理解释，故B不选；C.因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡，开启啤酒瓶后，压强减小，二氧化碳逸出，能用勒夏特列原理解释，故C不选；D.催化剂能增大化学反应速率，但不引起平衡移动，所以不能用平衡移动原理解释，故D选。

答案：D

4、在1 L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是(　　)

A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2

B．1个N≡N断裂的同时，有3个H—H生成

C．其他条件不变时，混合气体的密度不再改变

D．v正(N2)＝2v逆(NH3)

解析：c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，等于化学方程式中各物质的计量数之比，但不能说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，A错误；1个N≡N断裂的同时，有3个H—H生成，说明正、逆反应速率相等，反应达到了平衡，B正确；混合气体的密度ρ＝，质量在反应前后是守恒的，体积不变，密度始终不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状态，C错误；v正(N2)＝2v逆(NH3)时，正、逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D错误。

答案：B

5、绝热容器中发生反应：3Z(s) X(g)＋2Y(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。下列说法不正确的是(　　)

A．将 0.3 mol Z置于容器中充分反应生成气体的物质的量一定小于0.3 mol

B．气体平均摩尔质量不变，不能作为反应达平衡的标志

C．容器中放入3 mol Z，达到化学平衡状态时，反应吸收的总热量为a kJ

D．容器温度不变，反应已经达到平衡

解析：A.可逆反应的反应物不会完全转化为产物，将 0.3 mol Z 置于容器中充分反应生成气体的物质的量一定小于0.3 mol，故A正确；B.气体平均摩尔质量等于气体质量和物质的量的比值，但该反应只有产物X、Y是气体，且X、Y的物质的量之比一直是1∶2，所以气体平均摩尔质量一直不变，不能作为平衡标志，故B正确；C.容器中放入3 mol Z，达到化学平衡状态时，消耗的Z的物质的量小于3 mol，反应吸收的总热量小于a kJ，故C错误；D.反应伴随吸热，反应过程中会伴随温度的变化，变量不变的状态是平衡状态，容器温度不变，反应已经达到平衡，故D正确。

答案：C

6、将0.20 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是(  )

A.①和②   B.②和④

C．③和④  D．①和③

解析：设混合后溶液体积为V L，则起始时n(I－)＝0.2 mol·L－1×V L＝0.2V mol，n(Fe3＋)＝2×0.05 mol·L－1×V L＝0.1 V mol，因此I－过量，若反应不可逆，则Fe3＋全都转化为Fe2＋，不存在Fe3＋，若能证明溶液中还有Fe3＋，且发生上述反应，即存在Fe2＋或I2，则可以证明反应是可逆的，故D正确。

答案：D

7．已知在一定条件下，反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH＝－a kJ/mol(a＞0)，某实验小组测得X的转化率(α)在不同温度与压强(P)下的实验数据，三者之间关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．图中a、b两点对应的平衡常数相等

B．上述反应在达到平衡后，缩小体积，Y的转化率提高

C．升高温度，正、逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动

D．将2.0 mol X、6.0 mol Y置于密闭容器中发生反应，放出的热量为2a kJ

解析：A.平衡常数与温度有关，与压强无关，a、b两点温度不同，则平衡常数不同，故A错误；B.该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，则缩小体积，平衡正向移动，Y 的转化率提高，故B正确；C.正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且正、逆反应速率增大，故C错误；D.为可逆反应，不能完全转化，则2.0 mol X、6.0 mol Y置于密闭容器中发生反应，放出的热量小于2a kJ，故D错误。

答案：B

8．在恒温恒容容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，起始时SO2和O2分别为20 mol和10 mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%。若从SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为(　　)

A．10 mol和10%             B．20 mol和20%

C．20 mol和40%             D．30 mol和80%

解析：气体分子数不等的可逆反应，在恒温恒容时，只有投料对应相等，才能形成什么量都对应相等的全等效平衡；当投料对应成比例时，什么都不相等，也不对应成比例，起始时SO2和O2分别为20 mol和10 mol相当于20 mol SO3，它们构成全等效平衡；参考状态中SO2的转化率为80%，参加反应SO2的物质的量为16 mol，生成了16 mol SO3；当起始物质是SO3时，参加反应的SO3为20 mol－16 mol＝4 mol，转化率为20%，B项正确；由此可见，对于全等效平衡状态，从正反应和逆反应建立平衡时，计量数相同的反应物与生成物的转化率之和为100%，据此也可直接选定B项。

答案：B

9、一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　)

A.该反应的正反应吸热

B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大

C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍

D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大

解析：对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。

答案：D

二、非选择题

10、工业生产硝酸铵的流程如下图所示：

请回答下列问题：

(1)已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　

ΔH＝－92.4 kJ· mol－1。

①在500℃、2.02×107 Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出的热量____________(填“大于”“小于”或“等于”)92.4 kJ。

②为提高H2的转化率，实际生产中宜采取的措施有____________(填字母)。

A．降低温度

B．最适合催化剂活性的适当高温

C．适当增大压强

D．减小压强

E．循环利用和不断补充氮气

F．及时移出氨

(2)该流程中铂—铑合金网上的氧化还原反应为4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)。

①已知铂—铑合金网未预热也会发热，则随着温度升高，该反应的化学平衡常数K____________(填“增大”“减小”或“不变”)，理由是______________________。

②若其他条件不变，则下列图像正确的是____________(填字母)。

解析：(1)①合成氨反应属于可逆反应，不可能进行到底，该条件下反应放出的热量小于92.4 kJ。②降低温度平衡正向移动，但反应速率降低，不适宜实际生产；升高温度、减小压强平衡逆向移动；适当增大压强既加快反应速率又使平衡正向移动；不断补充氮气既加快反应速率又使平衡正向移动；及时移出氨减小了生成物浓度，使得平衡正向移动。(2)②因为该反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，H2O的含量减少，D错误；压强增大，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，同时压强增大平衡逆向移动，NO的产率减小，NH3的转化率减小，A、C正确；催化剂对平衡没有影响，但能加快反应速率，使达到平衡所需时间缩短，B正确。

答案：(1)①小于　②CEF

(2)①减小　氨的催化氧化反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K会减小　②ABC

11．一氧化碳是一种重要的化工原料。结合所学知识回答下列问题。

(1)工业上可通过CO和H2化合制取CH3OH：

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1

已知：①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)

ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1

②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH3＝－49.0 kJ·mol－1

则ΔH1＝________________。

(2)工业上还可通过CO和Cl2化合制取光气(COCl2)：Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)　ΔH。向密闭容器中充入1 mol Cl2(g)和1 mol CO(g)，反应速率随温度的变化如图所示。

①图中Q点的含义是__________，ΔH____________(填“>”或“<”)0。

②某温度下，该反应达到平衡时，c(COCl2)＝0.80 mol·L－1，c(Cl2)＝0.20 mol·L－1，则平衡体系中CO的体积分数为________________；在该温度下，反应的平衡常数K＝________________。

解析：(1)根据盖斯定律可知，①＋②即得到反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1＋(－49.0 kJ·mol－1)＝－90.1 kJ·mol－1。(2)①根据图像可知在Q点是平衡状态，对Q点进行升温，V逆>V正，平衡逆向移动，逆向为吸热反应，正向为放热反应，ΔH<0。②根据方程式Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)和题中已知数据可知，平衡时c(COCl2)＝0.80 mol·L－1，c(CO)＝c(Cl2)＝0.20 mol·L－1，CO的体积分数为×100%≈16.67%；在该温度下，反应的平衡常数K＝＝20。

答案：(1)－90.1 kJ·mol－1

(2)①化学平衡状态(答案合理即可)　<

②16.67%　20

12．工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

Ⅰ.脱硝：已知H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1；

N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋133 kJ·mol－1；

H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1。

催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为__________________。

Ⅱ.脱碳：向2 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH<0。

(1)①该反应自发进行的条件是____________(填“低温”“高温”或“任意温度”)。

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。

a．混合气体的平均相对分子质量保持不变

b．CO2和H2的体积分数保持不变

c．CO2和H2的转化率相等

d．混合气体的密度保持不变

e．1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂

③CO2的浓度随时间(0～t2)变化如图所示，在t2时将容器容积缩小为原来的一半，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t6 CO2的浓度随时间的变化。

(2)改变温度，使反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2 L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表：

①达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：平衡常数K(Ⅰ) ______K(Ⅱ)(填“>”“<”或“＝”，下同)；平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ) ____c(Ⅱ)。

②对反应Ⅰ，前10 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝________________，在其他条件不变下，若30 min时只改变温度为T2℃，平衡时H2的物质的量为3.2 mol，则T1____________T2(填“>”“<”或“＝”)。若30 min时只向容器中充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡____________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。

解析：Ⅰ.H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1①

N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋133 kJ·mol－1②

H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1③

将①×2－②－③×4得：4H2(g)＋2NO2(g)===

N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 100.2 kJ·mol－1。

Ⅱ.(1)①该反应是熵减的放热反应，在低温下能自发进行。②该反应的生成物不是气体，反应过程中，混合气体的平均相对分子质量、CO2和H2的体积分数均保持不变；投料比等于化学方程式的化学计量数之比，CO2和H2的转化率相等，这些都无法说明反应是否达到平衡。反应正向进行时，混合气体的密度减小，混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡。1 mol CO2生成(逆反应)的同时有3 mol H—H键断裂(正反应)，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡。③在t2时将容器容积缩小为原来的一半，c(CO2)变为原来的两倍，平衡正向移动，c(CO2)随后减小直到不变；t4时降低温度，平衡正向移动，c(CO2)在原平衡的基础上减小直到不变。

(2)①反应Ⅰ恒温恒容，从正向反应建立平衡；反应Ⅱ绝热恒容，从逆向反应建立平衡。该反应的正反应是放热反应，故逆向反应是吸热反应，反应Ⅱ中体系温度降低，相对于反应Ⅰ平衡正向移动，故反应Ⅱ的平衡常数大，平衡时CH3OH的浓度大。②对反应Ⅰ，前10 min内，v(H2)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，v(CH3OH)＝v(H2)＝0.025 mol·L－1·min－1。20 min和30 min时CH3OH的物质的量都是1 mol，说明反应达到了平衡，此时n(H2)＝3 mol。只改变温度为T2℃，平衡时H2的物质的量为3.2 mol，说明平衡逆向移动，温度升高，故T1<T2。T1℃时，K＝＝0.148；只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，Qc＝＝0.148＝K，故平衡不移动。

答案：Ⅰ.4H2(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－1 100.2 kJ·mol－1

Ⅱ.(1)①低温　②de　③如图

(图中t3到t4终点平衡线在0.5的线上，偏离大不给分，t4以后在0.5线以下，但不能到横坐标线上且有平衡线段，否则不给分)

(2)①<　<　②0. 025 mol·L－1·min－1　<　不