2019版高考化学一轮优化探究练习：第7章 第24讲　化学平衡状态 (含解析)

课时作业

1．勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．NO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅

B．对2HI(g)H2(g)＋I2(g)平衡体系加压，颜色迅速变深

C．合成氨工业采用高温、高压工艺提高氨的产率

D．配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑以防止氧化

解析：2NO2(g)N2O4(g)的反应体系中，加压时平衡向正反应方向移动，但加压的瞬间c(NO2)浓度增大，颜色变深，然后浓度再逐渐减小，颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释，故A正确；反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)是气体体积不变的反应，加压时平衡不移动，但因体积减小，c(I2)增大，颜色加深，不能用勒夏特列原理来解释，故B错误；N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，加压有利于反应正向进行，但升温却抑制反应的正向进行，不能用勒夏特列原理解释，故C错误；配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑来防止Fe2＋的氧化，发生的反应是不可逆过程，故D错误。

答案：A

2．(2017·安徽合肥质检)在一定温度下的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)。当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达到平衡状态的是(　　)

A．混合气体的压强

B．混合气体的密度

C．混合气体的平均相对分子质量

D.

答案：B

3．合成氨所需的氢气可用煤和水做原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是(　　)

A．增大压强　　　　　　 B．降低温度

C．增大CO的浓度  D．更换催化剂

解析：选项A，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响；选项B，该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向正反应方向移动，提高CO的转化率；增大CO的浓度会降低CO的转化率；选项D，更换催化剂不能使化学平衡发生移动。

答案：B

4．如图是关于反应：A2(g)＋3B2(g)2C(g)　ΔH<0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因是(　　)

A．升高温度，同时加压

B．降低温度，同时减压

C．增大反应物浓度，同时使用催化剂

D．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度

解析：A项，升高温度，同时加压，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，故A错误；B项，降低温度，同时减压正、逆反应速率都降低，正反应速率应在原速率的下方，故B错误；C项，增大反应物浓度，同时使用催化剂，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，但正反应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，故C错误；D项，增大反应物浓度，同时减小生成物浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动，图像符合，故D正确。

答案：D

5．(2017·辽宁朝阳重点中学联考)在恒容的密闭容器中，可逆反应：X(s)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＞0，达到平衡时，下列说法正确的是(　　)

A．充入少量He使容器内压强增大，平衡向正反应方向移动

B．升高温度，平衡向正反应方向移动，容器内压强减小

C．继续加入少量X，X的转化率减小，Y的转化率增大

D．继续加入少量Y，再次平衡时，Y的体积分数比上次平衡小

解析：充入少量He使容器内压强增大，但各气体浓度不变，平衡不移动，A错误；升高温度，平衡向正反应方向移动，气体的物质的量减小，但是温度升高，所以压强不一定减小，B错误；继续加入少量X，X是固体，平衡不移动，Y的转化率不变，C错误；继续加入少量Y，平衡向正反应方向移动，再次平衡时，Y的体积分数比上次平衡小，D正确。

答案：D

6．在密闭容器中的一定量的混合气体发生反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)，平衡时测得C的浓度为1 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的1倍，再达到平衡时，测得C的浓度为0.6 mol·L－1，下列有关判断正确的是(　　)

A．x＋y>z

B．平衡向逆反应方向移动

C．B的转化率降低

D．A的体积分数减小

解析：新平衡时C的浓度大于原来的0.5倍，说明平衡向正反应方向移动，所以x＋y<z，A和B的转化率增大，A的体积分数减小，故D正确。

答案：D

7．I2在KI溶液中存在平衡I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，某I2、KI混合溶液中，c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)，下列说法不正确的是(　　)

A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)　ΔH<0

B．状态a与状态b相比，状态b时I2的转化率更高

C．若T1 ℃时，反应进行到状态d时，一定有v正>v逆

D．温度为T1 ℃时，向该平衡体系中加入KI固体，平衡正向移动

解析：根据图示，温度升高，c(I)减小，平衡左移，说明正反应为放热反应，A正确；由于升温平衡左移，状态b比状态a的I2的转化率低，B错误；T1 ℃时d状态未达到平衡，向a状态转变时，c(I)增大，说明平衡正向移动，即v正>v逆，C正确；增大c(I－)，平衡正向移动，D正确。

答案：B

8．向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4，建立了平衡：N2O4(g)2NO2(g)，测知N2O4的转化率为a%，在其他条件不变时再通入1 mol N2O4，待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a与b的大小关系为(　　)

A．a<b  B．a>b

C．a＝b  D．无法确定

解析：不少同学认为，增加反应物的量，能提高反应物的转化率，故选择A项导致错误。若在新、旧平衡之间设置一个中间过程，则有利于问题的分析与解决。

假设将状态Ⅰ的容器的容积扩大为原来的2倍，再加入1 mol N2O4，即构成其他条件不变时与之等效的中间状态Ⅲ，N2O4的转化率相同。将状态Ⅲ压缩到状态Ⅱ，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小。

答案：B

9．相同容积的甲、乙、丙、丁四个密闭容器中，进行同样的可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋2D(g)，起始时四个容器中所装A、B的量分别见下表。一定温度下反应达到平衡后，下列说法正确的是(　　)

A.A的转化率为甲<丙<丁<乙

B．B的浓度为甲>丙>乙>丁

C．A的转化率为甲<乙<丙<丁

D．B的浓度为丁>丙>乙>甲

解析：以乙为基准，丙相当于增大压强，平衡逆向移动，A的转化率降低；丁相当于在乙的基础上增加B的浓度，平衡正向移动，A的转化率升高；甲相当于在丙的基础上降低B的浓度，平衡逆向移动，A的转化率降低。因此，A的转化率关系为甲<丙<乙<丁。体积相等时， B的浓度大小关系与物质的量大小关系一致。以乙为基准，甲相当于在乙的基础上增加A的浓度，平衡正向移动，B的物质的量减少；丙相当于在乙的基础上增大压强，平衡逆向移动，B的物质的量浓度增大；丁相当于在丙的基础上降低A的浓度，平衡逆向移动，B的浓度增大。因此，B的浓度大小关系为丁>丙>乙>甲。

答案：D

10．一定条件下，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0，单位mol·L－1)，当达到平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断不合理的是(　　)

A．c1∶c2＝1∶3

B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2

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：　　　　　　　X(g)　＋　3Y(g)　2Z(g)

起始浓度/(mol·L－1)c1　　　 　c2　　　 　c3

平衡浓度/(mol·L－1)0.1　 　 　0.3　　　0.08

由方程式可知，反应物的物质的量浓度的变化量与其化学计量数成正比，即(c1－0.1)∶(c2－0.3)＝1∶3，则c1∶c2＝1∶3，故A正确；Y和Z的生成速率之比为3∶2，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确；反应起始时c1∶c2＝1∶3，由方程式可知，反应物的物质的量变化量与其化学计量数成正比，转化的物质的量也为1∶3，则转化率应相等，故C错误；达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，由于题目条件c1、c2、c3均不为0，则开始时若平衡正向移动，起始浓度c1应小于0.14 mol·L－1，开始时若平衡逆向移动，c1大于0即可，所以0<c1<0.14 mol·L－1，故D正确。

答案：C

11．(2017·广州质检)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：

则总反应的ΔH________0(填“>”“＝”或“<”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是________。

(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有________。(填字母序号)

A．增大n(HCl)  B．增大n(O2)

C．使用更好的催化剂  D．移去H2O

解析：(1)结合题中αHCl～T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH<0；A、B两点A点温度低，平衡常数K(A)大。(2)结合可逆反应：2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。

答案：(1)<　K(A)　(2)见如图

温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，α(HCl)增大，因此曲线应在原曲线上方　(3)BD

12．肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。

(1)800 ℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)　ΔH>0，若开始向容器中加入1 mol·L－1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图曲线Ⅰ所示。

①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言，改变的条件可能是________。

②请在图中绘制出在其他条件与反应Ⅰ相同，反应在820 ℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。

(2)已知N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57.20 kJ·mol－1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：

①c(X)代表________(填化学式)的浓度。

②前10 min内用NO2表示的反应速率为

________________________________________________________________________；

20 min时改变的条件是

________________________________________________________________________；

重新达到平衡时，NO2的百分含量________(填字母)。

a．增大　   b．减小　　c．不变　　d．无法判断

答案：(1)①使用催化剂

②

(2)①NO2　②0.04 mol·L－1·min－1　向容器中加入0.8 mol NO2(其他合理答案也可)　b

13．甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

ΔH1＝－99 kJ·mol－1

Ⅱ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH2＝－58 kJ·mol－1

Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

ΔH3＝＋41 kJ·mol－1

回答下列问题：

(1)反应Ⅰ的化学平衡常数K表达式为________；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断理由是________。

(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”，其原因是

________________________________________________________________________；

图2中的压强由大到小为__________，其判断理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)根据平衡常数表达式可知反应Ⅰ的K＝；正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数减小，a正确。

(2)升高温度时，反应Ⅰ为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应Ⅲ为吸热反应，平衡向右移动，产生CO的量增大；总结果是随温度升高，CO的转化率减小；由于同温时反应Ⅰ加压右移，有利于CO的转化，反应Ⅲ平衡不移动，CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图2中的压强由大到小为p3>p2>p1。

答案：(1)K＝　[或Kp＝]　a　反应Ⅰ为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小　(2)减小　升高温度时，反应Ⅰ为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应Ⅲ为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果是随温度升高，CO的转化率降低　p3>p2>p1　相同温度下，由于反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率；而反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高