(浙江选考)2020版高考化学大一轮复习第12讲《化学平衡》课时作业(含解析) 练习

课后作业12　化学平衡

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共60分,每小题只有一个选项符合题目要求)

1.一定条件下,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

答案D

解析X、Y的平衡浓度之比为1∶3,转化浓度亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;平衡时Y的生成速率表示逆反应速率,Z的生成速率表示正反应速率,v(Y)生成∶v(Z)生成应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知,c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-1。

2.已知碳酸钙的分解①CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH1仅在高温下自发;氯酸钾的分解②2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)　ΔH2在任何温度下都自发,分析下面几组焓变数据,其中可能正确的是(　　)

A.ΔH1=-178.32 kJ·mol-1　ΔH2=-78.3 kJ·mol-1

B.ΔH1=+178.32 kJ·mol-1　ΔH2=-78.3 kJ·mol-1

C.ΔH1=-178.32 kJ·mol-1　ΔH2=+78.3 kJ·mol-1

D.ΔH1=+178.32 kJ·mol-1　ΔH2=+78.3 kJ·mol-1

答案B

解析两个反应都是熵增加的反应,即ΔS>0,反应②任何温度时都自发进行,即ΔH2<0;反应①只有高温时才能自发进行,而ΔS>0,故ΔH1>0。

3.对于反应N2O4(g)2NO2(g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数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)。下列说法正确的是(　　)

A.A、C两点的正反应速率的关系为A>C

B.A、B、C、D、E各状态中,v(正)<v(逆)的是状态E

C.维持p1不变,E→A所需时间为x;维持p2不变,D→C所需时间为y,则x<y

D.使E状态从水平方向到达C状态后,再沿平衡曲线到达A状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2,再由p2无限缓慢降压至p1

答案D

4.(2018·浙江新高考研究联盟第二次联考)在恒温恒容的密闭容器中通入1 mol X和2 mol Y,发生下列反应:X(g)+2Y(g)M(g)+2N(g)　ΔH=a kJ·mol-1(a>0),下列说法中正确的是              (　　)

A.到达平衡状态时,加入催化剂,平衡不移动,反应速率也不会发生改变

B.反应达到平衡时,X和Y的转化率相等

C.v正(X)=2v逆(N)时,反应到达平衡状态

D.到达平衡状态时,反应吸收a kJ能量

答案B

解析加入催化剂对化学平衡移动无影响,但化学反应速率增大,故A错误;由于X、Y投料物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比,故X和Y的转化率相等,B正确;化学反应速率之比等于化学计量数之比,应是2v正(X)=v逆(N),故C错误;此反应是可逆反应,不能进行到底,达到平衡时,吸收能量小于akJ,故D错误。

5.已知反应mX(g)+nY(g)qZ(g)　ΔH<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法正确的是(　　)

A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动

B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的倍

C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小

D.若平衡时X、Y的转化率相等,说明反应开始时X、Y的物质的量之比为n∶m

答案B

解析可逆反应达平衡时,不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比,X的正反应速率是Y的逆反应速率的倍,说明反应达到平衡,故B正确。

6.(2018·嘉兴一中高三期末考试)一定温度下,某容器中加入足量的碳酸钙,发生反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),达到平衡,下列说法正确的是(　　)

A.将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度不变

B.将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体的密度变大

C.因CaCO3(s)需加热条件才分解生成CaO(s)和CO2(g),所以是ΔH<0

D.保持容器压强不变,充入He,平衡向逆反应方向移动

答案A

解析根据CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)可知,该反应的平衡常数K=c(CO2),将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,因温度不变,则K值不变,所以c(CO2)也不变,故A正确;该反应中只有二氧化碳为气体,所以反应过程中气体的密度始终不变,则将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体密度不变,故B错误;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)是分解反应,该反应为吸热反应,ΔH>0,故C错误;保持容器压强不变,充入He,容器体积增大,CO2的浓度减小,平衡将向正反应方向移动,故D错误。

7.一定条件下,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,反应达到平衡后,下列说法正确的是(　　)

A.增大压强,平衡正向移动

B.减小反应物浓度,平衡正向移动

C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡正向移动

D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大,平衡正向移动

答案A

解析该反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动;减小反应物浓度,平衡逆向移动,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,由于合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C项错误;加入催化剂,同等程度地改变正、逆反应的反应速率,平衡不移动,D项错误。

8.已知在一定条件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1。向一密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,达平衡时SO2的转化率为90%,放出的热量为Q1;向另一相同容器中加入2 mol SO3,在相同条件下,达平衡时吸收的热量为Q2,则下列关系中正确的是(　　)

A.Q>Q1>Q2 B.Q1>Q2>Q

C.Q1>Q>Q2 D.Q1=Q2>Q

答案A

解析两平衡等效。

　2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-QkJ·mol-1

起始: 2mol 1mol 0

转化: 1.8mol 0.9mol 1.8mol

平衡: 0.2mol 0.1mol 1.8mol

Q1=0.9Q

　2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　ΔH=+QkJ·mol-1

起始: 2mol 0 0

平衡: 1.8mol 0.2mol 0.1mol

转化: 0.2mol 0.2mol 0.1mol

Q2=0.1Q

所以Q>Q1>Q2

9.(2018·金华十校高三期末联考)在一定条件下发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),将1 mol SO3气体通入1 L容积恒定的密闭容器中,维持容器内温度不变,5 min末测得SO3的物质的量为0.4 mol。则下列说法正确的是(　　)

A.0~5 min,O2的生成速率v(O2)=0.06 mol·L-1·min-1

B.若起始时充入3 mol SO3,起始时SO3分解速率不变

C.若某时刻消耗了0.5 mol SO3同时生成了0.25 mol O2,则表明该反应达到了平衡状态

D.达到平衡时,SO2和SO3的浓度相等

答案A

解析0~5min消耗的SO3的物质的量为(1-0.4)mol=0.6mol,产生O2的物质的量为×0.6mol=0.3mol,根据化学反应速率的表达式,v(O2)=mol·L-1·min-1=0.06mol·L-1·min-1,故A正确;若起始时充入3molSO3,反应物浓度增大,化学反应速率增大,故B错误;消耗SO3与生成O2,都是描述的正反应方向,不能说明反应达到平衡,故C错误;根据题目中所给信息,无法判断达平衡时SO2和SO3浓度是否相同,故D错误。

10.一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:

已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　)

A.550 ℃时,若充入惰性气体,v(正)、v(逆)均减小,平衡不移动

B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%

C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动

D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总

答案B

解析550℃时,若充入惰性气体,由于是恒压反应,因此相当于扩大了容积,v(正)、v(逆)均减小,平衡正向移动,A选项错误;根据图示可知,在650℃时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:C(s)+CO2(g)2CO(g),设开始加入1molCO2,反应掉了xmol,则有:

　C(s)+　CO2(g)　　2CO(g)

始态: 1mol 0

变化: xmol 2xmol

平衡: (1-x)mol 2xmol

因此有:×100%=40%,解得x=0.25,故B项正确;

由图可知T℃达到平衡时CO和CO2的体积分数相等,则T℃时充入等体积的CO2和CO时平衡不移动,C项错误;925℃时,CO的体积分数为96%,故Kp==23.04p总,D项错误。

二、非选择题(本题包括3小题,共40分)

11.(10分)已知可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),平衡常数见下表:

(1)该反应ΔH　　　　0(填“<”或“>”)。 

(2)850 ℃时,若向一容积固定的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2,若要使上述反应开始时正向进行,则x应满足的条件是　　　　　　　。若x=5.0,当反应达到平衡时,n(H2)=　　　　　　。 

(3)若平衡时,CO的转化率大于H2O,则始态时充入的CO和H2O物质的量之比的值　　　　(填具体值或取值范围)。 

答案(1)<　(2)x<3.0　4.8 mol　(3)<1

解析(2)Q=<1,x<3.0;依据“三部曲”

　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),

起始/mol 1.0 3.0 1.0 5.0

转化/mol y y y y

平衡/mol 1.0-y 3.0-y 1.0+y 5.0+y

K==1.0,y=-0.2,n(H2)=4.8mol。

12.(16分)T℃时,在容积为0.5 L的密闭容器中发生如下反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s)　ΔH<0(m、n、p、q为最简整数比)。A、B、C、D的物质的量变化如图所示。

(1)前3 min,v(C)=　。 

(2)当下列物理量不再发生变化时,表明该反应已达到平衡状态的是　　　(填选项字母)。 

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.B的物质的量

E.混合气体的总物质的量

(3)T℃时,该反应的平衡常数K=　　　。 

(4)反应达到平衡后,下列措施对A的转化率无影响的是　　　(填选项字母)。 

A.保持体积不变,再通入2 mol A和1 mol B

B.移走一部分D

C.把容器的容积缩小一半

D.升高温度

(5)T℃时,容积为1 L的密闭容器中,起始时充入0.2 mol A、0.4 mol B、0.3 mol C、0.5 mol D,此时v(正)　　　(填“>”“<”或“=”)v(逆),判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)0.4 mol·L-1· min-1　(2)BCD　(3)1.69

(4)BC

(5)=　≈1.69=K(或浓度商与平衡常数相等或Qc=K)

解析(1)v(C)==0.4mol·L-1·min-1。(2)由图像可知:Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=2∶1∶3∶1,则化学方程式为2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),该反应为气体分子数不变的反应,即任意时刻混合气体总物质的量和压强都不变,与反应是否达到平衡无关;该反应为非纯气体反应,所以混合气体的质量、密度和平均相对分子质量均为变量,当这些变量不再发生变化时,说明反应已经达到平衡;B的物质的量不变,说明正、逆反应速率相同,反应达到平衡。(3)由图示可知,平衡时,各种气体的物质的量分别为:n(A)=0.4mol,n(B)=0.8mol,n(C)=0.6mol,平衡常数K=≈1.69。(4)A项,原平衡的起始状态是0.8molA和1molB,若再通入的A和B的物质的量比为0.8∶1,相当于增大压强,平衡不移动,A的转化率不变,而通入2molA和1molB,则A的转化率降低;B项,因D是固体,移走D,对平衡没有影响,A的转化率不变;容器体积缩小一半,则压强增大,而增大压强,平衡不移动,则A的转化率不变;D项,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率降低。(5)≈1.69=K,说明该反应处于平衡状态,则正、逆反应速率相等。

13.(14分)甲醇是重要的化工原料,在化工生产中有广泛的应用。

已知反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=Q kJ·mol-1

在20 L的密闭容器中,按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得CO的转化率随温度及压强的变化如下图所示,p2、195 ℃时n(H2)随时间的变化如表所示。

p2、195 ℃时n(H2)随时间的变化

(1)0~3 min,平均速率v(CH3OH)=　　　　　　　,Q　　(填“<”“=”或“>”)0。 

(2)图中压强(p1、p2)的大小顺序为　　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)在p2及195 ℃时,该反应的平衡常数K=　　　　　　　。 

答案(1)0.033 mol·L-1·min-1　<

(2)p1<p2　相同温度下,增大压强,CO转化率增大

(3)25

解析(1)根据表中数据,0~3min时氢气反应了4mol,则生成了甲醇2mol,v(CH3OH)==0.033mol·L-1·min-1;根据图中所示,温度升高,CO的转化率降低,说明平衡逆向移动,而升高温度,平衡向吸热反应方向进行,故该反应的正方向为放热反应,即Q<0。

(2)根据化学反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),相同温度下,增大压强,平衡正向移动,CO的转化率增大,所以p1<p2。

(3)在p2、195℃时,反应在3~5min内,氢气的物质的量没有变化,说明达到平衡,根据

　　　CO(g)　+　2H2(g)CH3OH(g)

起始状态 4mol 8mol

平衡状态 2mol 4mol 2mol

该反应容器的体积为20L,

该反应的平衡常数K==25。