2022届高三化学每天练习20分钟——化学平衡综合训练

这是一份2022届高三化学每天练习20分钟——化学平衡综合训练，共10页。试卷主要包含了 下列对可逆反应的说法正确的是，14 ml·L－1，已知，对可逆反应等内容，欢迎下载使用。
高三化学每天练习20分钟——化学平衡综合训练（有答案和详细解析）

1. 下列对可逆反应的说法正确的是(　　)
A．既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应
B．在可逆反应里正反应的速率是正值，逆反应的速率是负值
C．可逆反应不能完全进行，存在一定的限度
D．2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为逆反应
答案　C
解析　可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，A项错误；在可逆反应里正反应的速率、逆反应的速率都取正值，B项错误；可逆反应的特点是不能完全进行到底，存在一定的限度，C项正确；两反应的反应条件不同，不互为逆反应，D项错误。

2. 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平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应，v生成(Y)∶v生成(Z)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＜0.14 mol·L－1。
3.一定条件下，在体积为1L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)
A．X的百分含量不再发生变化
B．c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1
C．容器内原子总数不再发生变化
D．同一时间内消耗2nmolX的同时生成nmolZ
答案　A
解析　反应过程中原子个数守恒；消耗2nmolX与生成nmolZ是同一反应方向，不能说明反应已达平衡；浓度之比为2∶1∶1，不能说明浓度保持不变。

4.已知：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＞0，现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是(　　)


答案　B
解析　B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。
5.对可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，则下列叙述中正确的是(　　)
A．达到化学平衡时，5v正(O2)＝4v逆(NO)
B．若单位时间内生成nmolNO的同时，生成nmolNH3，则反应达到平衡状态
C．若NH3、O2、NO、H2O的分子数之比为4∶5∶4∶6时，反应达到化学平衡状态
D．化学反应速率关系是：2v正(NH3)＝3v正(H2O)
答案　B
解析　根据化学方程式，当4v正(O2)＝5v逆(NO)时，表示v正＝v逆，反应达到平衡状态，A项错误；生成n mol NO表示正反应速率，生成n mol NH3表示逆反应速率，且v正＝v逆，反应达到平衡状态，B项正确；NH3、O2、NO、H2O分子数之比为4∶5∶4∶6时，反应不一定达到平衡状态，C项错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D项错误。
6.N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5气体，部分实验数据见下表，下列说法正确的是(　　)
时间/s
0
500
1 000
1 500
c(N2O5)/mol·L－1
5.00
3.50
2.50
2.50

A.500 s内NO2的生成速率为3.00×10－3 mol·L－1·s－1
B．T1温度下该反应平衡时N2O5的转化率为50%
C．达平衡后其他条件不变，将容器体积压缩到原来的，c(N2O5)T2，则K1K2，D项错误。
7．高炉炼铁过程中发生反应：Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，该反应在不同温度下的平衡常数见表。
温度T/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数K
4.0
3.7
3.5

下列说法正确的是(　　)
A．增加高炉的高度可以有效降低炼铁尾气中CO的含量
B．由表中数据可判断该反应：反应物的总能量＞生成物的总能量
C．为了使该反应的K增大，可以在其他条件不变时，增大c(CO)
D．1 000 ℃下Fe2O3与CO反应，t min达到平衡时c(CO) ＝2×10－3 mol·L－1，则用CO表示该反应的平均速率为 mol·L－1·min－1
答案　B
解析　由表中数据可知升高温度，该反应的平衡常数降低，所以该反应属于放热反应，反应物的总能量＞生成物的总能量，故B正确；平衡常数只和温度有关，所以增大c(CO)不会改变K，故C错误；1 000 ℃下Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，K＝＝4.0，c(CO) ＝2×10－3mol·L－1，c(CO2)＝8×10－3mol·L－1，因为方程式中CO和CO2的计量数相等，所以CO的平均速率为mol·L－1·min－1，故D错误。
8．一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
容器编号
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40


Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090

下列说法正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行
答案　D
解析　根据表格中数据，容器Ⅰ和容器Ⅲ中起始物质的量都是0.20 mol，温度在387 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol，而温度在207 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol，说明该反应的正反应为放热反应，A选项错误；由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器Ⅰ和容器Ⅱ的平衡为等效平衡，故CH3OH的体积分数一样大，B选项错误；容器Ⅰ的温度高，反应速率快，达到平衡所用的时间短，C选项错误；容器Ⅰ中的K＝＝4，而此时的Q＝≈0.67，因此Q0，在一定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)，测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．达到平衡时，CH4(g)的转化率为75%
B．0～10 min内，v(CO)＝0.075 mol·L－1·min－1
C．该反应的化学平衡常数K＝0.187 5
D．当CH4(g)的消耗速率与H2(g)的消耗速率相等时，反应到达平衡
答案　C
解析　由图可知，10 min时反应到达平衡，平衡时水蒸气、氢气的浓度均为0.75 mol·L－1，则：
　　　　　 CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
开始/mol·L－1：　1　　 1　　　　0　　 0
转化/mol·L－1：　0.25 　0.25 　　 0.25　 0.75
平衡/mol·L－1：　0.75　 0.75　　 0.25　　0.75
平衡时甲烷转化率＝×100%＝25%，故A项错误；0～10 min内，v(CO)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，故B项错误；平衡常数K＝＝＝0.187 5，故C项正确；同一物质的消耗速率与其生成速率相等时，反应到达平衡，由方程式可知当CH4(g)的消耗速率与H2(g)的消耗速率为1∶3时，反应到达平衡，故D项错误。
10.某温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2(g)和CO2(g)，发生反应H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)，其起始浓度如下表所示。测得平衡时甲中H2的转化率是60%。下列判断正确的是(　　)
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/mol·L－1
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/mol·L－1
0.010
0.010
0.020

A.甲中达到平衡所需时间最短
B．平衡时，反应的平衡常数K＝
C．平衡时，丙中c(CO2) 是甲中的2倍
D．平衡时，乙和丙中H2的转化率均是60%
答案　C
解析　甲起始的浓度最小，所以反应最慢，达到平衡用的时间最长，选项A错误；平衡时甲中H2的转化率是60%，可以计算出参加反应的H2为0.006 mol·L－1，平衡时的H2为0.004 mol·L－1，进而得到平衡时的CO2也是0.004 mol·L－1，生成的H2O和CO都是0.006 mol·L－1，反应的平衡常数为K＝＝，选项B错误；该反应为气体的物质的量不变的反应，恒容下，此类反应当投料比相等的时候是等效平衡。题目中甲和丙的投料比相等(都是1∶1)，所以是等效平衡，丙的投料量是甲的两倍，所以平衡时所有物质的量浓度丙都是甲的两倍，选项C正确；丙可以认为是在乙平衡的基础之上添加了0.01 mol·L－1的CO2，加入CO2一定会提高H2的转化率，所以丙中H2的转化率一定大于乙，不可能出现乙和丙中H2的转化率均是60%，选项D错误。
11．(2019·浙江省东阳中学试题)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K(300 ℃)________(填“大于”“等于”或“小于”)K(400 ℃)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是________、________。
(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝83 kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH3＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
答案　(1)大于　　O2和Cl2分离能耗较高　HCl转化率较低
(2)－116
解析　(1)根据图像可知，进料浓度比相同时，温度越高HCl平衡转化率越低，说明该反应为放热反应，所以反应平衡常数K(300 ℃)大于K(400 ℃)；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)的比值越大，HCl的平衡转化率越低，根据图像可知，相同温度时HCl转化率最高的为进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1，该曲线中400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，对于反应4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)，在反应开始时，各种物质的浓度分别是c(HCl)＝c(O2)＝c0mol·L－1，c(Cl2)＝c(H2O)＝0 mol·L－1，反应达到平衡时c(HCl)＝(c0－0.84c0)mol·L－1，c(O2)＝(c0－0.21c0)mol·L－1，c(Cl2)＝c(H2O)＝0.42c0mol·L－1，带入平衡常数表达式可得K＝＝。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低时，O2浓度较大，HCl的转化率较高，但Cl2和O2分离能耗较高，生产成本提高；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高时，O2浓度较低，导致HCl的转化率较小。
(2)将所给反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，(①＋②＋③)×2可得：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝[(83 kJ·mol－1)＋(－20 kJ·mol－1)＋(－121 kJ·mol－1)]×2＝ －116 kJ·mol－1。
12.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
反应 Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122.5 kJ·mol－1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图3。

其中：CH3OCH3的选择性＝×100%
①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________________。
②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________。
答案　①反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度
②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
解析　①反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。②反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。
13.Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。
反应
大气固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)
工业固氮N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃
27
2 000
25
400
450
平衡常数K
3.84×10－31
0.1
5×108
0.507
0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：________________________。
(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________(填“A”或“B”)；比较p1、p2的大小关系：__________________________________________________________________。

Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
(3)在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol。
①达平衡时，H2的转化率α1＝________。
②已知平衡时，容器压强为8 MPa，则平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
答案　(1)①吸热　②K值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产　(2)A　p2＞p1　(3)①60%　②(或0.255或0.26)
解析　Ⅰ.(1)①由表格数据可知，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应。
②由表格数据可知，2 000 ℃时，K＝0.1，K值很小，则转化率很小，不适合大规模生产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮。
(2)合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小，所以图A正确，B错误；该反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，p2的转化率大，则p2大，p2>p1。
Ⅱ.(3)①设平衡时有x mol N2转化，
　　　　　　　　 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始物质的量/mol: 1 3 0
变化的物质的量/mol: x 3x 2x
平衡物质的量/mol: 1－x 3－3x 2x
列式可得：(1－x)＋(3－3x)＋2x＝2.8，
解得x＝0.6，α1＝×100%＝60%。
②平衡时各物质的压强之比等于其物质的量之比，所以p(N2)＝×8 MPa＝MPa，p(H2)＝×8 MPa＝ MPa，p(NH3)＝×8 MPa＝ MPa，化学平衡常数Kp＝＝≈0.26。