化学选择性必修1第二节 化学平衡第4课时同步训练题

第二章　第二节　第4课时　

A　级·基础达标练

一、选择题

1．已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(　A　)

A．充入一定量的氙气，n(H2)不变

B．增大压强，n(CO2)减小

C．更换高效催化剂，CO转化率增大

D．降低温度，平衡常数K减小

解析：充入一定量的氙气，平衡不移动，n(H2)不变，故A正确；增大压强，平衡不移动，n(CO2)不变，故B错误；催化剂不影响平衡移动，故C错误；降低温度，平衡正向移动，平衡常数增大，故D错误。

2．对可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)　ΔH＜0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　D　)

①增加A的量，平衡向正反应方向移动

②升高温度，反应速率增大，平衡向逆反应方向移动

③压缩容器增大压强，平衡不移动，气体密度不变

④恒温恒压时，充入惰性气体，平衡不移动

⑤加入催化剂，B的平衡转化率提高

A．①②　　 B．③④　

C．①③　　 D．②④

3．下图为一带可移动隔板的密闭容器，某温度下，左、右两侧反应均达到平衡，此时隔板处于容器中央。若保持温度不变，向左侧容器中充入一定量的H2，下列说法正确的是(　A　)

A．两侧平衡均向正反应方向移动

B．左侧平衡向逆反应方向移动

C．右侧平衡向逆反应方向移动

D．两侧平衡均向逆反应方向移动

解析：左侧充入一定量的氢气，增大了反应物的浓度，平衡正向移动，但新平衡的气体的物质的量增加了。右侧等效于增大压强，平衡向着体积缩小的方向移动，即向正反应方向移动。

4．化学反应2CaO2(s)2CaO(s)＋O2(g)在一密闭的容器中达到平衡。保持温度不变，缩小容器的容积为原来的一半，重新平衡后，下列叙述正确的是(　D　)

A．CaO2的量不变  B．平衡常数减小

C．氧气浓度变小  D．氧气浓度不变

解析：保持温度不变，缩小容器容积为原来的一半，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，则CaO的量减小，CaO2的量增大，由于温度不变，平衡常数K＝c(O2)不变，则平衡时氧气浓度不变。

二、非选择题

5．速率与时间关系如图，t1、t2、t3时刻可能进行的操作有：A．降温B．加压C．浓度减小。

(1)则t1、t2、t3时刻发生的改变分别是：t1__A__；t2__B__；t3__C__。

(2)该反应正向是__放热__(填“吸热”或“放热”)反应，气体物质的量__增大__(填“增大”或“减小”)的反应。

解析：t1时刻v(正)、v(逆)同时减小，平衡正向移动，应为降温，且正反应为放热反应；t2时刻v(正)、v(逆)同时增大，平衡逆向移动，应为加压，且逆反应时气体物质的量减小，则正反应时气体物质的量增大；t3时刻v(正)不变而v(逆)减小，应为生成物浓度减小。

6．如图所示，表示反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。

(1)氨的质量分数最高的一段时间是__A__(填字母序号)。

A．t0～t1  B．t2～t3

C．t3～t4  D．t5～t6

(2)t1、t3、t4改变的条件分别是t1__升高温度__；

t3__使用催化剂__；t4__减小压强__。

解析：(1)平衡移动时，都是向左移动，所以最初时的NH3的质量分数最高。

(2)t1时，v正、v逆均增大且v逆＞v正，改变的条件是升温；t3时，v正＝v逆，改变的条件是使用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆＞v正，改变的条件是减小压强。

7．在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。

(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示反应速率v(CO2)＝__0.1_mol·L－1·min－1__。

(2)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是__c__(填写编号)。

a．v(正)先增大后减小 b．v(正)先减小后增大

c．v(逆)先增大后减小 d．v(逆)先减小后增大

表示n(CO2)变化的曲线是__b__(填写图中曲线的字母编号)。

(3)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：__Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变或固体总质量保持不变(答案合理即可)__。

解析：(1)Fe→FeO，固体质量增加了3.2 g，说明生成FeO 0.2 mol，v(CO2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。

(2)充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。

8．人体内存在很多的化学反应，这些化学反应情况复杂且相互影响，而且这些化学反应大都是可逆反应，处于平衡状态。

(1)O2的运输。

人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。但Hb也可以与CO结合。有关反应如下：

反应a：Hb(aq)＋O2(g)HbO2(aq)　ΔH1＜0；

反应b：Hb(aq)＋CO(g)HbCO(aq)　ΔH2＜0

反应c：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)　ΔH3

①反应c自发进行的趋势较大，这也就容易引起人体CO中毒，导致血红蛋白不具备输氧能力。据此比较ΔH1、ΔH2的大小。

②如果发生CO中毒，应采取怎样救治措施，请从平衡移动的原理角度分析采取的救治措施的原因。

③已知在人体体温37 ℃下，反应c的平衡常数为220。已知当血液中的比值大于0.02时，人的智力会很快受到损伤。为避免人的智力受到损伤，环境中的O2与CO的浓度的比值最小是多少？

(2)血液的酸碱平衡。

人体血液的pH几乎恒定在7.35～7.45，否则人体便不能正常工作，适量的CO2可以维持人体内的pH保持在这一变化范围。已知人体呼出的气体中CO2的体积分数约为5%。

H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0)

①若某人在呼吸过程中太快且太深，会造成血液酸碱性怎么变化？

②当病人高烧时，会造成血液酸碱性怎么变化？

答案：(1)①ΔH1＞ΔH2　②应开窗通风或将中毒者转移到空气新鲜的地方。开窗通风，能降低CO的浓度，使平衡HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)逆向移动，增大O2浓度，可使平衡逆向移动　③11 000

(2)①太快而且太深呼吸时，人体内CO2减少，造成平衡H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO向左移动，使c(H＋)减小，血液的酸性减弱，碱性增强。

②病人高烧时，平衡

H2O＋O2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0)

向吸热方向(向左)移动，造成c(H＋)增大，血液酸性增强，从而导致酸中毒。

解析：(1)①由于化学反应中的能量变化与反应途径无关，只与物质的始态和终态有关，根据盖斯定律，将b－a，整理可得c式，热化学方程式为HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)　ΔH3＝ΔH2－ΔH1；反应c自发进行的趋势较大，说明体系的ΔH－TΔS＜0，该反应反应前后气体体积不变，则说明ΔH3＜0，由于ΔH3＝ΔH2－ΔH1；则ΔH1＞ΔH2。

②应开窗通风或将中毒者转移至空气新鲜的地方。CO是反应物，开窗通风能够降低CO的浓度，使平衡逆向移动，O2是生成物，增大生成物O2的浓度，可以使平衡逆向移动。

③根据化学平衡常数表达式：K＝＝220，而＞0.02时人的智力会受到损伤，因此只有≤0.02时人的智力才不会受到损伤，代入平衡常数表达式有＝K×≥＝11 000，即大于等于11 000时，人的智力不受损伤。

(2)①对于H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0)这一平衡，当太快而且太深呼吸时，人体内CO2减少，造成平衡向左移动，使c(H＋)减小，血液的酸性减弱，碱性增强。

②因为反应H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0)，正反应是吸热反应，当病人高烧时，平衡向着吸热的方向移动，造成c(H＋)增大，血液的酸性增强，从而导致酸中毒。

B　级·能力提升练

一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)

1．T ℃时在1 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是(BD)

A．容器中发生的反应可表示为X(g)＋Y(g)Z(g)

B．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K增大

C．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)＝0.4 mol·L－1·min－1

D．反应达到平衡后，增大压强，Z的体积分数增大

解析：反应中X、Y的物质的量逐渐减小，Z的物质的量逐渐增大，所以X、Y为反应物，Z为生成物，由于该反应反应物没有完全反应，该反应为可逆反应，根据物质的量的变化量与化学计量数成正比可知X、Y、Z的计量数之比＝0.6 mol∶0.2 mol∶0.4 mol＝3∶1∶2，则该反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)，故A错误；温度越高，反应速率越快，到达平衡时间越短，故温度T1＜T2，温度越高Y的体积百分含量越小，说明升高温度平衡正向移动，则平衡常数增大，故B正确；反应进行的前3 min内，X的物质的量变化0.6 mol，v＝＝＝0.2 mol·L－1·min－1，故C错误；该反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)，增大压强，平衡正向移动，则Z的体积分数增大，故D正确。

2．在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是(BD)

A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高

B．图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响

C．图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

D．图Ⅳ中a、b、c三点都已经达到化学平衡状态

解析：图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，故A错误；图Ⅱ在t0时刻正逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的原因，故B正确；增大反应物浓度的瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件的瞬间，正、逆反应速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应方向移动，应是增大压强的原因，故C错误；曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡状态，故D正确。

3．(2021·浙江1月，19)取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2===2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)如下表：

下列说法不正确的是(　C　)

A．反应20 min时，测得O2体积为224 mL(标准状况)

B．20～40 min，消耗H2O2的平均速率为0.010 mol·L－1·min－1

C．第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率

D．H2O2分解酶或Fe2O3代替I－也可以催化H2O2分解

解析：t＝0 min时，n(O2)＝0,20 min时，n(H2O2)＝0.40 mol·L－1×0.05 L＝0.02 mol，由反应方程式可得：2H2O2～O2，则反应至20 min时，生成n(O2)＝0.01 mol,0.01 mol O2在标准状况下的体积为0.01 mol×22.4 L·mol－1＝0.224 L＝224 mL，A正确；20～40 min，v(H2O2)＝＝＝0.010 mol·L－1·min－1，B正确；随着反应的进行，H2O2的浓度越来越小，某一时刻分解的H2O2的量也不断减小，即第30 min时的瞬时速率大于第50 min时的瞬时速率，C错误；少量I－在该反应中起催化作用，H2O2分解酶或Fe2O3也可以作H2O2分解的催化剂，D正确。

二、非选择题

4．工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如图：

(1)此流程的第Ⅱ步反应为CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数随温度的变化如下表：

从上表可以推断：此反应是__放__(填“吸”或“放”)热反应。在830 ℃下，若开始时向恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O，则达到平衡后CO的转化率为__66.7%__。

(2)在500 ℃，按照下表的投入的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第Ⅱ步反应，达到平衡后下列关系正确的是__AD__。

A．2c1＝c2＝c3  B．2Q1＝Q2＝Q3

C．α1＝α2＝α3  D．α1＋α2＝1

(3)在一个绝热恒容容器中，不能判断此流程的第Ⅱ步反应达到平衡状态的是__②③__。

①v正(CO2)＝v逆(H2O)

②混合气体的密度不变

③混合气体的平均相对分子质量不变

④各组分的物质的量浓度不再改变

⑤体系的温度不再发生变化

(4)如图表示此流程的第Ⅱ步反应，在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件使浓度发生变化的情况，图中t2时刻发生改变的条件是__降低温度__、__增加水蒸气的量(合理即可)__(写出两种)。

若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍，在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线，并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。

答案：(4)

解析：(1)随着温度的升高，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应；

设CO的转化率为x

　　　　CO(g)　＋　H2O(g)　　CO2(g)＋H2(g)

起始　　1 mol　　　2 mol　　　　　0　　　　0

反应　　x mol  　　x mol  　　　x mol  　x mol

平衡　(1－x) mol　(2－x) mol　　 x mol　　x mol

化学平衡常数K＝＝1，x≈66.7%；

(2)各物质起始物质的量均为1∶1，等于化学计量数之比，结合方程式可知，平衡时n(CO)＝n(H2O)、n(CO2)＝n(H2)，由500 ℃时平衡常数K＝＝9可知，平衡时n(CO2)≠n(CO)，则转化率不是50%；B中转化到左边可以得到2 mol CO、2 mol H2O，恒温恒容下B、C是完全等效平衡，平衡时相同物质的浓度相同、物质的量相同，则：c2＝c3，B、C平衡时n(CO2)≠n(CO)，转化率不是50%，故Q2≠Q3，设平衡时CO2为y mol，则α3＝，α2＝，故α3＋α2＝1，可推知α3≠α2；恒温恒容下，C等效为在A的基础上增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不移动，反应物转化率相等、相同物质的含量相等，则：α1＝α3，c3＝2c1，Q3＝2Q1，结合上述分析可知：2c1＝c2＝c3，Q3＝2Q1≠Q2，α1＝α3≠α2，α1＋α2＝1；

(3)在一个绝热恒容的容器中，判断此流程的第Ⅱ步反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)达到平衡的标志是正逆反应速率相同；各组分含量保持不变。反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v正(CO2)＝v逆(H2O)，说明水蒸气的正逆反应速率相同，故①不符合；反应中混合气体质量守恒，体积不变，密度不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡，故②符合；反应前后气体质量守恒，反应前后气体体积不变，物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡，故③符合；各组分的物质的量浓度不再改变是平衡的标志，故④不符合；体系的温度不再发生变化，绝热容器温度不变，说明反应达到平衡，故⑤不符合；

(4)在t2时刻CO的浓度减小、CO2浓度增大，平衡向正反应方向移动，且CO和CO2浓度变化有接触点，所以可以通过降低温度、增大水蒸气的量或减少氢气的量实现；t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍，则体积变为原来的一半，故浓度分别增大为原来的2倍，又因反应前后气体系数相等，平衡不移动，所以图像仅仅是浓度分别变为原来的2倍并且保持不变。