高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课时作业

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课时作业，共13页。试卷主要包含了一定条件下，在一密闭容器中,发生可逆反应，在容积为1等内容，欢迎下载使用。

第二章分层作业9　温度、催化剂对化学平衡的影响
A级 必备知识基础练
1.一定条件下:2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是(　　)
A.温度为0 ℃、压强为50 kPa
B.温度为130 ℃、压强为300 kPa
C.温度为25 ℃、压强为100 kPa
D.温度为130 ℃、压强为50 kPa
2.[2023广东佛山高二统考期末]反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0,SO2转化率α随时间变化如图所示。要使反应由过程a变为过程b,可采取的措施是(　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　
A.升高温度
B.加大O2的投入量
C.加催化剂
D.增大压强
3.在一密闭容器中,发生可逆反应:3A(g)3B+C　ΔH>0,平衡时,升高温度,气体的平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是(　　)
A.B和C可能都是固体
B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体
D.B和C不可能都是气体
4.2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-748.6 kJ·mol-1。有关该反应的说法正确的是(　　)
A.降温,可提高反应物的转化率
B.升温,增大逆反应速率,降低正反应速率
C.使用催化剂,可以使反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
5.反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),700 ℃时平衡常数为0.68,900 ℃时平衡常数为0.46。下列说法正确的是(　　)
A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的正反应是放热反应
C.增大CO2浓度,平衡常数增大
D.该反应的化学平衡常数表达式为K=c(Fe)·c(CO2)c(FeO)·c(CO)
6.NO2与N2O4能相互转化,热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)　ΔH=+57 kJ·mol-1,下列有关说法正确的是(　　)
A.降低体系温度,逆反应速率减小,正反应速率增大
B.若容器容积不变,气体颜色不变时说明该反应未建立化学平衡
C.其他条件不变,向平衡后的容器中再加入少量N2O4,新平衡c2(NO2)c(N2O4)的值不变
D.减小体系的压强能降低N2O4的反应速率和转化率
7.298 K时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如图所示。下列判断不正确的是(　　)

A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)不变
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变大
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应ΔH>0
D.298 K时,该反应的平衡常数K=2.2
8.在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
(1)反应的ΔH　　　　(填“大于”或“小于”)0;100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为　　　 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K为　　　　　　　。 

(2)100 ℃时达到平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 mol·L-1·s-1的平均反应速率降低,经10 s又达到平衡。T　　　　(填“大于”或“小于”)100 ℃,判断理由是　 　。 
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减小一半,平衡向　　　　　(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是　 　。 
B级 关键能力提升练
9.某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s)Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　)
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
10.高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2),恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
B.恒温恒容下,增大H2浓度,平衡常数K减小
C.平衡移动时,K值一定变化
D.该反应的正反应是放热反应
11.[2023北京海淀高二期末]一定条件下,按n(NO)∶n(O2)=2∶1的比例向反应容器中充入NO、O2,发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。温度、压强(p)对NO平衡转化率的影响如图。

下列分析正确的是(　　)
A.压强大小关系:p1>p2
B.其他条件相同时,随温度升高该反应的平衡常数增大
C.400 ℃、p1条件下,O2的平衡转化率为40%
D.500 ℃、p1条件下,该反应的化学平衡常数一定为564
12.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可以发生以下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH>0。T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:

时间/s
0
500
1 000
1 500
c(N2O5)(mol·L-1)
5.00
3.52
2.50
2.50

下列说法中不正确的是(　　)
A.500 s内,N2O5的分解速率为2.96×10-3 mol·L-1·s-1
B.T1温度下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1>K2
D.达到平衡后,其他条件不变,将容器的容积压缩到原来的12,则再次达到平衡时,2.50 mol·L-1 13.已知可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 025 kJ·mol-1,若反应物的起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是(　　)

14.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)2C(g)　ΔH<0,根据速率—时间图像,回答下列问题。

(1)下列时刻所改变的外界条件分别是
t1　　　　;t3　　　　;t4　　　　。 
(2)物质A的体积分数最大的时间段是　　　　　　。 
(3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是　　　　　　。 
(4)反应速率最大的时间段是　　　　　　。 
(5)t0~t1、t3~t4、t5~t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为　 。 
15.五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=-93.0 kJ·mol-1。某温度下,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如表所示:

t/s
0
50
150
250
350
n(PCl5)/mol
0
0.24
0.36
0.40
0.40

(1)0~150 s内的平均反应速率v(PCl3)=　　　　 mol·L-1·s-1。 
(2)该温度下,此反应的化学平衡常数的数值为　　　(可用分数表示)。 
(3)反应至250 s时,该反应放出的热量为　　　　 kJ。 
(4)下列关于上述反应的说法正确的是　　　(填字母)。 
A.无论是否达平衡状态,混合气体的密度始终不变
B.300 s时,升高温度,正、逆反应速率同时增大
C.350 s时,向该密闭容器中充入氮气,平衡向正反应方向移动
(5)温度为T1时,混合气体中PCl5的体积分数随时间t变化的示意图如图。其他条件相同,请在图中画出温度为T2(T2>T1)时,PCl5的体积分数随时间变化的曲线。

16.煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1。
一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是　　　(填字母)。 
A.容器中的压强不变
B.1 mol H—H断裂的同时断裂2 mol H—O
C.v正(CO)=v逆(H2O)
D.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

实验组
温度℃
起始量mol
平衡量mol
达到平衡
所需时间min
H2O
CO
H2
CO
1
650
2
4
1.6
2.4
5
2
900
1
2
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t

①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为　　　　　　　　。 
②该反应的逆反应为　　(填“吸”或“放”)热反应。 
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是　　　　　　　(用含a、b的数学式表示)。 

分层作业9　温度、催化剂对化学平衡的影响
1.D　解析 该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应,可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动,使混合气体中NO2的含量增多,测定的NO2相对分子质量误差较小,则选项中,温度高的为130 ℃,压强低的为50 kPa,结合二者,D正确。
2.A　解析 由过程a变为过程b,则SO2的转化率减小,而反应速率加快,据此分析解题。升高温度反应速率加快,正反应是一个放热反应,则升高温度平衡逆向移动,SO2转化率减小,A正确;加大O2的投入量即增大反应物的浓度,反应速率加快,平衡正向移动,SO2的转化率增大,B错误;加催化剂能改变化学反应速率,但不能使平衡发生移动,SO2的转化率不变,C错误;增大压强,反应速率加快,平衡正向移动,SO2的转化率增大,D错误。
3.C　解析 正反应吸热,升温,平衡右移。若B、C都为固体,则气体只有A,相对分子质量不变,故A错误;若C为固体,B为气体,平衡右移,气体的总质量减小,总物质的量不变,气体的平均相对分子质量减小,故B错误、C正确;若B、C都是气体,平衡右移,气体的总质量不变,总物质的量增加,则平均相对分子质量减小,故D错误。
4.A　解析 降温,平衡向放热反应方向移动,该反应的正反应为放热反应,所以平衡正向移动,则可提高反应物的转化率,故A正确;升温,正、逆反应速率均增大,只是逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度大,平衡逆向移动,故B错误;使用催化剂,可以同等程度增大正、逆反应速率,平衡不移动,故C错误;平衡常数只与温度有关,增大压强,平衡常数不变,故D错误。
5.B　解析 升高温度,正、逆反应速率均增大,A错误;升高温度,化学平衡常数减小,说明升高温度,化学平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则该反应的正反应是放热反应,B正确;化学平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,温度不变,化学平衡常数就不变,C错误;平衡常数的表达式中不能有固体物质的浓度,该反应的化学平衡常数K=c(CO2)c(CO),D错误。
6.C　解析 降低体系温度,正、逆反应速率均减小,A错误;若容器容积不变,气体颜色不变时说明NO2和N2O4的浓度不再发生变化,因此该反应建立了化学平衡状态,B正确;温度不变,化学平衡常数就不变,所以其他条件不变,向平衡后的容器中再加入少量N2O4,新平衡c2(NO2)c(N2O4)的值不变,C正确;减小体系的压强,化学平衡正向移动,能提高N2O4的转化率,但反应速率下降,D错误。
7.C　解析 由于铅是固体,故往平衡体系中加入金属铅后,平衡不移动,c(Pb2+)不变,A正确;往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Sn2+)增大,平衡逆向移动,故c(Pb2+)变大,B正确;升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明反应逆向进行,而升高温度平衡向着吸热反应方向移动,说明该反应正向是一个放热反应,故该反应的ΔH<0,C错误;根据图像可知,298 K时,该反应的平衡常数K=c(Sn2+)c(Pb2+)=0.22mol·L-10.10mol·L-1=2.2,D正确。
8.答案 (1)大于　0.001　0.36
(2)大于　正反应为吸热反应,反应向吸热方向进行,故T>100 ℃
(3)逆反应　对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动
解析 (1)温度升高,混合气体的颜色变深,说明平衡向正反应方向移动,因此该反应的正反应是吸热反应,则ΔH大于0。
在0~60 s时段内消耗N2O4的物质的量浓度为0.100 mol·L-1-0.040 mol·L-1=0.060 mol·L-1,因此反应速率v(N2O4)=0.060mol·L-160 s=0.001 mol·L-1·s-1。
平衡时N2O4、NO2的浓度分别是0.040 mol·L-1、0.120 mol·L-1,则反应的平衡常数K=0.12020.040=0.36。
(2)c(N2O4)以0.002 mol·L-1·s-1的平均反应速率降低,说明平衡向正反应方向移动,由于正反应吸热,故改变的条件是升高温度,即T大于100 ℃。
(3)该反应为气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动。
9.C　解析 根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,故ΔH>0,A正确;加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后m(Y)减小,B正确;加入等物质的量的Y和Z,Y为固体,不影响化学平衡,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体且温度不变,故K=c(Z),达新平衡后c(Z)不变,C错误;恒温恒容条件下,加入一定量氩气,Z的平衡浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,平衡不移动,D正确。
10.A　解析 根据该反应的平衡常数K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)表达式可知该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),A正确;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B错误;对于该反应,若改变一种物质的浓度,则平衡会发生移动,但K值不变,C错误;根据题意,恒容时,温度升高,H2浓度减小,即CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移动,故该反应的正反应是吸热反应,D错误。
11.C　解析 相同温度下,增大压强,平衡正向移动,NO转化率增大,因此压强大小关系:p2>p1,故A错误;其他条件相同时,随温度升高,NO转化率降低,平衡逆向移动,因此该反应的平衡常数减小,故B错误;由于加入的NO和O2的物质的量之比等于化学计量数之比,则NO和O2的转化率相等,因此该条件下,O2的平衡转化率为40%,故C正确;该反应是气体体积减小的反应,500 ℃、p1条件下,由于缺少容器容积,因此无法计算该反应的化学平衡常数,故D错误。
12.D　解析 500 s内,N2O5的浓度变化量为(5.00-3.52) mol·L-1=1.48 mol·L-1,v(N2O5)=1.48mol·L-1500 s=2.96×10-3 mol·L-1·s-1,A正确;分析如下:
　　　　　 　　2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)
起始浓度/(mol·L-1) 5.00 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 2.50 5.00 1.25
平衡浓度/(mol·L-1) 2.50 5.00 1.25
K1=c4(NO2)·c(O2)c2(N2O5)=5.004×1.252.502=125,平衡时N2O5的转化率为50%,B正确;该反应的正反应为吸热反应,升高温度,平衡常数增大,故K1>K2,C正确;达到平衡后,其他条件不变,将容器的容积压缩到原来的12,相当于增大压强,平衡向左移动,则c(N2O5)>5.00 mol·L-1,D错误。
13.C　解析 因为正反应为放热反应,升高温度,反应速率加快,达到平衡所用时间减少,但是平衡向逆反应方向移动,NO的含量减小,A正确,C错误;增大压强,反应速率加快,达到平衡所用时间减少,正反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,NO的含量减小,B正确;催化剂对平衡没有影响,只是加快反应速率,缩短达到平衡所用的时间,D正确。
14.答案 (1)升高温度　使用催化剂　减小压强
(2)t5~t6
(3)t2~t3、t3~t4
(4)t3~t4
(5)K0>K3=K5
15.答案 (1)1.2×10-3
(2)56
(3)37.2
(4)AB
(5)
解析 (1)0~150 s内的平均反应速率v(PCl5)=ΔcΔt=ΔnVΔt=0.36mol-0mol2 L150 s=1.2×10-3 mol·L-1·s-1,该段时间内v(PCl3)=v(PCl5)=1.2×10-3 mol·L-1·s-1。
(2)开始时c(PCl3)=2.0mol2.0 L=1.0 mol·L-1、c(Cl2)=1.0mol2.0 L=0.5 mol·L-1,平衡时c(PCl5)=0.40mol2.0 L=0.2 mol·L-1,则
　PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)
起始/(mol·L-1) 1.0 0.5 0
反应/(mol·L-1) 0.2 0.2 0.2
平衡/(mol·L-1) 0.8 0.3 0.2
化学平衡常数K=c(PCl5)c(PCl3)·c(Cl2)=0.20.8×0.3=56。
(3)PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=-93.0 kJ·mol-1表示生成1 mol五氯化磷放出93.0 kJ热量,反应至250 s时,生成0.40 mol PCl5放出的热量为0.40 mol×93.0 kJ·mol-1=37.2 kJ。
(4)反应前后气体的总质量不变,容器的容积不变,根据ρ=mV知,无论反应是否达到平衡状态密度始终不变,故A正确;所有的化学反应中,升高温度,正、逆反应速率都增大,故B正确;350 s时,向该密闭容器中充入氮气,参加反应的各气体的浓度不变,则化学平衡不移动,故C错误。
(5)该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学反应速率加快,反应达到平衡需要的时间缩短,但平衡逆向移动,达到平衡时五氯化磷体积分数降低,所以图像为
。
16.答案 (1)BC
(2)①0.16 mol·L-1·min-1　②吸　③b=2a,a>1(或使用合适的催化剂)
解析 (1)对于容积可变的密闭容器,无论反应是否达平衡,压强都不变,故A不符合题意;1 mol H—H断裂表示v逆(H2),断裂2 mol H—O表示v正(H2O),且正、逆反应速率相等,故B符合题意;C中正、逆反应速率相等,符合题意;根据反应方程式可知,无论反应是否达平衡,都有c(CO)=c(H2),故D不符合题意。
(2)①　　　　　 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
初始浓度/(mol·L-1) 2 1 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡浓度/(mol·L-1) 1.2 0.2 0.8 0.8
实验1中v(CO2)=Δc(CO2)Δt=0.8mol·L-15min=
0.16 mol·L-1·min-1。
②反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)为反应前后气体物质的量不变的可逆反应,根据表中数据可得,650 ℃时,若在容器中加入1 mol H2O(g)和2 mol CO(g),则平衡时可得H2(g) 0.8 mol;而900 ℃时,在容器中加入1 mol H2O(g)和2 mol CO(g),平衡时可得H2(g) 0.4 mol,说明升高温度平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应。
③根据题意可知,等温、等容条件下气体物质的量不变的可逆反应建立等效平衡(压强不影响该平衡移动),则a∶b=1∶2,t<3 min,即增大反应速率,所以a>1(或使用合适的催化剂)。