2022届高考化学一轮复习同步练习：化学平衡状态　化学平衡的移动

这是一份2022届高考化学一轮复习同步练习：化学平衡状态　化学平衡的移动，共8页。试卷主要包含了在密闭容器中进行反应，3 ml·L-1　　　　B，将0等内容，欢迎下载使用。

1.(2021黑龙江大庆一中月考)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A.光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小
B.加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.增大压强,有利于SO2和O2反应生成SO3
2.(2021广东广州模拟)在1 L定容的密闭容器中,可以证明可逆反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是( )
A.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
B.一个N≡N断裂的同时,有3个H—H生成
C.其他条件不变时,混合气体的密度不再改变
D.v正(N2)=2v逆(NH3)
3.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g)。已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 ml·L-1、0.3 ml·L-1、0.2 ml·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3 ml·L-1 B.Y2为0.4 ml·L-1
C.X2为0.2 ml·L-1D.Z为0.4 ml·L-1
4.天然气与二氧化碳在一定条件下反应制备合成气(CO+H2)的原理是CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH>0。该反应达到平衡之后,为了提高CH4的转化率,下列措施正确的是( )
A.增大压强B.升高温度
C.增大CO浓度D.更换高效催化剂
5.(2021安徽蚌埠第二中学月考)在密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器容积增加1倍,当达到新平衡时,B的浓度是原来的60%,下列说法正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动了
B.物质A的转化率减小了
C.物质B的质量分数不变
D.a>b
6.(2021山东济宁模拟)将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合溶液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是( )
A.向混合溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红色
B.向混合溶液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
C.向混合溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
D.向混合溶液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
7.在一定条件下,可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0达到平衡,当分别改变下列条件时,请填空:
(1)保持容器容积不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);保持容器容积不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量 。
(2)保持压强不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量 ;保持压强不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量 。
(3)保持容器容积不变,通入一定量氖气,则达到平衡时NO2的转化率 ;保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则达到平衡时NO2的转化率 。
能力提升
8.
(双选)(2021河北衡水模拟)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图,下列叙述不正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.曲线b代表H2O的浓度变化
C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D.其他条件不变,T1℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点小
9.(2021河北正定中学月考)对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH,同时符合下列两图中各曲线的是( )
A.a+b>c+d T1>T2 ΔH>0
B.a+b>c+d T1C.a+bT2 ΔH>0
D.a+b10.
(双选)(2021山东烟台)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq) ΔH。某I2和KI的混合溶液中,I-的物质的量浓度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.该反应ΔH<0
B.若在T1、T2温度下,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1C.若反应进行到状态D时,一定有v(正)>v(逆)
D.状态A与状态B相比,状态A的c(I3-)大
11.工业生产硝酸的第一步反应为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH。
(1)该反应在任何温度下都能自发进行,推知ΔH 0(填“>”“<”或“=”);在常温下,NH3和O2能大量共存,其主要原因是 。
(2)恒温条件下,在1 L恒容密闭容器中充入NH3、O2,容器内各物质的物质的量与时间的关系如下表所示:
①0~2 min内的反应速率v(NO)= 。
②在该温度下平衡常数K= 。
③下列措施能提高氨气转化率的是 。
A.向容器中按原比例再充入原料气
B.通入一定量空气
C.改变反应的催化剂
D.向容器中充入一定量氩气
12.(1)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH。
在温度为T1和T2时,分别将0.40 ml CH4和1.0 ml NO2充入体积为1 L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示。
①根据图判断该反应的ΔH (填“>”“<”或“=”)0,理由是 。
②温度为T1时,0~10 min内NO2的平均反应速率v(NO2)= 。
③该反应达到平衡后,为了在提高反应速率的同时提高NO2的转化率,可采取的措施有 (填标号)。
A.改用高效催化剂
B.升高温度
C.缩小容器的体积
D.增加CH4的浓度
(2)为了模拟反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况,控制一定条件,让反应在恒容密闭容器中进行,用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表所示:
①前2s内的平均反应速率v(N2)= ,此温度下,该反应的平衡常数K= 。
②能说明上述反应达到平衡状态的是 。
A.n(CO2)=2n(N2)
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.气体密度不变
D.容器内气体压强不变
③当NO与CO浓度相等时,体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是 ,图中压强p1、p2、p3的大小顺序为 。
拓展深化
13.(2021河北衡水联考)S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料。已知:
Ⅰ.S2(l)+Cl2(g)S2Cl2(g) ΔH1
Ⅱ.S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g) ΔH2
Ⅲ.相关化学键的键能如下表所示:
请回答下列问题:
(1)若反应Ⅱ正反应的活化能E1=d kJ·ml-1,则逆反应的活化能E2= kJ·ml-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)一定压强下,向10 L密闭容器中充入1 ml S2Cl2和1 ml Cl2发生反应Ⅱ。反应过程中Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示。
①A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的有 (填序号),理由为 。
②ΔH2 (填“>”“<”或“=”)0。
(3)已知ΔH1<0。向恒容绝热的容器中加入一定量的S2(l)和Cl2(g),发生反应Ⅰ,5 min时达到平衡,则3 min 时容器内气体压强 (填“>”“<”或“=”)5 min时的压强。
(4)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,重新达到平衡后,Cl2的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”),理由为 。
化学平衡状态 化学平衡的移动
1.B 氯水中存在化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO,光照使氯水中的次氯酸分解,次氯酸浓度减小,使得平衡向右移动,氢离子浓度变大,溶液的pH减小,能用化学平衡移动原理解释,A项不符合题意;催化剂改变反应速率,不改变化学平衡,不能用化学平衡移动原理解释,B项符合题意;浓氨水中加入氢氧化钠固体,氢氧根离子浓度增大,氢氧化钠固体溶解放热,使一水合氨分解生成氨气,化学平衡NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-逆向进行,能用化学平衡移动原理解释,C项不符合题意;增大压强,平衡2SO2+O22SO3向正反应方向移动,能用化学平衡移动原理解释,D项不符合题意。
2.B c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,即各物质的浓度等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,但不能说明各物质的浓度不变,不一定为平衡状态,A项错误;一个N≡N断裂的同时,有3个H—H生成,说明正、逆反应速率相等,反应达到了平衡,B项正确;混合气体的密度ρ=mV,质量在反应前后是守恒的,体积不变,密度始终不变,所以密度不变的状态不一定是平衡状态,C项错误;v正(N2)=2v逆(NH3)时,正、逆反应速率不相等,未达到平衡状态,D项错误。
3.A 运用极端转化法可确定平衡体系中各物质的浓度范围:04.B 增大压强,平衡左移,甲烷转化率降低,A项错误;升高温度,平衡右移,甲烷的转化率增大,B项正确;增大CO浓度,平衡左移,CH4的转化率减小,C项错误;更换催化剂,只能改变化学反应速率,平衡不移动,CH4的转化率不变,D项错误。
5.A 将容器体积增加一倍,假设平衡不移动,则B的浓度是原来的50%。但最终平衡时B的浓度是原来的60%,这说明降低压强时平衡向正反应方向移动,A项正确;A的转化率增大,B项错误;B的质量分数增大,C项错误;正反应方向为气体体积增大的反应,D项错误。
6.A 将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合,充分反应后Fe3+完全反应,I-有剩余,若不是可逆反应,Fe3+应全部转化为Fe2+,则溶液中应无Fe3+。但是向反应后混合溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,证明混合溶液中含有Fe3+,该反应为可逆反应,故溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2。
7.答案 (1)减小 减小 (2)不变 不变 (3)不变 减小
解析 (1)保持容器容积不变,通入一定量NO2,则增加了NO2的浓度,所以平衡正向移动,且NO2转化率比原来大,NO2的百分含量减小;保持容器容积不变,通入一定量N2O4,则增加了N2O4的浓度,所以平衡逆向移动,但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小,所以NO2的百分含量减小。
(2)保持压强不变,通入一定量NO2或N2O4,不影响平衡,所以NO2的百分含量不变。
(3)保持容器容积不变,通入一定量氖气,此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变,所以平衡不移动,NO2的转化率不变;保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则相当于减小压强,所以平衡向生成NO2的方向移动,所以NO2的转化率会减小。
8.CD 温度升高,H2的浓度增大,平衡左移,故逆向吸热,正向放热,ΔH<0,则曲线a为CO2的浓度变化,根据方程式的比例关系可知,曲线b为H2O的浓度变化,曲线c为C2H4的浓度变化,故A、B项正确;N点和M点均处于同一温度T1 ℃下,所处状态的c(H2)是一样的,C项错误;其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa,增大了压强,体积减小,c(H2)增大,反应达平衡时c(H2)比M点大,故D项错误。
9.B 由左图依“先拐先平数值大”可知T1c+d,故选B项。
10.BC 温度升高,c(I-)逐渐增大,说明升高温度,化学平衡逆向移动。则I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔH<0,A项正确;K=c(I3-)c(I2)·c(I-),温度升高,平衡向逆反应方向移动,由于T2>T1,则K1>K2,B项错误;从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,c(I-)小于该温度下的平衡浓度,所以反应逆向进行,故v(逆)>v(正),C项错误;升高温度,平衡逆向移动,c(I3-)变小,T2>T1,所以状态A的c(I3-)大,D项正确。
11.答案 (1)< 反应速率极小
(2)①0.1 ml·L-1·min-1 ②11.39 ③B
解析 (1)题给反应是熵增反应,由ΔH-TΔS<0知,ΔH<0;在常温下,氨气和氧气反应的速率极小,所以氨气和氧气在常温下能大量共存。
(2)根据同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比,计算可知,a=1.8,b=1.00,c=1.00。①v(NO)=v(NH3)=(2.00-1.80)ml1 L×(2min-0)=0.1 ml·L-1·min-1。②平衡时,c(NH3)=1.00 ml·L-1,c(O2)=1.00 ml·L-1,c(H2O)=1.50 ml·L-1,c(NO)=1.00 ml·L-1。K=c4(NO)·c6(H2O)c4(NH3)·c5(O2)=1.506≈11.39。③按比例增大投料,相当于将原平衡体系体积缩小,平衡向左移动,NH3的转化率降低,A项错误;增大空气浓度,提供更多的O2,平衡向右移动,NH3的转化率增大,B项正确;催化剂不能使平衡移动,氨气的转化率不变,C项错误;在恒温恒容条件下,通入氩气,参与反应的各物质和产物的浓度都不变,平衡不移动,氨气的转化率不变,D项错误。
12.答案 (1)①< T1(2)①1.875×10-4 ml·L-1·s-1 5 000
②BD ③该反应的正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,NO的转化率减小(或正反应放热,温度越高,越不利于反应正向进行,NO的平衡转化率越小) p1>p2>p3
解析 (1)①T2时先达到平衡说明反应速率快,即T2>T1,随着温度的升高,甲烷的物质的量增加,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即正反应方向ΔH<0;②温度为T1时,前10 min,消耗甲烷的物质的量为(0.4-0.3)ml =0.1 ml ,即消耗NO2的物质的量为2×0.1 ml =0.2 ml,根据化学反应速率的表达式可得,v(NO2)=0.2ml1 L×10min=0.02 ml·L-1·min-1;③使用催化剂,只加快反应速率,对化学平衡无影响,A项错误;正反应方向是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO2的转化率降低,但化学反应速率加快,B项错误;缩小容器的体积,相当于增大压强,平衡向逆反应方向进行,NO2的转化率降低,但反应速率加快,C项错误;增加CH4的浓度,平衡向正反应方向移动,NO2的转化率增大,化学反应速率加快,D项正确。
(2)①由表中数据可知,前2 s内,NO的变化量为(10.0-2.50)×10-4 ml·L-1=7.50×10-4 ml·L-1,由氮原子守恒可得N2的变化量为3.75×10-4 ml·L-1,所以前2 s内平均反应速率v(N2)=3.75×10-4ml·L-12 s=1.875×10-4 ml·L-1·s-1。此温度下,反应在第4 s达平衡状态,各组分的平衡浓度分别为c(NO)=1.00×10-4 ml·L-1、c(CO)=2.70×10-3 ml·L-1、c(N2)=(10.0-1.002×10-4) ml·L-1=4.5×10-4 ml·L-1、c(CO2)=[(3.60-2.70)×10-3] ml·L-1=9.0×10-4 ml·L-1,所以该反应的平衡常数K=c(N2)·c2(CO2)c2(NO)·c2(CO)=4.5×10-4×(9.0×10-4)2(1.00×10-4)2×(2.70×10-3)2=5 000。
②A项,n(CO2)=2n(N2)不能说明反应达到平衡,所以A错误;B项,虽然反应过程中气体的总质量不变,但是气体的总物质的量变小,所以混合气体的平均摩尔质量在反应过程中变大,相对分子质量也变大,因此当气体的相对分子质量不变时,能说明是平衡状态;C项,反应过程中气体的总体积和总质量都不变,所以气体密度不变,因此密度不变不能说明是平衡状态;D项,正反应是气体体积减小的反应,所以反应过程中气体的压强是变量,当容器内气体压强不变时,说明反应达平衡状态。③根据图示可知,NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,NO的转化率减小(或正反应放热,温度越高,越不利于反应正向进行,NO的平衡转化率越小);由反应方程式可知,在相同温度下压强越大,越有利于反应正向进行,NO的转化率越大,所以图中压强p1、p2、p3的大小顺序为p1>p2>p3。
13.答案 (1)(2b+d-a-c)
(2)①BD B、D两点对应的状态下,用同一物质表示的正、逆反应速率相等(其他合理答案均可) ②<
(3)<
(4)不变 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为反应前后气体分子总数相等的反应,压强对平衡没有影响
解析 (1)根据反应热与键能的关系可得,反应S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)的ΔH=(a+2b+c) kJ·ml-1-4b kJ·ml-1=(a-2b+c) kJ·ml-1;根据ΔH与正、逆反应的活化能的关系可得ΔH=E1-E2=d kJ·ml-1-E2,则有d kJ·ml-1-E2=(a-2b+c) kJ·ml-1,从而可得E2=(2b+d-a-c) kJ·ml-1。
(2)①反应S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)达到平衡时,Cl2与SCl2的消耗速率之比为1∶2;图中B点Cl2的消耗速率为0.03 ml·L-1·min-1,D点SCl2的消耗速率为0.06 ml·L-1·min-1,故B、D两点对应状态下达到平衡状态。②由图可知,B、D达到平衡状态后,升高温度,v(SCl2)消耗>2v(Cl2)消耗,说明平衡逆向移动,则有ΔH2<0。
(3)反应Ⅰ是反应前后气体总分子数不变的放热反应,恒容绝热条件下5 min时达到平衡,3 min时未达到平衡状态,则3 min时体系温度低于5 min时温度,由于气体总物质的量不变,温度越高,压强越大,故5 min时压强大于3 min时压强。
(4)反应Ⅰ和反应Ⅱ均为反应前后气体分子总数相等的反应,达到平衡后缩小容器容积,平衡不移动,则Cl2的平衡转化率不变。时间/min
物质的量/ml
n(NH3)
n(O2)
n(H2O)
0
2.00
2.25
0
第2 min
a
2.00
0.30
第4 min
1.60
1.75
0.60
第6 min
b
1.00
1.50
第8 min
c
1.00
1.50
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/(10-4 ml·L-1)
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/(10-3 ml·L-1)
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
化学键
S—S
S—Cl
Cl—Cl
键能/(kJ·ml-1)
a
b
c