2021届一轮复习人教版化学平衡状态及其移动作业

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化学平衡状态及其移动 ‎[A级　全员必做题]‎ ‎1.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是(　　)‎ A.SO2氧化为SO3，往往需要使用催化剂2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)‎ B.500 ℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0‎ C.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)＋I2(g)2HI(g)‎ D.实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO 解析　加入催化剂有利于加快反应速率，但不会引起平衡移动，不能用勒夏特列原理解释，A项错误；合成氨的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，500 ℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应，是从反应速率不能太低和催化剂的活性两方面考虑，不能用平衡移动原理解释，B项错误；在H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡中，增大压强，浓度增加，颜色加深，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，C项错误；氯气和水的反应是可逆反应，饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，减小氯气溶解度，实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释，D项正确。‎ 答案　D ‎2.在1 L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是(　　)‎ A.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2‎ B.一个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键生成 C.其他条件不变时，混合气体的密度不再改变 D.2v正(N2)＝3v逆(NH3)‎ 解析　A项，c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2不能说明各物质的浓度不变，因而不能说明反应达到平衡，错误；B项，一个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键生成，能说明正、逆反应速率相等，正确；C项，混合气体的密度不再改变，不能说明达到反应平衡，错误；D项，2v正(N2)＝v逆(NH3‎ ‎)时，正、逆反应速率才相等，才达到平衡，错误。‎ 答案　B ‎3.下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是(　　)‎ A.2AB(g)A2(g)＋B2(g)　ΔH>0‎ B.A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)　ΔH<0‎ C.A(s)＋B(g)C(g)＋D(g)　ΔH>0‎ D.2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)　ΔH<0‎ 解析　A项，增大压强平衡不移动，升高温度平衡向右移动，故正确；B项，增大压强平衡向右移动，升高温度平衡向左移动，最后结果不确定；C项，增大压强平衡向左移动，升高温度平衡向右移动，结果也不确定；D项，增大压强平衡不移动，升高温度平衡向左移动，故不正确。‎ 答案　A ‎4.下列措施会使平衡向左移动的是(　　)‎ A.恒温时，增大平衡体系N2＋3H22NH3的压强 B.恒压下，降低平衡体系H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0的温度 C.向FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入少量固体KCl D.恒温恒压下向平衡体系N2＋3H22NH3中充入氦气 解析　由勒夏特列原理知A项、B项中平衡均向正反应方向移动；C项从离子反应角度看，KCl与平衡状态无关；恒压下充入稀有气体相当于对体系减压，平衡向左移动，D正确。‎ 答案　D ‎5.一定量混合气体在一体积可变的密闭容器中发生反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)。该反应达到平衡后，测得A气体的浓度为0.5 mol·L－1。在恒温下将密闭容器的体积扩大到原来的2倍，再次达到平衡后，测得A的浓度为0.3 mol·L－1，则下列叙述正确的是(　　)‎ A.平衡向正反应方向移动 B.x＋yz，C的体积分数降低，B的转化率降低。‎ 答案　C ‎6.一定条件下，在体积为2 L的密闭容器中，3 mol X和3 mol Y发生反应：3X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH>0，经60 s达到平衡，生成0.4 mol Z。下列说法正确的是(　　)‎ A.60 s内平均反应速率v(X)＝0.05 mol/(L·s)‎ B.其他条件不变，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 C.其他条件不变，若初始投入2 mol X和2 mol Y，则物质Y的转化率减小 D.其他条件不变，将容器体积变为4 L，Z的平衡浓度变为原来的一半 解析　60 s内在2 L的容器中消耗0.6 mol X，故v(X)＝0.005 mol/(L·s)，A错误；升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，B错误；其他条件不变，若初始投入2 mol X和2 mol Y，相当于减压，平衡逆向移动，则物质Y的转化率减小，C正确；其他条件不变，将容器体积变为4 L，平衡逆向移动，Z的平衡浓度小于原来的一半，D错误。‎ 答案　C ‎7.容器中各充入2 mol NO2气体，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，达到平衡后，Ⅰ、Ⅱ两个容器中NO2的转化率分别为α1和α2。下列推断正确的是(　　)‎ A.转化率大小：α1<α2‎ B.Ⅱ中混合气体颜色较浅 C.Ⅰ中混合气体密度较大 D.Ⅱ中混合气体平均相对分子质量较小 解析　开始时只充入NO2气体，NO2显红棕色，N2O4呈无色，该反应的正反应是放热反应。在容器Ⅱ中，随着反应进行，容器内温度升高，相当于容器Ⅰ达到平衡之后加热，平衡向左移动，故容器Ⅰ中NO2的转化率较大，A项错误；容器Ⅱ中NO2的浓度较大，颜色较深，B项错误；两个容器的体积相同，气体总质量相等，故密度相等，C项错误；混合气体中，NO2的体积分数越大，混合气体的平均相对分子质量越小，相对于容器Ⅰ，容器Ⅱ中NO2体积分数较大，故Ⅱ中混合气体的平均相对分子质量较小，D项正确。‎ 答案　D ‎8.工业上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，为了寻找合适的温度，研究者进行了一系列实验，每次实验保持原料气组成(3 mol CO、3 mol H2)、容器体积(10 L)、反应时间等因素不变，实验结果如图所示。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.X、Y点对应的CO正反应速率相等 B.合成二甲醚的正反应ΔH>0‎ C.反应温度应控制在240 ℃～260 ℃‎ D.选择合适催化剂，可以提高CO的转化率 解析　A项，X、Y点CO的转化率均为70%，但温度不同，CO的正反应速率不相同，错误。B项，从开始到图像最高点之前属于未平衡，反应向正方向进行，升高温度，反应加快，CO的转化率增大；达到最高点及该点之后，属于平衡状态，升高温度，CO的转化率降低，说明正反应是放热反应，错误。C项，从图像看，在反应温度控制在240 ℃～260 ℃之间时，CO的转化率较大，正确。D项，催化剂不能使平衡移动，不能提高CO的转化率，错误。‎ 答案　C ‎9.在一定温度下，将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中，发生反应：3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)。起始时H2和N2的物质的量之和相等，平衡后分别测出H2、N2的转化率。能正确表示H2、N2的转化率与起始时关系的图像是(　　)‎ 解析　反应物按化学计量数之比投料时，达到平衡时转化率相等，增加一种反应物的物质的量，该反应物的转化率减小，其他反应物的转化率增大。‎ 答案　A ‎10.(1)在一体积为2 L的密闭容器中，加入2 mol N2和一定量的水，发生反应2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)，经过20 min达到平衡，此过程有9.6 mol电子转移，则v(O2)＝________，N2的转化率为________。‎ ‎(2)对于反应：2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH>0，下列做法不能提高N2的转化率的是________。‎ A.升高温度　B.增加H2O的量　C.移走部分NH3　D.使用催化剂　E.增大压强 ‎(3)能够说明反应2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)达到平衡状态的是________。‎ A.压强不再变化 B.N2的浓度不再变化 C.NH3和O2的物质的量之比为4∶3‎ D.反应停止速率为0‎ E.消耗N2物质的量和生成O2物质的量为2∶3‎ 解析　(1)根据方程式知2 mol N2完全反应转移12 mol e－，则转移9.6 mol电子时，反应的N2为1.6 mol，则v(N2)＝＝0.04 mol/(L·min)，根据速率比等于系数比，v(O2)＝0.06 mol/(L·min)，N2的转化率为×100%＝80%。(2)要提高N2的转化率，则平衡应正向移动，水为液体，增加水的量对平衡无影响，平衡不移动；使用催化剂不能使平衡移动；增大压强，平衡逆向移动。(3)NH3和O2的物质的量之比为4∶3，反应不一定达到平衡，C错误；化学平衡是一个动态平衡，达到平衡时反应速率不为0，D错误；消耗N2和生成O2是同一反应方向，不能说明反应达到平衡，E错误。‎ 答案　(1)0.06 mol/(L·min)　80%　(2)BDE ‎(3)AB ‎11.利用太阳能等可再生能源，通过光催化、光电催化或电解水制氢来进行二氧化碳加氢制甲醇，发生的主要反应是：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。‎ 请回答下列有关问题：‎ ‎(1)若二氧化碳加氢制甲醇反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明该反应进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填标号)。‎ ‎(2)常压下，二氧化碳加氢制甲醇反应时的能量变化如图1所示，则该反应的ΔH＝________。‎ ‎(3)在2 L恒容密闭容器a和b中分别投入2 mol CO2和6 mol H2，在不同温度下进行二氧化碳加氢制甲醇的反应，各容器中甲醇的物质的量与时间的关系如图2所示。‎ ‎①若容器a、容器b中的反应温度分别为T1、T2，则判断T1________T2‎ ‎(填“>”“<”或“＝”)。若容器b中改变条件时，反应情况会由曲线b变为曲线c，则改变的条件是________。‎ ‎②计算容器b中0～10 min氢气的平均反应速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1。‎ 解析　(1)a.随着时间的延长甲醇的浓度最终保持稳定，不会变小，故错误；b.t1时二氧化碳的质量分数保持恒定，说明反应达到平衡，故正确；c.t1时甲醇与二氧化碳的物质的量之比保持恒定，达到平衡，故正确；d.t1时二氧化碳的物质的量在减小，甲醇的物质的量在增加，故未达到平衡，错误，故选bc。(2)常压下，二氧化碳加氢制甲醇反应的ΔH＝2 914 kJ·mol－1－2 960 kJ·mol－1＝－46 kJ·mol－1。(3)①若容器a、容器b中的反应温度分别为T1、T2，a先达到平衡，对应的温度高，则判断T1>T2；若容器b中改变条件时，反应情况会由曲线b变为曲线c，反应速率变快，平衡不移动，则改变的条件是加入催化剂。②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，平衡时容器b中甲醇的物质的量为1.5 mol，氢气的变化量为4.5 mol，0～10 min氢气的平均反应速率v(H2)＝＝‎ ‎0.225 mol·L－1·min－1。 ‎ 答案　(1)bc　(2)－46 kJ·mol－1　(3)①>　加入催化剂　②0.225‎ ‎[B级　拔高选做题]‎ ‎12.一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图。下列说法正确的是(　　)‎ A.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 B.若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%‎ C.250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大 D.当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低 解析　‎ 化学反应速率随温度的升高而加快，由图可得，催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，故A项错误；设开始投料n(H2)为4 mol，则n(CO2)为1 mol，如图当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，列三段式得：‎ 所以乙烯的体积分数为0.25÷(2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，故B项正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，故C项错误；根据图像，当温度高于250 ℃，升高温度，二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂与化学平衡没有关系，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，故D项错误。‎ 答案　B ‎13.T ℃时，在恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO，在催化剂作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。反应达到平衡时，CH3OH的体积分数与的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.反应达平衡时，升高体系温度，CO转化率升高 B.反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡右移，平衡常数不变 C.容器内混合气体的密度不再变化说明该反应达到平衡状态 D.＝2.5时达到平衡状态：CH3OH的体积分数可能是图中的F点 解析　气体投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，当＝2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数比C点时对应的CH3OH的体积分数小，可能是图中的F点，D项正确。该反应的ΔH ‎<0，反应达平衡时，升高体系温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，A项错误；该反应在T ℃下在恒容密闭容器中进行，反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡不移动，温度不变平衡常数不变，B项错误；因该反应前后均是气体，故混合气体的总质量不变，又容器容积不变，故混合气体的密度始终保持不变，C项错误。‎ 答案　D ‎14.T ℃下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO浓度如下表：‎ 时间/s ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ c(NO)×10－4 mol/L ‎10.0‎ ‎4.50‎ c1‎ ‎1.50‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ c(CO)×10－3 mol/L ‎3.60‎ ‎3.05‎ c2‎ ‎2.75‎ ‎2.70‎ ‎2.70‎ ‎(1)则c2合理的数值为________(填字母标号)。‎ A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.80‎ ‎(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：‎ 实验组 温度/℃‎ 起始量/mo l 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min H2O CO CO H2‎ Ⅰ ‎650‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎2.4‎ ‎1.6‎ ‎5‎ Ⅱ ‎900‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎1.6‎ ‎0.4‎ ‎3‎ Ⅲ ‎900‎ a b c d t 若a＝2，b＝1，则c＝________________，达平衡时实验组Ⅱ中H2O(g)和实验组Ⅲ中CO的转化率的关系为αⅡ(H2O)________αⅢ(CO)(填“＜”、“＞”或“＝”)。‎ ‎(3)二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示。‎ ‎①a、b、c按从大到小的顺序排序为________。‎ ‎②根据图像可以判断该反应为放热反应，理由是 ‎_____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)由于CO为反应物，逐渐被消耗，故c2应介于2.75～3.05之间，又浓度越大，反应速率越快，即3.05－c2＞c2－2.75，故应选D。‎ ‎(2)由H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)可知Ⅱ中平衡时n(H2O)＝0.6 mol，Ⅱ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol CO重新建立的平衡，Ⅲ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol H2O重新建立的平衡，故对平衡右移的促进作用完全相同。故c＝0.6，αⅡ(H2O)＝αⅢ(CO)。‎ ‎(3)①α(CO)越大，越大，故a＞b＞c，②由图像知温度越高，α(CO)越小，平衡左移，故正反应为放热反应。‎ 答案　(1)D　(2)0.6　＝　(3)①a＞b＞c　②投料比相同，温度越高，α(CO)越小，平衡左移，该反应为放热反应