2021届一轮复习人教版化学平衡状态及其移动作业(1)
化学平衡状态及其移动
时间：45分钟
1．在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，达到化学平衡状态时，下列说法正确的是( D )
A．降低温度，可提高反应速率
B．加入合适的催化剂，可提高N2的转化率
C．N2的正反应速率等于NH3的逆反应速率
D．反应物和生成物的浓度都不再发生变化
解析：降低温度，反应速率减慢，A项错误；加入合适的催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，N2的转化率不变，B项错误；反应达到平衡时，N2的正反应速率等于NH3的逆反应速率的1/2，C项错误；反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度不变，D项正确。
2．用铜、铬的氧化物作催化剂时，HCl制Cl2的原理为4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，下列说法正确的是( A )
A．平衡时，将生成的水蒸气除去，有利于提高HCl的转化率
B．在恒容绝热容器中进行时，随着反应的进行，气体的压强一定不断减小
C．恒压容器中，反应达到平衡后通入惰性气体，平衡不移动
D．平衡时，其他条件不变，增大催化剂用量，反应的平衡常数将变大
解析：平衡时除去水蒸气，平衡向正反应方向移动，有利于提高HCl的转化率，A项正确；该反应为放热反应，随着反应的进行，温度将不断升高，虽然该反应是气体体积减小的反应，但很难确定压强是否减小，B项错误；恒压容器中，反应达到平衡后通入惰性气体，相当于减小反应体系气体的压强，平衡向逆方向移动，C项错误；催化剂对平衡常数没有影响，D项错误。
3．一定条件下，在体积恒定的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q
>0)，下列说法正确的是( C )
A．升高温度，逆反应速率减小
B．当混合气体的密度不再发生变化时，说明反应达到平衡状态
C．达到平衡时反应放出的热量可达Q kJ
D．达到平衡时，v(N2)＝3v(H2)
解析：升高温度，反应混合物中活化分子数目及活化分子百分数均增大，故正、逆反应速率均增大，A错误。体积恒定的密闭容器中，反应物及生成物均为气体，混合气体的密度始终不变，不能据此判断是否达到平衡状态，B错误。题目中未指明N2和H2的物质的量，若起始N2和H2的物质的量分别大于1 mol和3 mol，则达到平衡时放出的热量可达到Q kJ，C正确。达到平衡时，N2、H2的反应速率之比等于其化学计量数之比，则有3v(N2)＝v(H2)，D错误。
4．国际空间站处理CO2的一种重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)。若温度从300 ℃升至400 ℃，反应重新达到平衡，H2的体积分数增加。下列关于该过程的判断正确的是( A )
A．该反应的ΔH<0
B．化学平衡常数K增大
C．CO2的转化率增加
D．正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：温度从300 ℃升至400 ℃，反应重新达到平衡，H2的体积分数增加，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应的ΔH<0，A正确。升高温度，平衡逆向移动，则化学平衡常数K减小，CO2的转化率减小，B、C错误。升高温度，活化分子的百分数增大，则正、逆反应速率均增大，D错误。
5．已知X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH<0。反应发生后，t1时达到平衡，t2时改变条件，t3时达到新平衡，则t2时改变的条件可能是( A )
A．升高温度 B．减小Z的浓度
C．增大压强 D．增大X或Y的浓度
解析：由图可知，t2时改变条件，X或Y的浓度逐渐增大，Z的浓度逐渐减小。该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，X和Y的浓度增大，Z的浓度减小，A符合题意。减小Z的浓度，平衡正向移动，X、Y的浓度逐渐减小，B不符合题意。增大压强，平衡不移动，但容器的体积缩小，X、Y、Z的浓度均增大，C不符合题意。增大X或Y的浓度，平衡正向移动，则Z的浓度增大，D不符合题意。
6．一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密闭容器中，发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196 kJ·mol－1。5 min时达到平衡，测得反应放出166.6 kJ热量。下列说法错误的是 ( D )
A．0～5 min内，用O2表示的平均反应速率v(O2)＝0.017 mol·L－1·min－1
B.的值不变时，该反应达到平衡状态
C．若增大O2的浓度，SO2的转化率增大
D．条件不变，起始时向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，平衡时放热小于333.2 kJ
解析：1 mol O2完全反应时放出196 kJ热量，则放出166.6 kJ热量时消耗0.85 mol O2，故用O2表示的平均反应速率为v(O2)＝＝0.017 mol·L－1·min－1，A正确。
的值不变时，各物质的浓度保持不变，该反应达到平衡状态，B正确。增大O2的浓度，平衡正向移动，则SO2的转化率增大，C正确。条件不变，起始时向容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，达到新的平衡时SO2的转化率比原平衡中大，则平衡时放出热量大于333.2 kJ，D错误。
7．活性炭可处理大气污染物NO。为模拟该过程，T ℃时，在3 L密闭容器中加入NO和活性炭粉，反应体系中各物质的物质的量变化如下表所示。下列说法正确的是( D )
活性炭/mol
NO/mol
X/mol
Y/mol
起始时
2.030
0.100
0
0
10 min达平衡时
2.000
0.040
0.030
0.030
A.X一定是N2，Y一定是CO2
B．10 min后增大压强，NO的吸收率增大
C．10 min后加入活性炭，平衡向正反应方向移动
D．0～10 min的平均反应速率v(NO)＝0.002 mol·L－1·min－1
解析：由表中数据可知，10 min内n(活性炭)、n(NO)的变化量之比为0.030 mol∶0.060 mol＝1∶2，据此推知该反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)，则X、Y分别是N2、CO2中的一种，A错误。增大压强，平衡不移动，则NO的吸收率不变，B错误。活性炭是固体，10 min后加入活性炭，平衡不移动，C错误。0～10 min内n(NO)由0.100 mol变为0.040 mol，则有v(NO)＝＝0.002 mol·L－1·min－1，D正确。
8．科学家研究以太阳能为热源分解Fe3O4，最终循环分解水制H2，其中一步重要反应为2Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g) ΔH＝a kJ·mol－1。在一定压强下，Fe3O4的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法中不正确的是( B )
A．a>0
B．压强p1>p2
C．升高温度，该反应的平衡常数增大
D．将体系中O2分离出去，能提高Fe3O4的转化率
解析：根据图象分析，压强一定，温度升高，Fe3O4的平衡转化率升高，则正反应为吸热反应，ΔH>0，即a>0，A项正确；温度一定时，压强增大，平衡逆向移动，Fe3O4的平衡转化率降低，故p1
p2，则在较低温度下有利于该反应自发进行
B．图乙中，若T2>T1，则ΔH<0且a＋b＝c＋d
C．图丙中，t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂
D．图丁中，若ΔH<0，则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率
解析：图甲中压强一定时，温度越高，平衡体系中A%越大，说明升高温度，平衡逆向移动，则有ΔH<0；若p1>p2，温度一定时，压强越大，平衡体系中A%越小，则有a＋b>c＋d，ΔS<0；若使ΔH－TΔS<0，则在较低温度下有利于该反应自发进行，A正确。图乙中温度一定时，增大压强，A的平衡转化率不变，则有a＋b＝c＋d；压强一定时，若T2>T1，温度越高，A的平衡转化率越小，说明升高温度，平衡逆向移动，则有ΔH<0，B正确。图丙中t1时刻，改变条件后v正、v逆同等程度地改变，平衡不移动，则改变的条件可能是使用了催化剂，若a＋b＝c＋d改变的条件也可能是增大了压强，C错误。图丁中温度为T1时先达到平衡状态，则温度：T1>T2；若ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，故纵坐标不可能表示的是反应物的转化率，D正确。
11．开发新能源是解决环境污染的重要举措，工业上常用CH4与CO2反应制备H2和CO，再用H2和CO合成甲醇。
(1)已知：①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 274.0 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44 kJ·mol－1
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________________________________________________。
(2)在恒容密闭容器中通入CH4与CO2，使其物质的量浓度均为1.0 mol·L－1，在一定条件下发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示：
则：①该反应的ΔH________0(填“<”“＝”或“>”)。
②压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为__________________，压强为p4时，在b点：v(正)________v(逆)(填“<”“＝”或“>”)。
③对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp)，则该反应的平衡常数的表达式Kp＝________；如果p4＝0.36 MPa，求1 100 ℃时的平衡常数Kp＝________。(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)
④为探究速率与浓度的关系，该实验中，根据相关实验数据，粗略绘制出了2条速率—浓度关系曲线：v正～c(CH4)和v逆～c(CO)。
则：a.与曲线v正～c(CH4)相对应的是上图中曲线__________(填“甲”或“乙”)。
b．当降低到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的平衡点分别为________(填字母)。
解析：(1)根据盖斯定律，由(①－②＋③×4)×可得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝(ΔH1－ΔH2＋ΔH3×4)×＝(－1 274.0 kJ·mol－1＋566.0 kJ·mol－1－44kJ·mol－1×4)×＝－442 kJ·mol－1。
(2)①根据图示，压强不变时，升高温度，CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，ΔH>0。
②正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故p4>p3>p2>p1。压强为p4时，b点时反应尚未达到平衡，反应正向进行，故v(正)>v(逆)。
③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知，用平衡分压表示的平衡常数Kp＝。1 100 ℃、p4条件下，CH4的平衡转化率为80%，则平衡时c(CH4)＝c(CO2)＝0.2 mol·L－1，c(CO)＝c(H2)＝1.6 mol·L－1，则p(CH4)＝p(CO2)＝p4×＝p4，p(CO)＝p(H2)＝＝p4，故Kp＝＝＝1.64(MPa)2。
④a.CH4的浓度由1.0 mol·L－1逐渐减小，而CO的浓度由0逐渐增加，故与v(正)～c(CH4)相对应的曲线为乙。
b．降低温度，正、逆反应速率均减小，平衡向逆反应方向移动，则CH4的浓度增大，而CO的浓度减小，故相应的平衡点分别为B、F。
答案：(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－442
kJ·mol－1
(2)①> ②p4>p3>p2>p1 >
③ 1.64(MPa)2 ④乙 B、F
12．工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等，是形成酸雨的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.NOx的消除。
汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g) ΔH。
已知：CO燃烧热的ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH2＝＋180.5 kJ·mol－1，则ΔH＝________。
(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如下图所示。
①以下说法中正确的是________(填字母)。
A．两种催化剂均能降低活化能，但ΔH不变
B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C．曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮
D．曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高
②若低于200 ℃，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为____________________________________________。
Ⅱ.SO2的综合利用
(3)某研究小组对反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) ΔH<0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n0(NO2) ∶n0(SO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。
①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是________。
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断：TC________TD(填“>”“＝”或“<”)。
解析：(1)CO燃烧热的ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，则①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，
②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH2＝＋180.5 kJ·mol－1。根据盖斯定律，①式×2－②式得，2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝(－283.0 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①两种催化剂均能降低活化能，加快反应速率，但ΔH不变，A项正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，脱氮率增大，B项错误；根据图象，曲线Ⅱ中催化剂在450 ℃左右脱氮率最高，曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃
左右脱氮，C项正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响转化率，不影响脱氮率，D项错误。②低于200 ℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为温度较低时(低于200 ℃)，催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响小。(3)①C点和B点原料气配比相同，B点NO2的平衡转化率大于C点，说明将C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡向正反应方向移动，该反应的正反应为气体分子数不变的放热反应，故应采取的措施是降低温度。②C点，原料气配比为1，NO2的平衡转化率为50%，
则 NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
c(起始)(mol·L－1) 1 1 0 0
c(转化)(mol·L－1) 1×50% 0.5 0.5 0.5
c(平衡)(mol·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
C点，化学平衡常数KC＝＝＝1。D点，原料气配比为1.5，NO2的平衡转化率为40%，则
NO2(g)＋ SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
c(起始)(mol·L－1) 1.5 1 0 0
c(转化)(mol·L－1) 1.5×40% 0.6 0.6 0.6
c(平衡)(mol·L－1) 0.9 0.4 0.6 0.6
D点，化学平衡常数KD＝＝＝1。
C点和D点的化学平衡常数相等，则TC＝TD。
答案：(1)－746.5 kJ·mol－1
(2)①AC ②温度较低时，催化剂的活性偏低
(3)①降低温度 ②＝
