2021届新高考一轮复习人教版第21讲化学平衡状态和化学平衡移动作业
练案[21]第七章 化学反应速率与化学平衡
第21讲 化学平衡状态和平衡移动
A组 基础必做题
1．(2020·安徽铜陵一中月考，3)某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：A(g)＋xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图所示。下列说法中正确的是( D )
A．8 min时表示正反应速率等于逆反应速率
B．前20 min A的反应速率为1.00 mol/(L·min)
C．反应方程式中的x＝1,30 min时表示增大压强
D．40 min时改变的条件是升高温度，且正反应为放热反应
[解析] A项，由图像可知反应从正反应方向开始，在20 min时反应达到平衡状态，故8 min时正反应速率大于逆反应速率，A错误；B项，由图像可知在前20 min内C的浓度变化了2.0 mol/L，v(C)＝2.0 mol/L÷20 min＝0.1 mol/(L·min)，根据v(A)︰v(C)＝1︰2，可知v(A)＝0.1 mol/(L·min)÷2＝0.05 mol/(L·min)，B错误；C项，30～40 min内反应物、生成物的浓度都减小，说明扩大了容器的容积，减小了体系的压强，v(正)、v(逆)都减小，但减小后的v(正)＝v(逆)，说明减小了压强，平衡不移动，则1＋x＝2，x＝1，C错误；D项，根据图像可知、40 min时正、逆反应速率都增大，由于该反应是气体体积不变的反应，所以改变的外界条件只能是升高温度，升高温度后，逆反应速率大于正反应速率，说明逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，D正确。
2．(2019·山西太原期末，19)以反应5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，分别量取H2C2O4
溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度
浓度/mol·L－1
体积/mL
浓度/mol·L－1
体积/mL
/℃
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
下列说法不正确的是( B )
A．实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
B．实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，则这段时间内(KMnO4)＝2.5×10－4 mol·L－1·s－1
C．实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响，实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
D．实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn2＋对反应起催化作用
[解析] A项，只有H2C2O4过量，才能保证KMnO4完全反应，根据反应方程式可得5H2C2O4～2MnO，由实验数据可知，实验①、②、③中所加H2C2O4溶液均过量，故A正确。B项，高锰酸钾完全反应，(KMnO4)＝≈1.7×10－4 mol·L－1·s－1，故B错误。C项，分析表中数据可知，实验①和②只是浓度不同，即实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响；实验②和③只是温度不同，所以实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响，故C正确。D项，在其他条件都相同时，开始速率很小，过一会儿速率突然增大，可能是反应生成了具有催化作用的物质，该实验中起催化作用的可能是Mn2＋，故D正确。
3．(2020·上海黄浦调研，17)下图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图，有关叙述错误的是( C )
A．状态Ⅰ和状态Ⅱ时，反应均处于平衡状态
B．状态Ⅰ变化为状态Ⅱ的过程，称为化学平衡移动
C．t1时刻平衡向正反应方向移动，平衡常数增大
D．同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时，浓度不相等
[解析] A项，状态Ⅰ和状态Ⅱ时，正、逆反应速率相等，反应均处于平衡状态，A正确；B项，状态Ⅰ改变条件瞬间正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行到达平衡状态Ⅱ，化学平衡发生移动，B正确；C项，t1时刻平衡正向移动，根据图像可知，正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间没变，所以是增大反应物浓度，温度没变，平衡常数不变，C错误；D项，由于平衡移动，所以反应物、生成物浓度均发生变化，D正确。
[点拨] 速率—时间图像定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化的规律，体现了平衡“动、等、定、变”的基本特征，由图像可知：t1时刻，改变条件平衡正向移动，且状态Ⅰ的反应速率小于状态Ⅱ的，v′逆在状态Ⅰ的基础上没出现“断点”，故t1时刻改变的条件是增大反应物浓度。
4．(2020·江苏高三检测)(双选)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 mol N2、3 mol H2
2 mol NH3
4 mol NH3
NH3的浓度(mol·L－1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应转化率
α1
α2
α3
下列说法正确的是( BD )
A．2c1>c3 B．a＋b＝92.4
C．2p2
2c2，即c3>2c1，A错误；B项，甲反应生成NH3的量加乙反应消耗NH3的量恰好为2 mol，则a＋b＝92.4，B正确；C项，将丙分两步完成，第一步将4 mol NH3加入2倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强p′3等于p2，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻 ，丙的压强p″3＝2p2，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，2p2>p3，C错误；D项，甲乙为等同平衡，α1＋α2＝1，丙的转化率小于乙，α1＋α3<1，D正确。
5．(2020·试题调研)一定条件下反应2AB(g)A2(g)＋B2(g)达到平衡状态的标志是( A )
A．单位时间内生成n mol A2，同时生成2n mol AB
B．容器内，3种气体AB、A2、B2共存
C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率
D．容器中的总压强不随时间变化而变化
[解析] A．单位时间内生成n mol A2等效于单位时间内生成n mol B2同时消耗2n mol AB，正逆反应速率相等，故A正确；B．容器内，AB、A2、B2三种气体共存，只要反应发生一直共存，故B错误；C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率，速率之比不等于计量数之比，故C错误；D．容器的体积不变，混合气体的总物质的量不变，则容器内压强始终不变，无法说明达平衡状态，故D错误。
6．(2020·江苏高三检测)(双选)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是( AD )
容器
温度/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓度/mol·L－1
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A．该反应的正反应放热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
[解析] 将容器Ⅲ中c(CH3OH)＝0.10 mol·L－1换算为左边的反应物，相当于c(H2)＝0.20 mol·L－1，c(CO)＝0.10 mol·L－1。A项，容器Ⅲ中相对于容器Ⅰ中，温度升高，平衡左移，则逆反应为吸热反应，正反应放热，正确；B项，容器Ⅱ中相对于容器Ⅰ中，压强增大，平衡右移，则容器Ⅱ中反应物转化率大，错误；C项，容器Ⅲ相对于容器Ⅱ，温度升高，压强减小，平衡左移，达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，错误，D项，容器Ⅲ中比容器Ⅰ中温度高，反应速率快，正确。
7．(2020·山东潍坊检测)下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是( B )
A．用排饱和食盐水的方法收集氯气
B．合成氨工业选择高温(合成氨反应为放热反应)
C．增大压强，有利于SO2和O2反应生成SO3
D．在Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3反应达平衡时，增加KSCN的浓度，体系颜色变深
[解析] Cl2＋H2OCl－＋H＋＋HClO，用饱和食盐水，增加c(Cl－)，平衡向逆反应方向移动，抑制氯气的溶解和反应，符合勒夏特列原理，故A不符合题意；N2＋3H22NH3，此反应是放热反应，高温向逆反应方向进行，不利于合成氨，不符合勒夏特列原理，故B符合题意；2SO2＋O22SO3，增大压强，平衡向正反应方向移动，有利于SO3
的生成，符合勒夏特列原理，故C不符合题意；增加c(SCN－)，增大反应物的浓度，促使反应向正反应方向移动，Fe(SCN)3为血红色溶液，颜色加深，符合勒夏特列原理，故D不符合题意。
8．(2019·山东潍坊模拟)某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：
(1)加催化剂对反应速率影响的图像是 C (填字母序号，下同)，平衡 不 移动。
(2)升高温度对反应速率影响的图像是 A ，平衡向 逆反应 方向移动。
(3)增大容器体积对反应速率影响的图像是 D ，平衡向 逆反应 方向移动。
(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是 B ，平衡向 正反应 方向移动。
[解析] (1)加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，不会破坏化学平衡，图像为C。
(2)升高温度，正、逆反应速率均增大，因题给反应的正反应放热，故升温平衡逆向移动，即升温导致v′(正)0达到平衡后，恒压升高温度过程中，CH3OCH3的转化率变化趋势
[解析] 反应达到平衡后，减小NH3的浓度，平衡正向移动，v正>v逆，且开始减小NH3浓度的瞬间，v正保持不变，v逆减小，图像与题意不符，A项错误；FeCl3溶液与KSCN溶液发生可逆反应：Fe3＋(aq)＋3SCN－(aq)Fe(SCN)3(aq)，K＋和Cl－均不是可逆反应的反应物或产物，加入固体KCl，忽略溶液体积变化，平衡不移动，溶液中Fe3＋的浓度不变化，图像与题意不符，B项错误；HA为弱酸，HB为强酸，弱酸部分电离，强酸完全电离，起始时，HA溶液、HB溶液的pH相同，c(H＋)相等，说明HA溶液的物质的量浓度大于HB溶液，在稀释过程中，未电离的HA继续电离出H＋，HA溶液pH的变化幅度小于HB溶液，图像与题意不符，C项错误；该可逆反应的正反应是吸热反应，恒定压强，升高温度，平衡正向移动，CH3OCH3的转化率增大，图像与题意相符，D项正确。
11．(2020·福建漳州模拟)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,
4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是( C )
A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1
B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1
C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1
[解析] 设4 min时，生成H2O(g)的物质的量为6x
4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)n(总)
起始/mol 4 3 0 0 7
变化/mol 4x 3x 2x 6x
4 min/mol 4－4x 3－3x 2x 6x 7＋x
根据题意，＝0.4解得：x＝0.5 mol，
则4 min内H2O的变化浓度为：Δc(H2O)＝＝1.5 mol·L－1，v(H2O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，再依据用各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得用各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1，C项符合题目要求。
12．(2020·山西大同模拟)可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是( A )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2︰2︰1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．①②③④⑤⑥⑦
[解析] ①中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，能说明反应达到平衡；②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态；③中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比；④混合气体的颜色不变，则表示有色物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡；⑤
容器容积固定且气体质量守恒，故密度始终不变；⑥反应前后气体物质的量不相等，恒容容器中压强不变，说明各物质的物质的量不再变化；⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到平衡。
[点拨] 变量不变可以说明反应达到平衡状态，不变量恒定不能说明反应达到平衡状态。
13．(2019·湖北华中师大附中期中)现有下列四个图像：
下列反应中全部符合上述图像的反应是( B )
A．图甲：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH1<0
B．图乙：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH2>0
C．图丙：4NH3(g)＋5O2(g)4NO＋6H2O(g) ΔH3<0
D．图丁：H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g) ΔH4>0
[解析] 由图像甲可知，升高温度，生成物含量增大，平衡正向移动，ΔH>0；相同温度时，增大压强，生成物含量减小，平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，A错误；由图像乙可知，升温，生成物含量增大，平衡正向移动，ΔH>0，B正确；由图像丙可知，增大压强，变大，n总变小；升温，变小，n总变大，C错误；由图像丁可知，增大压强，v逆>v正，平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，D错误。
14．(2020·青岛模拟)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( B )
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三点中只有b点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，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的百分含量增大，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；增大反应物的浓度瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件瞬间，正、逆速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应移动，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错误。
15．(2020·安徽合肥调研)氨作为重要化工原料，被大量应用于工业生产。氨在不同催化剂条件下可发生下列两个反应：
反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－905.0 kJ·mol－1
反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)
ΔH2＝－1 266.6 kJ·mol－1
(1)写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式：
2NO(g)N2(g)＋O2(g) ΔH＝－180.8 kJ·mol－1 。
(2)反应Ⅰ在容积固定的密闭容器中进行，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：
浓度
时间
第0 min
0.8
1.6
0
第2 min
0.3
0.975
0.5
第3 min
0.3
0.975
0.5
第4 min
0.7
1.475
0.1
A．反应从开始到第2 min时，v(H2O)＝ 0.375 mol·L－1·min－1 。
B．在第3 min时，改变的反应条件可能是 c (填序号)。
a．使用催化剂 b．减小压强
c．升高温度 d．增加O2的浓度
C．该反应达到平衡状态的标志是 b (填序号)。
a．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度不再变化
b．单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3
c．百分含量w(NH3)＝w(NO)
d．反应速率v(NH3)︰v(O2)︰v(NO)︰v(H2O)＝4︰5︰4︰6
(3)A．若在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol NH3(g)和6 mol O2(g)，发生反应Ⅱ。保持其他条件不变，在相同时间内测得c(N2)与温度的关系如图所示。在T1 ℃下，NH3的平衡转化率为 60% 。
B．图中a、c两点对应的容器内部压强pa < pc(填“>”“<”或“＝”)
[解析] (1)已知：Ⅰ 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－905.0 kJ·mol－1，Ⅱ 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝－1 266.6 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由(Ⅱ－Ⅰ)×可得2NO(g)O2(g)＋N2(g)，该反应的ΔH＝(ΔH2－ΔH1)×＝－180.8 kJ·mol－1。
(2)A．反应从开始到第2 min时，v(H2O)＝v(NO)＝×＝0.375 mol·L－1·min－1。B．因为该反应为气体体积增大的放热反应，从第3 min到第4 min，根据数据可知反应按比例向逆反应方向进行，使用催化剂不能使平衡移动，a项错误；减小压强，平衡向气体体积增大的正反应方向移动，b项错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，c项正确；增加O2的浓度，平衡向正反应方向移动，d项错误。C．恒温恒容条件下，混合气体的总质量不变，则混合气体的密度一直不变，不能作为达到平衡状态的标志，a项错误；单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3，说明正、逆反应速率相等，可作为达到平衡状态的标志，b项正确；w(NH3)＝w(NO)，反应不一定达到平衡状态，所以不能作为达到平衡状态的标志，C项错误；各物质的反应速率之比始终等于相应物质的化学计量数之比，所以不能作为达到平衡状态的标志，d项错误。
(3)A．T1 ℃下，c(N2)＝1.2 mol·L－1，则生成的氮气的物质的量为1.2 mol·L－1×2 L＝2.4 mol，根据反应4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)可知消耗的氨气的物质的量为4.8 mol，故其转化率为×100%＝60%；B．由题图可知，a、c两点c(N2
)相同，说明反应物的转化率相同，则a、c两点气体的总物质的量相同，又Tc>Ta，根据理想气体状态方程可知Pa
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