2020-2021学年高二化学重难点训练：化学平衡状态及影响因素

2020-2021学年高二化学重难点训练：化学平衡状态及影响因素

2020-2021 学年高二化学重难点训练：化学平衡状态及影响因素 一、选择题（每小题只有一个正确选项，共 10*6 分） 1．（ 2020 江苏高考真题改编）CH4 与 CO2 重整生成 H2 和 CO 的过程中主要发生下列反应 1 422CH (g)CO (g)2H (g)2CO(g)247.1kJmolH  1 2 2 2H (g) CO (g) H O(g) CO(g) 41.2kJ molH       在恒压、反应物起始物质的量比    42CH:CO1:1nn 条件下，CH4 和 CO2 的平衡转化率随温度变化的曲 线如图所示。下列有关说法正确的是 A．升高温度、增大压强均有利于提高 CH4 的平衡转化率 B．曲线 A 表示 CH4 的平衡转化率随温度的变化 C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线 A 和曲线 B 相重叠 D．恒压、800K、n(CH4)：n(CO2)=1:1 条件下，反应至 CH4 转化率达到 X 点的值，改变除温度外的特定条件继 续反应，CH4 转化率能达到 Y 点的值 【答案】D 【解析】A．甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应即正向移动，甲烷转化率增大， 甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，故 A 错误；B．根据 两个反应得到总反应为 CH4(g)＋2CO2(g) H2(g)＋3CO(g) ＋H2O (g)，加入的 CH4 与 CO2 物质的量相等， CO2 消耗量大于 CH4，因此 CO2 的转化率大于 CH4，因此曲线 B 表示 CH4 的平衡转化率随温度变化，故 B 错误； C．使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，故 C 错误；D．800K 时甲烷的转化率为 X 点，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到 Y 点的值，故 D 正确。综上所述，答案为 D。 2．在一绝热（不与外界发生热交换）的恒容容器中，发生反应：2A(g)+B(s) C(g)+D(g)，下列描述中 能表明反应已达到平衡状态的有（ ）个 ①容器内温度不变②混合气体的密度不变③混合气体的压强不变④混合气体的平均相对分子质量不变⑤ C(g)的物质的量浓度不变⑥容器内 A、C、D 三种气体的浓度之比为 2：1：1⑦某时刻 v(A)＝2v(C)且不等于 零⑧单位时间内生成 n mol D，同时生成 2n mol A A．4 B．5 C．6 D．7 【答案】C 【解析】①该容器为绝热容器，容器内温度不变，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②由于 B 呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，恒容容器中混合气体的密度增大，达到 平衡时混合气体总质量不变，混合气体的密度不变，混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；③该 反应反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中混合气体分子总物质的量始终不变，由于是绝热容器，建 立平衡过程中容器温度变化，混合气体压强发生变化，达到平衡时温度不变，混合气体压强不变，混合气 体的压强不变说明反应达到平衡；④由于 B 呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增 大，混合气体分子总物质的量始终不变，混合气体的平均相对分子质量增大，达到平衡时混合气体总质量 不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态；⑤ C(g)的物质的量浓度不变是化学平衡的特征标志，说明反应达到平衡状态；⑥达到平衡时 A、C、D 的浓度 保持不变，但不一定等于 2:1:1，A、C、D 三种气体的浓度之比为 2:1:1 时反应不一定达到平衡状态；⑦某 时刻υ(A)=2υ(C)且不等于零，没有指明是正反应速率，还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态； ⑧单位时间内生成 n mol D 一定消耗 2n mol A，同时生成 2n mol A，A 的浓度不变说明反应达到平衡状态； 能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧，共 6 个，答案选 C。 3．向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2，在一定条件下使反应 SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g) 达到平 衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示，由图可得出的正确结论是 A．反应在 c 点达到平衡状态 B．△t1=△t2 时，SO2 的转化率：a~b 段小于 b~c 段 C．反应物浓度：a 点小于 b 点 D．反应物的总能量低于生成物的总能量 【答案】B 【解析】反应开始时反应物浓度最大，但正反应速率逐渐增大，说明该反应为放热反应，温度升高，正反 应速率增大，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率也逐渐减小。A. 当正反应速率不变时， 才能说明反应达到平衡状态，虽然 c 点时正反应速率最大，但 c 点后正反应速率减小，反应继续向正反应 方向进行，没有达到平衡状态，故 A 错误；B. a 点到 c 点，正反应速率增大，消耗 SO2 的物质的量增大，即 SO2 转化率增大，所以△t1=△t2 时，SO2 的转化率：a~b 段小于 b~c 段，故 B 正确；C. a 点到 b 点时，反应 向正反应方向进行，反应物浓度逐渐降低，所以反应物浓度：a 点大于 b 点，故 C 错误；D. 由上述分析可 知，该反应为放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量，故 D 错误；答案选 B。 4．在容积一定的密闭容器中，反应 A2(g)＋B2(g) xC(g)，符合图Ⅰ所示关系。对图Ⅱ的说法正确的是(T 为温度、P 为压强、t 为时间) ( ) A．P3＜P4，y 为 A2 转化率 B．P3＜P4，y 为 A2 浓度 C．P3＞P4，y 为混合气密度 D．P3＞P4，y 为 C 的体积分数 【答案】D 【解析】由图Ⅰ，a、b 曲线温度相等，则先达到平衡的 b 曲线对应的压强 P2 更大，曲线 b 的 C 物质的含量 比压强小的 P1 大，所以反应后气体系数更小，即 1+1>x，x 只能等于 1。b、c 曲线压强相等，则先达到平衡 的 b 曲线对应的温度 T1 更高，曲线 b 的 C 物质含量比温度低的 T2 的小，说明升高温度，平衡逆向移动，正 反应为放热反应。A. 对于图Ⅱ，等温时 p3 的 y 值更大。如果 P3＜P4，压强由 P3 变化到 P4，压强增大时平衡 向气体体积减小的正反应方向移动，反应物 A2 的转化率增大，因此，当 y 表示 A2 的转化率时，温度相同时 压强为 P4 的曲线应当位于压强为 P3 的曲线上方，所以 A 错误；B. 温度升高时，上述放热反应平衡向逆反应 方向移动，A2 的浓度增大，因此，当 y 表示 A2 浓度时，曲线的走向应当是逐渐增大，所以 B 错误；C. 由于 容器体积一定、混合气体总质量不变，所以混合气体的密度始终不变，当 y 表示混合气体密度时，每条图 线均为平行于横坐标的直线，因此 C 错误；D. P3>P4，压强由 P3 变化到 P4，压强减小时平衡向逆反应方向移 动，产物 C 不断消耗，当温度相同时，压强更小的 P4 对应的产物 C 体积分数更小，曲线位于下方，图Ⅱ符 合；而温度升高时，平衡向逆反应方向移动，产物 C 不断消耗，y 表示 C 的体积分数时，曲线走向逐渐向下， 图Ⅱ也符合，所以 D 正确；正确答案 D。 5．2.0molPCl3 和 1.0molCl2 充入体积为 2L 的密闭容器中，在一定条件下发生下述反应：PCl3(g)+Cl2(g)⇌ PCl5(g)；反应达到平衡时，PCl5 为 0.4mol；如果此时移走 1.0molPCl3 和 0.5molCl2，在相同的温度下再达 到平衡时，PCl5 的物质的量浓度为 A．小于 0.1mol/L B．0.1mol/L C．0.2mol/L D．大于 0.1mol/L，小于 0.2mol/L 【答案】A 【解析】达平衡后移走 1 mol PCl3 和 0.5 mol C12，重新到达的平衡，利用等效平衡的思想，与原平衡相比 相当于压强减小。达平衡后移走 1 mol PCl3 和 0.5 mol C12，重新到达的平衡，可以等效为开始加入 1 mol PC13 和 0.5 mol C12 到达的平衡，与原平衡相比压强减小，该反应为气体体积缩小的反应，则平衡向逆反应移动， 反应物的转化率减小，达新平衡时 PC15 的物质的量小于原平衡的 1 2 ，即在相同温度下再达平衡时 PCl5 的物 质的量<0.4mol× = 0.2 mol，则其浓度小于 0 .2? 2? m o l L = 0.1 mol/L，故 A 项正确；答案选 A。 6．关节炎首次发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体（NaUr），易诱发关节疼痛，其 化学机理是：①HUr（aq）+H2O（1） Ur-（aq）+H3O+（aq） ② Ur-（aq）+Na+（aq） NaUr（s） △H 下列叙述错误的是 A．降低温度，反应②平衡正向移动 B．反应②正方向是吸热反应 C．降低关节滑液中 HUr 及 Na+含量是治疗方法之一 D．关节保暖可以缓解疼痛，原理是平衡②逆向移动 【答案】B 【解析】根据题干知关节的疼痛是尿酸钠晶体引起的，从影响平衡移动的因素的角度分析是否有力于形成 尿酸钠晶体。关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，反应② 平衡向正反应方向移动，故 A 正确；说明温度降低有利于生成尿酸钠，则生成尿酸钠的反应②是放热反应， 故 B 错误；降低关节滑液中 HUr 及 Na＋含量，生成的尿酸钠晶体就少，可以减轻疼痛，故 C 正确；保暖促使 平衡②逆向移动，减少尿酸钠晶体的形成，故 D 正确。故选 B。 7．在一定条件下发生反应：A(g)+2B(g) 3C(g)+2D(s) △H=-219kJ•mol-1，在 2L 密闭容器中，把 1molA 和 2molB 混合，5min 后达到化学平衡时生成 1.5molC，则下列说法正确的是（ ） A．用 A 计算的化学反应速率为 0.25mol•L-1•min-1 B．反应达平衡时气体 B 的体积分数占 33.3% C．升高体系的温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡将逆向移动 D．压缩容器的体积使装置的压强增大，则平衡将逆向移动 【答案】B 【解析】列出反应的三段式分析：        A g +2B g 3C g +2D s 12 0.5 1.0 1.5 0.5 1.0 1.5 mol mol mol 开始 变化 平衡 ，注意 D 是固态。 A．用 A 计算的化学反应速率为 0.5 2?5m in m ol L =0.05mol·L−1·min−1，故 A 错误；B．通过三段式的计算，反应 达平衡时气体 B 的体积分数占 1 .0 0 .5 1 .0 1 .5 ×100%= 33.3%，故 B 正确；C．升高体系的温度，正反应速率 增大，逆反应速率也增大，平衡将逆向移动，故 C 错误；D．因为是等体积反应，压缩容器的体积使装置的 压强增大，平衡不会移动，故 D 错误；故选 B。 8．某温度下，在容积固定不变的密闭容器中发生下列可逆反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)。平衡时，X、Y、 Z 的物质的量分别为 1mol、1mol、2mol，保持温度不变，再向容器中分别充入 1mol、1mol、2mol 的 X、Y、 Z，则下列叙述中正确的是( ) A．刚充入时，反应速率 v 正减小，v 逆增大 B．达到新平衡时，容器内气体平均相对分子质量增大 C．达到新平衡时，容器内气体的压强是原来的两倍 D．达到新平衡时，容器内气体的百分组成和原来相同 【答案】B 【解析】平衡时，X、Y、Z 的物质的量分别为 1mol、1mol、2mol，保持温度不变，再向容器中分别充入 1mol、 1mol、2mol 的 X、Y、Z，等效为体积缩小一倍，压强增大，平衡向正反应方向移动。A．刚充入时，反应物、 生成物的浓度都增大，正、逆速率都增大，故 A 错误；B．平衡向正反应方向移动，混合气体总的物质的量 减小，混合气体总质量不变，故容器内气体的平均相对分子质量增大，故 B 正确；C．假设平衡不移动，压 强为原来 2 倍，但平衡向正反应方向移动，平衡时压强小于原来的 2 倍，故 C 错误；D．平衡向正反应方向 移动，容器内气体的百分组成发生了变化，故 D 错误；故选 B。 9．将等物质的量的 X、Y 气体充入一个容积可变的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达到平衡： X(g)+Y(g) 3Z(g) △H＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新平衡，下表中关于新平衡与原平 衡的比较，正确的是（ ） 选择 改变的条件 正、逆反应速率变化 新平衡和原平衡比较 A 增大压强 正、逆反应速率都增大量 Z 的浓度减小 B 充入少量 Z 逆反应速率增大 X 的体积分数不变 C 充入少量 Z v(逆)＞v(正) Z 的浓度减小 D 升高温度 逆反应速率增大量大于 正反应速率增大量 Z 的体积分数变大 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】X(g)+Y(g) 3Z(g) △H＜0，则 A、增大压强，平衡向逆反应方向移动，但 Z 的浓度仍然增大， A 错误；B、压强不变，充入少量 Z，平衡等效，X 的体积分数不变，B 正确；C、压强不变，充入少量 Z，平 衡等效，平衡不移动，C 错误；D、升高温度，平衡左移，Z 的体积分数变小，D 错误；答案选 B。 10．室温下,将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L 的密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应： 2A（g）＋B（g） XC（g），经 2 s 后反应达平衡,测得 C 的浓度为 0.6 mol·L－1 ，B 的物质的量为 1.4 mol,现有下列几种说法： ①用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 mol/(L·s) ②反应前容器内的压强与平衡后容器内的压强之比为 1:1 ③ 2 s 时物质 A 的转化率为 30％ ④ X="2" 其中正确的是 A．①③④ B．①④ C．②③ D．③④ 【答案】A 【解析】平衡时测得 C 的浓度为 0.6 mol/L，B 的物质的量为 1.4 mol，因此消耗 B 的物质的量是 2mol— 1.4mol＝0.6mol。生成 C 是 0.6mol/L×2L＝1.2mol，则根据化学计量数可判断 x＝2，则 2A（g）＋B（g） 2C（g） 起始量（mol） 4 2 0 转化量（mol） 1.2 0.6 1.2 平衡量（mol） 2.8 1.4 1.2 ①用物质 A 表示的反应的平均速率为 ＝0.3 mol/(L·s)；②反应前容器内的压强与平衡后容器内 的压强之比为 ；③2 s 时物质 A 的转化率为 30％；④X=2，答案选 A。 二、主观题（共 2 小题，共 40 分） 11．（ 22 分）现有反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B 的转化率变大；当减小 压强时，混合体系中 C 的质量分数减小，则： (1)该反应的正反应为________热反应，且 m＋n________p（填“＞”、“＝”或“＜”）。 以下各题填“增大”、“减小”或“不变” (2)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。 (3)若体积不变加入 B，则 A 的转化率________，B 的转化率________。 (4)减压时，A 的质量分数________；增压时，B 的质量分数________。 (5)若升高温度，则 B 的浓度________，平衡时 B、C 的浓度之比 c ( B ) c ( C ) 将________。 (6)若 B 是有色物质，A、C 均无色，则加入 C(体积不变)达到新平衡时混合物颜色________；若压强不变， 则加入 C 达到新平衡时混合物颜色________。（填“变深”、“变浅”或“不变”） 【答案】（每空 2 分）(1)吸 ＞ (2)不变 (3)增大 减小 (4)增大 减小 (5)减小 减小 (6)变深 变浅 【解析】达到平衡后，当升高温度时，B 的转化率变大，说明温度升高平衡向正反应方向移动，则正反应吸 热；当减小压强时，混合体系中 C 的质量分数也减小，说明减小压强化学平衡向逆反应方向移动，则方程 式中反应物的气体的计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和。 (1)升高温度，B 的转化率变大，说明升高温度化学平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度， 化学平衡向吸热反应分析移动，则正反应为吸热反应；当减小压强时，混合体系中 C 的质量分数减小，说 明压强减小化学平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理：减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向 移动，逆反应为气体体积增大的反应分析，所以 m+n＞p； (2)催化剂只能加快反应速率，而不能使化学平衡发生移动，因此若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物 质的量不变； (3)若保持容器体积不变，加入 B 物质，由于 B 是反应物，增大反应物浓度，化学平衡正向移动，A 的转化 率增大，但 B 的转化率却减小； (4)当减小压强时，混合体系中 C 的质量分数也减小，说明减小压强化学平衡向气体体积增大的逆反应方向 移动，因此 A 的质量分数增大； 增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，因此达到平衡时 B 的质量分数会减小； (5)该反应的正反应为吸热反应，在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，因此 升高温度，B 的浓度会减小，C 的浓度会增大，当达到平衡时二者的浓度之比     cB cC 减小； (6)若 B 是有色物质，A、C 均无色，则加入 C(体积不变)时，化学平衡逆向移动，B 的浓度增加，使混合物 颜色变深；若维持容器内压强不变，充入 C 物质时，容器的容积会增加，使 B 的浓度减小，因而混合物颜 色变浅。 12.（18 分）向一体积不变的密闭容器中加入 2 mol A、0.6 mol C 和一定量的 B 三种气体。一定条件下发 生反应 2A(g) + B(g)⇌ 3C(g) ΔH＞0，各物质浓度随时间变化如图 1 所示。图 2 为 t2 时刻后改变反应条 件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知 t3～t4 阶段为使用 催化剂；图 1 中 t0～t1 阶段 c(B)未画出。 (1)若 t1＝15 min，则 t0～t1 阶段以 C 浓度变化表示的反应速率为 v(C)＝________。 (2)t4～t5 阶段改变的条件为_______，B 的起始物质的量为______。 (3)t5～t6 阶段保持容器内温度不变，若 A 的物质的量共变化了 0.01 mol，而此过程中容器与外界的热交换 总量为 a kJ，该反应的热化学方程式：2A(g) + B(g)⇌ 3C(g) ΔH，用含有 a 的代数式表达 ΔH = ________。 (4)在相同条件下，若起始时容器中加入 4mol A、2 mol B 和 1.2 mol C，达到平衡时，体系中 C 的百分含 量比 t1 时刻 C 的百分含量_____(填“大于”“小于”“等于”)。 (5)能说明该反应已达到平衡状态的是______。 a.v(A)＝2v(B) b.容器内压强保持不变 c.2v 逆(c)＝3v 正(A) d.容器内密度保持不变 (6)为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是____。 a.及时分离出 C 气体 b.适当升高温度 c.增大 O2 的浓度 d.选择高效催化剂 【答案】(1)0.02 mol•L−1•min−1（3 分）(2)减小压强（2 分）1mol （2 分） (3)+200a kJ•mol－1（3 分） (4) 等于（2 分）(5) c（3 分）(6)bc（3 分） 【解析】（1）15min 内，以 C 浓度变化表示的反应速率为：    0.6mol/L-0.3mol/LvC==0.02mol/Lmin15min  ； （2）t3～t4 和 t4～t5 这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体 积变化的反应；t3～t4 的平衡比原平衡的速率要快，而 t4～t5 的速率又变慢，则前者应是加催化剂，因为条 件只能用一次，t4～t5 段为减压；反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图一可知，A 为反应物，C 为生成物，A 的变化为 0.2mol/L，C 的变化量为 0.3mol/L．又由于该反应为等体积变化的反应，所以 B 为 反应物，根据化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数比，该反应的方程式为      2Ag+Bg3Cg ，所以，    11ΔcB= ΔnA=0.2mol/L=0.1mol/L22 ，起始 2molA 所对应的浓 度为 1mol/L，则体积应是 1mol/ 2mol L =1L，故 B 的起始物质的量为 n（B）=（0.1mol/L+0.4mol/L）×2L=1mol； （3）根据方程式计算，若 A 的物质的量共变化了 0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为 a kJ， 则反应 2molA 时，交换热量 200akJ；由图象可知，t5～t6 阶段应为升高温度，正反应速率大于逆反应速率， 平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故有反应：2A(g) + B(g)⇌ 3C(g) ΔH=+200a kJ•mol－1； （4）向一体积不变的密闭容器中①加入 2 mol A、0.6 mol C 和 1molB，②加入 4mol A、2 mol B 和 1.2 mol C；可知条件②在①的基础上进行了物质的量的加倍，该反应反应物的总系数等于生成物的总系数，平衡不 受压强的变化而移动，故在①的基础上，平衡②不移动；达到平衡时，体系中 C 的百分含量与 t1 时刻 C 的 百分含量相等； （5）a．v(A)＝2v(B)，未标明正逆反应方向，不能说明反应已达到平衡状态，a 不选；b．该反应化学计量 数总和不变，平衡不受压强的改变而移动，故 b 不选；c．各物质反应速率之比等于化学计量数之比，且 2v 逆(c)＝3v 正(A)，标明正逆方向，c 选；d．该反应总质量，总体积均不变，密度不变不能说明反应已达到平 衡状态，d 不选；综上所诉，答案为 c； （6）a．及时分离出 C 气体，减小了物质的浓度，反应速率降低，平衡向正反应方向移动，a 不选；b．升 高温度，反应速率增大，该反应为吸热反应，平衡正向移动，b 选； c．增大 O2 的浓度，反应速率增大，且平衡正向移动，c 选；d．选择高效催化剂，增大反应速率，但平衡不 移动，d 不选；综上所诉，答案为 bc。