2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习课后达标检测：专题7 3 第三单元　化学平衡的移动

2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习课后达标检测：专题7 3 第三单元　化学平衡的移动

一、单项选择题 1．CO 和 NO 都是汽车尾气中的有害物质，它们之间能缓慢地发生如下反应：2NO(g)＋ 2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0，现利用此反应，拟设计一种环保装置，用来消除汽车尾 气对大气的污染，下列设计方案可以提高尾气处理效果的是(　　) ①选用适当的催化剂　②提高装置温度　③降低装置的压强　④装置中放入碱石灰 A．①③　　　　　　　　 B．②④ C．①④ D．②③ 解析：选 C。①选用适当催化剂虽不能提高反应物的转化率，但能加快反应速率，正确； ②因为该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，错误；③该反 应的正反应为气体体积减小的反应，因此降低压强，平衡向逆反应方向移动，错误；④装置 中放入碱石灰能吸收 CO2，使 CO2 的浓度降低，平衡向正反应方向移动，正确。 2．下列各项与化学平衡移动原理无关的是(　　) A．收集氯气用排饱和食盐水的方法 B．加催化剂，使 N2 和 H2 在一定的条件下转化为 NH3 C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 D．加压条件下有利于 SO2 和 O2 反应生成 SO3 解析：选 B。使用催化剂对化学平衡移动无影响，与化学平衡移动原理无关，故选 B。 3．将 4.0 mol PCl3 和 2.0 mol Cl2 充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生如下 反应：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)。达到平衡时，PCl5 为 0.8 mol，如果此时移走 2.0 mol PCl3 和 1.0 mol Cl2，在相同温度下再达平衡时 PCl5 的物质的量是(　　) A．0.8 mol B．0.4 mol C．小于 0.4 mol D．大于 0.4 mol，小于 0.8 mol 解析：选 C。 4．可逆反应：mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率 的影响分别符合图中的两个图像，以下叙述正确的是(　　) A．m>n，Q >0 B．m>n＋p，Q >0 C．m>n，Q <0 D．mv 正，平衡向逆反应方 向移动，逆反应为吸热反应，即 Q<0；压强增大，v 正、v 逆都增大，且 v 正>v 逆，平衡向正 反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，即 m>n，C 正确。 5．(2018·浙江 11 月选考)已知 2SO 2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197.8 kJ·mol －1。起 始反应物为 SO2 和 O2(物质的量之比为 2∶1，且总物质的量不变)。SO2 的平衡转化率(%)随 温度和压强的变化如下表： 压强/(105Pa) 温度/K 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列说法不正确的是(　　) A．一定压强下，降低温度，SO2 平衡转化率增大 B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的 SO2 所需要的时间相等 C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下 SO2 转化率已相当高 解析：选 B。A 项，由于该反应是放热反应，所以一定压强下，降低温度，平衡向放热 反应方向移动，SO2 的转化率增大，故 A 正确；B 项，在不同温度、压强下，由于化学反 应速率不一定相同，所以转化相同物质的量的 SO2 所需要的时间不一定相等，故 B 不正确； C 项，使用催化剂的目的是加快化学反应速率，缩短反应达到平衡所需的时间，故 C 正确； D 项，分析 2SO2 (g)＋O2 (g)2SO3 (g)可知，加压可以提高 SO2 的转化率，但因为常压下 SO2 的转化率已相当高，所以工业生产中通常不采取加压措施，故 D 正确。 6．(2020·黄冈高三质检)T ℃时在 2 L 密闭容器中使 X(g)与 Y(g)发生反应生成 Z(g)。反 应过程中 X、Y、Z 的物质的量变化如图 1 所示；若保持其他条件不变，温度分别为 T1 和 T2，Y 的体积百分含量与时间的关系如图 2 所示。下列分析正确的是(　　) A．容器中发生的反应可表示为 3X(g)＋Y(g)4Z(g) B．0～3 min 内，v(X)＝0.2 mol·L－1·min－1 C．若改变条件，使反应进程如图 3 所示，则改变的条件可能是增大压强 D．其他条件不变时，升高温度，v(正)、v(逆)都增大，且重新达到平衡前 v(正)>v(逆) 解析：选 D。A 项，由图中 X、Y、Z 的物质的量变化可知反应为 3X(g)＋Y(g)2Z(g)， 错误；B 项，0～3 min 内，v(X)＝ 0.6 mol 2 L 3 min ＝0.1 mol·L－1·min－1，错误；C 项，图 3 与图 1 相比，限度没有变，只是缩短了到达平衡的时间，若增大压强，平衡向正反应方向移动，错 误；D 项，由图 2 可知 T2>T1，升高温度，Y 的体积百分含量减小，平衡向正反应方向移动， v(正)>v(逆)，正确。 二、不定项选择题 7．在一定温度和压强下，密闭容器中发生反应 CO(g)＋H 2O(g)催化剂 CO2(g)＋H2(g)　 ΔH＜0，当反应达到平衡状态，下列叙述正确的是(　　) A．升高温度，K 减小 B．减小压强，n(CO2)增加 C．更换高效催化剂，α(CO)增大 D．充入一定量的氮气，n(H2)不变 解析：选 AD。A.此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学 平衡常数只受温度的影响，即升高温度，K 减小，故 A 说法正确；B.反应前后气体系数之 和相等，因此减小压强，平衡不移动，即 n(CO2)不变，故 B 说法错误；C.催化剂对化学平 衡移动无影响，因此 CO 的转化率不变，故 C 说法错误；D.恒压下，充入 N2，容器的体积 增大，组分浓度降低，但化学反应前后气体体积不变，因此化学平衡不移动，n(H2)不变， 故 D 说法正确。 8．已知反应 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1，在三个不同容积的容器 中分别充入 1 mol CO 与 2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时 CO 的转化率如下表。 序号 温度/℃ 容器体积 CO 转化率 平衡压强/Pa ① 200 V1 50% p1 ② 200 V2 70% p2 ③ 350 V3 50% p3 下列说法正确的是(　　) A．反应速率：③>①>② B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4 C．若容器体积 V1>V3，则 Q<0 D．若实验②中 CO 和 H2 用量均加倍，则 CO 转化率<70% 解析：选 C。①和②的温度相同，而转化率②>①，则②可看作在①的基础上加压，即 V1>V2，因此反应速率：②>①，A 错误；①与②比较，达到平衡时，平衡混合物的物质的量 之比为 5∶4，但 V1 与 V2 不等，因此平衡时体系压强：p1∶p2≠5∶4，B 错误；若容器体积 V1>V3 且温度相同，则①与③比较，CO 的转化率③>①，而现在 CO 的转化率相同，则升温 ③的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，即逆反应是吸热反应，C 正确；若实 验②中 CO 和 H2 用量均加倍，则可看作在②的基础上加压，CO 转化率增大，D 错误。 9．在三个容积均为 1 L 的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入 H2 和 CO2，在 一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。CO2 的平衡转化率与温 度的关系如图所示： 下列说法正确的是(　　) A．该反应的 ΔH>0 B．氢碳比：①>② C．在氢碳比为 2.0 时，Q 点 v(正)＜v(逆) D．若起始时，CO2、H2 浓度分别为 0.5 mol·L－1 和 1.0 mol·L－1，则可得 P 点对应温度 的平衡常数的值为 512 解析：选 BD。A 项，由图像可知，随温度的升高，CO2 平衡转化率降低，说明平衡向 逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，错误；B 项，相同温度时，① 中 CO2 的平衡转化率高，说明氢碳比高(提高 H2 的比例，平衡正向移动，CO2 的转化率高)， 正确；C 项，相同温度下，氢碳比为 2.0 时，平衡点是 P 点，Q 点到 P 点，CO2 平衡转化率 增大，平衡正向移动，v(正)>v(逆)，错误；D 项， 　 　　　2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) c（始）/ mol·L－1 0.5 1.0 0 0 c（变）/ mol·L－1 0.25 0.75 0.125 0.5 c（平）/ mol·L－1 0.25 0.25 0.125 0.5 K＝ c（C2H4）·c4（H2O） c2（CO2）·c6（H2）＝ 0.125 × 0.54 0.252 × 0.256＝512，正确。 三、非选择题 10．高炉炼铁过程中发生的主要反应为 1 3Fe2O3(s)＋CO(g) 2 3Fe(s)＋CO2(g)。 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下： 温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数 4.0 3.7 3.5 请回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式 K＝________，ΔH______0(填“>”“<”或“＝”)。 (2)在一个容积为 10 L 的密闭容器中，1 000 ℃时加入 Fe、Fe2O3、CO、CO2 各 1.0 mol， 反 应 经 过 10 min 后 达 到 平 衡 。 求 该 时 间 范 围 内 反 应 的 平 均 反 应 速 率 v(CO2) ＝ ______________，CO 的平衡转化率＝________。 (3)欲提高(2)中 CO 的平衡转化率，可采取的措施是_________________________。 A．减少 Fe 的量 B．增加 Fe2O3 的量 C．移出部分 CO2 D．升高反应温度 E．减小容器的容积 F．加入合适的催化剂 解析：(1)根据表中平衡常数与温度的关系，温度越高，平衡常数越小，说明该反应是 放热反应，ΔH<0；Fe2O3、Fe 都是固体，不出现在平衡常数表达式中，则 K＝ c（CO2） c（CO） 。 (2)设平衡后转化的 CO 的浓度为 x mol·L－1， 　 　 　 1 3Fe2O3(s)＋CO(g) 2 3Fe(s)＋CO2(g) 起始/mol·L－1　 0.1 0.1 转化/mol·L－1　 x　 x 平衡/mol·L－1　 0.1－x 0.1＋x 1 000 ℃时，K＝ 0.1＋x 0.1－x＝4.0，x＝0.06。则 v(CO 2)＝ Δc（CO2） Δt ＝ 0.06 mol·L－1 10 min ＝ 0.006 mol·L－1·min－1。 CO 的平衡转化率为 0.06 0.1 ×100%＝60%。 (3)对于题中反应，由于 Fe、Fe2O3 是固体，改变其用量不影响平衡；由于此反应是一个 反应前后气体体积不变的反应，减小容器容积，对平衡无影响；催化剂不影响平衡；移出部 分 CO2，平衡右移，CO 的平衡转化率增大；升高反应温度，平衡左移，CO 的平衡转化率 减小。 答案：(1) c（CO2） c（CO） 　< (2)0.006 mol·L－1·min－1　60% (3)C 11．Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。 (1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数 K 的值。 反应 大气固氮 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) 工业固氮 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 温度/℃ 27 2 000 25 400 450 平衡常数 K 3.84×10－31 0.1 5×108 0.507 0.152 ①分析数据可知：大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原_________________。 (2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定 N2 的平衡转化率在不同压强(p1、p2) 下随温度变化的曲线，下图所示正确的是________(填“A”或“B”)；比较 p1、p2 的大小关系： ________。 Ⅱ.目前工业合成氨的原理是 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。 (3)在一定温度下，将 1 mol N2 和 3 mol H2 混合置于体积不变的密闭容器中发生反应， 达到平衡状态时，测得气体总物质的量为 2.8 mol。 ①达平衡时，H2 的转化率α＝________。 ②已知平衡时，容器压强为 8 MPa，则平衡常数 Kp＝________(用平衡分压代替浓度计 算，分压＝总压×物质的量分数)。 解析：Ⅰ.(1)①由表中数据可知，温度从 27 ℃升高到 2 000 ℃，K 增大，说明平衡向正 反应方向移动，则正反应是吸热反应；②大气固氮的 K 值小，转化率低，不适合大规模生 产。(2)工业固氮，随温度升高，K 值减小，平衡向逆反应方向移动，N2 的转化率降低，所 以图 A 正确。相同温度下，p1→p2，N2 的转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，正反 应是气体体积减小的反应，说明压强增大，即 p2＞p1。 Ⅱ.(3)设达到平衡时，参加反应的 N2 的物质的量为 a mol，列“三段式”： 　　　　 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) n(始)/mol　　 1　　　3　　　　　0 n(变)/mol　　 a　　　3a　　　　 2a n(平)/mol　 1－a　　3－3a　　　2a 由(1－a)＋(3－3a)＋2a＝2.8，解得 a＝0.6，H2 的转化率α＝ （3 × 0.6） mol 3 mol ×100%＝ 60% ； N2 的 平 衡 分 压 为 ( 1 7× 8) MPa ， H2 、 NH3 的 平 衡 分 压 均 为 ( 3 7× 8) MPa ， Kp ＝ p2（NH3） p（N2）·p3（H2）＝ 49 192。 答案：Ⅰ.(1)①吸热　②大气固氮的 K 值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合 大规模生产 (2)A　p2＞p1 Ⅱ.(3)①60%　② 49 192(或 0.255 或 0.26) 12．合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。 (1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如下所示，纵轴表示平衡时氢气的压强(p)， 横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。 在 OA 段，氢溶解于 M 中形成固溶体 MHx，随着氢气压强的增大，H/M 逐渐增大；在 AB 段，MHx 与氢气发生氢化反应生成氢化物 MHy，氢化反应的方程式为 zMHx(s)＋H2(g) zMHy(s)　ΔH1(Ⅰ )；在 B 点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M 几乎不变。 反应(Ⅰ )中 z＝________(用含 x 和 y 的代数式表示)。温度为 T1 时，2 g 某合金 4 min 内 吸 收 氢 气 240 mL ， 吸 氢 速 率 v ＝ ________mL · g － 1 · min － 1 。 反 应 (Ⅰ) 的 焓 变 ΔH1________0(填“＞”“＝”或“＜”)。 (2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温 度为 T1、T2 时，η(T1)________η(T2)(填“＞”“＝”或“＜”)。当反应(Ⅰ)处于图中 a 点 时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的________ 点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过__________或__________的方式释放氢气。 (3)贮氢合金 ThNi5 可催化由 CO、H2 合成 CH4 的反应。温度为 T 时，该反应的热化学 方程式为_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 已知温度为 T 时：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝165 kJ·mol－1 CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1 解析：(1)在反应(Ⅰ)中，zMHx(s)＋H2(g)zMHy(s)，由方程式两边氢原子个数守恒得 zx ＋2＝zy，z＝ 2 y－x；温度为 T1 时，2 g 某合金 4 min 内吸收氢气 240 mL，吸氢速率 v＝ 240 mL 2 g × 4 min＝30 mL·g－1·min－1。因为 T1＜T2，温度升高，H2 的压强增大，由平衡移动原 理知，平衡向吸热方向移动，反应(Ⅰ)的逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，所以 ΔH1 ＜0。 (2)结合图像分析知，随着温度升高，反应(Ⅰ)向左移动，H2 压强增大，故η随着温度 升高而降低，所以η(T1)＞η(T2)；当反应处于图中 a 点时，保持温度不变，向恒容体系中 通入少量 H2，H2 压强增大，H/M 逐渐增大，由图像可知，气体压强在 B 点以前是不改变的， 故反应(Ⅰ)可能处于图中的 c 点；该贮氢合金要释放氢气，应该使反应(Ⅰ)左移，根据平衡 移动原理，可以通过升高温度或减小压强的方式使反应向左移动。 (3)由题意知：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝165 kJ·mol－1① CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1② 应用盖斯定律，由②－①可得 CO、H2 合成 CH4 的反应： CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206 kJ·mol－1。 答案：(1) 2 y－x　30　<　(2)>　c　加热　减压　 (3)CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206 kJ·mol－1