2020届一轮复习鲁科版第7章第21讲化学平衡状态和平衡移动作业

2020届一轮复习鲁科版第7章第21讲化学平衡状态和平衡移动作业

‎1．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是(　　)‎ A．在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全 B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3‎ C．可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨气 D．加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3‎ 答案　B 解析　应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。‎ ‎2．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(　　)‎ ‎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．全部 答案　A 解析　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无论是否达到平衡状态，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有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态；⑤气体体积固定、反应前后质量守恒，则密度始终不变；⑥反应前后气体的物质的量发生改变，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，反应达到平衡状态；⑦由于气体的质量不变，且该反应为气体物质的量增大的反应，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，反应达到平衡状态。‎ ‎3．纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)??CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＜0。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率 B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．温度越低，越有利于CO催化加氢 D．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 答案　B 解析　催化剂不能改变反应的转化率，A项错误；压强增大，平衡正向移动，但移动的结果不能抵消条件的改变，CO的浓度还是增大的，B项正确；工业生产的温度应考虑催化剂的活性温度，C项错误；从平衡体系中分离出水蒸气，反应速率减慢，D项错误。‎ ‎4．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH<0。若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变 B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快 C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率 D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变 答案　D 解析　S为液体，正反应是气体分子数目减小的反应，随着反应进行，气体物质的量减小，压强减小，A项错误；硫为液体，分离出硫后正反应速率不变，B项错误；此反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，C项错误；化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，化学平衡常数不变，D项正确。‎ ‎5．(2018·北京朝阳区一模)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下：‎ Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L－1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L－1KI溶液(反应a)，反应达到平衡后将溶液分为两等份 Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液，变红(反应b)；加入CCl4，振荡、静置，下层显极浅的紫色 Ⅲ.向另一份中加入CCl4，振荡、静置，下层显紫红色 结合实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．反应a为2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2‎ B．实验Ⅱ中，反应a进行的程度大于反应b进行的程度 C．实验Ⅱ中变红的原理是Fe3＋＋3SCN－??Fe(SCN)3‎ D．比较水溶液中c(Fe2＋)：实验Ⅱ<实验Ⅲ 答案　B 解析　由药品用量看，Fe3＋与I－能恰好反应，再依据实验Ⅱ、Ⅲ现象，可知，反应混合物中存在Fe3＋和I2，因而Fe3＋与I－的反应为可逆反应，A正确；结合实验Ⅱ、Ⅲ现象可知，a反应后I2浓度较大，b反应后I2浓度较小，说明SCN－结合Fe3＋的能力比I－还原Fe3＋的能力强，使2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2的平衡逆向逆动，B错。‎ ‎6．某温度时，发生反应2HI(g)??H2(g)＋I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2 mol HI；②3 mol HI；③1 mol H2与1 mol I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是(　　)‎ A．平衡时，各容器的压强：②＝①＝③‎ B．平衡时，I2的浓度：②＞①＞③‎ C．平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③‎ D．从反应开始到达平衡的时间：①＞②＝③‎ 答案　C 解析　根据等效平衡原理：若1 mol H2与1 mol I2完全转化为HI，则HI为2 mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。‎ ‎7．CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)??C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．该反应的ΔH＜0‎ B．曲线b代表H2O的浓度变化 C．N点和M点所处的状态c(H2)不一样 D．其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大 答案　C 解析　温度升高，H2的浓度增大，平衡左移，故逆向吸热，正向放热，ΔH＜0，则曲线a为CO2的浓度变化，根据方程式的比例关系，可知曲线b为H2O的浓度变化，曲线c为C2H4的浓度变化，故A、B正确；C项，N点和M点均处于同一T1 ℃下，所处的状态的c(H2)是一样的；D项，其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa，增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(H2)比M点大，D项正确。‎ ‎8．(2018·大连调研)已知反应：CO(g)＋3H2(g)??CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．上述反应的ΔH<0‎ B．N点时的反应速率一定比M点的快 C．降低温度，H2的转化率可达到100%‎ D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强 答案　A 解析　根据图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒·夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。‎ ‎9．工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)。在一定条件下a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a的体积为10 L，温度为Ta，下列说法不正确的是(　　)‎ A．容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L－1·min－1‎ B．a、b两容器的温度可能相同 C．在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大 D．该反应在Ta温度下的平衡常数为27‎ 答案　B 解析　观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知，当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态，a容器用了4 min，b容器用了6.5 min，两个容器中反应快慢不同，因此温度肯定不同。用三段式分析a容器中各物质的相关量：‎ CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)‎ 起始量(mol) 1.1 1.1 0 0‎ 转化量(mol) 1 1 1 3‎ 平衡量(mol) 0.1 0.1 1 3‎ A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为＝＝0.025 mol·L－1·‎ min－1，正确；B项，根据以上分析a、b两容器的温度不可能相同，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数为＝ mol2·L－2＝27 mol2·L－2，正确。‎ ‎10．(2018·福州模拟)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：‎ ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1‎ ⅱ.CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ ⅲ.CH3OH(g)??CO(g)＋2H2(g)　ΔH3‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下：‎ 化学键 H—H C==O C≡O H—O E/kJ·mol－1‎ ‎436‎ ‎803‎ ‎1 076‎ ‎465‎ 由此计算ΔH2＝____________kJ·mol－1。已知ΔH3＝99 kJ·mol－1，则ΔH1＝________ kJ·mol－1。‎ ‎(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。‎ ‎①温度为470 K时，图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是_______________________________________；‎ ‎490 K之后，甲醇产率下降的原因是__________________________________________。‎ ‎②一定能提高甲醇产率的措施是________(填字母)。‎ A．增大压强 B．升高温度 C．选择合适催化剂 D．加入大量催化剂 答案　(1)36　－63‎ ‎(2)①不是　温度越高化学反应速率越快　升高温度，反应ⅰ逆向移动，催化剂活性降低　②AC 解析　(1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH2＝(2×803＋436) kJ·mol－1－(1 076 kJ·mol－1‎ ‎＋2×465 kJ·mol－1)＝36 kJ·mol－1；根据盖斯定律：反应ⅱ－反应ⅲ＝反应ⅰ，故ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝36 kJ·mol－1－99 kJ·mol－1＝－63 kJ·mol－1。‎ ‎(2)①温度为470 K时，图中P点不是处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高，化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是升高温度，反应ⅰ逆向移动，催化剂活性降低。‎ ‎②增大压强，反应ⅰ平衡正向移动，A项正确；升高温度，反应ⅰ平衡逆向移动，B项错误；选择合适催化剂，可提高甲醇产率，C项正确；加入大量催化剂，不影响平衡，D项错误。‎ ‎11．(2019·厦门质检)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。‎ ‎(1)已知：CO的燃烧热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(各组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________(填“＞”“＝”或“＜”)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＝‎ 解析　(1)CO的燃烧热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；根据图像，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。‎ ‎12．(2018·淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)??4CO2(g)＋N2(g) 　ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示：‎ ‎(1)0～10 min内该反应的平均速率v(CO)＝________，从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。‎ ‎(2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。‎ A．容器内混合气体颜色不再变化 B．容器内的压强保持不变 C．2v逆(NO2)＝v正(N2)‎ D．容器内混合气体密度保持不变 ‎(3)对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是_______(填序号)。‎ 答案　(1)0.03 mol·L－1·min－1　d　(2)CD　(3)乙 解析　(1)0～10 min内v(CO)＝2v(NO2)＝×2＝0.03 mol·L－1·min－1。从11 min起压缩容器容积，压强增大，平衡正向移动，n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。(2)混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不变，可以说明达到平衡，A对；反应前后气体分子总数不相等，因此压强保持不变，可以说明达到平衡，B对；v逆(NO2)＝2v正(N2)才能说明达到平衡，C错；反应体系中物质全部为气体，密度始终保持不变，不能说明达到平衡，D错。(3)甲，温度升高，v正、v逆应该均出现突增，错误；乙，温度升高，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，正确；丙，温度不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡时CO的体积分数应该减小，错误。‎ ‎13．(2018·南昌县莲塘一中月考)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)/×104mol·L－1‎ ‎10.0‎ ‎4.50‎ c1‎ ‎1.50‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ c(CO)/×103mol·L－1‎ ‎3.60‎ ‎3.05‎ c2‎ ‎2.75‎ ‎2.70‎ ‎2.70‎ ‎(1)则c2合理的数值为________(填字母)。‎ 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/ mol 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＝________，达到平衡时实验组Ⅱ中H2O(g)和实验组Ⅲ中CO的转化率的关系为αⅡ(H2O)________(填“＜”“＞”或“＝”)αⅢ(CO)。‎ ‎(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_______________________________。‎ 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 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(CO)＝0.6 mol，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。‎