2021高考化学一轮复习课时规范练21化学平衡的移动含解析苏教版

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课时规范练21　化学平衡的移动 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)‎ ‎1.可逆反应X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0达到平衡时,下列说法正确的是(　　)。‎ A.减小容器容积,平衡向右移动 B.加入催化剂,Z的产率增大 C.增大c(X),X的转化率增大 D.降低温度,Y的转化率增大 答案:D 解析:该反应前后气体体积不变,减小容器容积压强增大,平衡不移动,A项错误;催化剂只改变反应速率,不改变化学平衡,Z的产率不变,B项错误;两种反应物,增加一种物质的量可以增大另一种物质的转化率,本身转化率减小,增大c(X),X的转化率减小,C项错误;正反应是放热反应,降温平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确。‎ ‎2.密闭容器中的一定量混合气体发生如下反应:xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡时,测得A的浓度为0.5 mol·L-1,在温度不变的条件下,将容器的容积扩大到两倍,使反应再达到平衡,测得A的浓度降低为0.3 mol·L-1,下列有关判断正确的是(　　)。‎ A.x+yz,A、B两项错误;平衡向逆反应方向移动,C的体积分数下降,C项正确;体积增大将导致B的浓度减小,D项错误。‎ ‎3.某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g)。平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　)。‎ A.m=2‎ B.两次平衡的平衡常数相同 C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1‎ D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1‎ 答案:D 解析:运用三段式求算m。设转化的X的物质的量为nmol。‎ ‎　　　　 X(g)+mY(g)3Z(g)‎ 9‎ 起始(mol) 1 2 0‎ 转化(mol) n mn 3n 平衡(mol) (1-n) (2-mn) 3n 据(1-n)∶(2-mn)∶3n=30%∶60%∶10%‎ 求得:n=0.1,m=2。‎ 由m=2知,A项正确;由第二次平衡时,X、Y、Z的体积分数不变可知两次平衡的平衡常数相同,则B项正确;由m和n的数值及起始量可计算出X、Y二者的平衡转化率都为10%,C项正确;第二次平衡时,c(Z)=‎4mol×10%‎‎2L=0.2mol·L-1,D项错误。‎ ‎4.在不同温度下,向V L密闭容器中加入0.5 mol NO和0.5 mol活性炭,发生反应:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)　ΔH<0,达到平衡时的数据如下:‎ 温度/℃‎ n(C)/mol n(CO2)/mol T1‎ ‎0.15‎ T2‎ ‎0.375‎ 下列有关说法正确的是(　　)。‎ A.由上述信息可推知:T1>T2‎ B.T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的容积,c(N2)∶c(NO)增大 C.T1℃时,若开始时反应物的用量均减少一半,平衡后NO的转化率增大 D.T1℃时,该反应的平衡常数K=‎‎9‎‎16‎ 答案:D 解析:由表中数据可知,T1℃时达到平衡n(C)=0.35mol,T2℃时达到平衡n(C)=0.375mol,由于反应2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)的ΔH<0,则有T10,不改变其他条件的情况下正确的是(　　)。‎ A.加入催化剂,反应途径将发生改变,ΔH也将随之改变 B.升高温度,正、逆反应速率都增大,H2S分解率也增大 C.增大压强,平衡向逆反应方向移动,将引起体系温度降低 D.若体系恒容,充入一些H2后达新平衡,H2浓度将减小 答案:B 解析:加入催化剂,反应途径将发生改变,反应的ΔH不会改变,A错误。升高温度,正逆反应速率都增大,根据勒夏特列原理化学平衡向吸热反应方向移动,所以该平衡正向移动,H2S分解率增大,B正确。该反应随反应进行气体分子数增大,增大压强,化学平衡逆向移动。由于正反应吸热,所以平衡逆向移动体系温度升高,C错误。恒容体系中,充入H2平衡逆向移动,但平衡移动的趋势是很微弱的,只能减弱这种改变,但不能抵消这种改变,因此H2的浓度比原来是增大的,D错误。‎ ‎8.汽车发动机中生成NO的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g),T℃时,K=0.09。在T℃下往甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,分别投入N2(g)和O2(g)模拟反应,起始浓度如表所示。下列判断不正确的是(　　)。‎ 9‎ 起始浓度 甲 乙 丙 c(N2)/(mol·L-1)‎ ‎0.46‎ ‎0.46‎ ‎0.92‎ c(O2)/(mol·L-1)‎ ‎0.46‎ ‎0.23‎ ‎0.92‎ A.起始时,反应速率:丙>甲>乙 B.平衡时,c(NO):甲=丙>乙 C.平衡时,N2的转化率:甲>乙 D.平衡时,甲中c(N2)=0.4 mol·L-1‎ 答案:B 解析:起始时,反应物总浓度:丙>甲>乙,故起始时,反应速率:丙>甲>乙,A项正确;丙中反应相当于将甲容器体积压缩一半发生的反应,体系压强增大,但由于该反应为反应前后气体分子数不变的反应,故平衡不移动,则平衡时丙中NO的浓度为甲中NO的浓度的2倍,乙中反应相当于减小甲中O2的初始浓度发生的反应,平衡逆向移动,所以平衡时乙中NO的浓度小于甲中NO的浓度,B项错误;甲、乙中N2的初始浓度相等,甲中反应相当于增大乙中氧气的初始浓度发生的反应,则甲中N2的转化率较大,故平衡时,N2的转化率:甲>乙,C项正确;T℃时,K=0.09,设甲中反应平衡时消耗的N2的浓度为xmol·L-1,则有:‎ ‎　　　　　　N2(g)　+　O2(g)2NO(g)‎ 初始(mol·L-1) 0.46 0.46 0‎ 转化(mol·L-1) x x 2x 平衡(mol·L-1) 0.46-x 0.46-x 2x 平衡常数K=‎(2x‎)‎‎2‎‎(0.46-x‎)‎‎2‎=0.09,解得x=0.06,所以平衡时甲中c(N2)=0.4mol·L-1,D项正确。‎ ‎9.温度为T℃时,向V L的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应A(g)+B(g)C(s)+xD(g)　ΔH>0,容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示,下列说法不正确的是(　　)。‎ A.反应在前10 min的平均反应速率v(B)=0.15 mol·L-1·min-1‎ B.该反应的平衡常数表达式K=‎c‎2‎‎(D)‎c(A)·c(B)‎ C.若平衡时保持温度不变,压缩容器容积,平衡向逆反应方向移动 D.反应至15 min时,改变的反应条件可能是降低温度 答案:C 9‎ 解析:由图像可知,反应在前10min的平均反应速率v(B)=‎2.5-1.0‎‎10‎mol·L-1·min-1=0.15mol·L-1·min-1,故A正确;由10min时的平衡转化量可知Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(D)=1∶1∶2,故B正确;因为反应前后的气体物质体积不变,故加压化学平衡不移动,故C错误;15min时,A、B的物质的量浓度增大,D的物质的量浓度减小,平衡逆向移动,改变的条件可能是降低温度,故D正确。‎ ‎10.一定条件下合成乙烯发生反应:6H2(g)+2CO2(g)‎ CH2CH2(g)+4H2O(g)。反应的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法正确的是(　　)。‎ A.生成乙烯的速率:v(M)>v(N)‎ B.平衡常数:KMKN,故B错误;催化剂只影响反应速率,不影响平衡移动和转化率,故C错误;设开始投料n(H2)=3mol,则n(CO2)=1mol,在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,所以有 ‎　　6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)‎ n(起始)‎mol‎　3　　　　1　　　　　　　0　　　0‎ n(转化)‎mol‎　1.5　　　0.5　　　　　　0.25　　　1‎ n(平衡)‎mol‎　1.5　　　0.5　　　　　　0.25　　　1‎ 所以CO2的体积分数为‎0.5‎‎1.5+0.5+0.25+1‎×100%=15.4%,故D正确。‎ 二、非选择题(本题共3个小题,共50分)‎ ‎11.(16分)甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。‎ ‎(1)若在恒温、恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有　　　　(填序号)。 ‎ 9‎ A.CO的百分含量保持不变 B.容器中H2的浓度与CO的浓度相等 C.容器中混合气体的密度保持不变 D.CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等 ‎(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:①甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。则当n(O2)∶n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;在制备H2时最好控制n(O2)∶n(CH3OH)=　　　　　　。 ‎ 答案:(1)AD ‎(2)①该反应是一个熵增的反应(或ΔS>0)‎ ‎②2CH3OH+O22HCHO+2H2O　0.5‎ 解析:(1)浓度相等不能说明其浓度不再变化,B错误;气体总质量一定、容器容积一定,密度始终不变,C错误。‎ ‎(2)①该反应是一个熵增的反应,若是放热反应,则一定能自发进行,若是吸热反应,则一定条件下能自发进行。②n(O2)∶n(CH3OH)=0.25时,主要生成甲醛。制备H2时要求H2的选择性要好,由图可知在n(O2)∶n(CH3OH)=0.5时,H2的选择性接近100%。‎ ‎12.(2018全国Ⅱ)(18分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:‎ ‎(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。‎ 已知:‎ C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1‎ C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1‎ C(s)+‎1‎‎2‎O2(g)CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1‎ 该催化重整反应的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1,有利于提高CH4平衡转化率的条件是　　　(填标号)。 ‎ A.高温低压 B.低温高压 9‎ C.高温高压 D.低温低压 某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为　　　　 mol2·L-2。 ‎ ‎(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少,相关数据如下表:‎ 积碳反应 CH4(g)C(s)+2H2(g)‎ 消碳反应 CO2(g)+C(s)2CO(g)‎ ΔH/(kJ·mol-1)‎ ‎75‎ ‎172‎ 活化能‎(kJ·mol‎-1‎)‎ 催化剂X ‎33‎ ‎91‎ 催化剂Y ‎43‎ ‎72‎ ‎①由上表判断,催化剂X　　　　　(填“优于”或“劣于”)Y,理由是　  　 。‎ 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示,升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是　　　　　(填标号)。 ‎ A.K积、K消均增加 B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大 ‎②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数),在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为　　　　　　　　　。 ‎ 答案:(1)247　A　‎‎1‎‎3‎ ‎(2)①劣于　相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对较小,消碳反应速率大　AD 9‎ ‎②pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)‎ 解析:(1)将已知热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,③×2-①-②,得到CH4-CO2催化重整反应的ΔH=+247kJ·mol-1。由于该反应是正反应气体体积增大的吸热反应,所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压,A项正确。某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2,达到平衡时CO2的转化率是50%,则平衡时各物质的物质的量浓度分别为c(CH4)=0.75mol·L-1、c(CO2)=0.25mol·L-1、c(CO)=0.5mol·L-1、c(H2)=0.5mol·L-1,根据K=c‎2‎‎(CO)·c‎2‎(H‎2‎)‎c(CH‎4‎)·c(CO‎2‎)‎,计算得出K=‎1‎‎3‎或0.33。‎ ‎(2)①根据表格中活化能数据分析,催化剂X劣于催化剂Y。因为相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小,而消碳反应活化能相对较小,消碳反应速率大。由于积碳反应和消碳反应均为吸热反应,所以升高温度平衡正向移动,K积、K消均增加;温度高于600℃时,积碳量随温度的升高而下降,说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大,A、D两项正确。‎ ‎②根据v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5,当p(CH4)一定时,积碳量随p(CO2)的增大而减小,故pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。‎ ‎13.(2019全国Ⅲ)(16分)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:‎ ‎(1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:‎ 可知反应平衡常数K(300 ℃)　　　　　K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400 ℃)=　　　　　　　　　　　　(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:‎ CuCl2(s)CuCl(s)+‎1‎‎2‎Cl2(g)　ΔH1=83 kJ·mol-1‎ CuCl(s)+‎1‎‎2‎O2(g)CuO(s)+‎1‎‎2‎Cl2(g)ΔH2=-20 kJ·mol-1‎ CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121 kJ·mol-1‎ 则4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=　　　　　kJ·mol-1。 ‎ 9‎ ‎(3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是　　　　　　　　　　　　　。(写出2种) ‎ 答案:(1)大于　‎0.4‎2‎‎2‎×0.4‎‎2‎‎2‎‎(1-0.84‎)‎‎4‎×(1-0.21)‎c‎0‎　O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 ‎(2)-116‎ ‎(3)增加反应体系压强、及时除去产物 解析:(1)分析任意一条平衡曲线可知,在进料浓度比固定的条件下,随着温度的升高,HCl的平衡转化率降低,说明正反应为放热反应,由于K只与温度有关,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,即K(300℃)大于K(400℃)。‎ 根据进料浓度比及HCl的平衡转化率间的关系可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1的曲线为最上面的那条曲线,由该曲线可知:温度为400℃时HCl的平衡转化率为84%。‎ 根据条件可列三段式如下:‎ ‎　 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)‎ 初始:c0　　　　　c0　　　　0　　　　0‎ 转化:c0×0.84　　c0×0.21　　c0×0.42　c0×0.42‎ 平衡:c0×(1-0.84)　c0×(1-0.21)c0×0.42　c0×0.42‎ K(400℃)=c‎2‎‎(Cl‎2‎)·c‎2‎(H‎2‎O)‎c‎4‎‎(HCl)·c(O‎2‎)‎=‎(c‎0‎×0.42‎)‎‎2‎·(c‎0‎×0.42‎‎)‎‎2‎‎[c‎0‎×(1-0.84)‎]‎‎4‎·[c‎0‎×(1-0.21)]‎=‎‎0.4‎2‎‎2‎×0.4‎‎2‎‎2‎‎(1-0.84‎)‎‎4‎×(1-0.21)‎c‎0‎ 进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低,导致产品Cl2混有大量O2,则分离两气体时导致能耗较高。而进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高,则导致HCl的转化率过低,浪费原料。‎ ‎(2)由盖斯定律可知,将题给催化过程的三个反应直接相加可得:2HCl(g)+‎1‎‎2‎O2(g)Cl2(g)+H2O(g)‎ ΔH'=(83-20-121)kJ·mol-1=-58kJ·mol-1,则ΔH=2ΔH'=-116kJ·mol-1‎ ‎(3)在温度一定时,要增大HCl的平衡转化率,可采取的措施有:及时移走部分产物、增大体系压强等。‎ 9‎