2019届二轮复习化学平衡状态作业（全国通用）(1)
化学平衡状态
1.用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ/mol,恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A.气体的质量不再改变
B.氯化氢的转化率不再改变
C.断开4 mol H—Cl键的同时生成4 mol H—O键
D.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2
2.一定温度下,在容积一定的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g),当下列物理量不再发生变化时,表明反应已达平衡的是( )
①混合气体的密度 ②混合气体的压强 ③B的物质的量浓度 ④混合气体的总物质的量
A.①② B.②③ C.①③ D.①④
3.对可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,若扩大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
B.若单位时间内生成x mol N2的同时,消耗2x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,2v正(H2)=3v逆(NH3)
D.加入催化剂,正反应速率增大,逆反应速率不变
4.一定条件下,在体积为10 L的密闭容器中,1 mol A和1 mol B进行反应:2A(g)+B(g)2C(g),达到平衡时生成0.6 mol C。下列说法正确的是( )
A.当容器内气体密度保持不变时,可以判断反应已达平衡
B.其他条件不变,将容器体积变为5 L,C的平衡浓度变为原来的2倍
C.其他条件不变,若增大压强,则物质A的转化率减小
D.达到平衡时,C的体积百分含量为0.353
5.(2017北京房山期末,12)高炉炼铁的主要反应为3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表。下列说法正确的是( )
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
A.增加Fe2O3固体可以提高CO的转化率
B.减小容器体积既能提高反应速率又能提高平衡转化率
C.该反应的正反应的ΔH<0
D.当容器内气体密度恒定时,不能标志该反应已达到平衡状态
6.(2017北京房山期末,18)在一定条件下,将H2与CO2分别按n(H2)∶n(CO2)=1.5、2投入某恒压密闭容器中,发生反应:6H2+2CO2C2H5OH+3H2O,测得不同温度时CO2的平衡转化率如下图中两条曲线:
下列说法不正确的是( )
A.达平衡时,6v正(H2)=2v逆(CO2)
B.正反应的反应热:ΔH<0
C.平衡常数:Kb
”“<”或“=”)
8.(2017北京昌平期末,17)在一个10 L的密闭容器中发生反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),测得平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃
700
800
830
1 000
1 200
平衡常数
1.7
1.1
K
0.6
0.4
回答下列问题:
(1)ΔH 0(填“<”或“>”)。
(2)830 ℃时,向一个10 L的密闭容器中充入1 mol A和1 mol B,则:
①反应达平衡时,n(D)=0.5 mol,则A的平衡转化率为 ;
②该温度下平衡常数K= 。
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 。
a.c(A)不再改变
b.混合气体的密度不再改变
c.体系内压强不再改变
d.单位时间内生成C和消耗D的物质的量相等
(4)1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数为 。
9.为了控制温室效应,工业上可用CO2来生产甲醇。一定条件下,在体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生如下反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH>0,下列说法正确的是( )
A.升高温度,该反应的平衡常数增大
B.当v(CO2)∶v(H2)=1∶3时,反应达到平衡
C.当c(CH3OH)=1 mol·L-1时,反应达到平衡
D.平衡后再充入一定量的CO2,甲醇的体积分数一定增大
10.已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在2 L的密闭容器中加入a mol CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L-1)
0.44
0.6
0.6
下列说法正确的是( )
A.a=1.64
B.此时刻正反应速率大于逆反应速率
C.若起始时加入2a mol CH3OH,则达到平衡时CH3OH的转化率增大
D.若混合气体的平均摩尔质量不再变化,则说明反应已达到平衡状态
11.将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”的是( )
实验编号
实验操作
实验现象
①
滴入KSCN溶液
溶液变红色
②
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
③
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
④
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
A.①和② B.②和④ C.③和④ D.①和③
12.碳、氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ· mol-1
CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
若2 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为1 734 kJ,则ΔH2= 。
(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下:
Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) ΔH>0
①若反应在5 L的密闭容器中进行,1 min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2 g。则该段时间内CO的平均反应速率为 。
②若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。
a.CH4的转化率等于CO的产率
b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.v(CO)与v(H2)的比值不变
d.固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度的变化如图所示,当温度由T1升高到T2时,平衡常数KA KB(填“>”“<”或“=”)。纵坐标可以表示的物理量有哪些? 。
a.H2的逆反应速率
b.CH4的体积分数
c.混合气体的平均相对分子质量
d.CO的体积分数
(3)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式:N2+3H22NH3,该过程中还原反应的方程式为 。
答案精解精析
1.B A项,反应前后气体的总质量始终不变;B项,反应物转化率不变时,一定是平衡状态;C项,断开H—Cl键与生成H—O键描述的均是正反应,不能说明反应达到平衡状态;D项,投料量未知,平衡时各物质的物质的量之间无必然联系。
2.C ①当容器中气体的密度不再发生变化时,说明容器中气体的总质量不变,则反应达到化学平衡状态;②该反应是反应前后气体体积不变的反应,容器中的压强始终不发生变化;③B的物质的量浓度不变能证明反应达到平衡状态;④该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,无论是否达到平衡状态,混合气体的总物质的量均不变。
3.C A项,扩大容器体积即减小压强,正、逆反应速率都减小;B项,N2的生成和NH3的消耗均表示逆反应方向,不能说明反应达到平衡状态;C项,化学反应中反应速率之比等于化学计量数之比,根据化学方程式可知2v正(H2)=3v正(NH3),达平衡时v正(NH3)=v逆(NH3),所以平衡时2v正(H2)=3v逆(NH3);D项,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。
4.D A项,容器体积恒定,气体总质量恒定,所以气体密度始终不变;B项,缩小容器体积,平衡正向移动,C的平衡浓度大于原来的2倍;C项,增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大;D项,据三段式可知,平衡时n(A)=0.4 mol,n(B)=0.7 mol,故C的体积百分含量为=0.353。
5.C A项,增加Fe2O3固体,平衡不移动,则CO的转化率不变;B项,减小容器体积,反应速率加快,但平衡不移动,不能提高平衡转化率;C项,由表格中数据可知,温度越高,平衡常数越小,则升高温度平衡逆向移动,故正反应的ΔH<0;D项,容器内气体密度恒定时,气体的质量不再发生变化,则该反应已达到平衡状态。
6.A A项,达到平衡时,2v正(H2)=6v逆(CO2);B项,由图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;C项,对于放热反应,升高温度,平衡常数减小,又b点温度高于c点,所以Kb >
解析 (1)A项,未指明反应方向,且倍数关系不正确;该反应中NH2COONH4为固体,当压强或气体密度不变时,反应达到平衡状态,B、C项正确;D项,由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1,且体系中只有这两种气体,故NH3的体积分数始终不变。
(2)该反应的正反应是气体体积增大的反应,缩小容器体积即增大压强,平衡逆向移动,固体质量增大。
(3)由表中数据可看出,随着温度的升高,气体的总浓度增大,即升高温度,平衡正向移动,则该反应为吸热反应,ΔH>0;反应体系中NH2COONH4为固体,而NH3、CO2为气体,该反应的正反应为熵增反应,即ΔS>0。
8.答案 (1)< (2)①50% ②1 (3)ad (4)2.5
解析 (1)根据表中数据可知,升高温度,平衡常数减小,即平衡逆向移动,说明ΔH<0。
(2)①反应达到平衡时,n(D)=0.5 mol,反应的A为0.5 mol,则A的平衡转化率为×100%=50%;
②平衡时各物质的物质的量均为0.5 mol,浓度均为0.05 mol/L,该温度下平衡常数K==1。
(3)a项,c(A)不再改变,说明达到了平衡状态;b项,容器的体积不变,气体的质量不变,混合气体的密度始终不变;c项,该反应反应前后气体的物质的量不变,体系内压强始终不变;d项,单位时间内生成C和消耗D的物质的量相等,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态。
(4)1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数与A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数互为倒数,因此C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数为=2.5。
9.A A项,ΔH>0,升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大;B项,任意时刻均有v(CO2)∶v(H2)=1∶3;C项,已知反应是一个可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,故c(CH3OH)不可能等于1 mol·L-1;D项,平衡后再充入一定量的CO2,甲醇的体积分数减小。
10.B A项,a=(0.44+2×0.6)×2=3.28;B项,Qc==1.86v逆;C项,若起始时加入2a mol CH3OH,相当于增大压强,平衡不移动,CH3OH的转化率不变;D项,反应前后混合气体的质量和物质的量均不变,平均摩尔质量始终不变。
11.D 若溶液中不存在化学平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”,则反应后的溶液中存在I-、Fe2+、I2;若存在化学平衡,则反应后的溶液中存在Fe3+、I-、Fe2+、I2。要证明溶液中存在化学平衡,只需证明反应后的溶液中存在Fe3+、Fe2+(或I2)即可,故选D。
12.答案 (1)-1 160 kJ· mol-1
(2)①0.012 mol·L-1· min-1 ②bd ③< bc
(3)N2+6H++6e-2NH3
解析 (1)若2 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为1 734 kJ,则2CH4(g)+4NO2(g)2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) ΔH3=-1 734 kJ· mol-1。利用盖斯定律可得,ΔH2=ΔH3-ΔH1=-1 160 kJ· mol-1。
(2)①Fe2O3在反应中质量减少3.2 g即0.02 mol,根据反应方程式可知CO增加0.06 mol,该段时间内CO的平均反应速率v==0.012 mol·L-1· min-1。②a项,CH4的转化率和CO的产率相等,不能说明v正=v逆,则不能表明该反应达到平衡状态;b项,若平衡正向移动,混合气体的平均相对分子质量减小,混合气体的平均相对分子质量不变表明该反应达到平衡状态;c项,v(CO)与v(H2)的比值不变不能说明v正=v逆,不能表明该反应达到平衡状态;d项,平衡移动时固体的总质量会发生变化,则固体的总质量不变表明该反应达到平衡状态。③该反应的ΔH>0,升温平衡正向移动,平衡常数增大,则KA
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