2020届高考化学二轮复习化学平衡状态化学平衡移动作业

2020届高考化学二轮复习化学平衡状态化学平衡移动作业

1．（山东省济南一中 2019 届期末）可逆反应：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，在体积不变的密闭容器 中反应，一定达到平衡状态的标志是(　　) A．单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 n mol NO2 B．混合气体的颜色不再改变的状态 C．v(NO2)∶v(NO)∶v(O2)＝2∶2∶1 的状态 D．混合气体的密度不再改变的状态 【答案】B 【解析】A.单位时间生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2，能够证明达到平衡状态，A 项不是平衡状 态；B.由于 NO2 是红棕色气体，而 O2 和 NO 是无色气体，因此混合气体的颜色不再改变时，证明密闭容器 中各物质的浓度保持不变，因此可以证明达到平衡状态；C.任何时刻，用不同物质表示化学反应速率时， 速率的数值之比等于化学计量数之比，因此 v(NO2)∶v(NO)：v(O2)＝2∶2∶1 的状态不一定是平衡状态； D.由于反应物和生成物都是气体，根据质量守恒，反应前后气体的总质量不变，密闭容器的体积不变，因 此反应前后混合气体的密度一直不变，故混合气体的密度不再改变的状态不一定是平衡状态。 2．（广东省东莞一中 2019 届期中）对于反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0 已达平衡，如果 其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是 (0～t1：v 正＝v 逆；t1 时改变条件，t2 时重新建立平衡)(　　) 【答案】C 【解析】分析时要注意改变条件瞬间 v 正、v 逆的变化。增加 O2 的浓度，v 正增大，v 逆瞬间不变，A 不 选；增大压强，v 正、v 逆都增大，v 正增大的倍数大于 v 逆，B 不选；升高温度，v 正、v 逆都瞬间增大，C 条 件与图像不相符；加入催化剂，v 正、v 逆同时同倍数增大，D 不选。 3．（山东省滨州一中 2019 届期末）对于反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0 的反应，某一时刻改 变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是(　　) A．t1 时刻，增大了 X 的浓度 B．t1 时刻，升高了体系温度 C．t1 时刻，降低了体系温度 D．t1 时刻，使用了催化剂 【答案】D 【解析】由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大 X 的浓度，升高(或 降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B、C 错误。使用催化剂可同等程度地改变正、 逆反应速率，D 正确。 4．（陕西省渭南一中 2019 届期中）将 2 mol SO2 和 1 mol O2 分别置于相同容积的甲、乙两密闭容器中 发生反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)并达到平衡。在该过程中，甲容器保持恒温恒容，乙容器保持恒温 恒压，达到平衡时，下列说法正确的是(　　) A．达到平衡所需的时间：甲>乙 B．甲中 SO2 的转化率>乙中 SO2 的转化率 C．混合气体中 SO3 的含量：甲>乙 D．气体的总物质的量：甲<乙 【答案】A 【解析】反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)正向进行，气体物质的量减小，甲容器保持恒温恒容，则 压强逐渐减小，乙容器恒压，反应中压强乙>甲，乙中反应速率大，达到平衡所需的时间为：甲>乙，A 正 确；压强乙>甲，则甲中 SO2 的转化率<乙中 SO2 的转化率，B 错误；压强乙>甲，则平衡混合气体中 SO3 的 含量：甲<乙，C 错误；压强乙>甲，则气体总物质的量：甲>乙，D 错误。本题为典型易错题。错因：对两 平衡的不同条件不会对比分析。纠错方法：反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的气体分子数减少，则随着 反应的进行，甲容器中的压强小于乙容器，若对甲容器加压可使之转变为容器乙的状态，据此分析即可得 出正确结论。 5．（云南省曲靖一中 2019 届期末）在一定温度下，发生如下反应：2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO3(g)　 ΔH<0。改变起始时 n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是(　　) A．SO2 的起始量越大，混合气体中 SO3 的体积分数越大 B．a、b、c 三点中，a 点时 SO2 的转化率最高 C．a、b、c 三点的平衡常数：Kb>Kc>Ka D．b、c 点均为化学平衡点，a 点未达平衡且反应正向进行 【答案】B 【解析】A.根据图像可知 SO2 的起始量越大，混合气体中 SO3 的体积分数不一定越大，A 错误；B.二氧 化硫越少，氧气越多，则二氧化硫的转化率越大，a 点转化率最大，B 正确；C.平衡常数只与温度有关系， a、b、c 三点的平衡常数均相等，C 错误；D.a、b、c 均为化学平衡点，D 错误，答案选 B。 6．（四川省资阳一中 2019 届期末）下列关于化学平衡的说法中正确的是(　　) A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度 B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且都等于 0 C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变 D．化学平衡不可以通过改变条件而改变 【答案】A 【解析】可逆反应达到平衡状态后，虽然 v(正)＝v(逆)，但均不为 0，是动态平衡，B、C 错；通过改 变影响化学平衡移动的条件可以改变化学反应的限度，D 错。 7．（云南省丽江一中 2019 届期中）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．新制的氯水放置一段时间，溶液的 pH 减小 B．在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入少量铁粉 C．反应 CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0 达平衡后，升高温度，气体颜色变深 D．增大压强，有利于 SO2 与 O2 反应生成 SO3 【答案】B 【解析】在配制 FeSO4 溶液时加入铁粉是为了防止 Fe2＋被氧化，无平衡移动，故不能用勒夏特列原理 解释。 8．（内蒙赤峰一中 2019 届期末）如图所示，三个烧瓶中分别充满 NO2 气体并分别放置在盛有下列物质 的烧杯(烧杯内有水)中： 在(1)中加入 CaO，在(2)中不加其他任何物质，在(3)中加入 NH4Cl 晶体，发现(1)中红棕色变深，(3) 中红棕色变浅。 [已知反应 2NO2(红棕色) N2O4(无色)] 下列叙述正确的是(　　) A．2NO2 N2O4 是放热反应 B．NH4Cl 溶于水时放出热量 C．烧瓶(1)中平衡混合气体的平均相对分子质量增大 D．烧瓶(3)中气体的压强增大 【答案】A 【解析】加 CaO 的烧杯(1)中温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的平均 相对分子质量减小；烧杯(3)中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加 NH4Cl 晶体的烧杯(3) 中温度降低，由此可说明 2NO2 N2O4 是放热反应，NH4Cl 溶于水时吸收热量。 9．（海南省三亚一中 2019 届期中）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】①中单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2，说明反应已达到平衡状态。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中无论达到平衡与否，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，密度始终不变。⑥反应前后 ΔV(g)≠0， 压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明已达到平衡状态。⑦由于气体的质量不变，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，说明反应已达到平衡状态。 10．（甘肃省庆阳一中 2019 届期末）700 ℃时，向容积为 2 L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 H2O， 发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t2>t1)： 反应时间/min n(CO)/mol n(H2O)/mol 0 1.20 0.60 t1 0.20 t2 0.80 依据题意回答下列问题： (1)反应在 t1 min 内的平均速率为 v(H2)＝________ mol·L－1·min－1。 (2)保持其他条件不变，起始时向容器中充入 0.60 mol CO 和 1.20 mol H2O，到达平衡时，n(CO2)＝ ________mol。 (3)温度升至 800 ℃，上述反应的平衡常数为 0.64，则正反应为________反应(填“放热”或“吸 热”)。 (4)700 ℃时，向容积为 2 L 的密闭容器中充入 CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)的物质的量分别为 1.20 mol、2.00 mol、1.20 mol、1.20 mol，则此时该反应 v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。 (5)该反应在 t1 时刻达到平衡，在 t2 时刻因改变某个条件，CO 和 CO2 浓度发生变化的情况如图所示。 图中 t2 时刻发生改变的条件可能是________或________。 (6)若该容器容积不变，能说明反应达到平衡的是________。 ①c(CO)与 c(H2)的比值保持不变 ②v(CO2)正＝v(H2O)逆 ③体系的压强不再发生变化 ④混合气体的密度不变 ⑤体系的温度不再发生变化 ⑥气体的平均相对分子质量不变 【解析】(1)t1 min 内消耗水 0.4 mol，生成氢气 0.4 mol，反应在 t1 min 内的平均速率 v(H2)＝ 0.4 mol 2 L × t1 min＝ 0.2 t1 mol·L－1·min－1；(2)t1 min 时 n(CO)＝0.80 mol，t2 min 时 n(CO)＝0.80 mol， 说明 t1 min 时反应达到平衡状态，则 K＝ 0.2 × 0.2 0.4 × 0.1＝1，保持其他条件不变，起始时向容器中充入 0.6 mol CO 和 1.20 mol H2O，到达平衡时设 CO2 物质的量为 x mol，则 (x 2 )2 0.60－x 2 × 1.20－x 2 ＝1，解之 x＝0.40。(3) 温度升至 800 ℃，上述反应平衡常数为 0.64，平衡常数减小，则正反应为放热反应。(4)Q＝ 0.6 × 0.6 1 × 0.6 <1，则此时该反应 v(正)>v(逆)。(5)该反应在t1 时刻达到平衡，在 t2 时刻 c(CO2)逐渐增大，c(CO)逐渐减 小，说明平衡正向移动，改变条件可能是降温、增大 c(H2O)或减小 c(H2)。(6)①CO 是反应物，H2 是生成 物，c(CO)与 c(H2)的比值保持不变，一定平衡；②v(CO2)正＝v(H2O)逆，正、逆反应速率相同，一定平衡；③ 由于反应前后气体的物质的量不变，则体系的压强是一恒量，压强不变反应不一定平衡；④根据 ρ＝ m V， 密度为恒量，混合气体的密度不变不一定平衡；⑤该反应放热，体系的温度不再发生变化，一定平衡；⑥ 根据 M＝ m总 n总，平均相对分子质量为恒量，气体的平均相对分子质量不变不一定平衡。本题作为化学反 应速率与平衡的综合性题目，由于综合性强、计算量大导致难度上升，易错填空为(2)(4)两空。错因与纠 错方法：K 只与温度有关，温度不变则 K 值不变，无论初始反应物的物质的量如何；而 v(正)与 v(逆)的大 小关系，要通过 Qc 与 K 的大小比较进行判断。 【答案】(1) 0.2 t1 　(2)0.40　(3)放热　(4)>　(5)降温　增大 c(H2O)或减小 c(H2)　(6)①②⑤ 11. （江西白鹭洲中学 2019 届模拟）在某 2 L 恒容密闭容器中充入 2 mol X(g)和 1 mol Y(g)发生反 应：2X(g)＋Y(g) 3Z(g)　ΔH，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中 X 的体积分数与温度的关 系如图所示。下列推断正确的是(　　) A．M 点时 Y 的转化率最大 B．升高温度，平衡向逆反应方向移动 C．平衡后充入 Z，达到新平衡时 Z 的体积分数增大 D．W、M 两点 Y 的正反应速率相等 【答案】B 【解析】温度在 a ℃之前，升高温度，X 的含量减小，温度在 a ℃之后，升高温度，X 的含量增大， 曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达到平衡，反应向正反应方向进行，最低点之后，升高温度，X 的 含量增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。A 项，曲线上最低点 Q 为平衡点，升高温度， 平衡向逆反应方向移动，Y 的转化率减小，所以 Q 点时 Y 的转化率最大，错误；B 项，根据上述分析可知， 升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；C 项，反应前后气体的物质的量不变，平衡时充入 Z，达到新 平衡时与原平衡是等效平衡，所以达到新平衡时 Z 的体积分数不变，错误；D 项，W 点对应的温度低于 M 点对应的温度，温度越高，反应速率越大，所以 W 点 Y 的正反应速率小于 M 点 Y 的正反应速率，错误。 12．（山东烟台二中 2019 届模拟）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)催化剂 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；硫是纯液态生成物，分离出硫后正反应速率不变，B 项错误；正反应是放热反应，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。 13．（湖北襄樊五中 2019 届模拟）铁的氧化物可用于脱除煤气中的 H2S，反应原理如下： Fe3O4(s)＋3H2S(g)＋H2(g) 3FeS(s)＋4H2O(g)① Fe2O3(s)＋2H2S(g)＋H2(g) 2FeS(s)＋3H2O(g)② FeO(s)＋H2S(g) FeS(s)＋H2O(g)③ 温度与平衡常数的关系如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．上述反应均为吸热反应 B．压强越大，H2S 脱除率越高 C．温度越高，H2S 脱除率越高 D．相同温度、相同物质的量的三种铁的氧化物中，Fe3O4 脱除 H2S 的效果最好 【答案】D 【解析】温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，则温度越高，H2S 的脱除率越低，A、C 两项错误；题中三个反应均是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，H2S 脱除率不变，B 项错误。 14．（广东深圳中学 2019 届模拟）向某密闭容器中加入 0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的 B 三种气体。 一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0～t1 阶段 c(B)未画出]。乙图为 t2 时刻后改变 条件平衡体系中正、逆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 阶段使用催化剂。下列说法中不正确的是(　　) A．若 t1＝15 min，则用 C 的浓度变化表示在 t0～t1 时间段的平均反应速率为 0.004 mol· L－1·min－1 B．t4～t5 阶段改变的条件一定是减小压强 C．B 的起始物质的量为 0.02 mol D．t5～t6 阶段，容器内 A 的物质的量减少了 0.03 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为 a kJ， 则该反应的热化学方程式为 3A(g) B(g)＋2C(g)　ΔH＝＋100a kJ·mol－1 【答案】C 【 解 析 】 若 t1 ＝ 15 min ， 生 成 物 C 在 t0 ～ t1 时 间 段 的 平 均 反 应 速 率 v ＝ Δc Δt＝ 0.11 mol·L－1－0.05 mol·L－1 15 min ＝0.004 mol·L－1·min－1，A 项正确。t4～t5 阶段改变条件，正、逆反 应速率都减小且仍相等，所以改变的条件应为减小压强，B 项正确。t0～t1 阶段 A 的浓度变化为 0.15 mol·L －1－0.06 mol·L－1＝0.09 mol·L－1，C 的浓度变化为 0.11 mol·L－1－0.05 mol·L－1＝0.06 mol·L－1， 反应中 A 与 C 的化学计量数之比为 0.09∶0.06＝3∶2，根据 t4～t5 阶段改变压强平衡不移动可知，该反应 的化学方程式为 3A(g) B(g)＋2C(g)，由 A 的起始物质的量为 0.3 mol 和起始浓度为 0.15 mol·L－1 可知，容器的容积 V＝ 0.3 mol 0.15 mol·L－1＝2 L；由反应的化学方程式可知 B 的起始浓度为 0.05 mol·L－1－ (0.11 mol·L－1－0.05 mol·L－1)/2＝0.02 mol·L－1，所以 B 的起始物质的量为 0.02 mol·L－1×2 L＝ 0.04 mol，C 项错误。t5～t6 阶段 A 的物质的量减少了 0.03 mol，此过程中容器与外界的热交换总量为 a kJ，则当 A 的物质的量减少 3 mol 时，容器与外界的热交换总量为 100a kJ，根据图像可知 t5～t6 阶段改变 的条件应为升高温度，A 的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故该反应 的热化学方程式为 3A(g) B(g)＋2C(g)　ΔH＝＋100a kJ·mol－1，D 项正确。 15．（贵州遵义四中 2019 届模拟）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% 【答案】C 【解析】①、②的温度相同，而 CO 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 不相 等，因此平衡时体系压强 p1∶p2≠5∶4，B 错误；若容器体积 V1>V3、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，则可看作在这个基础上③的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方 向移动，即正向是放热反应，C 正确；若实验②中 CO 和 H2 用量均加倍，则可看作在②的基础上压缩体积， CO 转化率增大，D 错误。 16．（宁夏银川一中 2019 届模拟）反应 CaSO4(s)＋CO(g) CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)在常压下进行， 向体积可变的密闭容器中加入足量的固体 CaSO4 和 CaO，通入 1 mol CO，且向容器中通入一定量 N2，如图表 示温度和投料比 M 对 CO 平衡转化率的影响。[M＝ nN2 nCO]，下列说法正确的是(　　) A．A、B 两点对应的平衡常数：KA>KB B．投料比：M1>M2>M3 C．反应速率：A>C D．混合气体平均相对分子质量：C>B 【答案】B 【解析】分析图中三条曲线，随温度的升高，CO 的转化率均增大，则该反应为吸热反应，温度越高， 化学平衡常数越大，故 KAM2>M3，B 项正确；A、C 点温度相同，A 点时充入 N2 多，反应体系分压 小，反应物浓度小，反应速率小，C 项错误；B 点对应温度比 C 点高，B 点 CO 转化率大，SO2 和 CO2 的百分 含量大，混合气体的平均相对分子质量大，D 项错误。 17．（甘肃西北师大附中 2019 届模拟）如图为一定温度下容积不变的密闭容器中，氨的催化氧化 4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905 kJ·mol－1 平衡体系中 NO 的体积分数随 O2 物质的量 增加的变化曲线，下列说法正确的是(　　) A．平衡常数 KAv(逆) C．NH3 的转化率 B>C>A D．B 点时 n(NH3)∶n(O2)＝4∶5 【答案】D 【解析】温度不变，化学平衡常数不变，A 项错误；图中曲线上的点均处于平衡状态，任意一点都存 在 v(正)＝v(逆)，B 项错误；增大 O2 的浓度，可使 NH3 转化率增大，故 NH3 的转化率 C>B>A，C 项错误； 当 n(NH3)∶n(O2)＝4∶5 时，NH3 转化率和 O2 转化率相等，此时 NO 体积分数最大，D 项正确。 18．（陕西西安市第一中学 2019 届模拟）T1℃时，向容积为 2 L 的密闭容器中充入一定量的 A 气体和 B 气体，发生如下反应：A(g)＋2B(g) C(g)。反应过程中测定的部分数据见下表： 反应时间/min n(A)/mol n(B)/ mol 0 1.00 1.20 10 0.50 30 0.20 下列说法错误的是(　　) A．前 10 min 内反应的平均速率为 v(C)＝0.025 0 mol·L－1·min－1 B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入 0.50 mol A 气体和 0.60 mo1 B 气体，到达平衡时， n(C)<0.25 mol C．其他条件不变时，向平衡体系中再充入 0.50 mol A，与原平衡相比，达平衡时 B 的转化率增大，A 的体积分数增大 D．温度为 T2 ℃时(T1>T2)，上述反应平衡常数为 20，则正反应为放热反应 【答案】D 【解析】A.前 10 min 内反应的平均速率为 v(C)＝v(A)＝ 1.0 mol－0.5 mol 2 L·10 min ＝0.025 0 mol·L － 1·min－1，故 A 正确；B.题目所述条件下达到平衡时，c(C)＝0.25 mol/L，保持其他条件不变，起始时向 容器中充入 0.50 mol A 气体和 0.60 mol B 气体，与题目所述条件相比相当于减压，平衡左移，达到新平 衡时，n(C)<0.25 mol，故 B 正确；C.其他条件不变时，向平衡体系中再充入 0.50 mol A，与原平衡相比， 达平衡时 B 的转化率增大，A 的体积分数增大，故 C 正确；D.温度为T1℃时各物质平衡浓度为：c(A)＝0.25 mol/L，c(B)＝0.10 mol/L，c(C)＝0.25 mol/L，平衡常数＝c(C)/[ c(A)c2(B)]＝100，温度为 T2 ℃时 (T1>T2)，平衡常数减小，表明降温平衡左移，则正反应为吸热反应，故 D 错误。 19．（四川彭州中学 2019 届模拟）MnO2 可作氧化剂、催化剂和干电池中的去极化剂，通过图 1 装置焙 烧 MnCO3 可以制取 MnO2。 已知：2MnO(s)＋O2(g)===2MnO2(s) ΔH1＝a kJ·mol－l MnCO3 (s)===MnO(s)＋CO2 (g)　ΔH2＝b kJ·mol－l 回答下列问题： (1)写出图 1 装置中制取 MnO2 的热化学方程式：__________________(ΔH 用含 a、b 的代数式表示)。 (2)一定条件下，在 1 L 恒容密闭容器中，该反应达到化学平衡时，CO2 与 O2 的物质的量之比为 m，氧 气的物质的量为 2 mol，则化学平衡常数 K＝__________。 (3)用真空抽气泵不断抽气的目的是__________________________________________ (从化学平衡的角度回答)。 (4)某科研小组对碳酸锰与空气反应制备二氧化锰的条件(焙烧温度和气氛)进行了研究，获得三幅图 (如图所示)。 ①制备时焙烧温度为________，气氛条件为________。 ②图 2 中是在常压(0.1 MPa)下获得的数据，试在图 2 中用虚线画出 10 MPa 下反应温度与转化率的关 系图。 【解析】(1)由题中信息可知，可认为制取 MnO2 的过程先后发生了两个反应：①MnCO3 (s)===MnO(s)＋ CO2 (g)　ΔH2＝b kJ·mol－l，②2MnO(s)＋O2(g)===2MnO2(s)　ΔH1＝a kJ·mol－l，由①×2＋②可得制 取 MnO2 的热化学方程式为 2MnCO3(s)＋O2(g)===2MnO2(s)＋2CO2 (g)　ΔH＝(a＋2b) kJ/mol。(2)一定条件 下，在 1 L 恒容密闭容器中，该反应达到化学平衡时，CO2 与 O2 的物质的量之比为 m，氧气的物质的量为 2 mol，则 CO2 的物质的量为 2m mol，CO2 与 O2 的物质的量浓度分别为 2m mol/L 和 2 mol/L，该反应的化学平 衡常数 K＝ （2m）2 2 ＝2m2。(3)用真空抽气泵不断抽气的目的是减小反应体系压强，使平衡正向移动，提高 MnCO3 转化率。(4)由图可知，该反应在 350 ℃左右(或 325～375 ℃)、水分含量为 30%左右(或水分含量为 20%～40%)的湿空气中焙烧，化学反应速率最快且反应物的转化率最高。①制备时焙烧温度为 350 ℃左右 (或 325～375 ℃)，气氛条件为湿空气，其中水分含量为 30%左右(或水分含量为 20%～40%)。②该反应是 一个气体分子数减少的反应，在相同温度下，增大压强后，化学平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率 会变小。图 2 中是在常压(0.1 MPa)下获得的数据，在图 2 中的曲线下方用虚线画出 10 MPa 下反应温度与 转化率的关系图如图。 【答案】(1)2MnCO3(s)＋O2(g)===2MnO2(s)＋2CO2 (g)　ΔH＝(a＋2b) kJ/mol　(2)2m2　(3)减小反应 体系压强，使平衡正向移动，提高 MnCO3 转化率　(4)①350 ℃左右(或 325～375 ℃)　湿空气，其中水分 含量为 30%左右(或水分含量为 20%～40%) ② 20．（重庆南开中学 2019 届模拟）催化还原 CO2 是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表 明，在 Cu/ZnO 催化剂存在下，在 CO2 中通入 H2，二者可发生以下两个平行反应： 反应Ⅰ CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1 反应Ⅱ CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 某实验室控制一定的 CO2 和 H2 初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据(其 中“甲醇选择性”是指转化的 CO2 中生成甲醇的百分比)： 反应序号 T/K 催化剂 CO2 转化率/% 甲醇选择性/% ① 543 Cu/ZnO 纳米棒 12.3 42.3 ② 543 Cu/ZnO 纳米片 10.9 72.7 ③ 553 Cu/ZnO 纳米棒 15.3 39.1 ④ 553 Cu/ZnO 纳米片 12.0 71.6 (1)CO2 的电子式是_____________。 (2)反应Ⅰ的平衡常数表达式是 K＝__________________________________________。 (3)对比①和③可发现：同样催化剂条件下，温度升高，CO2 转化率升高，而甲醇的选择性却降低，请 解释甲醇选择性降低的可能原因_____________________________________________________________； 对比①、②可发现，在同样温度下，采用 Cu/ZnO 纳米片使 CO2 转化率降低， 而甲醇的选择性却提高， 请解释甲醇的选择性提高的可能原因________________________________________________。 (4)有利于提高 CO2 转化为 CH3OH 平衡转化率的措施有________。 a．使用 Cu/ZnO 纳米棒做催化剂 b．使用 Cu/ZnO 纳米片做催化剂 c．降低反应温度 d．投料比不变，增加反应物的浓度 e．增大 CO2 和 H2 的初始投料比 【解析】(1)二氧化碳中碳原子在中间，碳氧之间为两个共用电子对，电子式为 。(2)反 应Ⅰ为 CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，所以平衡常数表达式为 K＝ c（CH3OH）·c（H2O） c（CO2）·c3（H2） 。(3)生 成甲醇的反应是反应Ⅰ，而该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，导致甲醇的选择性降低。采用 Cu/ZnO 纳米片(催化剂)只能影响速率不能改变平衡，该实验并不是达到平衡后再测数据，而是反应相同时 间后就测定，所以反应比较快的进行的量就多，因此结论是：Cu/ZnO 纳米片催化剂使反应Ⅰ速率增加更明 显，该时间段内得到的甲醇较多，甲醇选择性提高。(4)催化剂都不改变平衡状态，所以选项 a、b 都错误。 降温使反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，所以提高了 CO2 转化为 CH3OH 平衡转化率，选项 c 正 确。恒容，按照相同投料比，增大物质的浓度就是相当于增大压强，对于反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平 衡不移动，所以提高了 CO2 转化为 CH3OH 平衡转化率，选项 d 正确。增大 CO2 和 H2 的初始投料比，实际会 降低二氧化碳的转化率，选项 e 错误。 【答案】(1) (2) c（CH3OH）·c（H2O） c（CO2）·c3（H2） (3)反应Ⅰ为生成甲醇的反应，该反应是放热反应，因此升高温度，平衡逆向进行，因此甲醇的产率 减小，甲醇的选择性降低　因为在该时间段内，使用 Cu/ZnO 纳米片催化剂使反应Ⅰ速率增加，因此测得 该时间段内得到的甲醇较多，甲醇选择性提高 (4)cd 1.（2019·浙江选考）下列说法正确的是（ ） A．H(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变 B．C(s)＋H2O(g) ⇌ H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C．若压强不再随时间变化能说明反应 2A(?)＋B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡，则 A、C 不能同时是气体 D．1 mol N2 和 3 mol H2 反应达到平衡时 H2 转化率为 10%，放出的热量为 Q1；在相同温度和压强下，当 2 mol NH3 分解为 N2 和 H2 的转化率为 10%时，吸收的热量为 Q2，Q2 不等于 Q1 【答案】B 【解析】该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反 应速率同等程度增加，A 项错误；在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的 质量不再改变说明反应已达平衡，B 项正确；若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的计 量数不等，故 A、C 不可能均为气体，C 项错误；易知 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH，合成氨气实际参与反应 n(H2)=3×10％=0.3mol，因而 Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的 n(NH3)=2×10％=0.2mol， Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|，则 Q1=Q2，D 项错误。 2.（2019新课标Ⅱ节选）环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生 产。回答下列问题： （1）已知： (g) (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ① H2(g)+ I2(g) 2HI(g) ΔH2=−11.0 kJ·mol −1 ② 对于反应： (g)+ I2(g) (g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol −1。 （2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（ ）在刚性容器内发生反应③，起始总压为 105Pa，平 衡时总压增加了 20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数 Kp=_________Pa。达到平衡后，欲 增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。 A．通入惰性气体 B．提高温度 C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度 （3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与 反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。 A．T1＞T2 B．a点的反应速率小于c点的反应速率 C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1 【答案】（1）89.3 （2）40％ 3.56×104 BD （3）CD 【解析】 （1）根据盖斯定律①-②，可得反应③的 ΔH=89.3kJ/mol； （2）假设反应前碘单质与环戊烯均为 nmol，平衡时环戊烯反应了 xmol，根据题意可知； （g）+I2（g）= （g）+2HI（g） 增加的物质的量 1mol 1mol 1mol 2mol 1mol xmol 2n×20% 得 x=0.4nmol，转化率为 0.4n/n×100%=40%； （g） + I2（g）= （g）+ 2HI（g） P（初） 0.5×105 0.5×105 0 0 ΔP 0.5×105×40% 0.5×105×40% 0.5×105×40% 1×105×40% P（平） 0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105 Kp= =3.56×104； T、V 一定，通入惰性气体，由于对反应物和生成物浓度无影响，速率不变，平衡不移动，故 A 错误； 升高温度，平衡向吸热方向移动，环戊烯转化率升高，故 B 正确；增加环戊烯的浓度平衡正向移动，但环 戊烯转化率降低，故 C 错误；增加 I2 的浓度，平衡正向移动，环戊烯转化率升高，故 D 正确； （3）温度越高化学反应速率越快，单位时间内反应物浓度减少越多，则 T1v(逆)，a 点反应物浓度大于 b 点，故 a 点正反应速率大于 b 点，故 C 正确；b 点时环戊二烯浓 度由 1.5mol/L 减小到 0.6mol/L，减少了 0.9mol/L，因此生成二聚体 0.45mol/L，故 D 正确。 3.(2018·天津高考)室温下，向圆底烧瓶中加入 1 mol C2H5OH 和含 1 mol HBr 的氢溴酸，溶液中发生 反应：C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br 和 C2H5OH 的沸点分别为 38.4 ℃和 78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　) A．加入 NaOH，可增大乙醇的物质的量 B．增大 HBr 浓度，有利于生成 C2H5Br C．若反应物均增大至 2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变 D．若起始温度提高至 60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间 【答案】D　 【解析】加入 NaOH，消耗 HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大，A 项正确；增大 HBr 浓度，平衡右 移，有利于生成 C2H5Br，B 项正确；原反应物按物质的量之比 1∶1 加入，又按物质的量之比 1∶1 反应， 两者的平衡转化率之比为 1∶1；若将反应物均增大至 2 mol，其平衡转化率之比仍为 1∶1，C 项正确；温 度提高至 60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速 率减小，故无法判断反应达到平衡的时间，D 项错误。 4.(2017·海南，11)已知反应 CO(g)＋H2O(g)催化剂 CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。在一定温度和压强下于密 闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(　　) A．升高温度，K 增大 B．减小压强，n(CO2)增加 C．更换高效催化剂，α(CO)增大 5 2 5 5 5 0.4 10 0.2 10 0.3 10 0.3 10 × × × × × × （ ） D．充入一定量的氮气，n(H2)不变 【答案】D 【解析】A 项，ΔH＜0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；B 项， 比较方程式气体的计量数关系，反应前气体的化学计量数之和等于反应后气体的计量数之和，则减小压强， 平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C 项，催化剂能改变反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO) 不变，错误；D 项，充入一定量的氮气，相当于混合气体压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，但 该反应前后气体体积不变，平衡不移动，n(H2)不变，正确。 5.(2017·全国卷Ⅱ，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： (1)正丁烷(C4H10)脱氢制 1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下： ①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1 已知：②C4H10(g)＋ 1 2O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－119 kJ·mol－1 ③H2(g)＋ 1 2O2(g)===H2O(g) 　ΔH3＝－242 kJ·mol－1 反应①的 ΔH1 为________ kJ·mol－1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x__________(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。 A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强 (2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口 气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中 n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升 高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________________________。 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯 产率在 590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是__________、_____________； 590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是____________________________。 【答案】(1)＋123　小于　AD (2)氢气是产物之一，随着 n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行　温度升高，反应速率加快　丁烯高温裂解生成短碳链烃类 【解析】(1)根据盖斯定律，用②式－③式可得①式，因此 ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1－(－ 242) kJ·mol－1＝＋123 kJ·mol－1。由(a)图可以看出，温度相同时，由 0.1 MPa 变化到 x MPa，丁烷的转 化率增大，即平衡正向移动，所以 x<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁 烯的平衡产率增大，因此 A 正确、B 错误；反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平 衡产率减小，因此 C 错误、D 正确。(2)反应初期，H2 可以活化催化剂，进料气中 n(氢气)/n(丁烷)较小， 丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中 n(氢气)/n(丁烷)增大，原 料中过量的 H2 会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590 ℃之前，温度升高时反应速率加快， 生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。 而温度超过 590 ℃时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。 6.(2016·全国卷Ⅱ节选)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法” 生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题： (1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方 程式如下： ①C3H6(g)＋NH3(g)＋ 3 2O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515 kJ·mol－1 ②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353 kJ·mol－1 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是___________________________________ ________________________________________________________________________； 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是______________________________________。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460 ℃。低于 460 ℃时，丙烯 腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是 ________________________________________________________________________； 高于 460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。 A．催化剂活性降低　　　　 　B．平衡常数变大 C．副反应增多 D．反应活化能增大 【解析】(1)由题给生成丙烯腈的热化学方程式①可知其反应的特点：正反应为放热反应，正反应方 向是气体物质的量增加的反应；故降低温度或降低压强，平衡均向正反应方向移动，有利于提高丙烯腈的 平衡产率。 在化工生产中由于此反应会伴随副反应发生，为提高丙烯腈反应的选择性，使用合适催化剂十分重要。 (2)由图(a)可知，低于 460 ℃时丙烯腈的产率随温度的升高而增大，高于 460 ℃时丙烯腈的产率随温 度的升高而降低，当 460 ℃时丙烯腈的产率最高，而根据反应①可知反应放热，其丙烯腈的产率理应随 着温度的升高而降低。图(a)展示的产率变化与反应①应该呈现的产率变化相矛盾的原因是低于 460 ℃时， 图(a)中呈现的产率变化是未达到平衡时的产率变化，当 460 ℃时达到平衡，高于 460 ℃时呈现的产率变 化才是平衡产率。 【答案】(1)降低温度、降低压强　催化剂 (2)不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　AC