2020版高考化学复习课时规范练 (21)
课时规范练21 化学平衡的移动
一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中有平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.合成NH3反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低温度的措施
C.氯气在水中的溶解度大于在饱和食盐水中的溶解度
D.对CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)平衡体系增大压强可使颜色变深
2.向密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B,发生反应2A(g)+B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为w%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A:0.6 mol、B:0.3 mol、C:1.4 mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为w%,则x的值( )
A.只能为2 B.只能为3
C.可能为2,也可能为3 D.无法确定
3.在一定条件下发生反应4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)
ΔH<0,温度为T1时,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入NO2和O2,部分实验数据如表所示。下列说法不正确的是( )
时间/s
0
5
10
15
c(NO2)/(mol·L-1)
4.00
2.52
2.00
c3
c(O2)/(mol·L-1)
1.00
c1
c2
0.50
A.0~5 s内N2O5的平均反应速率为0.148 mol·L-1·s-1
B.其他条件不变,将容器体积压缩一半,则重新达到平衡时c(N2O5)<2 mol·L-1
C.设T1时平衡常数为K1,T2时平衡常数为K2,若T1
K2
D.T1时平衡常数为0.125,平衡时NO2和O2的转化率均为50%
4.在t ℃时,向a L密闭容器中加入1.6 mol HI(g),发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列有关说法中正确的是 ( )
A.平衡时,I2蒸气的体积分数为25%
B.若在1.5 min时降低温度,则反应将向左进行
C.平衡后若升高温度,v(正)增大,v(逆)减小
D.平衡后向容器中加入一定量的H2后,平衡向左移动,H2的体积分数减小
5.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-1 KI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2F+2I-2Fe2++I2
B.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F+3SCN-Fe(SCN)3
D.比较水溶液中c(Fe2+):Ⅱ<Ⅲ
6.(2019河北邢台质检)一定温度下,在三个体积均为2 L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)。
容器
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
平衡常数
CO2
H2S
H2O
Ⅰ
607
0.1
0.15
0.05
Ⅱ
607
0.2
0.3
Ⅲ
627
0.1
0.15
6×10-3
下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.容器Ⅲ达到平衡时,再充入少量氦气,平衡将向正反应方向移动
C.容器Ⅱ达到平衡时,容器中COS的物质的量浓度为0.025 mol·L-1
D.607 K时,该反应的平衡常数为0.50
7.(2018黑龙江大庆一模)一定量的混合气体在密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡后测得A的浓度为0.5 mol·L-1,保持温度不变,将密闭容器的容积压缩为原来的一半再次达到平衡后,测得A的浓度为0.8 mol·L-1,则下列叙述正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动
B.x+y”“<”或“=”)。
11.(2018河北保定一模)(15分)雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限行等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染物的排放。
请回答下列问题:
(1)汽车尾气中NOx和CO的生成:已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0。恒温、恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2
D.氧气的转化率不再变化
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ,在=1的条件下,为更好地除去NOx,应控制的最佳温度在 K左右。
(3)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5 L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1 ℃和T2 ℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质
温度(℃)
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.10
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式: 。
②若T1”“<”或“=”)0。
③上述反应T1 ℃时达到化学平衡后,再通入0.1 mol NO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为 。
课时规范练21 化学平衡的移动
1.D 加入AgNO3溶液后,生成AgBr沉淀,c(Br-)降低,平衡向右移动,c(Br2)降低,溶液颜色变浅,可以用勒夏特列原理解释,A项不符合题意;对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,有利于提高氨的产率,可以用勒夏特列原理解释,B项不符合题意;氯气和水反应生成盐酸和次氯酸是一个可逆反应,饱和食盐水中Cl-的浓度较大,使平衡左移,会降低氯气在饱和食盐水中的溶解度,可以用勒夏特列原理解释,C项不符合题意;反应体系中c(NO2)增大,颜色变深,但平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,D项符合题意。
2.C 解题时可对方程式中的化学计量数进行虚拟,分x=3和x≠3两种情况进行分析。由题给条件和等效平衡理论分析,若x=3,符合等体积反应,可建立等效平衡;若x=2,符合非等体积反应,“一边倒”之后两次反应投入的物质的量完全相等,可建立等效平衡。
3.B 0~5 s内,v(N2O5)= v(NO2)==0.148 mol·L-1·s-1,A项正确;根据反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比,可得c1=0.63,c2=0.50,c3=2.00,由此可知10 s时反应达到平衡,达平衡时c(N2O5)=1.00 mol·L-1,将容器体积压缩一半,若平衡不移动,此时c(N2O5)=2.00 mol·L-1,由于平衡正向移动,则c(N2O5)>2.00 mol·L-1,B项错误;对于放热反应,温度越高,平衡常数越小,C项正确;达平衡时c(NO2)=2.00 mol·L-1,c(O2)=0.50 mol·L-1,c(N2O5)=1. 00 mol·L-1,则K==0.125,平衡时NO2的转化率为×100%=50%,O2的转化率为×100%=50%,D项正确。
4.A 该反应为反应前后气体体积不变的反应,由图可知,平衡时n(H2)=0.4 mol,则有n(I2)=0.4 mol,故碘蒸气的体积分数为×100%=25%,A项正确;1.5 min时降低温度反应是否达到平衡状态未知,反应速率减慢,反应进行的方向无法判断,B项错误;平衡后若升高温度,v(正)、v(逆)均增大,但v(正)增大的程度大于v(逆),平衡向右移动,C项错误;平衡后加入H2,平衡向左移动,根据勒夏特列原理可知,达到新平衡后,c(H2)比原来大,则新平衡后H2的体积分数增大,D项错误。
5.B 由反应试剂用量看,F与I-的物质的量恰好符合反应比例关系,再依据Ⅱ、Ⅲ实验现象可知,反应后混合物中存在F和I2,因而F与I-的反应为可逆反应,A项正确;结合Ⅱ、Ⅲ实验现象可知,a反应后I2浓度较大,b反应后I2浓度较小,说明SCN-结合F的能力比I-还原F的能力强,使2F+2I-2Fe2++I2的平衡逆向逆动,B项错误。Fe3+与KSCN反应生成红色Fe(SCN)3,C、D项正确。
6.D 由容器Ⅰ中数据可计算出607 K时反应的平衡常数
CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)
c(始)/(mol·L-1) 0.05 0.075 0 0
c(变)/(mol·L-1) 0.025 0.025 0.025 0.025
c(平)/(mol·L-1) 0.025 0.05 0.025 0.025
平衡常数K==0.5,D项正确;对比Ⅰ、Ⅲ可知随温度升高,平衡常数减小,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应是吸热反应,正反应放热,A项错误;Ⅱ相对于Ⅰ
,是成比例的增加投料量,相当于加压,由于题给反应是气体体积不变的反应,所以平衡不移动,c(COS)Ⅱ=2c(COS)Ⅰ=0.05 mol·L-1,C项错误;容器Ⅲ平衡时,再充入少量氦气,容器体积不变,各成分浓度不变,平衡不移动,B项错误。
7.A 压缩容器的容积时体系压强增大,假设平衡不移动,A的浓度应为1 mol·L-1,但再次平衡后小于1 mol·L-1,说明增大压强平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理知,x+y>z,平衡向正反应方向移动, C的体积分数增大,因为压缩了容器的容积,则B的物质的量浓度增大,故A项正确,B、C、D项错误。
8.C 容器Ⅰ从正反应方向开始,开始时正反应速率最大,容器Ⅱ从逆反应方向开始,开始时正反应速率最小。因此开始时正反应速率不相同,故A项错误;增大压强平衡不发生移动,但是由于反应是在恒容绝热的环境中进行,当反应达到平衡时容器Ⅰ、Ⅲ中温度不等,二者的反应的平衡常数就不相同,故B项错误;该反应的正反应是放热反应,随着反应的进行,反应容器的温度升高,由于升高温度,平衡向吸热的逆反应方向移动,而容器Ⅱ是从逆反应方向开始,随着反应的进行,容器内的温度逐渐降低,根据平衡移动原理:降低温度,平衡向放热的正反应方向移动,因此容器Ⅰ中的I2气体的物质的量比容器Ⅱ多,所以混合气体的颜色容器Ⅰ比容器Ⅱ中的气体颜色深,故C项正确;在温度不变时反应从正反应方向开始与从逆反应方向开始,在题给条件下物质的转化率之和为1,由于反应在恒容绝热容器中进行,所以容器Ⅰ中H2的转化率比恒温时小,容器Ⅱ中HI的转化率也比恒温时小,因此二者之和小于1,故D项错误。
9.答案 (1)2CO2+6H2C2H5OH+3H2O (2)ab
(3)①正反应(或右) ②40% ③1.5a mol·L-1
解析 (1)由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO2+6H2C2H5OH+3H2O。(2)该反应为气体分子数减小的化学反应,当体系的压强不再改变时,反应达到平衡状态,另外氢气的浓度不再变化,也能说明反应达到平衡状态;由于在500 K时,所有物质均为气体,故在恒容状态下气体的密度恒为定值,密度不变不能说明反应达到平衡状态;根据化学方程式可知,任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为3∶1。(3)①由图中信息可知,其他条件不变时,升高温度,CO2的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即降低温度,平衡将向正反应方向移动。②700 K时,当氢气与二氧化碳的起始投料比=1.5时,由图像可知二氧化碳的转化率为20%,由化学方程式:2CO2+6H2C2H5OH+3H2O,可计算出氢气的转化率为40%。③设起始时c(CO2)=x mol·L-1,则起始时c(H2)=2x mol·L-1,根据三段式:
2CO2+6H2C2H5OH+3H2O
起始/(mol·L-1): x 2x 0 0
转化/(mol·L-1): 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x
平衡/(mol·L-1): 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x
0.2x=a mol·L-1,则0.3x=1.5a mol·L-1。
10.答案 (1)2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH=-180.8 kJ·mol-1
(2)①0.375 mol·L-1·min-1 ②C ③B (3)①60% ②>
解析 (1)已知:反应Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0 kJ·mol̄1,反应Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 266.6 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知(Ⅱ-Ⅰ)÷2可得2NO(g)O2+N2(g),ΔH=[(-1 266.6 kJ·mol-1)-(-905.0 kJ·mol-1)]÷2=-180.8 kJ·mol-1
,则NO分解生成N2与O2的热化学方程式为2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH=-180.8 kJ·mol-1;(2)①反应从开始到第2 min时,v(H2O)= v(NO)==0.375 mol·L-1·min-1;②在第3 min后到4 min,根据数据可知反应按比例向逆反应方向进行,因为该反应为气体体积增大的放热反应,故使用催化剂不能使平衡移动,选项A不选;减小压强平衡向气体体积增大的正反应方向移动,不符合,选项B不选;升高温度平衡向逆反应方向移动,选项C符合题意;增加O2的浓度平衡向正反应方向移动,不符合题意,选项D不选;③恒容条件下,气体的总质量不变,则混合气体的密度一直不变,密度不变不能作为达到平衡状态的标志,选项A错误;单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3,符合正逆反应速率相等,可作为达到平衡状态的标志,选项B正确;物质的百分含量w(NH3)=w(NO)不一定是平衡状态,所以不能作为达到平衡状态的标志,选项C错误;用NH3、O2、NO、H2O的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为4∶5∶4∶6的状态,不一定是平衡状态,所以不能作为达到平衡状态的标志,选项D错误;(3)①T1 ℃时,c(N2)=1.2 mol·L-1,则生成氮气的物质的量为1.2 mol·L-1×2 L=2.4 mol,根据反应4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)可知消耗的氨气物质的量为4.8 mol,故NH3的转化率为×100%=60%;②c点温度较高平衡逆向移动,气体的总物质的量减少,压强减小,故图中a、c两点对应的容器内部压强pa>pc。
11.答案 (1)D
(2)NO分解反应是放热反应,升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也可,其他合理说法也可) 870(数值接近即可)
(3)①C+2NOCO2+N2 ②< ③80%
解析 (1)A项,由于体系中各组分都为气体,且体积不变,故密度恒定,因此密度不变不能说明反应达到平衡状态;B项,该反应为等体积反应,在恒温下,压强不变,不能说明反应达到平衡状态;C项,平衡时各物质的浓度之比与化学计量数之比无必然联系,故错误;D项,各组分浓度不变可判断为平衡状态。(3)①根据表中的数据变化量之比及原子守恒可确定方程式中的生成物及各物质的化学计量数;②由T1变至T2,温度升高,NO的物质的量增大,说明平衡逆向移动,故该反应为放热反应,则该反应的ΔH<0;③由于该反应为等体积反应,且反应物只有NO为气态,因此再通入NO后,可建立等效平衡,NO的转化率不变,可用表中数据直接求得NO的转化率为×100%=80%。
