2021届高考化学一轮复习化学平衡状态和平衡移动作业
第2讲 化学平衡状态和平衡移动
A组 基础题组
1.对于可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.若有5 mol O O键断裂,同时有12 mol H—O键形成,此时必为化学平衡状态
D.化学平衡时,化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v逆(H2O)
答案 A 达到化学平衡时正、逆反应速率相等,又因为反应速率之比是相应的化学计量数之比,则4v正(O2)=5v逆(NO),A正确;单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,均表示正反应速率,则反应不一定达到平衡状态,B错误;有5 mol OO键断裂,同时有12 mol H—O键形成,均表示正反应速率,则反应不一定达到平衡状态,C错误;化学平衡时正、逆反应速率相等,则根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知化学反应速率关系是3v正(NH3)=2v逆(H2O),D错误。
2.已知:X(g)+2Y(g) 3Z(g) ΔH=-a kJ· mol-1(a>0)。下列说法不正确的是( )
A.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化
C.1 mol X和2 mol Y完全反应生成3 mol的Z,放出a kJ的热量
D.升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
答案 D 该反应是可逆反应,0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol,故A正确;达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化,故B正确;热化学反应方程式X(g)+2Y(g) 3Z(g) ΔH=-a kJ· mol-1表示1 mol X和2 mol Y完全反应生成3 mol的Z,放出a kJ的热量,故C正确;升高反应温度,正、逆反应速率都增大,故D错误。
3.(2018吉林长春检测)在恒容密闭容器中,可以作为2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)达到平衡状态标志的是( )
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混合气体的颜色不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定
⑦混合气体的总压强保持恒定
A.①③⑤⑦ B.②④⑤
C.①③④ D.①②③④⑤
答案 A ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,证明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,正确;②O2和NO均为正反应产物,②中所述不能证明反应达到平衡,错误;③混合气体的颜色不再改变,证明NO2的浓度不随时间的变化而变化,证明反应达到了平衡,正确;④化学反应前后质量守恒,容器容积不变,混合气体的密度始终不变,错误;⑤化学反应前后物质的量变化,质量守恒,所以混合气体的平均相对分子质量不再变化即可证明反应达到了平衡状态,正确;⑥NO和O2均为正反应产物,二者物质的量之比保持恒定,不能作为反应达到平衡的依据,错误;⑦混合气体的总压强不再改变,证明生成物和反应物的物质的量不再变化,反应达到平衡,正确。
4.在一密闭容器中,反应aA(g) bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,A的浓度变为原来的60%,则( )
A.a
b,B项正确,A、C项错误;平衡向逆反应方向移动,物质B的质量分数减小了,D项错误。
5.在密闭容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2,一定条件下发生如下反应2SO2+O2 2SO3。反应达到平衡后,各物质的物质的量可能为( )
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
n(SO3)/mol
A
2.0
1.0
0
B
0.2
0.1
1.8
C
1.0
0.8
1.0
D
0
0
2.0
答案 B 设起始到平衡过程中转化O2物质的量为x mol,
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
n(起始)(mol) 2 1 0
n(转化)(mol) 2x x 2x
n(平衡)(mol) 2-2x 1-x 2x
由于该反应为可逆反应,则2-2x>0、1-x>0、2x>0,解得00,如图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )
答案 C A项,由题中可逆反应可知,图中v正=v逆时反应达到平衡,继续升温时,平衡向吸热方向即正反应方向移动,则v正>v逆,与图像不一致,错误。B项,升温使平衡正向移动,Z的百分含量增加,与图像不一致,错误。C项,升温,平衡正向移动,X的转化率增大,加压,平衡正向移动,X的转化率增大,与图像一致,正确。D项,化学平衡常数只与温度有关,不随时间变化而变化,错误。
7.(2018北京朝阳高三期末)对可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,下列图像正确的是( )
答案 A 只增加氧气的浓度,则正反应速率增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,与图像吻合,A正确;正反应为放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,二氧化硫的转化率降低,图像不符,B错误;增大压强平衡正向移动,SO3的体积分数增大,图像不符,C错误;加入催化剂,反应速率增大,达平衡所用时间减少,但平衡不移动,图像不符,D错误。
8.(2018广东惠州质检)图Ⅰ是NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下,在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态。当改变其中一个条件X,Y随X的变化关系曲线如图Ⅱ所示。
图Ⅰ
图Ⅱ
下列有关说法正确的是( )
A.一定条件下,向密闭容器中加入1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应放出234 kJ热量
B.若X表示CO的起始浓度,则Y表示的可能是NO2的转化率
C.若X表示温度,则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度
D.若X表示反应时间,则Y表示的可能是混合气体的密度
答案 C 反应的焓变ΔH=E1-E2=134 kJ/mol-368 kJ/mol=-234 kJ/mol,又1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)不可能完全反应,所以放出的热量小于234 kJ,故A错误;两种反应物的化学平衡,增加一种物质的量,会提高另一种反应物的转化率,故B错误;该反应是放热反应,升温,化学平衡逆向进行,二氧化碳浓度减小,故C正确;该平衡体系中气体质量不变,反应前后体积不变,所以密度不变,故D错误。
9.(2018天津理综,5,6分)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 本题考查化学平衡的影响因素。加入NaOH会中和HBr,平衡逆向移动,乙醇的物质的量增大,A正确;增大HBr浓度,平衡正向移动,有利于生成C2H5Br,B正确;只要投料比符合化学计量数之比,两种反应物平衡转化率之比始终是1∶1,C正确;若起始温度提高至60 ℃,则反应生成的C2H5Br会被及时蒸出,反应很难建立平衡,D错误。
10.在容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300 ℃);
(1)下列说法正确的是 (填序号);
①温度为T1时,从开始到反应平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=nAtA mol· L-1· min-1
②该反应为放热反应
③处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时n(H2)n(CH3OH)增大
(2)在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为 。
答案 (1)②③ (2)1-α2
11.(2018山东济南3月模拟联考)绿水青山就是金山银山,我国科研人员在探究如何降低大气中氮氧化物与碳氧化物的含量方面做出了巨大贡献,并取得了显著的成绩。
(1)下列关于氮氧化物与碳氧化物的说法中正确的是 (填字母)。
A.CO2、NO2均属于酸性氧化物
B.NO、CO均不能用排空气法收集
C.除去NO中混有的NO2的方法是将混合气体通入足量氢氧化钠溶液中
D.除去CO中混有的CO2的方法是将混合气体通入足量氢氧化钠溶液中
(2)已知:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ/mol;
CO(g) C(s)+12O2(g) ΔH2=+110.5 kJ/mol;
C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ/mol。
则反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
ΔH= 。
(3)反应2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)可用于净化汽车尾气,已知570 K时该反应的反应速率极慢,平衡常数极大。由此可知,提高尾气净化效率的最佳途径是 ;若要净化汽车尾气的同时提高该反应的反应速率和NO的转化率,且只改变一个反应条件,则应采取的措施是 。
(4)某科研小组根据反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)来探究起始反应物的碳氮比[n(CO)/n(NO)]对污染物去除率的影响。T ℃时,向体积为1 L的恒容密闭容器中充入总物质的量为4 mol的NO和CO混合气体,并加入一定量的固体催化剂进行反应,实验测得平衡体系中气体组分的转化率和氮气的体积分数的变化如图所示。
①根据图像推测曲线转化率1表示的是 (填“CO”或“NO”)。
②A点时,n(CO)/n(NO)= ,此时反应的平衡常数K= 。
(5)煤炭在O2/CO2的气氛中燃烧会产生CO,有人提出,可以设计反应2CO(g) 2C(s)+O2(g)来消除CO的污染。该提议 (填“可行”或“不可行”),理由是
。
答案 (1)BD (2)-746.5 kJ/mol (3)研制高效催化剂 增大压强 (4)①NO ②1 80 (5)不可行 该反应ΔH>0、ΔS<0,则ΔG=ΔH-TΔS>0,该反应在任何情况下都不能自发进行
解析 (1)CO2属于酸性氧化物,NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,不属于酸性氧化物,选项A错误;NO、NO2和氢氧化钠能反应,选项C错误。
(2)已知:①N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ/mol;②CO(g) C(s)+1/2O2(g) ΔH2=+110.5 kJ/mol;③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ/mol;根据盖斯定律,由②×2-①+③×2得反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=2ΔH2-ΔH1+2ΔH3=2×110.5 kJ/mol-1-180.5 kJ/mol-2×393.5 kJ/mol=-746.5 kJ/mol。
(3)研制高效催化剂可提高反应速率,解决反应极慢的问题,有利于尾气的转化;增大压强,化学反应速率加快,化学平衡向气体体积减小的方向移动,即正反应方向,NO的转化率增大。
(4)①起始反应物的碳氮比[n(CO)/n(NO)]越大,一氧化氮的转化率越大,根据图像推测曲线转化率1表示的是NO;②反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)中NO和CO的化学计量数相等,A点时,两者的转化率相等,均为80%,故n(CO)/n(NO)=1,此时各物质的浓度分别为0.4 mol/L、0.4 mol/L、0.8 mol/L、1.6 mol/L,反应的平衡常数K=0.8×1.620.42×0.42=80。
B组 提升题组
12.(2018辽宁抚顺六校联考)反应N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57 kJ· mol-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、c两点的反应速率:a>c
B.a、c两点气体的颜色:a深,c浅
C.b、c两点的转化率:b>c
D.由b点到a点,可以用加热的方法
答案 D A项,压强越大,反应速率越快,故错误;B项,a点二氧化氮的体积分数大于c点,但c点压强大,说明容器的体积变小,所以c点二氧化氮的浓度大,颜色深,故错误;C项,b、c两点二氧化氮的体积分数相同,说明转化率相同,故错误;D项,从b点到a点,压强不变,二氧化氮的体积分数增加,结合反应为吸热反应,说明反应条件为升温,故正确。
13.(2018北京理综,27节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式: 。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。
p2 p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是 。
答案 (1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
(2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大
解析 (1)反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),根据盖斯定律,由(反应Ⅰ+反应Ⅲ)即得反应Ⅱ的逆反应,所以反应Ⅱ的ΔH=-(551-297) kJ·mol-1=-254 kJ·mol-1。
(2)反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,加压时平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数会升高,所以p2>p1。
