2021届高考化学一轮复习课时作业20化学平衡状态及其移动含解析鲁科版

2021届高考化学一轮复习课时作业20化学平衡状态及其移动含解析鲁科版

课时作业20　化学平衡状态及其移动 时间：45分钟 一、选择题 ‎1．(2020·河北黄骅中学月考)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　B　)‎ A．溴水中有下列平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入少量AgNO3溶液后，溶液的颜色变浅 B．对2HI(g)H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深 C．反应CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动 D．对于合成NH3反应，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施 解析：本题考查勒夏特列原理及应用。溴水中存在平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入少量AgNO3溶液，HBr与AgNO3反应生成AgBr沉淀，c(HBr)减小，平衡正向移动，溶液的颜色变浅，A可以用勒夏特列原理解释；2HI(g)H2(g)＋I2(g)的正反应是反应前后气体总分子数不变的反应，缩小容器的容积，压强增大，平衡不移动，但c(I2)增大，导致平衡体系的颜色变深，由于平衡不移动，故B不能用勒夏特列原理解释；反应CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)的ΔH<0，升高温度，为了减弱温度的改变，平衡逆向移动，C可以用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于生成NH3，D可以用勒夏特列原理解释。‎ ‎2．(2020·湖南长郡中学调研)已知：2H2S(g)＋O2(g)S2(s)＋2H2O(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)。T ℃时，在容积为‎2 L的密闭容器中，起始加入2 mol H2S(g)和1 mol O2(g)，达平衡时生成0.6 mol S2。下列说法能说明反应达到平衡状态的是(　B　)‎ A．硫化氢的浓度是氧气浓度的2倍 B．容器中混合气体的压强不变 C．反应放出的热量为0.3Q kJ D．消耗2 mol H2S(g)的同时生成2 mol H2O(g)‎ 解析：本题考查化学平衡状态的判断。起始加入2 mol H2S(g)和1 mol O2(g)，投料比等于其化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，c(H2S)始终是c(O2)的2倍，A错误。该反应中S2是固体，正反应是气体总分子数减小的放热反应，平衡建立过程中，气体总物质的量不断变化，则气体的压强不断变化，当压强不变时，该反应达到平衡状态，B正确。达到平衡时生成0.6 mol S2，当反应放出的热量为0.3Q kJ时，生成0.3 mol S2，故未达到平衡状态，C错误。消耗2 mol H2S(g)的同时必定生成2 mol H2O(g)，都代表正反应速率，故不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。‎ 10‎ ‎3．(2020·陕西榆林质检)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，若在恒温恒容的密闭容器中发生，下列选项表明反应一定达到平衡状态的是(　B　)‎ A．容器内的温度不再变化 B．容器内的压强不再变化 C．相同时间内，断开H—H键的数目和断开N—H键的数目相等 D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2‎ 解析：本题考查化学平衡状态的判断。合成氨反应在恒温恒容的密闭容器中进行，体系的温度始终不变，故不能根据温度恒定判断是否达到平衡状态，A错误；反应中，气体的总物质的量和压强不断变化，当容器内的压强不再变化，该反应达到平衡状态，B正确；达到平衡时，断裂3 mol H—H键的同时断裂6 mol N—H键，故相同时间内，断开H—H键的数目和断开N—H键的数目相等时，该反应未达到平衡状态，C错误；达到平衡时，c(N2)、c(H2)、c(NH3)均保持不变，当容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，该反应不一定达到平衡状态，D错误。‎ ‎4．(2020·河南信阳一中模拟)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。‎ 已知：①C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－119 kJ·mol－1‎ ‎②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－242 kJ·mol－1‎ 丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式为C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)　ΔH3。‎ 下列措施一定能提高该反应中丁烯产率的是(　B　)‎ A．增大压强，升高温度 B．升高温度，减小压强 C．降低温度，增大压强 D．减小压强，降低温度 解析：本题考查温度、压强对平衡移动的影响。根据盖斯定律，由①－②可得：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－119 kJ·mol－1)－(－242 kJ·mol－1)＝＋123 kJ·mol－1。提高该反应中丁烯的产率，应使平衡正向移动，该反应的正反应为气体分子数增加的吸热反应，可采取的措施是减小压强、升高温度。‎ ‎5．(2020·河南郑州外国语学校联考)在‎1 L恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5，发生反应：‎ 反应1：N2O5(g)===N2O4(g)＋O2(g)　ΔH＝＋28.4 kJ·mol－1；‎ 反应2：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1。‎ 现有下列情况：①混合气体的密度保持不变；②气体压强保持不变；③气体的平均摩尔质量保持不变；④保持不变；⑤O2的物质的量保持不变；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2。能表明反应2一定达到平衡状态的是(　B　)‎ A．①②③⑤ B．②③④⑥‎ 10‎ C．①③⑤⑥ D．②③④⑤‎ 解析：本题考查化学平衡状态的判断。①反应中各物质均为气体，混合气体的总质量不变，且反应在恒容条件下进行，则混合气体的密度始终不变，故不能判断是否达到平衡，错误；②反应2的平衡建立过程中，气体总物质的量不断变化，则气体压强不断变化，当气体压强保持不变时，反应2达到平衡状态，正确；③平衡建立过程中，混合气体的总质量不变，但其总物质的量不断变化，故当气体的平均摩尔质量保持不变时，反应2达到平衡状态，正确；④保持不变，则c(NO2)、c(N2O4)均保持不变，反应2达到平衡状态，正确；⑤反应1是不可逆反应，O2的物质的量始终保持不变，不能据此判断反应2是否达到平衡，错误；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2，正、逆反应速率相等，反应2达到平衡状态，正确。‎ ‎6．(2020·天津静海一中调研)在某一恒温容积可变的密闭容器中发生如下反应：A(g)＋B(g)‎2C(g)　ΔH<0，t1时刻达到平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程(Ⅰ、Ⅱ)如图所示。下列说法中不正确的是(　C　)‎ A．t0～t1时，反应速率：v(正)>v(逆)‎ B．Ⅰ、Ⅱ两过程分别达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ C．t2时刻改变的条件可能是向密闭容器中加入A物质 D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：Ⅰ＝Ⅱ 解析：本题考查恒温恒压条件下的“等效平衡”原理及应用。由题图可知，t0～t1时，v(逆)逐渐增大，t1时刻达到平衡，说明该过程中反应正向进行，则有v(正)>v(逆)，A正确。Ⅰ、Ⅱ两过程分别达到平衡时，v(逆)相等，说明过程Ⅰ和Ⅱ的平衡是等效平衡，则A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ，B正确。t2时刻改变条件，v(逆)瞬间增大，随后逐渐减小，再次建立的新平衡与原平衡是等效平衡，则加入的物质应是C，C错误。平衡常数K只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ过程在相同温度下达到平衡，则平衡常数：Ⅰ＝Ⅱ，D正确。‎ ‎7．(2020·安徽安庆一中阶段考试)一定温度下，向容积为‎2 L的恒容密闭容器中加入2 mol A(g)和3 mol B(g)发生反应：A(g)＋B(g)C(g)　ΔH>0，达到平衡后容器内压强是开始时的84%。若加入某种催化剂后反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　A　)‎ 10‎ A．由图可知，加入催化剂之后，原反应分成了两步，第一步反应较慢 B．若40 s后达到平衡，则用A表示该反应的速率为0.01 mol·L－1·min－1‎ C．当容器中不再改变时，不能说明该反应达到了平衡状态 D．达到平衡时，C的体积分数约为25%‎ 解析：本题考查催化剂对化学反应的影响，涉及反应速率、平衡状态的判断及体积分数的计算。图中存在两座“山峰”，反应中存在中间态物质，说明加入催化剂后，原反应被分成两步，第一步的“峰值”较高，说明该步反应的活化能较大，则第一步反应较慢，A正确。设A的转化浓度为x mol·L－1，根据“三段式法”计算，则有：‎ ‎　　　　　　　　　A(g)＋B(g)C(g)‎ 起始浓度/(mol·L－1) 1 1.5 0‎ 转化浓度/(mol·L－1) x x x 平衡浓度/(mol·L－1) 1－x 1.5－x x 根据阿伏加德罗定律，恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，则有＝84%，解得x＝0.4，则有v(A)＝＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1，B错误。开始时＝1.5，平衡时≈1.8，说明达到平衡前不断变化，故当容器中不再改变时，该反应达到平衡状态，C错误。根据阿伏加德罗定律，达到平衡时，C的体积分数等于其物质的量分数，则有φ(C)＝×100%≈19%，D错误。‎ ‎8．(2020·山东滨州模拟)对密闭容器中进行的反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)绘制如下图像，下列说法错误的是(　C　)‎ A．依据图甲可判断正反应为放热反应 B．在图乙中，虚线可表示使用了催化剂后X的转化率 C．图丙可表示减小压强，平衡向逆反应方向移动 D．依据图丁中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的ΔH<0‎ 10‎ 解析：本题考查化学平衡图像及分析。图甲中v(正)、v(逆)曲线的交点是平衡点，升高温度，v(正)增大的程度小于v(逆)，平衡逆向移动，则该反应的正反应是放热反应，A正确；使用催化剂，可加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不移动，X的转化率不变，故图乙中虚线可表示使用催化剂后X的转化率，B正确；减小压强，v(正)、v(逆)均减小，v(正)减小的程度大于v(逆)，平衡逆向移动，与图丙不相符，C错误；X、Y、Z均为气体，混合气体的总质量不变，图丁中随温度升高而逐渐减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则正反应的ΔH<0，D正确。‎ ‎9．(2020·福建德化一中三校联考)某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是(　C　)‎ A．由图甲可知，T1v逆的是点Z D．图丁中，若m＋n＝p，则曲线a一定使用了催化剂 解析：本题考查化学平衡图像的分析。题图甲中T2时比T1时先达到平衡状态，说明T2时反应速率快，则温度：T1p，B错误。题图丙中点Y和W处于平衡状态，点X和Z均未达到平衡；保持温度不变，使点Z达到平衡状态，要使B的转化率增大，即该反应向正反应方向进行，则点Z的反应速率：v正>v逆；同理，点X的反应速率：v正‎3c(HI，容器Ⅰ)‎ C．温度一定，容器Ⅱ中反应达到平衡时(平衡常数为K)，则有K＝成立 D．达到平衡时，向容器Ⅰ中同时再通入0.1 mol I2和0.1 mol HI，此时v正>v逆 解析：本题考查恒温恒容、恒温恒压条件下的“等效平衡”原理及应用。H2(g)＋I2(g)2HI(g)是反应前后气体总分子数不变的反应，反应过程中气体总物质的量不变，则容器Ⅱ的容积不变；容器Ⅰ中0.1 mol H2和0.1 mol I2完全转化至右侧生成0.2 mol HI，根据阿伏加德罗定律可知，容器Ⅰ和Ⅱ中气体的压强之比为0.2 mol∶0.6 mol＝1∶3，A错误。容器Ⅰ和Ⅱ中反应达到平衡时，二者是等效平衡，对应物质的物质的量分数相等，则反应达到平衡时，c(HI，容器Ⅱ)＝‎3c(HI，容器Ⅰ)，B错误。温度一定，容器Ⅱ中反应达到平衡时v正＝v逆，则有k正·c(H2)·c(I2)＝k逆·c2(HI)，故该反应的平衡常数为K＝＝，C正确。容器Ⅰ中反应达到平衡时，K≈0.735，向容器Ⅰ中同时再通入0.1 mol I2和0.1 mol HI，此时浓度商Qc＝＝>K，平衡逆向移动，则有v正v逆(NO2)(填“>”“＝”或“<”)。‎ 解析：本题综合考查化学平衡状态的判断、化学平衡移动及分析、化学平衡浓度和平衡常数的计算等。‎ ‎(1)恒压容器中充入1 mol N2O4进行2NO2(g)N2O4(g)反应，反应逆向进行，气体总物质的量增大，则容器的容积增大，气体的密度变小，当气体密度不变时，该反应达到平衡状态，a正确；ΔH 10‎ 取决于反应物和生成物具有的总能量，与反应进行的方向及程度无关，故不能根据ΔH判断是否达到平衡状态，b错误；图中只有NO2和N2O4的v(正)，无法判断v(正)、v(逆)是否相等，故无法判断是否达到平衡状态，c错误；N2O4的转化率不变时，N2O4的v(正)、v(逆)相等，则该反应达到平衡状态，d正确。‎ ‎(2)恒容容器中，充入一定量NO2，相当于增大压强，平衡正向移动，达到新平衡时，NO2的转化率增大，体积分数减小，同理，分离出一定量的NO2，相当于减小压强，平衡逆向移动，达到新平衡时，NO2的转化率减小，体积分数增大，故A错误，B正确；充入一定量N2，平衡不移动，NO2的体积分数不变，C错误；该反应的ΔH<0，降低温度，平衡正向移动，NO2的体积分数减小，D错误。‎ ‎(3)恒温恒容时，充入少量NO2，平衡向右移动，根据勒夏特列原理可知，重新达到平衡后，和原平衡相比，c(NO2)仍比原平衡大，故混合气体的颜色变深。恒温恒容时，充入少量NO2，相当于增大压强，平衡正向移动，NO2的转化率增大。‎ ‎(4)①设反应中消耗x mol NO2，利用“三段式法”进行计算：‎ ‎　　　　　2NO2(g)N2O4(g)‎ 起始量/mol 1 0‎ 转化量/mol x 0.5x 平衡量/mol 1－x 0.5x 平衡时气体总物质的量为(1－x＋0.5x) mol＝(1－0.5x) mol，平衡时气体的相对分子质量为69，则有＝69，解得x＝，故该反应的化学平衡常数K＝＝＝‎60 L·mol－1。‎ ‎②50 min末，NO2、N2O4的物质的量均为 mol，向容器中加入 mol NO2，此时n(NO2)＝1 mol。若要保持平衡不发生移动，设加入N2O4的物质的量为a mol，则有Qc＝K，即Qc＝＝＝‎60 L·mol－1，解得a＝。‎ ‎③设某时刻容器中NO2、N2O4的物质的量分别为x mol、y mol，则根据气体总质量和平均相对分子质量得‎46 g·mol－1×x mol＋‎92 g·mol－1×y mol＝‎9.2 g、‎ ＝‎56 g·mol－1，解得x＝、y＝；则NO2、N2O4的浓度分别为 mol·L－1、‎ 10‎ eq f(1,28) mol·L－1，该时刻Qc＝＝＝2.16v逆(NO2)。‎ 10‎