高中化学人教版(2019)选择性必修1第二章第二节 化学平衡
一、单选题
1.(2022高一下·金台期中)某反应进行过程中,各物质物质的量的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A.C,D是生成物 B.反应的方程式为2A + B2C
C.2 min后各物质的量不再变化 D.该反应不是可逆反应
【答案】C
【知识点】化学反应的可逆性;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A. C为生成物,D为反应的催化剂,故A不符合题意;
B. 反应的方程式为,故B不符合题意;
C. 2min后,反应达到平衡状态,各组分物质的量不再变化,C符合题意;
D. 2min后,反应物和生成物同时存在,且物质的量不发生变化,该反应为可逆反应,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.A、B物质的量逐渐减小,为反应物,C的物质的量增大,为生成物,D反应前后不变,为催化剂;
B.根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比确定反应的方程式;
C.2min时反应达到平衡;
D.该反应存在限度。
2.对可逆反应2SO2+O2 2SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后, 18O原子()
A.只存在于O2中 B.只存在于O2和SO3中
C.只存在于O2和SO2中 D.存在于O2、SO2和SO3中
【答案】D
【知识点】化学反应的可逆性
【解析】【解答】由于该反应为可逆反应,加入18O2后反应向正反应方向进行,这样在SO3中就含有了18O,而含18O的SO3分解,就会使18O进入SO2。故反应一段时间后三者中都含有18O。
故答案为:D
【分析】可逆反应中正逆反应同时进行,所以氧气中的氧原子可进入二氧化硫和三氧化硫,据此解答即可。
3.(2022高一下·丰台期中)在一定条件下的密闭容器中,进行可逆反应:。下列说法中,能说明该反应已经达到化学平衡状态的是( )
A.、、的浓度均不再变化 B.、、三者的浓度相等
C.、、在容器中共存 D.正、逆化学反应速率均为0
【答案】A
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.、、的浓度均不再变化,说明该反应已经达到化学平衡状态,故A选;
B.、、三者的浓度相等,不能说明浓度是否不变,不能说明该反应已经达到化学平衡状态,故B不选;
C.该反应为可逆反应,反应开始后,、、在容器中一定共存,不能说明该反应已经达到化学平衡状态,故C不选;
D.平衡时,正、逆化学反应速率相等,但均不为0;正、逆化学反应速率均为0不是平衡状态,故D不选;
故答案为:A。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不为0,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此判断。
4.(2022高一下·柳林期中)在一定温度、容积不变的密闭容器里,下列选项中可用来判断可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)达到平衡的有( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
③A、B、C的浓度不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
⑦A、B、C、D浓度之比为1:3:2:2
A.两个 B.三个 C.四个 D.五个
【答案】D
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】①C的生成速率与C的消耗速率相等,达平衡状态,故符合题意;
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,都体现的逆向,故不符合题意;
③A、B、C的浓度不再改变,达平衡状态,正逆反应速率相等,故符合题意;
④混合气体的密度不再改变,说明气体的物质的量不变,达平衡状态,正逆反应速率相等,故符合题意;
⑤混合气体的总压强不再改变,说明总物质的量不变,达平衡状态,故符合题意;
⑥混合气体的总物质的量不再改变,达平衡状态,故符合题意;
⑦A、B、C、D浓度之比为1:3:2:2,而不是不变,故不符合题意;
综上所述,②⑦不符合题意,
故答案为:D。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此判断。
5.(2020高二上·运城月考)恒温恒容条件下,某密闭容器中发生如下反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),说明该反应已达到平衡状态的是 ( )
A.容器内总压强不随时间改变
B.气体的密度不随时间改变
C.单位时间内生成2 mol HI同时消耗1 mol H2
D.H2的体积分数不随时间改变
【答案】D
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.该反应为气体等体积反应,反应过程中气体总物质的量不变,恒温条件下,气体总物质的量之比等于其压强之比,因此反应过程中压强不会发生变化,因此不能根据压强判断反应是否达到平衡状态,故A项不选;
B.反应过程中,气体总质量不变,容器体积不变,因此气体密度始终不变,因此不能根据气体密度判断反应是否达到平衡状态,故B项不选;
C.生成HI与消耗H2均表示正反应速率,任意时刻均满足生成2 mol HI同时消耗1 mol H2,不能说明正逆反应速率相等,因此无法判断反应是否达到平衡,故C项不选;
D.反应进行过程中,气体总物质的量不变,反应未达到平衡时,H2(g)的物质的量会发生变化,因此H2的体积分数会发生变化,若H2的体积分数不随时间改变,说明正逆反应速率相等,可说明反应达到平衡状态,故D项选;
综上所述,说明该反应已达到平衡状态的是D项,
故答案为D。
【分析】反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物理量不再发生变化,根据“当变化物理量不再变化时,可说明反应达到平衡状态”进行分析解答。
6.(2019高二上·浙江期中)一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不再变化时 ②容器内气体的压强不再变化时 ③混合气体的总物质的量不再变化时 ④B的物质的量浓度不再变化时 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ⑥v正(B)=2v逆(C)时
A.①④⑤⑥ B.②③⑥ C.②④⑤⑥ D.只有④
【答案】A
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】①在恒容条件下,气体的总体积V恒定,反应体系中有固体A参与,所以气体的质量为一个变化的量,可知密度为一个变化的量,当密度不变时可以看作是达到化学平衡,故①符合题意;②此题为恒温恒容,反应前后气体物质的量不变的反应,由PV=nRT可知压强p为一个恒定的值,故压强不变不能说明达到平衡,故②不符合题意;③反应前后气体的化学计量数相等,即该可逆反应是一个气体物质的量不变的反应,不管是否平衡,气体的物质的量都是不变的,故③不符合题意;④可逆反应为一个整体,B物质的量浓度不变,则体系中其他气体的浓度均不再变化,故④符合题意;⑤反应体系中有固体A参与,所以气体的质量m为一个变化的量,反应前后气体的化学计量数相等,说明气体总物质的量n为一个恒定的量,所以M为一个变化的量,若M不变,说明已经达到平衡,故⑤符合题意;⑥当反应正逆反应速率相等时,说明已经达到平衡,故⑥符合题意,能表明该反应已达到平衡状态的有①④⑤⑥,
故答案为:A。
【分析】要证明反应已经达到平衡需要证明正逆反应的速率是相等的。
7.(2021高二上·诸暨期末)对于可逆反应2A2(g)+B2(g) 2A2B(g)△H<0。达到平衡,要使正、逆反应的速率都增大,且平衡向右移动,可以采取的措施是( )
A.加入合适的催化剂 B.降低温度
C.增大压强 D.减小压强
【答案】C
【知识点】化学反应速率的影响因素;化学平衡的影响因素;化学平衡移动原理
【解析】【解答】A.加入催化剂正逆反应速率都增大,但平衡不移动,故A不符合;
B.反应是放热反应,降低温度,反应速率减小,正逆反应速率都减小,平衡正向进行,故B不符合;
C.反应是气体体积减小的反应增大压强,反应速率增大,平衡正向进行,故C符合;
D.减小压强反应速率减小,平衡逆向进行,故D不符合;
故答案为C。
【分析】如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,影响反应速率的外界因素有温度、浓度、压强、催化剂以及固体表面积等,一般来说,升高温度、增大浓度、增大压强以及加入催化剂或增大固体的表面积都可增大反应速率,以此解答。
8.(2021高二上·柯桥期末)一定条件下的密闭容器中发生反应: 。当达到平衡时,下列各项措施中,能提高乙烷转化率的是( )
A.缩小容器的容积 B.降低反应的温度
C.分离出部分氢气 D.等容下通入稀有气体
【答案】C
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡的调控
【解析】【解答】已知反应
为正反应是一个吸热的气体体积增大的反应,据此分析解题:
A.缩小容器的容积,即增大压强,平衡逆向移动,乙烷的转化率减小,A不合题意;
B.降低反应的温度,平衡逆向移动,乙烷的转化率减小,B不合题意;
C.分离出部分氢气,减小生成物浓度,平衡正向移动,乙烷的转化率增大,C符合题意;
D.等容下通入稀有气体,体系压强增大,但反应物、生成物的浓度不变,正逆反应速率不变,平衡不移动,乙烷的转化率不变,D不合题意;
故答案为:C。
【分析】分离出部分氢气,减小生成物浓度,平衡正向移动,乙烷的转化率增大
9.(2021高二上·金华期末)下列可逆反应达到平衡后,减压时平衡逆向移动的是( )
A.2NH3(g)N2(g)+3H2(g) B.2NO(g)N2(g)+O2(g)
C.3O2(g)2O3(g) D.CO(aq)+H+(aq)HCO(aq)
【答案】C
【知识点】化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.反应前后气体分子数增多,减小压强,平衡正向移动,A不符合题意;
B.反应前后气体分子数不变,减小压强,平衡不移动,B不符合题意;
C.反应前后气体分子数减少,减小压强,平衡逆向移动,C符合题意;
D.溶液中的反应,无气体参与,改变压强不影响平衡移动,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】对于有气体参加的反应,减压时,平衡向气体分子数增大的方向移动。
10.(2021高二上·渭滨期末)可逆反应aA(s)+bB(g) cC(g)+dD(g)进行过程中,当其他条件不变时,C的体积分数C%与温度(T)、压强(p)的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.达到平衡后,加入催化剂,C的体积分数增大
B.达到平衡后,升高温度,平衡向逆方向移动
C.化学方程式中,b>c+d
D.达到平衡后,增加A的量,平衡向右移动
【答案】B
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.达到平衡后,加入催化剂,化学反应速率增大,但化学平衡不移动,则C的体积分数不变,故A不符合题意;
B.由分析可知,该反应为放热反应,达到平衡后,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故B符合题意;
C.由分析可知,该反应是气体体积增大的反应,则气态物质的化学计量数为b<c+d,故C不符合题意;
D.由方程式可知,A为浓度为定值的固体,达到平衡后,增加A的量,化学反应速率不变,化学平衡不移动,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】解题关键要看懂这两个图,判断谁先达到平衡是原则是:“先拐先平”,在图1中,T2先达到平衡,图2中,P2先达到平衡;然后结和平衡后C的体积分数可以判断该反应放热,b11.(2021高二上·邯郸期中)将一定量的NO和Cl2充入密闭容器中,发生反应2NO(g)+ Cl2(g) 2NOCl(g),建立平衡后,保持温度不变,再充入少量的NO和NOCl,当达到新的平衡时,与旧平衡相比,的值( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
【答案】A
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】根据方程式可知表示该反应的平衡常数,平衡常数只与温度有关系,由于温度不变,则平衡常数不变,即的值不变。
故答案为:A。
【分析】化学平衡常数只跟温度有关,跟浓度、压强、催化剂、体积等无关。
12.(2021高二上·遵义期中)已知反应,该反应的平衡常数表达式为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】平衡常数是指在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,由于固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中,故反应的平衡常数表达式为:,
故答案为:D。
【分析】平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比。
13.(2021高二上·安达月考)已知448℃时反应 的平衡常数是49,则 在该温度下的平衡常数是( )
A. B.2401 C.7 D.
【答案】D
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数
可逆反应的平衡常数
所以,D符合题意;
故答案为:D
【分析】根据反应的化学方程式写出平衡常数的表达式,据此进行计算。
14.(2018高二上·汕头月考)在密团容器中充入1molCO和1molH2O(气),在一定条件下达到平衡时生成了2/3mol CO2(反应为CO+H2O(g) CO2+H2),当其他条件不变,充入的水蒸气改变为2mol时,平衡时生成CO2的物质的量可能是( )
A.0.5mol B.0.95mol
C.1mol D.2/3mol
【答案】B
【知识点】化学平衡移动原理;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】起始充入1molCO和1molH2O,当充入的水蒸气为2mol时,平衡向右移动,CO2的物质的量增加,但CO2不能等于1mol(将不存在平衡,因为CO将等于零),所以CO2有一个界限即大于2/3而小于1。
故答案为:B
【分析】根据勒夏特列原理,可逆反应中,增加反应物,平衡移动生成物的方向移动,最终达到新的平衡状态;增加一种反应物可以提升另一种反应物的转化率,但是不可能达到100%。结合题意,CO不可能完全转化为CO2
15.(2021高二上·泾阳期中)某温度下,将2 mol E和3 mol F充入一密闭容器中,发生反应: ,平衡常数K等于1,在温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的2倍,F百分含量不发生变化,则E的平衡转化率为( )
A.60% B.50% C.40% D.30%
【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】在温度不变的情况下,该反应平衡常数K不变,将容器的体积扩大为原来的2倍,F百分含量不发生变化,说明压强不影响平衡移动,即反应物气体物质系数之和等于生成物气体物质系数之和,得a=1,设平衡时E转化了xmol,容器的体积为VL,则:
有 ,解得x=1.2,故E转化率为 100%=60%。
故答案为:A。
【分析】根据三段式计算。
16.(2020高二上·汕尾期末)利用I2O5可消除CO污染,其反应为:反应为I2O5(s)+5CO(g) 5CO2(g)+I2(s);不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2 mol CO,测得CO2气体体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.b点时,CO的转化率为20%
B.容器内的压强保持恒定,表明反应达到平衡状态
C.b点和d点的化学平衡常数:Kb>Kd
D.0到0.5 min反应速率v(CO)=0.3 mol·L-1·min-1
【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.
根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)=y÷2=0.80,得y=1.6mol,转化率等于=(变化量÷起始量)×100%=(1.6÷2)×100%=80%,A不符合题意;
B.两边计量数相等,所以压强始终不变,不能做平衡状态的标志,B不符合题意;
C.b点比d点时生成物CO2体积分数大,说明进行的程度大,则化学平衡常数:Kb>Kd,C符合题意;
D.0到0.5min时,a点时CO2的体积分数φ(CO2)=0.30,起始时加入的CO为2mol,反应过程中混合气的总物质的量不变,所以a点时n(CO2)=2×0.3=0.6mol,所以消耗的CO为0.6mol,则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)=(0.6mol÷2L)÷0.5min=0.6 mol·L-1·min-1,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据三段式和转化率的计算方法判断;
B. 容器内的压强是不变量,不能说明反应达平衡;
C.b点时CO2的转化率更大,反应更彻底,平衡常数更大;
D.根据三段式和反应速率的计算公式判断。
17.(2021高二上·资阳期末)一定条件下的反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(s) ΔH=QkJ·mol 1,反应过程中化学平衡常数(K)与温度,C的百分含量与时间的关系如图所示,以下说法不正确的是( )
A.Q>0
B.a+b<c
C.K越大,A的转化率越大
D.达到平衡后,增加少量D,平衡逆向移动
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.升高温度平衡常数增大,说明正反应为吸热反应,则Q>0,A不符合题意;
B.压强越大,反应速率越快,达到平衡所需时间越短,所以P1>P2,据图可知压强越大C的百分含量越小,说明该反应为气体系数之和增大的反应,所以a+b<c,B不符合题意;
C.K越大,说明温度越高,平衡正向移动,A的转化率增大,C不符合题意;
D.D为固体,增加少量D,平衡不移动,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.升高温度平衡常数增大;
B.依据"先拐先平数值大";
C.K越大,反应进行的越完全;
D.改变固体的量的多少对平衡无影响。
18.(2020高二上·东城期末)向体积为10L的恒容密闭容器中通入1.1 mol CH4(g)和1.1molH2O(g)制备H2,反应原理为(正反应吸热)。在不同温度(Ta、Tb)下测得容器中n(CO)随时间的变化曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
A.温度Ta<Tb
B.Ta时,CH4的平衡转化率
C.Tb时,平衡时再充入1.1 mol CH4,平衡常数增大
D.Tb时,若改为恒温恒压容器,平衡时n(CO)>0.6mol
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.根据“先拐先平数值大”知,其它条件相同时温度高的先达到平衡状态,根据图知Ta条件下先达到平衡状态,所以Ta>Tb,A不符合题意;
B.由图像可知Ta下,平衡时生成的CO为1mol,根据反应知反应的CH4也是1mol,故CH4的平衡转化率 ,B不符合题意;
C.平衡常数只与温度有关,Tb时,平衡时再充入1.1mol CH4,平衡正向移动但温度不变平衡常数不变,C不符合题意;
D.图中Tb时为恒温恒容条件下发生的反应,随着反应进行气体物质的量增大导致容器内压强增大,如果改为恒温恒压条件下,与原来相比相当于减小压强,减小压强平衡正向移动,反应物的转化率增大,所以平衡时n(CO)>0.6mol,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.根据“先拐先平数值大”知,其它条件相同时温度高的先达到平衡状态;
B. Ta时,平衡转化率a= X 100%;
C.平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变;
D.图中Tb时为恒温恒容条件下发生的反应,随着反应进行气体物质的量增大导致容器内压强增大,如果改为恒温恒压条件下,与原来相比相当于减小压强,减小压强平衡正向移动。
19.(2020二上·宜春期末)在一定温度下,将气体 X 和气体 Y 各 0.16mol 充入 恒容密闭容器中,发生反应: ,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表:
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
下列说法正确的是( )
A.反应前 的平均速率
B.该温度下此反应的平衡常数
C.其他条件不变,再充入 Z ,平衡时 X 的体积分数不变
D.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前 v(逆)> v(正)
【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.前2min内Y物质的量变化为0.16mol-0.12mol=0.04mol,浓度变化量为c(Y)= =0.004mol·L-1,所以v(Y)=0.002mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,故v(Z)=2 v(Y)=2×0.002mol/(L·min)=0.004mol/(L·min),A不符合题意;
B.由表中数据可知7min时,反应到达平衡,平衡时Y的物质的量为0.10mol,反应的Y的物质的量是0.06mol,根据反应方程式中相应物质的物质的量变化关系可知反应产生的Z的物质的量是0.12mol,则平衡时c(X)=c(Y)=0.010mol·L-1,c(Z)=0.012mol·L-1,故化学平衡常数K= =1.44,故B不符合题意;
C.再通入0.2 mol Z,等效为在原平衡基础上增大压强,由于反应前后气体的体积不变,化学平衡不移动,故X的体积分数不变,故C符合题意;
D.该反应正反应是放热反应,降低温度,化学平衡向正反应方向移动,反应达到新平衡前v(逆)<v(正),故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A. 根据 求出Y的反应速率,再根据化学反应速率之比等于化学计量系数之比求Z的反应速率;
B.利用三段式,算出平衡时各物质的物质的量浓度,平衡常数 ;
C.其他条件不变,这是一个气体体积相等的反应,再充入0.2molZ,达到新的平衡,与原平衡等效;
D.温度降低,平衡正向移动, 反应达到新平衡前 v(正)> v(逆)。
20.(2021高二上·泾阳期中)在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见表
物质的量 CO2 H2 CO H2O
甲 amol amol 0mol 0mol
乙 2amol amol 0mol 0mol
丙 0mol 0mol 2amol 2amol
丁 0mol 0mol amol amol
上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是( )
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙
C.丁>乙>丙=甲 D.丙>乙>丁=甲
【答案】D
【知识点】等效平衡
【解析】【解答】甲加入amolCO2、amolH2;乙加入2amolCO2、amolH2;根据等效平衡理论,丙相当于加入2amolCO2、2amolH2;丁相当于加入amolCO2、amolH2;乙和甲比,相当于多加入amolCO2,平衡正向移动,乙中CO的物质的量大于甲;丙和乙比,相当于多加入amolH2,平衡正向移动,丙中CO的物质的量大于乙;丁和甲的投料相同,甲、乙中CO的物质的量相同,所以n(CO)的大小顺序是丙>乙>丁=甲,
故答案为:D。
【分析】根据等效平衡理论分析。
21.(2020高二上·公主岭期中)在一个1L的密闭容器中加2molA和1molB发生反应: 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),达到平衡时C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L,C的体积分数仍为a% 的是( )
A.6mol C+2mol D B.4mol A+2mol B
C.1mol A+0.5mol B+1.5mol C D.3mol C+5mol D
【答案】D
【知识点】等效平衡
【解析】【解答】A、开始加入6molC、2molD,按化学计量数全部折算成反应物,相当于加入4molA和2molB,是原加入A和B的量的2倍,但平衡不移动,C的浓度是2.4mol/L,A不符合题意;
B. 开始加入4molA、2molB,相当于在加入2molA和1molB达平衡后,再加入2molA和1molB,平衡不移动,但是平衡时C的浓度大于1.2mol/L,B不符合题意;
C. 开始加入1mol A、0.5molB和1.5molC,缺少D物质,无法寻找等效量,C不符合题意;
D.D为固体不算体积,开始加入3molC和5molD,按化学计量数把生成物转化为反应物,相当于加入2molA和1molB,与原平衡为等效平衡,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】在一个1L的密闭容器中加2molA和1molB发生反应: 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),达到平衡时C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变,只要所加的物质完全转化为反应物且与2molA和1molB相同,反应达平衡后C的浓度仍是1.2mol/L,C的体积分数仍为a%;据以上分析解答。
二、填空题
22.(2021高二上·杭州期中)在一容积为 2L 的密闭容器内加入 0.2mol的 N2 和 0.5mol的 H 2 ,在一定条件下发生如下反应:
N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH<0。反应中 NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示:
(1)根据图示,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率 v(NH3 )= 。
(2)反应达到平衡后,计算该反应的平衡常数 K= 。
(3)反应达到平衡后,第 5分钟末,保持其它条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡 移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”),化学平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)0.025mol/(L min)
(2)200
(3)向正反应方向;不变
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)由图可知,反应进行到4min时,达到平衡状态,且反应生成c(NH3)=0.10mol/L,因此用NH3表示的反应速率。
(2)由图可知,反应达到平衡时,c(NH3)=0.10mol/L,则可得平衡三段式如下:
所以该温度下反应的平衡常数
(3)保持其他条件不变,把容器的体积缩小一半,则压强增大,平衡向气体分子数减少的方向移动,因此平衡向正反应方向移动。平衡常数只与温度有关,与浓度、压强无关,因此温度不变,增大压强,平衡常数不变。
【分析】(1)由图可知,反应进行到4min时,达到平衡状态,结合公式计算反应速率。
(2)根据平衡三段式和平衡常数的表达式进行计算。
(3)结合压强对平衡移动和平衡常数的影响分析。
23.(2021高二上·浙江期中)硫酰氯 和亚硫酰氯 均是重要的化工试剂,遇水发生剧烈反应,常用作脱水剂.
已知:Ⅰ.
II.
(1)若在绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的 和 ,发生反应: ,下列示意图能说明 时刻反应达到平衡状态的是 (填序号).
(2)为研究不同条件对反应Ⅰ的影响.恒温条件下,向 恒容密闭容器中加入 ,经 反应Ⅰ达到平衡.测得 内 ,则平衡时 的转化率 .保持其他条件不变,反应Ⅰ在恒压条件下进行,达到平衡时 的转化率为 ,则 (填“>”“<”“=”)
【答案】(1)bd
(2)80%;>
【知识点】化学平衡状态的判断;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)a、t1前后,v(正)都在发生变化,因此反应未达到平衡状态,a不符合题意;
b、t1后,体系的压强保持不变,反应过程中,压强为一变量,则当其不变时,说明反应达到平衡状态,b符合题意;
c、t1时,n(SOCl2)=n(SCl2),气体t1后,二者的物质的量继续发生变化,因此t1时,反应未达到平衡状态,c不符合题意;
d、t1后,SO2Cl2的转化率不变,反应达到平衡状态,d符合题意;
故答案为:bd
(2)10min内反应生成SO2的物质的量Δn(SO2)=8.0×10-3mol·L-1·min-1×10min×2L=0.16mol,由反应的化学方程式可知,参与反应的SO2Cl2的物质的量Δn(SO2Cl2)=Δn(SO2)=0.16mol,因此平衡时SO2Cl2的转化率为。
保持其他条件不变,反应Ⅰ在恒压条件下进行,由于反应前后气体分子数增大,压强增大,为保证恒压条件,则容器的体积应增大,此时相当于减小压强作用,平衡正向移动,SO2Cl2的平衡转化率增大,因此α2>α1。
【分析】(1)结合平衡状态的特点“正逆反应速率不变、变量不变”进行分析。
(2)根据SO2的反应速率计算Δn(SO2),结合反应的化学方程式计算Δn(SO2Cl2),从而计算其转化率。若改为恒温恒压条件下进行反应,由于反应前后气体分子数发生变化,为保证恒压,则反应过程中气体体积发生变化,结合压强对平衡移动的影响分析。
24.(2019高二上·蛟河期中)在一定条件下,反应A(g)+B(g)
C(g), H < 0,达到平衡后,根据下列图像判断:
(1)升温,达到新的平衡的是( );
(2)降压,达到新的平衡的是( );
(3)减少C的量,移向新平衡的是( );
(4)增加A的量,移向新平衡的是( ),此时B的转化率 (填“增大”或“减小”或“不变”,下空同);
(5)使用催化剂,达到平衡的是( ),C的质量分数 。
【答案】(1)B
(2)C
(3)E
(4)A;增大
(5)D;不变
【知识点】化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】反应A(g)+B(g) C(g), H<0,达到平衡后。(1)升温,正逆反应速率均增大,平衡逆向移动,则达到新的平衡的图为B;(2)降压,正逆反应速率均减小,平衡正向移动,则达到新的平衡的图为C;(3)减少C的量,瞬间逆反应速率减小,正反应速率不变,随着反应的进行,正反应速率增大,逆反应速率减小,移向新平衡的图是E;(4)增加A的量,瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,随着反应的进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,移向新平衡的图为A,此时B的转化率增大;5)使用催化剂,正逆反应速率增大,平衡不移动,则达到平衡的图为D,C的质量分数不变。
【分析】反应A(g)+B(g) C(g), H<0,达到平衡后,升温、增大反应物的浓度,反应速率增大;降压、减小生成物浓度,反应速率减小;升温平衡逆向移动;降压平衡正向移动;使用催化剂平衡不移动。本题考查化学反应速率的影响因素及化学平衡移动,注意影响化学反应速率的外因有浓度、温度、压强、催化剂等,化学平衡移动的判断利用勒夏特列原理进行判断。
三、综合题
25.(2021高二上·丹东期末)回答下列问题:
(1)工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇,其反应原理为。通过表格中的数值可以推断:该反应的 (填“>”、“<”或“=”)0;其正反应在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。若达到平衡时,液化分离出,反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
温度/ 400 500
平衡常数K 9 5.3
(2)工业上也可以利用和合成甲醇:。某恒温恒容密闭容器中充入和发生反应,测得和浓度随时间变化如上图所示。
①内,的平均反应速率为 ,该温度下的平衡常数为 。若达平衡时,保持温度不变,向容器中再充入、、和各,则此时 (填“>”、“<”或=”)。
②下列说法能说明反应达到化学平衡状态的是 (填字母序号)。
A.的消耗速率与的消耗速率之比为3∶1
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.和的浓度相等时
【答案】(1)<;低温;减小
(2);;>;AC
【知识点】吸热反应和放热反应;化学反应速率;化学反应速率的影响因素;化学平衡状态的判断;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)温度升高平衡常数K减小,则为放热反应,△H<0,;该反应是气体体积减小的反应,则△S<0,△H-T△S<0,反应才能自发进行,则△H<0,其正反应在低温下能自发进行,分离出
,生成物浓度减小,则反应速率将降低;
(2)①内,
的平均反应速率为
,由反应速率之比等于系数比,则
;列三段式:
,
该温度下的平衡常数为
;向容器中再充入
、
、
和
各
,此时
,平衡正向移动,则
>
;
②A.
的消耗速率与
的消耗速率之比为3∶1即正反应速率与逆反应速率相等,能说明平衡,A正确;
B.恒容下体积不变,混合气体总质量不变,则混合气体的密度一直不变,不能说明平衡,B不正确;
C.混合气体总质量不变,反应前后气体分子数不相等,即物质的量变化,当平均相对分子质量不变,能说明平衡,C正确;
D.由于起始浓度未知,
和
的浓度相等时可能是反应进行中实现,不能说明平衡,A正确;
故答案为:AC。
【分析】(1)升高温度,放热反应的平衡常数减小,即该反应的△H<0。反应自发进行的条件是△G=△H﹣T△S<0,△H<0,该反应前后气体的分子数减小,所以△S<0,则只有在低温时能达到△G<0。生成物浓度降低会使反应速率减小。
(2)①根据图示数据,先算出CO2或CH3OH的反应速率,再通过H2与CO2或CH3OH的化学计量数之比等于反应速率之比求解。根据平衡常数公式及达到平衡时各物质的浓度进行求解。充入一定量的物质后,计算此时的浓度常数Q,并与平衡常数K比较。若Q>K,反应逆向进行;若Q=K,反应处于平衡;若Q<K,反应正向进行。
②化学平衡状态的两个主要标志是同一物质的V正=V逆≠0;各物质的含量保持不变。其他都是由此衍生出来的。
A.不同物质的正逆反应速率之比等于化学力量数之比。
B.反应前后混合气体的质量和体积不变,所以不论是否达到平衡,其密度也不变。
C.反应前后混合气体的质量不变,分子数改变,根据
,其平均相对分子质量不变,说明已达到平衡。
D.各物质的含量保持不变是达到平衡的标志。
1 / 1高中化学人教版(2019)选择性必修1第二章第二节 化学平衡
一、单选题
1.(2022高一下·金台期中)某反应进行过程中,各物质物质的量的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A.C,D是生成物 B.反应的方程式为2A + B2C
C.2 min后各物质的量不再变化 D.该反应不是可逆反应
2.对可逆反应2SO2+O2 2SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后, 18O原子()
A.只存在于O2中 B.只存在于O2和SO3中
C.只存在于O2和SO2中 D.存在于O2、SO2和SO3中
3.(2022高一下·丰台期中)在一定条件下的密闭容器中,进行可逆反应:。下列说法中,能说明该反应已经达到化学平衡状态的是( )
A.、、的浓度均不再变化 B.、、三者的浓度相等
C.、、在容器中共存 D.正、逆化学反应速率均为0
4.(2022高一下·柳林期中)在一定温度、容积不变的密闭容器里,下列选项中可用来判断可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)达到平衡的有( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
③A、B、C的浓度不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
⑦A、B、C、D浓度之比为1:3:2:2
A.两个 B.三个 C.四个 D.五个
5.(2020高二上·运城月考)恒温恒容条件下,某密闭容器中发生如下反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),说明该反应已达到平衡状态的是 ( )
A.容器内总压强不随时间改变
B.气体的密度不随时间改变
C.单位时间内生成2 mol HI同时消耗1 mol H2
D.H2的体积分数不随时间改变
6.(2019高二上·浙江期中)一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不再变化时 ②容器内气体的压强不再变化时 ③混合气体的总物质的量不再变化时 ④B的物质的量浓度不再变化时 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ⑥v正(B)=2v逆(C)时
A.①④⑤⑥ B.②③⑥ C.②④⑤⑥ D.只有④
7.(2021高二上·诸暨期末)对于可逆反应2A2(g)+B2(g) 2A2B(g)△H<0。达到平衡,要使正、逆反应的速率都增大,且平衡向右移动,可以采取的措施是( )
A.加入合适的催化剂 B.降低温度
C.增大压强 D.减小压强
8.(2021高二上·柯桥期末)一定条件下的密闭容器中发生反应: 。当达到平衡时,下列各项措施中,能提高乙烷转化率的是( )
A.缩小容器的容积 B.降低反应的温度
C.分离出部分氢气 D.等容下通入稀有气体
9.(2021高二上·金华期末)下列可逆反应达到平衡后,减压时平衡逆向移动的是( )
A.2NH3(g)N2(g)+3H2(g) B.2NO(g)N2(g)+O2(g)
C.3O2(g)2O3(g) D.CO(aq)+H+(aq)HCO(aq)
10.(2021高二上·渭滨期末)可逆反应aA(s)+bB(g) cC(g)+dD(g)进行过程中,当其他条件不变时,C的体积分数C%与温度(T)、压强(p)的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.达到平衡后,加入催化剂,C的体积分数增大
B.达到平衡后,升高温度,平衡向逆方向移动
C.化学方程式中,b>c+d
D.达到平衡后,增加A的量,平衡向右移动
11.(2021高二上·邯郸期中)将一定量的NO和Cl2充入密闭容器中,发生反应2NO(g)+ Cl2(g) 2NOCl(g),建立平衡后,保持温度不变,再充入少量的NO和NOCl,当达到新的平衡时,与旧平衡相比,的值( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
12.(2021高二上·遵义期中)已知反应,该反应的平衡常数表达式为( )
A.
B.
C.
D.
13.(2021高二上·安达月考)已知448℃时反应 的平衡常数是49,则 在该温度下的平衡常数是( )
A. B.2401 C.7 D.
14.(2018高二上·汕头月考)在密团容器中充入1molCO和1molH2O(气),在一定条件下达到平衡时生成了2/3mol CO2(反应为CO+H2O(g) CO2+H2),当其他条件不变,充入的水蒸气改变为2mol时,平衡时生成CO2的物质的量可能是( )
A.0.5mol B.0.95mol
C.1mol D.2/3mol
15.(2021高二上·泾阳期中)某温度下,将2 mol E和3 mol F充入一密闭容器中,发生反应: ,平衡常数K等于1,在温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的2倍,F百分含量不发生变化,则E的平衡转化率为( )
A.60% B.50% C.40% D.30%
16.(2020高二上·汕尾期末)利用I2O5可消除CO污染,其反应为:反应为I2O5(s)+5CO(g) 5CO2(g)+I2(s);不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2 mol CO,测得CO2气体体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.b点时,CO的转化率为20%
B.容器内的压强保持恒定,表明反应达到平衡状态
C.b点和d点的化学平衡常数:Kb>Kd
D.0到0.5 min反应速率v(CO)=0.3 mol·L-1·min-1
17.(2021高二上·资阳期末)一定条件下的反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(s) ΔH=QkJ·mol 1,反应过程中化学平衡常数(K)与温度,C的百分含量与时间的关系如图所示,以下说法不正确的是( )
A.Q>0
B.a+b<c
C.K越大,A的转化率越大
D.达到平衡后,增加少量D,平衡逆向移动
18.(2020高二上·东城期末)向体积为10L的恒容密闭容器中通入1.1 mol CH4(g)和1.1molH2O(g)制备H2,反应原理为(正反应吸热)。在不同温度(Ta、Tb)下测得容器中n(CO)随时间的变化曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
A.温度Ta<Tb
B.Ta时,CH4的平衡转化率
C.Tb时,平衡时再充入1.1 mol CH4,平衡常数增大
D.Tb时,若改为恒温恒压容器,平衡时n(CO)>0.6mol
19.(2020二上·宜春期末)在一定温度下,将气体 X 和气体 Y 各 0.16mol 充入 恒容密闭容器中,发生反应: ,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表:
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
下列说法正确的是( )
A.反应前 的平均速率
B.该温度下此反应的平衡常数
C.其他条件不变,再充入 Z ,平衡时 X 的体积分数不变
D.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前 v(逆)> v(正)
20.(2021高二上·泾阳期中)在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见表
物质的量 CO2 H2 CO H2O
甲 amol amol 0mol 0mol
乙 2amol amol 0mol 0mol
丙 0mol 0mol 2amol 2amol
丁 0mol 0mol amol amol
上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是( )
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙
C.丁>乙>丙=甲 D.丙>乙>丁=甲
21.(2020高二上·公主岭期中)在一个1L的密闭容器中加2molA和1molB发生反应: 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),达到平衡时C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L,C的体积分数仍为a% 的是( )
A.6mol C+2mol D B.4mol A+2mol B
C.1mol A+0.5mol B+1.5mol C D.3mol C+5mol D
二、填空题
22.(2021高二上·杭州期中)在一容积为 2L 的密闭容器内加入 0.2mol的 N2 和 0.5mol的 H 2 ,在一定条件下发生如下反应:
N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH<0。反应中 NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示:
(1)根据图示,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率 v(NH3 )= 。
(2)反应达到平衡后,计算该反应的平衡常数 K= 。
(3)反应达到平衡后,第 5分钟末,保持其它条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡 移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”),化学平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
23.(2021高二上·浙江期中)硫酰氯 和亚硫酰氯 均是重要的化工试剂,遇水发生剧烈反应,常用作脱水剂.
已知:Ⅰ.
II.
(1)若在绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的 和 ,发生反应: ,下列示意图能说明 时刻反应达到平衡状态的是 (填序号).
(2)为研究不同条件对反应Ⅰ的影响.恒温条件下,向 恒容密闭容器中加入 ,经 反应Ⅰ达到平衡.测得 内 ,则平衡时 的转化率 .保持其他条件不变,反应Ⅰ在恒压条件下进行,达到平衡时 的转化率为 ,则 (填“>”“<”“=”)
24.(2019高二上·蛟河期中)在一定条件下,反应A(g)+B(g)
C(g), H < 0,达到平衡后,根据下列图像判断:
(1)升温,达到新的平衡的是( );
(2)降压,达到新的平衡的是( );
(3)减少C的量,移向新平衡的是( );
(4)增加A的量,移向新平衡的是( ),此时B的转化率 (填“增大”或“减小”或“不变”,下空同);
(5)使用催化剂,达到平衡的是( ),C的质量分数 。
三、综合题
25.(2021高二上·丹东期末)回答下列问题:
(1)工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇,其反应原理为。通过表格中的数值可以推断:该反应的 (填“>”、“<”或“=”)0;其正反应在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。若达到平衡时,液化分离出,反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
温度/ 400 500
平衡常数K 9 5.3
(2)工业上也可以利用和合成甲醇:。某恒温恒容密闭容器中充入和发生反应,测得和浓度随时间变化如上图所示。
①内,的平均反应速率为 ,该温度下的平衡常数为 。若达平衡时,保持温度不变,向容器中再充入、、和各,则此时 (填“>”、“<”或=”)。
②下列说法能说明反应达到化学平衡状态的是 (填字母序号)。
A.的消耗速率与的消耗速率之比为3∶1
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.和的浓度相等时
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】化学反应的可逆性;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A. C为生成物,D为反应的催化剂,故A不符合题意;
B. 反应的方程式为,故B不符合题意;
C. 2min后,反应达到平衡状态,各组分物质的量不再变化,C符合题意;
D. 2min后,反应物和生成物同时存在,且物质的量不发生变化,该反应为可逆反应,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.A、B物质的量逐渐减小,为反应物,C的物质的量增大,为生成物,D反应前后不变,为催化剂;
B.根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比确定反应的方程式;
C.2min时反应达到平衡;
D.该反应存在限度。
2.【答案】D
【知识点】化学反应的可逆性
【解析】【解答】由于该反应为可逆反应,加入18O2后反应向正反应方向进行,这样在SO3中就含有了18O,而含18O的SO3分解,就会使18O进入SO2。故反应一段时间后三者中都含有18O。
故答案为:D
【分析】可逆反应中正逆反应同时进行,所以氧气中的氧原子可进入二氧化硫和三氧化硫,据此解答即可。
3.【答案】A
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.、、的浓度均不再变化,说明该反应已经达到化学平衡状态,故A选;
B.、、三者的浓度相等,不能说明浓度是否不变,不能说明该反应已经达到化学平衡状态,故B不选;
C.该反应为可逆反应,反应开始后,、、在容器中一定共存,不能说明该反应已经达到化学平衡状态,故C不选;
D.平衡时,正、逆化学反应速率相等,但均不为0;正、逆化学反应速率均为0不是平衡状态,故D不选;
故答案为:A。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不为0,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此判断。
4.【答案】D
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】①C的生成速率与C的消耗速率相等,达平衡状态,故符合题意;
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,都体现的逆向,故不符合题意;
③A、B、C的浓度不再改变,达平衡状态,正逆反应速率相等,故符合题意;
④混合气体的密度不再改变,说明气体的物质的量不变,达平衡状态,正逆反应速率相等,故符合题意;
⑤混合气体的总压强不再改变,说明总物质的量不变,达平衡状态,故符合题意;
⑥混合气体的总物质的量不再改变,达平衡状态,故符合题意;
⑦A、B、C、D浓度之比为1:3:2:2,而不是不变,故不符合题意;
综上所述,②⑦不符合题意,
故答案为:D。
【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变,据此判断。
5.【答案】D
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.该反应为气体等体积反应,反应过程中气体总物质的量不变,恒温条件下,气体总物质的量之比等于其压强之比,因此反应过程中压强不会发生变化,因此不能根据压强判断反应是否达到平衡状态,故A项不选;
B.反应过程中,气体总质量不变,容器体积不变,因此气体密度始终不变,因此不能根据气体密度判断反应是否达到平衡状态,故B项不选;
C.生成HI与消耗H2均表示正反应速率,任意时刻均满足生成2 mol HI同时消耗1 mol H2,不能说明正逆反应速率相等,因此无法判断反应是否达到平衡,故C项不选;
D.反应进行过程中,气体总物质的量不变,反应未达到平衡时,H2(g)的物质的量会发生变化,因此H2的体积分数会发生变化,若H2的体积分数不随时间改变,说明正逆反应速率相等,可说明反应达到平衡状态,故D项选;
综上所述,说明该反应已达到平衡状态的是D项,
故答案为D。
【分析】反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物理量不再发生变化,根据“当变化物理量不再变化时,可说明反应达到平衡状态”进行分析解答。
6.【答案】A
【知识点】化学平衡状态的判断
【解析】【解答】①在恒容条件下,气体的总体积V恒定,反应体系中有固体A参与,所以气体的质量为一个变化的量,可知密度为一个变化的量,当密度不变时可以看作是达到化学平衡,故①符合题意;②此题为恒温恒容,反应前后气体物质的量不变的反应,由PV=nRT可知压强p为一个恒定的值,故压强不变不能说明达到平衡,故②不符合题意;③反应前后气体的化学计量数相等,即该可逆反应是一个气体物质的量不变的反应,不管是否平衡,气体的物质的量都是不变的,故③不符合题意;④可逆反应为一个整体,B物质的量浓度不变,则体系中其他气体的浓度均不再变化,故④符合题意;⑤反应体系中有固体A参与,所以气体的质量m为一个变化的量,反应前后气体的化学计量数相等,说明气体总物质的量n为一个恒定的量,所以M为一个变化的量,若M不变,说明已经达到平衡,故⑤符合题意;⑥当反应正逆反应速率相等时,说明已经达到平衡,故⑥符合题意,能表明该反应已达到平衡状态的有①④⑤⑥,
故答案为:A。
【分析】要证明反应已经达到平衡需要证明正逆反应的速率是相等的。
7.【答案】C
【知识点】化学反应速率的影响因素;化学平衡的影响因素;化学平衡移动原理
【解析】【解答】A.加入催化剂正逆反应速率都增大,但平衡不移动,故A不符合;
B.反应是放热反应,降低温度,反应速率减小,正逆反应速率都减小,平衡正向进行,故B不符合;
C.反应是气体体积减小的反应增大压强,反应速率增大,平衡正向进行,故C符合;
D.减小压强反应速率减小,平衡逆向进行,故D不符合;
故答案为C。
【分析】如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,影响反应速率的外界因素有温度、浓度、压强、催化剂以及固体表面积等,一般来说,升高温度、增大浓度、增大压强以及加入催化剂或增大固体的表面积都可增大反应速率,以此解答。
8.【答案】C
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡的调控
【解析】【解答】已知反应
为正反应是一个吸热的气体体积增大的反应,据此分析解题:
A.缩小容器的容积,即增大压强,平衡逆向移动,乙烷的转化率减小,A不合题意;
B.降低反应的温度,平衡逆向移动,乙烷的转化率减小,B不合题意;
C.分离出部分氢气,减小生成物浓度,平衡正向移动,乙烷的转化率增大,C符合题意;
D.等容下通入稀有气体,体系压强增大,但反应物、生成物的浓度不变,正逆反应速率不变,平衡不移动,乙烷的转化率不变,D不合题意;
故答案为:C。
【分析】分离出部分氢气,减小生成物浓度,平衡正向移动,乙烷的转化率增大
9.【答案】C
【知识点】化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.反应前后气体分子数增多,减小压强,平衡正向移动,A不符合题意;
B.反应前后气体分子数不变,减小压强,平衡不移动,B不符合题意;
C.反应前后气体分子数减少,减小压强,平衡逆向移动,C符合题意;
D.溶液中的反应,无气体参与,改变压强不影响平衡移动,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】对于有气体参加的反应,减压时,平衡向气体分子数增大的方向移动。
10.【答案】B
【知识点】化学平衡的影响因素;化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.达到平衡后,加入催化剂,化学反应速率增大,但化学平衡不移动,则C的体积分数不变,故A不符合题意;
B.由分析可知,该反应为放热反应,达到平衡后,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故B符合题意;
C.由分析可知,该反应是气体体积增大的反应,则气态物质的化学计量数为b<c+d,故C不符合题意;
D.由方程式可知,A为浓度为定值的固体,达到平衡后,增加A的量,化学反应速率不变,化学平衡不移动,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】解题关键要看懂这两个图,判断谁先达到平衡是原则是:“先拐先平”,在图1中,T2先达到平衡,图2中,P2先达到平衡;然后结和平衡后C的体积分数可以判断该反应放热,b11.【答案】A
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】根据方程式可知表示该反应的平衡常数,平衡常数只与温度有关系,由于温度不变,则平衡常数不变,即的值不变。
故答案为:A。
【分析】化学平衡常数只跟温度有关,跟浓度、压强、催化剂、体积等无关。
12.【答案】D
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】平衡常数是指在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,由于固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中,故反应的平衡常数表达式为:,
故答案为:D。
【分析】平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比。
13.【答案】D
【知识点】化学平衡常数
【解析】【解答】可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数
可逆反应的平衡常数
所以,D符合题意;
故答案为:D
【分析】根据反应的化学方程式写出平衡常数的表达式,据此进行计算。
14.【答案】B
【知识点】化学平衡移动原理;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】起始充入1molCO和1molH2O,当充入的水蒸气为2mol时,平衡向右移动,CO2的物质的量增加,但CO2不能等于1mol(将不存在平衡,因为CO将等于零),所以CO2有一个界限即大于2/3而小于1。
故答案为:B
【分析】根据勒夏特列原理,可逆反应中,增加反应物,平衡移动生成物的方向移动,最终达到新的平衡状态;增加一种反应物可以提升另一种反应物的转化率,但是不可能达到100%。结合题意,CO不可能完全转化为CO2
15.【答案】A
【知识点】化学平衡常数;化学反应速率与化学平衡的综合应用;化学平衡的计算
【解析】【解答】在温度不变的情况下,该反应平衡常数K不变,将容器的体积扩大为原来的2倍,F百分含量不发生变化,说明压强不影响平衡移动,即反应物气体物质系数之和等于生成物气体物质系数之和,得a=1,设平衡时E转化了xmol,容器的体积为VL,则:
有 ,解得x=1.2,故E转化率为 100%=60%。
故答案为:A。
【分析】根据三段式计算。
16.【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.
根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)=y÷2=0.80,得y=1.6mol,转化率等于=(变化量÷起始量)×100%=(1.6÷2)×100%=80%,A不符合题意;
B.两边计量数相等,所以压强始终不变,不能做平衡状态的标志,B不符合题意;
C.b点比d点时生成物CO2体积分数大,说明进行的程度大,则化学平衡常数:Kb>Kd,C符合题意;
D.0到0.5min时,a点时CO2的体积分数φ(CO2)=0.30,起始时加入的CO为2mol,反应过程中混合气的总物质的量不变,所以a点时n(CO2)=2×0.3=0.6mol,所以消耗的CO为0.6mol,则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)=(0.6mol÷2L)÷0.5min=0.6 mol·L-1·min-1,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据三段式和转化率的计算方法判断;
B. 容器内的压强是不变量,不能说明反应达平衡;
C.b点时CO2的转化率更大,反应更彻底,平衡常数更大;
D.根据三段式和反应速率的计算公式判断。
17.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】A.升高温度平衡常数增大,说明正反应为吸热反应,则Q>0,A不符合题意;
B.压强越大,反应速率越快,达到平衡所需时间越短,所以P1>P2,据图可知压强越大C的百分含量越小,说明该反应为气体系数之和增大的反应,所以a+b<c,B不符合题意;
C.K越大,说明温度越高,平衡正向移动,A的转化率增大,C不符合题意;
D.D为固体,增加少量D,平衡不移动,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.升高温度平衡常数增大;
B.依据"先拐先平数值大";
C.K越大,反应进行的越完全;
D.改变固体的量的多少对平衡无影响。
18.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;化学平衡移动原理;化学平衡状态的判断
【解析】【解答】A.根据“先拐先平数值大”知,其它条件相同时温度高的先达到平衡状态,根据图知Ta条件下先达到平衡状态,所以Ta>Tb,A不符合题意;
B.由图像可知Ta下,平衡时生成的CO为1mol,根据反应知反应的CH4也是1mol,故CH4的平衡转化率 ,B不符合题意;
C.平衡常数只与温度有关,Tb时,平衡时再充入1.1mol CH4,平衡正向移动但温度不变平衡常数不变,C不符合题意;
D.图中Tb时为恒温恒容条件下发生的反应,随着反应进行气体物质的量增大导致容器内压强增大,如果改为恒温恒压条件下,与原来相比相当于减小压强,减小压强平衡正向移动,反应物的转化率增大,所以平衡时n(CO)>0.6mol,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.根据“先拐先平数值大”知,其它条件相同时温度高的先达到平衡状态;
B. Ta时,平衡转化率a= X 100%;
C.平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变;
D.图中Tb时为恒温恒容条件下发生的反应,随着反应进行气体物质的量增大导致容器内压强增大,如果改为恒温恒压条件下,与原来相比相当于减小压强,减小压强平衡正向移动。
19.【答案】C
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素
【解析】【解答】A.前2min内Y物质的量变化为0.16mol-0.12mol=0.04mol,浓度变化量为c(Y)= =0.004mol·L-1,所以v(Y)=0.002mol/(L·min),速率之比等于化学计量数之比,故v(Z)=2 v(Y)=2×0.002mol/(L·min)=0.004mol/(L·min),A不符合题意;
B.由表中数据可知7min时,反应到达平衡,平衡时Y的物质的量为0.10mol,反应的Y的物质的量是0.06mol,根据反应方程式中相应物质的物质的量变化关系可知反应产生的Z的物质的量是0.12mol,则平衡时c(X)=c(Y)=0.010mol·L-1,c(Z)=0.012mol·L-1,故化学平衡常数K= =1.44,故B不符合题意;
C.再通入0.2 mol Z,等效为在原平衡基础上增大压强,由于反应前后气体的体积不变,化学平衡不移动,故X的体积分数不变,故C符合题意;
D.该反应正反应是放热反应,降低温度,化学平衡向正反应方向移动,反应达到新平衡前v(逆)<v(正),故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A. 根据 求出Y的反应速率,再根据化学反应速率之比等于化学计量系数之比求Z的反应速率;
B.利用三段式,算出平衡时各物质的物质的量浓度,平衡常数 ;
C.其他条件不变,这是一个气体体积相等的反应,再充入0.2molZ,达到新的平衡,与原平衡等效;
D.温度降低,平衡正向移动, 反应达到新平衡前 v(正)> v(逆)。
20.【答案】D
【知识点】等效平衡
【解析】【解答】甲加入amolCO2、amolH2;乙加入2amolCO2、amolH2;根据等效平衡理论,丙相当于加入2amolCO2、2amolH2;丁相当于加入amolCO2、amolH2;乙和甲比,相当于多加入amolCO2,平衡正向移动,乙中CO的物质的量大于甲;丙和乙比,相当于多加入amolH2,平衡正向移动,丙中CO的物质的量大于乙;丁和甲的投料相同,甲、乙中CO的物质的量相同,所以n(CO)的大小顺序是丙>乙>丁=甲,
故答案为:D。
【分析】根据等效平衡理论分析。
21.【答案】D
【知识点】等效平衡
【解析】【解答】A、开始加入6molC、2molD,按化学计量数全部折算成反应物,相当于加入4molA和2molB,是原加入A和B的量的2倍,但平衡不移动,C的浓度是2.4mol/L,A不符合题意;
B. 开始加入4molA、2molB,相当于在加入2molA和1molB达平衡后,再加入2molA和1molB,平衡不移动,但是平衡时C的浓度大于1.2mol/L,B不符合题意;
C. 开始加入1mol A、0.5molB和1.5molC,缺少D物质,无法寻找等效量,C不符合题意;
D.D为固体不算体积,开始加入3molC和5molD,按化学计量数把生成物转化为反应物,相当于加入2molA和1molB,与原平衡为等效平衡,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】在一个1L的密闭容器中加2molA和1molB发生反应: 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),达到平衡时C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变,只要所加的物质完全转化为反应物且与2molA和1molB相同,反应达平衡后C的浓度仍是1.2mol/L,C的体积分数仍为a%;据以上分析解答。
22.【答案】(1)0.025mol/(L min)
(2)200
(3)向正反应方向;不变
【知识点】化学反应速率;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)由图可知,反应进行到4min时,达到平衡状态,且反应生成c(NH3)=0.10mol/L,因此用NH3表示的反应速率。
(2)由图可知,反应达到平衡时,c(NH3)=0.10mol/L,则可得平衡三段式如下:
所以该温度下反应的平衡常数
(3)保持其他条件不变,把容器的体积缩小一半,则压强增大,平衡向气体分子数减少的方向移动,因此平衡向正反应方向移动。平衡常数只与温度有关,与浓度、压强无关,因此温度不变,增大压强,平衡常数不变。
【分析】(1)由图可知,反应进行到4min时,达到平衡状态,结合公式计算反应速率。
(2)根据平衡三段式和平衡常数的表达式进行计算。
(3)结合压强对平衡移动和平衡常数的影响分析。
23.【答案】(1)bd
(2)80%;>
【知识点】化学平衡状态的判断;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)a、t1前后,v(正)都在发生变化,因此反应未达到平衡状态,a不符合题意;
b、t1后,体系的压强保持不变,反应过程中,压强为一变量,则当其不变时,说明反应达到平衡状态,b符合题意;
c、t1时,n(SOCl2)=n(SCl2),气体t1后,二者的物质的量继续发生变化,因此t1时,反应未达到平衡状态,c不符合题意;
d、t1后,SO2Cl2的转化率不变,反应达到平衡状态,d符合题意;
故答案为:bd
(2)10min内反应生成SO2的物质的量Δn(SO2)=8.0×10-3mol·L-1·min-1×10min×2L=0.16mol,由反应的化学方程式可知,参与反应的SO2Cl2的物质的量Δn(SO2Cl2)=Δn(SO2)=0.16mol,因此平衡时SO2Cl2的转化率为。
保持其他条件不变,反应Ⅰ在恒压条件下进行,由于反应前后气体分子数增大,压强增大,为保证恒压条件,则容器的体积应增大,此时相当于减小压强作用,平衡正向移动,SO2Cl2的平衡转化率增大,因此α2>α1。
【分析】(1)结合平衡状态的特点“正逆反应速率不变、变量不变”进行分析。
(2)根据SO2的反应速率计算Δn(SO2),结合反应的化学方程式计算Δn(SO2Cl2),从而计算其转化率。若改为恒温恒压条件下进行反应,由于反应前后气体分子数发生变化,为保证恒压,则反应过程中气体体积发生变化,结合压强对平衡移动的影响分析。
24.【答案】(1)B
(2)C
(3)E
(4)A;增大
(5)D;不变
【知识点】化学平衡移动原理;化学平衡转化过程中的变化曲线
【解析】【解答】反应A(g)+B(g) C(g), H<0,达到平衡后。(1)升温,正逆反应速率均增大,平衡逆向移动,则达到新的平衡的图为B;(2)降压,正逆反应速率均减小,平衡正向移动,则达到新的平衡的图为C;(3)减少C的量,瞬间逆反应速率减小,正反应速率不变,随着反应的进行,正反应速率增大,逆反应速率减小,移向新平衡的图是E;(4)增加A的量,瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,随着反应的进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,移向新平衡的图为A,此时B的转化率增大;5)使用催化剂,正逆反应速率增大,平衡不移动,则达到平衡的图为D,C的质量分数不变。
【分析】反应A(g)+B(g) C(g), H<0,达到平衡后,升温、增大反应物的浓度,反应速率增大;降压、减小生成物浓度,反应速率减小;升温平衡逆向移动;降压平衡正向移动;使用催化剂平衡不移动。本题考查化学反应速率的影响因素及化学平衡移动,注意影响化学反应速率的外因有浓度、温度、压强、催化剂等,化学平衡移动的判断利用勒夏特列原理进行判断。
25.【答案】(1)<;低温;减小
(2);;>;AC
【知识点】吸热反应和放热反应;化学反应速率;化学反应速率的影响因素;化学平衡状态的判断;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1)温度升高平衡常数K减小,则为放热反应,△H<0,;该反应是气体体积减小的反应,则△S<0,△H-T△S<0,反应才能自发进行,则△H<0,其正反应在低温下能自发进行,分离出
,生成物浓度减小,则反应速率将降低;
(2)①内,
的平均反应速率为
,由反应速率之比等于系数比,则
;列三段式:
,
该温度下的平衡常数为
;向容器中再充入
、
、
和
各
,此时
,平衡正向移动,则
>
;
②A.
的消耗速率与
的消耗速率之比为3∶1即正反应速率与逆反应速率相等,能说明平衡,A正确;
B.恒容下体积不变,混合气体总质量不变,则混合气体的密度一直不变,不能说明平衡,B不正确;
C.混合气体总质量不变,反应前后气体分子数不相等,即物质的量变化,当平均相对分子质量不变,能说明平衡,C正确;
D.由于起始浓度未知,
和
的浓度相等时可能是反应进行中实现,不能说明平衡,A正确;
故答案为:AC。
【分析】(1)升高温度,放热反应的平衡常数减小,即该反应的△H<0。反应自发进行的条件是△G=△H﹣T△S<0,△H<0,该反应前后气体的分子数减小,所以△S<0,则只有在低温时能达到△G<0。生成物浓度降低会使反应速率减小。
(2)①根据图示数据,先算出CO2或CH3OH的反应速率,再通过H2与CO2或CH3OH的化学计量数之比等于反应速率之比求解。根据平衡常数公式及达到平衡时各物质的浓度进行求解。充入一定量的物质后,计算此时的浓度常数Q,并与平衡常数K比较。若Q>K,反应逆向进行;若Q=K,反应处于平衡;若Q<K,反应正向进行。
②化学平衡状态的两个主要标志是同一物质的V正=V逆≠0;各物质的含量保持不变。其他都是由此衍生出来的。
A.不同物质的正逆反应速率之比等于化学力量数之比。
B.反应前后混合气体的质量和体积不变,所以不论是否达到平衡,其密度也不变。
C.反应前后混合气体的质量不变,分子数改变,根据
,其平均相对分子质量不变,说明已达到平衡。
D.各物质的含量保持不变是达到平衡的标志。
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