选择性必修1 第二章 第二节 化学平衡 同步练习题(含解析)

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选择性必修1 第二章 第二节 化学平衡 同步练习题
一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题4分，共40分）
1． 勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A．NO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅
B．对2HI(g)H2(g)＋I2(g)平衡体系加压，颜色迅速变深
C．合成氨工业采用高温、高压工艺提高氨的产率
D．配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑以防止Fe2＋被氧化
2． 一定温度下，在恒容的密闭容器中建立下列平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是(　　)
A．混合气体的平均密度不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
3． 在密闭容器中，反应X2(g)＋Y2(g)2XY(g)　ΔH>0，达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是(　　)
A．图Ⅰ是升高温度的变化情况 B．图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况
C．图Ⅲ是增大压强的变化情况 D．图Ⅲ是升高温度的变化情况
4． 只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)
A．K值不变，平衡可能移动
B．平衡向右移动时，K值不一定变化
C．K值有变化，平衡一定移动
D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值也增大2倍
5． 如图是温度和压强对反应X(？)＋Y(？)??2Z(？)影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示反应达到平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(　　)
A．该反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z可能均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．10 kPa时平衡常数为K1,100 kPa时平衡常数为K2，则K1＞K2
6． 对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究结果和示意图相符的是
选项 A B C D
研究 结果 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响
图示
7． Burns和Dainton研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下：
①Cl2(g)2Cl·(g)　快
②CO(g)＋Cl·(g)COCl·(g)　快
③COCl·(g)＋Cl2(g)COCl2(g)＋Cl·(g)　慢
其中反应②存在v正＝k正c(CO)·c(Cl·)、v逆＝k逆c(COCl·)。下列说法正确的是(　　)
A．反应①的活化能大于反应③的
B．反应②的平衡常数K＝
C．要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应②的速率
D．选择合适的催化剂能加快该反应的速率，并提高COCl2的平衡产率
8． 甲醇是重要的化工原料，具有广泛的开发和应用前景。在容积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图1所示。下列说法正确的是(　　)
A．p总1＜p总2
B．混合气体的密度不再发生变化，说明该反应已达到平衡状态
C．图2中M点能正确表示600 K时该反应平衡常数的对数(lg K)
D．若p总1＝0.25 MPa，则Y点的平衡常数Kp＝32(MPa)－2
9． 一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．压强：p1>p2
B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb
C．a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2)
D．a点：NH3的转化率为
10．甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(CO和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0。一定条件下，往一密闭容器中充入一定量的CO(g)与H2(g)，该反应的平衡常数K随温度变化的曲线如图1所示，反应体系中CO的平衡转化率α(CO)与温度和压强的关系如图2所示，下列说法错误的是(　　)
A．图1中曲线a能正确反映该反应的平衡常数与温度的变化关系
B．图2中p1＞p2＞p3
C．在不同温度、压强下进行该反应，α(CO)不可能相等
D．若α(CO)＝α(H2)(H2的平衡转化率)，则合成气中＝2.0
二、填空题（本题包括5个小题，共60分）
11．（12分）在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)＋B(g) 2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：
①4 mol A＋2 mol B　 ②2 mol A＋1 mol B＋2 mol C ③2 mol C＋1 mol B　
④2 mol C ⑤1 mol A＋0.5 mol B＋1 mol C
(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol/L的是________(填序号)。
(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：
Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝________。
Ⅱ.若a＝0.5，则b＝________，c＝________。
Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是________；________。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)
12．(10分)某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，填写下列空白。
(1)该反应的化学方程式为_______________________。
(2) 反应开始至2 min，气体Z的平均反应速率v(Z)＝ 。
(3)若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：
①压强是开始时的________倍。
②若此时将容器的体积缩小为原来的，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
(4)上述反应在t1～t6内反应速率与时间图像如图所示，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则下列说法正确的是________(填标号)。
A．在t1时增大了压强
B．在t3时加入催化剂
C．在t4时降低了温度
D．t2～t3时X的转化率最高
13．（12分）在一密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化关系如图1所示。
　
(1)压强p1________p2(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)M、N两点的化学反应速率：vM________vN(填“＞”“＜”或“＝”)。
(3)对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(Kp)，则M点时，平衡常数Kp＝________(p1＝5 MPa)。
(4)甲、乙两个恒容密闭容器的体积相同，向甲中加入1 mol CO和2 mol H2，向乙中加入2 mol CO和4 mol H2，测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示，则L、M两点容器内压强：p(M)________2p(L)，平衡常数：K(M)________K(L)( 填“＞”“＜”或“＝”)。
14．(12分)甲烷是重要的气体燃料和化工原料。回答下列问题：
(1)利用甲烷制备合成气的化学方程式CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)一定温度下，在恒容的密闭容器中发生上述反应，下列表示反应达到平衡状态的有 (填标号)。
A．v正(CH4) = v逆(H2O)
B．气体压强不再变化
C．单位时间每消耗1 mol CH4，同时产生3 mol H2
D．CH4与H2的物质的量之比为1∶3
(2)在某密闭容器中通入2 mol CH4和2 mol H2O(g)，在不同条件下发生反应CH4(g) ＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
① p1 p2（填“＞”“＜”或“＝”），该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。
② m、n、q三点的化学平衡常数大小关系为________。
③ 若q点对应的纵坐标为30，此时甲烷的转化率为 ，该条件下的化学平衡常数Kp=________（用含有p1的表达式表示。用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数Kp，已知分压＝总压×气体物质的量分数）
15．（14分）三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
反应2SiHCl3(g) == SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
(1) 343 K时反应的平衡转化率α= %。平衡常数K343K=______（保留2位小数）。
(2)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。
(3)比较a、b处反应速率大小：υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的 =______（保留1位小数）。
1.答案：A
解析：2NO2(g)N2O4(g)的反应体系中，加压时平衡向正反应方向移动，但加压的瞬间c(NO2)浓度增大，颜色变深，然后浓度再逐渐减小，颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释，故A正确；反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)是气体体积不变的反应，加压时平衡不移动，但因体积减小，c(I2)增大，颜色加深，不能用勒夏特列原理来解释，故B错误；N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，加压有利于反应正向进行，但升温却抑制反应的正向进行，不能用勒夏特列原理解释，故C错误；配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑来防止Fe2＋的氧化，发生的反应是不可逆过程，故D错误。
2.答案：C
解析：A项，碳是固体，混合气体的平均密度＝总质量/体积，体积一定，气体的总质量可变，密度可变，所以混合气体的平均密度不再发生变化，能说明已达到化学平衡状态；B项，根据反应可知，v正(CO)＝v正(H2O)，若v正(CO)＝v逆(H2O)，则v正(H2O)＝v逆(H2O)，说明反应达到平衡状态；C项，生成n mol CO的同时生成n mol H2，不能说明反应达到平衡状态，故选C；D项，1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键，断裂2 mol H—O键同时生成1 mol H—H键，说明反应达到平衡状态。
3.答案：A
解析：升高温度，正、逆反应速率均增大，从平衡右移可知，正反应速率更大，A项正确；扩大容器体积，即减小体系压强，正、逆反应速率均减小，因是气体分子数不变的反应，故平衡不移动，B项错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，但平衡不移动，C项错误；升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，平衡右移，新平衡时XY%应增大，D项错误。
4.答案：D
解析：因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为K，D项错误。
5.答案：C
解析：由题图可知，温度越高，反应达到平衡时混合气体中Z的体积分数越大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，A错误。相同温度下，压强越大，平衡时混合气体中Z的体积分数越小，说明平衡逆向移动，则该反应的正反应为气体分子总数增大的反应，Z为气态，X和Y中只有一种是气态，若X、Y、Z同时为气态，反应前后气体的化学计量数之和相等，则增大压强，平衡不移动，Z的体积分数不变，B错误，C正确。平衡常数只与温度有关，与压强无关，同一温度下，改变压强，平衡常数不变，D错误。
6.答案：C
解析：该反应中增大压强平衡向正反应方向移动，则氨气的体积分数增大，并且压强越大，化学反应速率越大，达到化学平衡的时间越少，与图象不符，A错误；因该反应是放热反应，升高温度化学平衡向逆反应反应移动，则氮气的转化率降低，与图象中转化率增大不符， B错误；反应平衡后，增大氮气的量，则这一瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，然后正反应速率在不断减小，逆反应速率不断增大，直到新的平衡，与图象符合，C正确；因催化剂对化学平衡无影响，但催化剂加快化学反应速率，则有催化剂时达到化学平衡的时间少，与图象不符，D错误。
7.答案：B
解析：选B　A项，反应①为快反应，反应③为慢反应，活化能越小，反应速率越快，反应①的活化能小于反应③，错误；B项，平衡时正、逆反应速率相等，则k正c(CO)·c(Cl·)＝k逆c(COCl·)，即得K＝＝，正确；C项，反应③反应速率较慢，要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应③的速率，错误；D项，催化剂能加快反应速率，但不能影响平衡移动，则选择合适的催化剂能加快该反应的速率，不能提高COCl2的平衡产率，错误。
8.答案：B
解析：压强增大，CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)平衡正向移动，甲醇物质的量增大，故p总1＞p总2，A错误；ρ＝，气体质量不变，容器容积可变，达到平衡时，容器容积不变，则ρ不变，故混合气体的密度不再发生变化可说明该反应已达到平衡状态，B正确；由图1可知，压强一定时，升高温度，甲醇的物质的量减少，平衡逆向移动，则lg K减小，由图2知，500 K时，lg K对应的点为Q，升温lg K减小，故N点能正确表示600 K时该反应平衡常数的对数(lg K)，C错误；X、Y点温度相同，则平衡常数相同，X点甲醇的物质的量为0.25 mol，则列三段式可得：
　　　　　　CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
起始量/mol　　0.5　　 1　 　　　0
转化量/mol 0.25 0.5 0.25
平衡量/mol 0.25 0.5 0.25
则K(Y)＝K(X)＝
＝64(MPa)－2，D错误。
到平衡状态，C错误；压缩容器容积过程中平衡逆向移动，n(H2NCOONH4)增大，D错误。
9.答案：B
解析：该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1Kb，故B正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3??N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨的物质的量为1 mol，反应的氨的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨的转化率为，故D错误。
10.答案：C
解析　由题干可知该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故题图1中曲线a能正确反映该反应的平衡常数和温度的变化关系，A正确；该反应是气体分子数减少的反应，增大压强，平衡正向移动，α(CO)增大，故其他条件不变时，压强越大，CO的平衡转化率越大，p1＞p2＞p3，B正确；其他条件不变，温度升高，CO的平衡转化率减小，其他条件不变，压强增大，CO的平衡转化率增大，故在不同温度、压强下进行该反应，α(CO)可能相等，C错误；当反应物的投料比等于化学计量数之比时，反应物的转化率相等，故＝2.0时α(CO)＝α(H2)，D正确。
11. 答案　(1)④⑤
(2)Ⅰ.2　Ⅱ.0.25　1.5　Ⅲ.a＋c＝2　b＋c/2＝1
解析　(1)该反应m＋n≠p＋q且条件为恒温、恒容，所以要满足“等量等效”。将②③④⑤的加料方式全部进行“一边倒”转化为反应物A和B的量后，只有④⑤的加料方式与2 mol A和1 mol B的加料方式完全一致。(2)根据“一边倒”的方式进行转化，即a mol A＋b mol B＋c mol C等价转化为a mol A＋b mol B＋(c mol A＋c/2 mol B)。
12. 答案 （1）3X＋Y2Z (2分) （2）0.05 mol·L-1·min-1 (2分)
（3）① 0.9 (2分)　② 放热 (2分)　 （4） B (2分)
解析：（1）反应中X、Y的物质的量减少，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.3 mol∶0.1 mol∶0.2 mol＝3∶1∶2，所以反应的化学方程式为3X＋Y2Z。
（2）反应开始至2 min，用气体Z表示的平均反应速率为v＝＝0.05 mol·L-1·min-1。
（3）①根据图像可知，反应开始时混合气体的物质的量＝(1.0＋1.0)mol＝2.0 mol，达到平衡状态时混合气体物质的量＝(0.9＋0.7＋0.2)mol＝1.8 mol，恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等于其压强之比，所以平衡状态时体系的压强是开始时的＝0.9倍。
②若此时将容器的体积缩小为原来的，则压强增大，平衡正向移动，达到平衡时，容器内温度升高，说明正反应为放热反应。
（4）A项，在t1时，正反应速率不变，逆反应速率增大，说明t1时增大了生成物浓度，错误；B项，X、Y、Z均为气体，3X＋Y2Z为不等体积的可逆反应，在t3时，正、逆反应速率增大相同的倍数，说明在t3时加入催化剂，正确；C项，在t4时，正、逆反应速率都减小且逆反应速率大于正反应速率，由上述分析可知，该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，应该是正、逆反应速率都减小且正反应速率大于逆反应速率，错误；D项，由图像可知，在t1时改变条件平衡逆向移动，X的转化率减小，在t3时加入催化剂平衡不移动，X的转化率不变，在t4时改变条件平衡逆向移动，X的转化率减小，所以在t0～t1时X的转化率最高，错误。
13.答案：(1)＞　(2)＞　(3)(MPa)－2　(4)＞　＜
解析：(1)根据反应方程式，增大压强，平衡向正反应方向移动，CH3OH物质的量增多，根据图像，作等温线，p1对应甲醇的物质的量大于p2时的，因此p1＞p2；(2)M、N两点温度相等，M点的压强大于N点压强，压强越大，反应速率越快，v(M)＞v(N)；(3)利用“三段式”进行分析，M点CH3OH物质的量为0.25 mol，因此有
　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
n始　　1　　 2　　　　　0
n消 0.25 0.50 0.25
n平 0.75 1.5 0.25
平衡常数Kp＝＝；
(4)M点和L点，CO的转化率相同，因为体积相同，且乙中气体是甲中气体的2倍，则相同温度时p(M)＝2p(L)，M点温度高，因此p(M)＞2p(L)；平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，温度越高反应进行的限度越小，平衡常数越小，因此K(M)＜K(L)。
14．答案（1）AB （2）① ＞ 吸热 ② Kq＞Kn＞Km ③ 25% 0.03P12
解析：（1）v正(CH4) = v正(H2O) 可得出v正(H2O) = v逆(H2O) 达到化学平衡，A正确；该反应是反应前后气体体积改变的反应，所以恒容下，压强不变既平衡。B正确；C指相同反应方向 ，不能判断；CH4与H2的物质的量之比为1∶3,不能说明物质的量及物质的量浓度不变，无法判断平衡状态。
（2）①该反应是气体分子数增大的反应，加压平衡逆向移动，甲烷体积分数增多，故P1＞P2；观察图像可知，温度升高，甲烷的体积分数减少，说明平衡正向移动，故该反应为吸热反应。②平衡常数只与温度有关，温度升高，K值增大。
③ CH4(g) ＋ H2O(g)CO(g) ＋ 3H2(g)
起始物质的量/mol 2　 2　　 0　　　 0
转化物质的量/mol x x x 3 x
平衡物质的量/mol 2- x 2- x x 3x
（2- x）/ (2- x＋2- x＋ x＋3x ) = 0.3 x = 0.5 mol, 甲烷的转化率为25%。
CH4(g) 、H2O(g)、CO(g) 、3H2(g)的物质的分数分别为：3/10、3/10、1/10、3/10
KP == 0.03 P12。
15．答案（1）22　 0.02
（2）及时移去产物　 改进催化剂　提高反应物压强(浓度)
（3）大于　 1.3
解析：（1）由题图可知，343 K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L-1，则有
　　　　　　　　2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
起始浓度/mol·L-1 1　　　　　 0　　　 0
转化浓度/mol·L-1 0.22 0.11 0.11
平衡浓度/mol·L-1 0.78 0.11 0.11
则343 K时该反应的平衡常数K343 K＝0.11×0.11/(0.782) ≈ 0.02。
（2）在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。
（3）温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：va＞vb。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则有v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此时SiHCl3的平衡转化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.782＝k逆×0.112，0.02。a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，
所以=0.8；==0.1；所以
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