2024苏教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第三单元 化学平衡的移动（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024苏教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第三单元 化学平衡的移动（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 644.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-08 19:31:20 | ||
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文档简介
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2024苏教版新教材高中化学选择性必修1
第三单元 化学平衡的移动
基础过关练
题组一 浓度变化对化学平衡的影响
1.在恒温恒容的条件下,反应X(g)+Y(g) Z(g)+W(s)已达平衡,能使平衡正向移动的措施是( )
A.减小Z或W的浓度
B.增大W的浓度
C.减小Y的浓度
D.增大X或Y的浓度
2.(2020湖北荆州沙市中学期中)已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性,其还原产物Cr3+在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡:Cr2(橙色,aq)+H2O(l) 2Cr(黄色,aq)+2H+(aq)。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
题组二 压强变化对化学平衡的影响
3.在注射器中充入NO2,平衡后在恒温下进行压缩,若体积减小,则( )
A.体系颜色比原来深
B.体系颜色比原来浅
C.体系颜色不变
D.注射器内压强不变
4.反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡状态,下列各种情况中,不会使化学平衡发生移动的是( )
①减少部分NH4HS固体
②容器容积不变,充入少量氨气
③容积、温度一定,充入氦气
④温度、容积一定,充入SO2气体
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
题组三 温度变化对化学平衡的影响
5.(2022北京八一学校月考)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可由如下反应制得:
PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) ΔH=-93.0 kJ/mol
某温度下,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态。实验数据如下表所示。
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 0 0.24 0.36 0.40 0.40
下列说法正确的是( )
A.升高温度,平衡向正反应方向移动
B.增大压强(改变容器体积),活化分子百分数增大,反应速率加快
C.该温度下,反应的化学平衡常数的数值为
D.0~150 s内的v(PCl3)=2.4×10-3 mol/(L·s)
6.(2022江苏高邮临泽阶段测试)在容积不变的密闭容器中加入一定量的A和B,发生反应:A(g)+B(g) C(g),在相同时间内,测得不同温度下A的转化率如表所示。下列说法正确的是( )
温度/℃ 100 200 300 400 500
A的转 化率/% 30 75 75 50 18
A.该反应的正反应是吸热反应
B.200 ℃、A的转化率为75%时,反应达到平衡状态
C.300 ℃时,若继续加入一定量的A,该反应正向进行,平衡常数K值 增大
D.400 ℃时,若B的平衡浓度为0.25 mol·L-1,则该反应的平衡常数K=4
7.(2021江苏扬州江都大桥高级中学学情调研)在3个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:SO2(g)+2NO(g) 2NO2(g)+S(s)。改变容器Ⅰ的反应温度,平衡时c(NO2)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
容器 编号 温度/K 起始物质的量/mol
SO2 NO NO2 S
Ⅰ 0.5 0.6 0 0
Ⅱ T1 0.5 1 0.5 1
Ⅲ T2 0.5 0.2 1 1
A.该反应的ΔH>0
B.T1时,该反应的平衡常数为
C.容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1时达到平衡,总压强之比小于1∶2
D.若T2题组四 化学平衡移动原理的应用
8.(2020安徽淮北第一中学月考)对于任何一个化学反应平衡体系,采用以下措施,一定会使化学反应发生平衡移动的是( )
A.加入一种反应物
B.升高温度
C.对平衡体系增加压强
D.使用催化剂
9.(2020广东深圳人大附中期中)反应:X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,达到平衡时,下列说法不正确的是( )
A.减小容器容积,平衡不移动
B.增大c(X),Y的转化率增大
C.降低温度,X的转化率增大
D.加入催化剂,Z的产率增大
10.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.反应ClO-+H2O HClO+OH-,通入二氧化碳气体,溶液的漂白性 增强
B.合成氨工业上采用高温条件下反应
C.为了增大汽水中二氧化碳的溶解量,采用加压方式
D.对于反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH<0,达到平衡后,升温使气体颜色变深
11.(2022江苏淮安期末)对于某密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列有关说法错误的是( )
A.增大可增大N2的转化率
B.使用催化剂可缩短达到平衡的时间
C.降低温度有利于提高N2的平衡转化率
D.增大压强能加快N2的反应速率,提高N2的转化率
能力提升练
题组一 外界条件对化学平衡的影响
1.(2021河南重点高中期中)已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸,溶液由粉红色变为蓝色,存在平衡:[Co(H2O)6]2+(aq)+4Cl-(aq) [CoCl4]2-(aq)+6H2O(l),ΔH>0。下列说法错误的是( )
A.当溶液颜色不再变化时,反应达到平衡状态
B.加水,水的浓度增大,溶液由蓝色变为粉红色
C.将上述蓝色溶液置于冰水浴中,溶液变为粉红色
D.向上述蓝色溶液中加入少量KCl固体,溶液蓝色加深
2.(2021江苏扬州江都大桥高级中学学情调研)二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。在一定压强下,反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的ΔH<0
B.在D点时v(正)C.若B、C点的平衡常数分别为KB、KC,则KB>KC
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
3.(2020河北安平中学月考)已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是 ( )
A.达平衡后降低温度,混合气体平均相对分子质量减小
B.使用催化剂能加快反应速率,缩短达平衡所需的时间且提高A2的转化率
C.达平衡后升高温度并增大压强,有可能每一组分的百分含量都不改变,但平衡常数一定发生改变
D.达平衡后,降低温度、减小压强都有利于该平衡向正反应方向移动
4.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.硫酸工业中使用五氧化二钒作为催化剂
B.实验室利用排饱和食盐水的方法来收集氯气
C.工业合成氨,采用高压条件
D.保持恒温恒容,反应2HI(g) H2(g)+I2(g)平衡后,加入氢气体系颜色变浅
5.(2021江苏如皋期初调研)甲醇是常见的有机溶剂和化工原料。以CO2和H2为原料合成甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1。在压强一定,CO2和H2起始物质的量之比为1∶3的条件下,测得反应相同时间,不同催化剂作用下CO2的转化率随温度的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.a>0
B.250 ℃时,催化剂活性:AC.在使用催化剂A的条件下,延长反应时间,可以使CO2的转化率由X点变为Y点
D.在使用催化剂B的条件下,250 ℃时,增大压强,可以使CO2的转化率达到Z点
6.(2022江苏扬州邗江期中检测)温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列说法正确的是( )
A.反应在前50 s的平均速率v(Cl2)=0.003 2 mol/(L·s)
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.12 mol/L,则反应的ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.80 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)D.平衡后,减小压强(扩大容器体积)不利于提高PCl5的平衡转化率
题组二 平衡移动与化学平衡常数的关系
7.(2020北京房山期末)CH4-CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2),有利于减轻温室效应,其主要反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ·mol-1,同时存在积碳反应:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH=+75 kJ·mol-1,消碳反应:CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH=+172 kJ·mol-1,积碳会影响催化剂的活性,一定时间内积碳量和反应温度的关系如图。下列说法正确的是( )
A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳
B.增大CO2与CH4的物质的量之比CH4的转化率增大
C.升高温度,积碳反应的化学平衡常数K减小,消碳反应的K增大
D.600 ℃后,继续升温,积碳反应的化学反应速率减慢,消碳反应的化学反应速率加快,积碳量减少
8.(2021安徽皖北名校联考)(1)25 ℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如下表。
热化学方程式 平衡常数
① 2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1=a kJ·mol-1 K1
② 4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2=b kJ·mol-1 K2
③ 2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3 K3
则该温度下,ΔH3= kJ·mol-1;K3= (用K1和K2表示)。
(2)25 ℃时,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和 0.04 mol Cl2发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ实线所示,则ΔH3 (填“>”“<”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图Ⅰ虚线所示,则改变的条件是 ;5 min时,再充入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2,则达平衡后混合气体的平均相对分子质量将 (填“增大”“减小”或“不变”)。图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是 (填“甲”或“乙”),a值为 。
图Ⅰ 图Ⅱ
(3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入一密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数为 Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
题组三 等效平衡
9.(2022四川成都双流月考)425 ℃时,在1 L密闭容器中发生化学反应,体系中物质的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A.图①中t0时,反应达到平衡状态
B.图①中t0时,三种物质的物质的量相同
C.当反应都达平衡时,图①②中c(HI)相等
D.图①②中当c(HI)=3.16 mol/L时,反应达到平衡状态
10.(2021重庆铁路中学月考)某温度下,在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g)发生反应H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g),其起始浓度如表所示,已知平衡时甲中H2的转化率为60%。下列判断正确的是( )
容器 起始浓度(mol/L)
H2 CO2
甲 0.010 0.010
乙 0.020 0.010
丙 0.020 0.020
A.刚开始反应时,乙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
B.平衡时,乙中H2的转化率大于60%
C.平衡时,丙中c(CO)=0.008 mol/L
D.该温度下,平衡常数K=
题组四 平衡转化率
11.(2021江苏南京二十九中阶段测试)随着聚酯工业的快速发展,氯化氢的产出量迅速增长。将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。某科研人员研究的催化氧化法为4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)。如图为体积不变的密闭容器中,进料总物质的量一定,c(HCl)∶c(O2)分别为1∶1、4∶1、7∶1时HCl的平衡转化率随温度变化的关系。下列说法正确的是 ( )
A.反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH>0
B.①对应的曲线表示的c(HCl)∶c(O2)=7∶1
C.400 ℃,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=4∶1时,O2平衡转化率为76%
D.对于③表示的反应,100 ℃时,用更高效的催化剂可以提高HCl的平衡转化率
12.(2022四川广安月考)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:
CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH=+247.1 kJ·mol-1
H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示,下列有关说法不正确的是( )
A.曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化
B.反应:3CO2(g)+CH4(g) 2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+329.5 kJ·mol-1
C.升高温度、减小压强均有利于提高CH4的平衡转化率
D.恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,可通过改变CO2的量、使用高效催化剂等特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值
13.利用辉钼矿冶炼钼的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s) Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH。在压强为0.1 MPa的条件下,测得达到平衡时的有关气体体积分数的变化如图中实线所示,下列判断正确的是( )
A.通过图像曲线变化规律无法判断ΔH正负
B.a为CO变化曲线,b为水蒸气变化曲线
C.压强为0.5 MPa时,虚线Ⅱ可能为H2的变化曲线
D.M点H2的转化率为75%
答案全解全析
基础过关练
1.D 增大反应物的浓度或减小生成物的浓度可使平衡向正反应方向移动,但注意本题中物质W是固体,可视其浓度为常数,故改变物质W的量对平衡无影响,D项正确。
2.D 在平衡体系中加入酸,平衡逆向移动,Cr2浓度增大,橙色加深;加入碱,平衡正向移动,溶液变黄,A项正确。②中溶液变成绿色,Cr2被乙醇还原生成了Cr3+,B项正确。②中溶液呈酸性,④中溶液呈碱性,酸性条件下Cr2可氧化乙醇,而在碱性条件下不能,说明酸性条件下Cr2的氧化性强,C项正确。若向④溶液中加入70%的硫酸至过量,溶液呈酸性,可以氧化乙醇,溶液变绿色,D项错误。
3.A 对于可逆反应2NO2(g,红棕色) N2O4(g,无色),增大压强,平衡正向移动,NO2的量减小,但NO2的浓度比原来大,故体系颜色变深。
4.C ①改变固体的量不能使化学平衡发生移动;②充入少量氨气,即增大NH3的浓度,平衡向逆反应方向移动;③容积、温度一定,充入氦气,体系的总压强增大,但NH3和H2S的浓度并未改变,所以平衡不移动; ④温度、容积一定,充入SO2气体,SO2+2H2S 3S+2H2O,H2S的浓度减小,所以平衡将向生成H2S的方向移动,即向正反应方向移动。故C项正确。
5.C 反应ΔH<0,正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A错误;改变容器体积而增大压强,各物质的浓度增大,反应速率加快,活化分子百分数不变,B错误;由题表可知250 s时反应达到平衡,此时n(PCl5)=0.4 mol,则有:
PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)
起始(mol) 2 1 0
变化(mol) 0.4 0.4 0.4
平衡(mol) 1.6 0.6 0.4
该温度下,反应的化学平衡常数K===,C正确;0~ 150 s内的v(PCl3)=v(PCl5)==1.2×10-3 mol/(L·s),D错误。
6.D 温度升高,反应速率加快,在相同时间内,反应物的转化率应增大,从300 ℃升至400 ℃、500 ℃时,A的转化率反而降低,说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,所以正反应为放热反应,A项错误;若200 ℃时反应已达到平衡状态,对放热反应,该温度下A的转化率应大于300 ℃时A的转化率,表中两个温度时A的转化率相等,说明200 ℃时,反应没有达到平衡状态,B项错误;K值只与温度和具体反应有关,加入A,K值不变,C项错误;400 ℃时,反应达到平衡状态,A的平衡转化率为50%,根据反应A(g)+B(g) C(g)可知,平衡时c(A)=c(C),B的平衡浓度为0.25 mol·L-1,则该反应的平衡常数K===4,D项正确。
7.D T1时,反应达到平衡时二氧化氮浓度为0.2 mol/L,由题意可建立如下三段式:
SO2(g) + 2NO(g) 2NO2(g)+S(s)
起(mol/L) 0.5 0.6 0
变(mol/L) 0.1 0.2 0.2
平(mol/L) 0.4 0.4 0.2
则T1时,该反应的平衡常数为==,一氧化氮的体积分数为×100%=40%。升高温度,二氧化氮的浓度减小,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,A错误;T1时,该反应的平衡常数为,B错误;T1时,容器Ⅰ中平衡时气体的总物质的量为1 mol,容器Ⅱ中气体的起始物质的量为2 mol,浓度商Qc==0.5<,反应正向进行,平衡时气体的物质的量小于2 mol,则容器Ⅰ与容器Ⅱ的总压强之比大于1∶2,C错误;T1时,容器Ⅰ中平衡时一氧化氮的体积分数为40%,由表格数据可知,容器Ⅲ相当于起始加入1 mol二氧化硫和1.2 mol一氧化氮,若T28.B 加入固体反应物,平衡不移动,A项错误;升高温度,化学平衡一定向吸热反应方向移动,B项正确;对平衡体系增加压强,若没有气体参加反应或反应前后气体分子数相等,则平衡不发生移动,C项错误;使用催化剂,只能改变反应速率,从而改变反应达到平衡的时间,不能使平衡发生移动,D项错误。
9.D 该反应为反应前后气体体积不变的反应,减小容器的容积,相当于加压,平衡不移动,A项正确;增大X的浓度,平衡正向移动,Y的转化率增大,B项正确;降低温度,平衡正向移动,X的转化率增大,C项正确;加入催化剂,平衡不移动,Z的产率不变,D项错误。
10.B A项,通入的二氧化碳气体与OH-反应,使题述平衡正向移动,HClO的浓度增大,溶液的漂白性增强,能够用勒夏特列原理解释;B项,合成氨反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,所以高温不利于合成氨,升高温度的目的是加快化学反应速率,不能用勒夏特列原理解释;C项,压强越大,气体在水中的溶解量越大,能够用勒夏特列原理解释;D项,反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,Br2(g)的浓度增大,气体颜色变深,能够用勒夏特列原理解释。
11.A 增大,相当于增加N2的量,N2的转化率降低,A错误;使用催化剂可加快反应速率,缩短达到平衡的时间,B正确;该反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,有利于提高N2的平衡转化率,C正确;气体的化学计量数之和左边大于右边,缩小容器体积而增大压强平衡向正反应方向移动,能加快N2的反应速率并提高N2的转化率,D正确。
能力提升练
1.B 当溶液颜色不再变化时,说明有关离子的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,A项正确;水是纯液体,B项错误;正反应吸热,将题述蓝色溶液置于冰水浴中,温度降低,平衡逆向移动,溶液变为粉红色,C项正确;向题述蓝色溶液中加入少量KCl固体,氯离子浓度增大,平衡正向移动,溶液蓝色加深,D项正确。
2.B 升高温度,SO3的百分含量降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,不选A;曲线上的点都是平衡点,D点SO3的百分含量低于相同温度平衡点的含量,说明D点未到达平衡状态,反应正在向正反应方向进行,v(正)>v(逆),选B;升高温度,平衡向逆反应方向移动,温度越高平衡常数越小,B点的温度低于C点的温度,平衡常数KB>KC,不选C;恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,容器的容积增大,参与反应的气体的压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,即平衡逆向移动,不选D。
3.C 达平衡后降低温度,平衡正向移动,气体总的物质的量减小,混合气体平均相对分子质量增大,A项错误。催化剂不能使平衡移动,不能提高A2的转化率,B项错误。达平衡后升高温度,平衡逆向移动;增大压强,平衡正向移动,所以有可能每一组分的百分含量都不改变,温度改变,平衡常数一定改变,C项正确。减小压强该平衡向逆反应方向移动,D项错误。
4.A 催化剂不影响化学平衡,A项符合题意;氯水中存在平衡:Cl2+H2O H++Cl-+HClO,饱和食盐水中c(Cl-)较大,所以实验室可以利用排饱和食盐水的方法收集氯气,B项不符合题意;加压合成氨反应的平衡正向移动,有利于氨的生成,C项不符合题意;加入氢气,平衡逆向移动,体系颜色变浅,D项不符合题意。
5.D 温度较低时即便有催化剂,反应速率也较慢,此时反应未达到平衡,随温度升高反应速率逐渐加快,CO2的转化率增大,当反应达到平衡时,催化剂A、B的曲线重合。平衡后继续升高温度,CO2的转化率降低,平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,a<0,A错误;250 ℃时,在使用催化剂A的条件下反应速率更快,即催化剂活性:A>B,B错误;X点处的反应已经达到平衡,延长反应时间,CO2的转化率不变,C错误;在使用催化剂B的条件下,250 ℃时,测定转化率时反应还未达到平衡,增大压强可以加快反应速率,提高该时段内CO2的转化率,D正确。
6.B 50 s内,Δn(PCl3)=0.16 mol,Δc(PCl3)==0.08 mol/L, v(PCl3)==0.001 6 mol/(L·s),v(Cl2)=v(PCl3)=0.001 6 mol/ (L·s),A错误;平衡时n(PCl3)=0.2 mol,保持其他条件不变,升高温度,再平衡时,c(PCl3)=0.12 mol/L,则n(PCl3)=0.12 mol/L×2 L=0.24 mol,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,B正确;据表格数据可列出三段式:
PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)
开始(mol/L) 0.5 0 0
变化(mol/L) 0.1 0.1 0.1
平衡(mol/L) 0.4 0.1 0.1
平衡常数K==0.025,起始时向容器中充入1.80 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,则起始时PCl5的浓度为0.9 mol/L、PCl3的浓度为0.1 mol/L、Cl2的浓度为0.1 mol/L,浓度商Qc=≈0.011,Qcv(逆),C错误;平衡后减小压强,根据勒夏特列原理,平衡正向移动,有利于提高PCl5的平衡转化率,D错误。
7.B 反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)的正反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,CH4的平衡转化率降低,A项错误。假设CH4的物质的量不变,增大CO2的物质的量,CO2与CH4的物质的量之比增大,对于反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)平衡正向移动,CH4的转化率增大,B项正确。平衡常数只与温度有关,积碳反应和消碳反应都是吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,两个反应的平衡常数K都增大,C项错误。根据题图,600 ℃后,继续升温,积碳量减少,但温度升高,积碳反应和消碳反应的反应速率都加快,D项错误。
8.答案 (1)2a-b
(2)< 加入催化剂 增大 乙 2
(3) (MPa)-2
解析 (1)已知:①2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1= a kJ·mol-1,K1;②4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2=b kJ·mol-1,K2;将①×2-②可得2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3=2ΔH1-ΔH2=(2a-b)kJ·mol-1,则平衡常数K3=。(2)由题图Ⅰ可知,随反应的进行压强先增大后减小,5 min时达到平衡状态,推知开始因反应是放热的,随着反应正向进行,温度逐渐升高,压强增大;随着反应正向进行,反应物浓度减小,压强减小,当压强不再改变时,达到平衡状态,反应焓变ΔH<0。根据图Ⅰ虚线知,化学反应速率加快,但平衡不移动,因此改变的条件为加入催化剂。5 min时,再充入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2,相当于增大压强,反应③的平衡正向移动,则再次达平衡后混合气体的平均相对分子质量将增大。反应③2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3,由于ΔH3<0,所以升高温度,平衡逆向移动,K减小,则lgK减小,正确的曲线为乙。25 ℃时,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2发生题述反应③,设消耗氯气物质的量为x mol,列三段式如下:
2NO(g)+ Cl2(g) 2NOCl(g)
起始量(mol) 0.08 0.04 0
变化量(mol) 2x x 2x
平衡量(mol) 0.08-2x 0.04-x 2x
由题图Ⅰ可知,反应前后气体的压强之比为6∶5,则(0.08-2x+0.04-x+2x)∶(0.08+0.04)=5∶6,解得x=0.02,平衡常数K3==100,25 ℃时,lgK=lg100=2,即a=2。(3)在300 ℃、8 MPa下,将二氧化碳和氢气按物质的量之比为1∶3通入反应容器中,达平衡后测得二氧化碳的平衡转化率为50%,设投入CO2的物质的量为1 mol,投入H2的物质的量为3 mol,列三段式如下:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起(mol) 1 3 0 0
转(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5
平(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5
分压=总压×物质的量分数,则p(CO2)=8 MPa×= MPa, p(H2)=8 MPa×=4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa×= MPa,p(H2O)= 8 MPa×= MPa,Kp= (MPa)-2= (MPa)-2。
9.A 由图①可知,t0后H2(g)、I2(g)的浓度在减小,HI(g)的浓度在增大,反应正向进行,则t0时反应还没有达到平衡状态,A错误;由图①可知,t0时三种物质的物质的量浓度相等,容器为1 L,则t0时三种物质的物质的量相等,B正确;恒温恒容条件下,开始加入2 mol/L的H2(g)和2 mol/L的I2(g)与开始加入4 mol/L的HI(g)建立的平衡完全等同,平衡时,图①、②中c(HI)相等,C正确;当c(HI)=3.16 mol/L时,H2(g)、I2(g)、HI(g)的浓度均不再变化,此时两容器中的反应均达到平衡状态,D正确。
10.D 浓度越大反应速率越快,由题表中数据可知,反应速率:丙>乙>甲,即丙中最快,甲中最慢,A错误;乙与甲相比,相当于甲平衡后再充入氢气,则乙中氢气的转化率小于甲中,即乙中H2的转化率小于60%,B错误;根据表格数据可知,甲、丙为等效平衡,平衡时,甲、丙中H2和CO2的转化率相等,甲中H2的转化率为60%,则平衡时甲容器内c(CO)=0.010 mol/L×60%=0.006 mol/L,丙中c(CO)是甲中的2倍,丙中c(CO)=0.012 mol/L,C错误;对于甲容器:
H2(g)+ CO2(g)H2O(g)+CO(g)
开始(mol/L) 0.010 0.010 0 0
变化(mol/L) 0.006 0.006 0.006 0.006
平衡(mol/L) 0.004 0.004 0.006 0.006
所以K==,D正确。
11.C 温度升高,HCl的平衡转化率变小,即升高温度,平衡逆向移动,所以该可逆反应的正反应是放热反应,即ΔH<0,A错误;其他条件一定时,进料比c(HCl)∶c(O2)越大,HCl的平衡转化率越低,因此①对应的曲线表示的c(HCl)∶c(O2)=1∶1,B错误;400 ℃,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=4∶1时,HCl平衡转化率为76%,进料比正好等于HCl和O2的化学计量数之比,则HCl与O2平衡转化率相等,即O2平衡转化率为76%,C正确;使用更高效的催化剂只是改变反应速率,缩短达到平衡的时间,对平衡转化率无影响,D错误。
12.D CH4只参与一个反应,CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g),而CO2参与两个反应,则反应中CO2的消耗量一定大于甲烷的消耗量,相同温度下CO2的转化率一定大于甲烷的转化率,所以曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化,曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化,A正确;①CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH=+247.1 kJ·mol-1, ②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①+②×2得到反应3CO2(g)+CH4(g) 2H2O(g)+4CO(g)的ΔH=(+247.1 kJ·mol-1)+(+41.2 kJ·mol-1)×2=+329.5 kJ·mol-1,B正确;CH4与CO2重整的反应是一个气体体积增大的吸热反应,升高温度和减小压强,平衡均向正反应方向移动,有利于提高CH4的平衡转化率,C正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能使平衡移动,所以使用高效催化剂不能改变CH4的转化率,D错误。
13.C 随温度升高,氢气体积分数减小,说明平衡正向移动,ΔH>0,A错误;升温平衡正向移动,一氧化碳和水蒸气体积分数增大,水蒸气是一氧化碳体积分数的2倍,a为水蒸气变化曲线,b为CO变化曲线,B错误;题述反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,压强为0.5 MPa时,氢气体积分数增大,虚线Ⅱ可能为H2的变化曲线,C正确;M点氢气体积分数为40%,设H2的起始量为4 mol,转化量为x mol,则=40%,x=2,M点H2的转化率=×100%=50%,D错误。
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2024苏教版新教材高中化学选择性必修1
第三单元 化学平衡的移动
基础过关练
题组一 浓度变化对化学平衡的影响
1.在恒温恒容的条件下,反应X(g)+Y(g) Z(g)+W(s)已达平衡,能使平衡正向移动的措施是( )
A.减小Z或W的浓度
B.增大W的浓度
C.减小Y的浓度
D.增大X或Y的浓度
2.(2020湖北荆州沙市中学期中)已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性,其还原产物Cr3+在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡:Cr2(橙色,aq)+H2O(l) 2Cr(黄色,aq)+2H+(aq)。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
题组二 压强变化对化学平衡的影响
3.在注射器中充入NO2,平衡后在恒温下进行压缩,若体积减小,则( )
A.体系颜色比原来深
B.体系颜色比原来浅
C.体系颜色不变
D.注射器内压强不变
4.反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡状态,下列各种情况中,不会使化学平衡发生移动的是( )
①减少部分NH4HS固体
②容器容积不变,充入少量氨气
③容积、温度一定,充入氦气
④温度、容积一定,充入SO2气体
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
题组三 温度变化对化学平衡的影响
5.(2022北京八一学校月考)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可由如下反应制得:
PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) ΔH=-93.0 kJ/mol
某温度下,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态。实验数据如下表所示。
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 0 0.24 0.36 0.40 0.40
下列说法正确的是( )
A.升高温度,平衡向正反应方向移动
B.增大压强(改变容器体积),活化分子百分数增大,反应速率加快
C.该温度下,反应的化学平衡常数的数值为
D.0~150 s内的v(PCl3)=2.4×10-3 mol/(L·s)
6.(2022江苏高邮临泽阶段测试)在容积不变的密闭容器中加入一定量的A和B,发生反应:A(g)+B(g) C(g),在相同时间内,测得不同温度下A的转化率如表所示。下列说法正确的是( )
温度/℃ 100 200 300 400 500
A的转 化率/% 30 75 75 50 18
A.该反应的正反应是吸热反应
B.200 ℃、A的转化率为75%时,反应达到平衡状态
C.300 ℃时,若继续加入一定量的A,该反应正向进行,平衡常数K值 增大
D.400 ℃时,若B的平衡浓度为0.25 mol·L-1,则该反应的平衡常数K=4
7.(2021江苏扬州江都大桥高级中学学情调研)在3个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:SO2(g)+2NO(g) 2NO2(g)+S(s)。改变容器Ⅰ的反应温度,平衡时c(NO2)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
容器 编号 温度/K 起始物质的量/mol
SO2 NO NO2 S
Ⅰ 0.5 0.6 0 0
Ⅱ T1 0.5 1 0.5 1
Ⅲ T2 0.5 0.2 1 1
A.该反应的ΔH>0
B.T1时,该反应的平衡常数为
C.容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1时达到平衡,总压强之比小于1∶2
D.若T2
8.(2020安徽淮北第一中学月考)对于任何一个化学反应平衡体系,采用以下措施,一定会使化学反应发生平衡移动的是( )
A.加入一种反应物
B.升高温度
C.对平衡体系增加压强
D.使用催化剂
9.(2020广东深圳人大附中期中)反应:X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,达到平衡时,下列说法不正确的是( )
A.减小容器容积,平衡不移动
B.增大c(X),Y的转化率增大
C.降低温度,X的转化率增大
D.加入催化剂,Z的产率增大
10.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.反应ClO-+H2O HClO+OH-,通入二氧化碳气体,溶液的漂白性 增强
B.合成氨工业上采用高温条件下反应
C.为了增大汽水中二氧化碳的溶解量,采用加压方式
D.对于反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH<0,达到平衡后,升温使气体颜色变深
11.(2022江苏淮安期末)对于某密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列有关说法错误的是( )
A.增大可增大N2的转化率
B.使用催化剂可缩短达到平衡的时间
C.降低温度有利于提高N2的平衡转化率
D.增大压强能加快N2的反应速率,提高N2的转化率
能力提升练
题组一 外界条件对化学平衡的影响
1.(2021河南重点高中期中)已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸,溶液由粉红色变为蓝色,存在平衡:[Co(H2O)6]2+(aq)+4Cl-(aq) [CoCl4]2-(aq)+6H2O(l),ΔH>0。下列说法错误的是( )
A.当溶液颜色不再变化时,反应达到平衡状态
B.加水,水的浓度增大,溶液由蓝色变为粉红色
C.将上述蓝色溶液置于冰水浴中,溶液变为粉红色
D.向上述蓝色溶液中加入少量KCl固体,溶液蓝色加深
2.(2021江苏扬州江都大桥高级中学学情调研)二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。在一定压强下,反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的ΔH<0
B.在D点时v(正)
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
3.(2020河北安平中学月考)已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是 ( )
A.达平衡后降低温度,混合气体平均相对分子质量减小
B.使用催化剂能加快反应速率,缩短达平衡所需的时间且提高A2的转化率
C.达平衡后升高温度并增大压强,有可能每一组分的百分含量都不改变,但平衡常数一定发生改变
D.达平衡后,降低温度、减小压强都有利于该平衡向正反应方向移动
4.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.硫酸工业中使用五氧化二钒作为催化剂
B.实验室利用排饱和食盐水的方法来收集氯气
C.工业合成氨,采用高压条件
D.保持恒温恒容,反应2HI(g) H2(g)+I2(g)平衡后,加入氢气体系颜色变浅
5.(2021江苏如皋期初调研)甲醇是常见的有机溶剂和化工原料。以CO2和H2为原料合成甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1。在压强一定,CO2和H2起始物质的量之比为1∶3的条件下,测得反应相同时间,不同催化剂作用下CO2的转化率随温度的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.a>0
B.250 ℃时,催化剂活性:A
D.在使用催化剂B的条件下,250 ℃时,增大压强,可以使CO2的转化率达到Z点
6.(2022江苏扬州邗江期中检测)温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列说法正确的是( )
A.反应在前50 s的平均速率v(Cl2)=0.003 2 mol/(L·s)
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.12 mol/L,则反应的ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.80 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)
题组二 平衡移动与化学平衡常数的关系
7.(2020北京房山期末)CH4-CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2),有利于减轻温室效应,其主要反应为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ·mol-1,同时存在积碳反应:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH=+75 kJ·mol-1,消碳反应:CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH=+172 kJ·mol-1,积碳会影响催化剂的活性,一定时间内积碳量和反应温度的关系如图。下列说法正确的是( )
A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳
B.增大CO2与CH4的物质的量之比CH4的转化率增大
C.升高温度,积碳反应的化学平衡常数K减小,消碳反应的K增大
D.600 ℃后,继续升温,积碳反应的化学反应速率减慢,消碳反应的化学反应速率加快,积碳量减少
8.(2021安徽皖北名校联考)(1)25 ℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如下表。
热化学方程式 平衡常数
① 2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1=a kJ·mol-1 K1
② 4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2=b kJ·mol-1 K2
③ 2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3 K3
则该温度下,ΔH3= kJ·mol-1;K3= (用K1和K2表示)。
(2)25 ℃时,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和 0.04 mol Cl2发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ实线所示,则ΔH3 (填“>”“<”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图Ⅰ虚线所示,则改变的条件是 ;5 min时,再充入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2,则达平衡后混合气体的平均相对分子质量将 (填“增大”“减小”或“不变”)。图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是 (填“甲”或“乙”),a值为 。
图Ⅰ 图Ⅱ
(3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入一密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数为 Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
题组三 等效平衡
9.(2022四川成都双流月考)425 ℃时,在1 L密闭容器中发生化学反应,体系中物质的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是( )
A.图①中t0时,反应达到平衡状态
B.图①中t0时,三种物质的物质的量相同
C.当反应都达平衡时,图①②中c(HI)相等
D.图①②中当c(HI)=3.16 mol/L时,反应达到平衡状态
10.(2021重庆铁路中学月考)某温度下,在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g)发生反应H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g),其起始浓度如表所示,已知平衡时甲中H2的转化率为60%。下列判断正确的是( )
容器 起始浓度(mol/L)
H2 CO2
甲 0.010 0.010
乙 0.020 0.010
丙 0.020 0.020
A.刚开始反应时,乙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
B.平衡时,乙中H2的转化率大于60%
C.平衡时,丙中c(CO)=0.008 mol/L
D.该温度下,平衡常数K=
题组四 平衡转化率
11.(2021江苏南京二十九中阶段测试)随着聚酯工业的快速发展,氯化氢的产出量迅速增长。将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。某科研人员研究的催化氧化法为4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)。如图为体积不变的密闭容器中,进料总物质的量一定,c(HCl)∶c(O2)分别为1∶1、4∶1、7∶1时HCl的平衡转化率随温度变化的关系。下列说法正确的是 ( )
A.反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH>0
B.①对应的曲线表示的c(HCl)∶c(O2)=7∶1
C.400 ℃,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=4∶1时,O2平衡转化率为76%
D.对于③表示的反应,100 ℃时,用更高效的催化剂可以提高HCl的平衡转化率
12.(2022四川广安月考)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:
CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH=+247.1 kJ·mol-1
H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示,下列有关说法不正确的是( )
A.曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化
B.反应:3CO2(g)+CH4(g) 2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+329.5 kJ·mol-1
C.升高温度、减小压强均有利于提高CH4的平衡转化率
D.恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,可通过改变CO2的量、使用高效催化剂等特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值
13.利用辉钼矿冶炼钼的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s) Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH。在压强为0.1 MPa的条件下,测得达到平衡时的有关气体体积分数的变化如图中实线所示,下列判断正确的是( )
A.通过图像曲线变化规律无法判断ΔH正负
B.a为CO变化曲线,b为水蒸气变化曲线
C.压强为0.5 MPa时,虚线Ⅱ可能为H2的变化曲线
D.M点H2的转化率为75%
答案全解全析
基础过关练
1.D 增大反应物的浓度或减小生成物的浓度可使平衡向正反应方向移动,但注意本题中物质W是固体,可视其浓度为常数,故改变物质W的量对平衡无影响,D项正确。
2.D 在平衡体系中加入酸,平衡逆向移动,Cr2浓度增大,橙色加深;加入碱,平衡正向移动,溶液变黄,A项正确。②中溶液变成绿色,Cr2被乙醇还原生成了Cr3+,B项正确。②中溶液呈酸性,④中溶液呈碱性,酸性条件下Cr2可氧化乙醇,而在碱性条件下不能,说明酸性条件下Cr2的氧化性强,C项正确。若向④溶液中加入70%的硫酸至过量,溶液呈酸性,可以氧化乙醇,溶液变绿色,D项错误。
3.A 对于可逆反应2NO2(g,红棕色) N2O4(g,无色),增大压强,平衡正向移动,NO2的量减小,但NO2的浓度比原来大,故体系颜色变深。
4.C ①改变固体的量不能使化学平衡发生移动;②充入少量氨气,即增大NH3的浓度,平衡向逆反应方向移动;③容积、温度一定,充入氦气,体系的总压强增大,但NH3和H2S的浓度并未改变,所以平衡不移动; ④温度、容积一定,充入SO2气体,SO2+2H2S 3S+2H2O,H2S的浓度减小,所以平衡将向生成H2S的方向移动,即向正反应方向移动。故C项正确。
5.C 反应ΔH<0,正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A错误;改变容器体积而增大压强,各物质的浓度增大,反应速率加快,活化分子百分数不变,B错误;由题表可知250 s时反应达到平衡,此时n(PCl5)=0.4 mol,则有:
PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)
起始(mol) 2 1 0
变化(mol) 0.4 0.4 0.4
平衡(mol) 1.6 0.6 0.4
该温度下,反应的化学平衡常数K===,C正确;0~ 150 s内的v(PCl3)=v(PCl5)==1.2×10-3 mol/(L·s),D错误。
6.D 温度升高,反应速率加快,在相同时间内,反应物的转化率应增大,从300 ℃升至400 ℃、500 ℃时,A的转化率反而降低,说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,所以正反应为放热反应,A项错误;若200 ℃时反应已达到平衡状态,对放热反应,该温度下A的转化率应大于300 ℃时A的转化率,表中两个温度时A的转化率相等,说明200 ℃时,反应没有达到平衡状态,B项错误;K值只与温度和具体反应有关,加入A,K值不变,C项错误;400 ℃时,反应达到平衡状态,A的平衡转化率为50%,根据反应A(g)+B(g) C(g)可知,平衡时c(A)=c(C),B的平衡浓度为0.25 mol·L-1,则该反应的平衡常数K===4,D项正确。
7.D T1时,反应达到平衡时二氧化氮浓度为0.2 mol/L,由题意可建立如下三段式:
SO2(g) + 2NO(g) 2NO2(g)+S(s)
起(mol/L) 0.5 0.6 0
变(mol/L) 0.1 0.2 0.2
平(mol/L) 0.4 0.4 0.2
则T1时,该反应的平衡常数为==,一氧化氮的体积分数为×100%=40%。升高温度,二氧化氮的浓度减小,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,A错误;T1时,该反应的平衡常数为,B错误;T1时,容器Ⅰ中平衡时气体的总物质的量为1 mol,容器Ⅱ中气体的起始物质的量为2 mol,浓度商Qc==0.5<,反应正向进行,平衡时气体的物质的量小于2 mol,则容器Ⅰ与容器Ⅱ的总压强之比大于1∶2,C错误;T1时,容器Ⅰ中平衡时一氧化氮的体积分数为40%,由表格数据可知,容器Ⅲ相当于起始加入1 mol二氧化硫和1.2 mol一氧化氮,若T2
9.D 该反应为反应前后气体体积不变的反应,减小容器的容积,相当于加压,平衡不移动,A项正确;增大X的浓度,平衡正向移动,Y的转化率增大,B项正确;降低温度,平衡正向移动,X的转化率增大,C项正确;加入催化剂,平衡不移动,Z的产率不变,D项错误。
10.B A项,通入的二氧化碳气体与OH-反应,使题述平衡正向移动,HClO的浓度增大,溶液的漂白性增强,能够用勒夏特列原理解释;B项,合成氨反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,所以高温不利于合成氨,升高温度的目的是加快化学反应速率,不能用勒夏特列原理解释;C项,压强越大,气体在水中的溶解量越大,能够用勒夏特列原理解释;D项,反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,Br2(g)的浓度增大,气体颜色变深,能够用勒夏特列原理解释。
11.A 增大,相当于增加N2的量,N2的转化率降低,A错误;使用催化剂可加快反应速率,缩短达到平衡的时间,B正确;该反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,有利于提高N2的平衡转化率,C正确;气体的化学计量数之和左边大于右边,缩小容器体积而增大压强平衡向正反应方向移动,能加快N2的反应速率并提高N2的转化率,D正确。
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1.B 当溶液颜色不再变化时,说明有关离子的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态,A项正确;水是纯液体,B项错误;正反应吸热,将题述蓝色溶液置于冰水浴中,温度降低,平衡逆向移动,溶液变为粉红色,C项正确;向题述蓝色溶液中加入少量KCl固体,氯离子浓度增大,平衡正向移动,溶液蓝色加深,D项正确。
2.B 升高温度,SO3的百分含量降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,不选A;曲线上的点都是平衡点,D点SO3的百分含量低于相同温度平衡点的含量,说明D点未到达平衡状态,反应正在向正反应方向进行,v(正)>v(逆),选B;升高温度,平衡向逆反应方向移动,温度越高平衡常数越小,B点的温度低于C点的温度,平衡常数KB>KC,不选C;恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,容器的容积增大,参与反应的气体的压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,即平衡逆向移动,不选D。
3.C 达平衡后降低温度,平衡正向移动,气体总的物质的量减小,混合气体平均相对分子质量增大,A项错误。催化剂不能使平衡移动,不能提高A2的转化率,B项错误。达平衡后升高温度,平衡逆向移动;增大压强,平衡正向移动,所以有可能每一组分的百分含量都不改变,温度改变,平衡常数一定改变,C项正确。减小压强该平衡向逆反应方向移动,D项错误。
4.A 催化剂不影响化学平衡,A项符合题意;氯水中存在平衡:Cl2+H2O H++Cl-+HClO,饱和食盐水中c(Cl-)较大,所以实验室可以利用排饱和食盐水的方法收集氯气,B项不符合题意;加压合成氨反应的平衡正向移动,有利于氨的生成,C项不符合题意;加入氢气,平衡逆向移动,体系颜色变浅,D项不符合题意。
5.D 温度较低时即便有催化剂,反应速率也较慢,此时反应未达到平衡,随温度升高反应速率逐渐加快,CO2的转化率增大,当反应达到平衡时,催化剂A、B的曲线重合。平衡后继续升高温度,CO2的转化率降低,平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,a<0,A错误;250 ℃时,在使用催化剂A的条件下反应速率更快,即催化剂活性:A>B,B错误;X点处的反应已经达到平衡,延长反应时间,CO2的转化率不变,C错误;在使用催化剂B的条件下,250 ℃时,测定转化率时反应还未达到平衡,增大压强可以加快反应速率,提高该时段内CO2的转化率,D正确。
6.B 50 s内,Δn(PCl3)=0.16 mol,Δc(PCl3)==0.08 mol/L, v(PCl3)==0.001 6 mol/(L·s),v(Cl2)=v(PCl3)=0.001 6 mol/ (L·s),A错误;平衡时n(PCl3)=0.2 mol,保持其他条件不变,升高温度,再平衡时,c(PCl3)=0.12 mol/L,则n(PCl3)=0.12 mol/L×2 L=0.24 mol,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,B正确;据表格数据可列出三段式:
PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)
开始(mol/L) 0.5 0 0
变化(mol/L) 0.1 0.1 0.1
平衡(mol/L) 0.4 0.1 0.1
平衡常数K==0.025,起始时向容器中充入1.80 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,则起始时PCl5的浓度为0.9 mol/L、PCl3的浓度为0.1 mol/L、Cl2的浓度为0.1 mol/L,浓度商Qc=≈0.011,Qc
7.B 反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)的正反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,CH4的平衡转化率降低,A项错误。假设CH4的物质的量不变,增大CO2的物质的量,CO2与CH4的物质的量之比增大,对于反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)平衡正向移动,CH4的转化率增大,B项正确。平衡常数只与温度有关,积碳反应和消碳反应都是吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,两个反应的平衡常数K都增大,C项错误。根据题图,600 ℃后,继续升温,积碳量减少,但温度升高,积碳反应和消碳反应的反应速率都加快,D项错误。
8.答案 (1)2a-b
(2)< 加入催化剂 增大 乙 2
(3) (MPa)-2
解析 (1)已知:①2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1= a kJ·mol-1,K1;②4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2=b kJ·mol-1,K2;将①×2-②可得2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3=2ΔH1-ΔH2=(2a-b)kJ·mol-1,则平衡常数K3=。(2)由题图Ⅰ可知,随反应的进行压强先增大后减小,5 min时达到平衡状态,推知开始因反应是放热的,随着反应正向进行,温度逐渐升高,压强增大;随着反应正向进行,反应物浓度减小,压强减小,当压强不再改变时,达到平衡状态,反应焓变ΔH<0。根据图Ⅰ虚线知,化学反应速率加快,但平衡不移动,因此改变的条件为加入催化剂。5 min时,再充入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2,相当于增大压强,反应③的平衡正向移动,则再次达平衡后混合气体的平均相对分子质量将增大。反应③2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) ΔH3,由于ΔH3<0,所以升高温度,平衡逆向移动,K减小,则lgK减小,正确的曲线为乙。25 ℃时,在体积为2 L的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2发生题述反应③,设消耗氯气物质的量为x mol,列三段式如下:
2NO(g)+ Cl2(g) 2NOCl(g)
起始量(mol) 0.08 0.04 0
变化量(mol) 2x x 2x
平衡量(mol) 0.08-2x 0.04-x 2x
由题图Ⅰ可知,反应前后气体的压强之比为6∶5,则(0.08-2x+0.04-x+2x)∶(0.08+0.04)=5∶6,解得x=0.02,平衡常数K3==100,25 ℃时,lgK=lg100=2,即a=2。(3)在300 ℃、8 MPa下,将二氧化碳和氢气按物质的量之比为1∶3通入反应容器中,达平衡后测得二氧化碳的平衡转化率为50%,设投入CO2的物质的量为1 mol,投入H2的物质的量为3 mol,列三段式如下:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起(mol) 1 3 0 0
转(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5
平(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5
分压=总压×物质的量分数,则p(CO2)=8 MPa×= MPa, p(H2)=8 MPa×=4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa×= MPa,p(H2O)= 8 MPa×= MPa,Kp= (MPa)-2= (MPa)-2。
9.A 由图①可知,t0后H2(g)、I2(g)的浓度在减小,HI(g)的浓度在增大,反应正向进行,则t0时反应还没有达到平衡状态,A错误;由图①可知,t0时三种物质的物质的量浓度相等,容器为1 L,则t0时三种物质的物质的量相等,B正确;恒温恒容条件下,开始加入2 mol/L的H2(g)和2 mol/L的I2(g)与开始加入4 mol/L的HI(g)建立的平衡完全等同,平衡时,图①、②中c(HI)相等,C正确;当c(HI)=3.16 mol/L时,H2(g)、I2(g)、HI(g)的浓度均不再变化,此时两容器中的反应均达到平衡状态,D正确。
10.D 浓度越大反应速率越快,由题表中数据可知,反应速率:丙>乙>甲,即丙中最快,甲中最慢,A错误;乙与甲相比,相当于甲平衡后再充入氢气,则乙中氢气的转化率小于甲中,即乙中H2的转化率小于60%,B错误;根据表格数据可知,甲、丙为等效平衡,平衡时,甲、丙中H2和CO2的转化率相等,甲中H2的转化率为60%,则平衡时甲容器内c(CO)=0.010 mol/L×60%=0.006 mol/L,丙中c(CO)是甲中的2倍,丙中c(CO)=0.012 mol/L,C错误;对于甲容器:
H2(g)+ CO2(g)H2O(g)+CO(g)
开始(mol/L) 0.010 0.010 0 0
变化(mol/L) 0.006 0.006 0.006 0.006
平衡(mol/L) 0.004 0.004 0.006 0.006
所以K==,D正确。
11.C 温度升高,HCl的平衡转化率变小,即升高温度,平衡逆向移动,所以该可逆反应的正反应是放热反应,即ΔH<0,A错误;其他条件一定时,进料比c(HCl)∶c(O2)越大,HCl的平衡转化率越低,因此①对应的曲线表示的c(HCl)∶c(O2)=1∶1,B错误;400 ℃,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=4∶1时,HCl平衡转化率为76%,进料比正好等于HCl和O2的化学计量数之比,则HCl与O2平衡转化率相等,即O2平衡转化率为76%,C正确;使用更高效的催化剂只是改变反应速率,缩短达到平衡的时间,对平衡转化率无影响,D错误。
12.D CH4只参与一个反应,CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g),而CO2参与两个反应,则反应中CO2的消耗量一定大于甲烷的消耗量,相同温度下CO2的转化率一定大于甲烷的转化率,所以曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化,曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化,A正确;①CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH=+247.1 kJ·mol-1, ②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①+②×2得到反应3CO2(g)+CH4(g) 2H2O(g)+4CO(g)的ΔH=(+247.1 kJ·mol-1)+(+41.2 kJ·mol-1)×2=+329.5 kJ·mol-1,B正确;CH4与CO2重整的反应是一个气体体积增大的吸热反应,升高温度和减小压强,平衡均向正反应方向移动,有利于提高CH4的平衡转化率,C正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能使平衡移动,所以使用高效催化剂不能改变CH4的转化率,D错误。
13.C 随温度升高,氢气体积分数减小,说明平衡正向移动,ΔH>0,A错误;升温平衡正向移动,一氧化碳和水蒸气体积分数增大,水蒸气是一氧化碳体积分数的2倍,a为水蒸气变化曲线,b为CO变化曲线,B错误;题述反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,压强为0.5 MPa时,氢气体积分数增大,虚线Ⅱ可能为H2的变化曲线,C正确;M点氢气体积分数为40%,设H2的起始量为4 mol,转化量为x mol,则=40%,x=2,M点H2的转化率=×100%=50%,D错误。
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