2.2 化学反应的限度 同步练习题（含解析）2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）选择性必修1

2.2 化学反应的限度 同步练习题
一、单选题
1．在恒容密闭容器中进行氢气与碘(气态)合成的反应，下列说法能表明反应达到平衡的是（　　）
A．气体的平均分子量不变 B．混合气体的密度不变
C． D．气体的颜色不再变化
2．对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0，下列措施中，既能使正反应速率增大又能使平衡正向移动的是（　　）
A．通入大量的O2 B．增大容积的体积
C．移去部分SO3 D．升高体系的温度
3．下列措施或事实不能用勒夏特列原理解释的是（　　）
A．新制的氯水在光照下颜色变浅
B．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色加深
C．往K2CrO4溶液中加酸，使溶液橙色加深
D．Fe(SCN)3溶液中加入几滴6mol/L NaOH溶液后溶液颜色变浅
4．下列能用勒夏特列原理解释的是（　　）
A．SO2催化氧化成SO3的反应，往往需要使用催化剂
B．铁在潮湿的空气中容易生锈
C．红棕色NO2加压后颜色先变深后变浅
D．H2、I2、HI平衡混和气加压后颜色变深
5．向一密闭容器中放入1molX，进行可逆反应2X(g) 3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是（　　）
A．t1时，只有正反应
B．t2～t3时，反应不再发生
C．t2时，容器内有1.5molY
D．t2～t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化
6．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 （　　）
A．开启汽水瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
B．500 ℃左右比常温下更有利于合成氨
C．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
D．工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
7．一定温度下，在容积恒定的密闭容器中加入一定量的A(s)和B(g)，进行如下可逆反应： A(s)+2B(g) C(g)+D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达平衡状态的是（　　）
①混合气体的密度 ②容器内气体的压强 ③混合气体的总物质的量
④C和D的浓度比值 ⑤B物质的量浓度
A．①⑤ B．③⑤ C．②④ D．①④⑤
8．一定温度下，在一体积为2L的恒容密闭容器中充入2molSO2、1molO2，发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H= - 196 kJ·mol-1，达到平衡后放出热量156.8kJ，下列说法错误的是（　　）
A．相同条件下初始若向容器中只充入2molSO3，达到平衡时吸收热量156.8kJ
B．若升高温度，该反应的平衡常数将减小
C．反应过程中转移3.2mole-
D．平衡时SO2的转化率为80%
9．在T℃下，分别在三个固定容积为10L的密闭容器中，发生反应： ，测得相关数据如下表所示。下列说法不正确的是（　　）
容器 起始时物质的量/mol 平衡时的物质的量/mol
甲 1 0.5 0.5 0 a
乙 1 0.5 0 0 0.8
丙 2 1 0 0 b
A．平衡后，
B．
C．平衡后的容器丙中的压强是容器乙的压强的两倍
D．升温能增加活化分子百分数，加快反应速率，并提高CO的平衡转化率
10．根据下列有关图象，说法正确的是 （　　）
A．由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的ΔH<0
B．由图Ⅱ知，反应在t6时刻，NH3体积分数最大
C．由图Ⅱ知，t3时采取降低反应体系压强的措施
D．图Ⅲ表示在1 L容器、850℃时的反应，由图知，到4 min时，反应放出51.6 kJ的热量
11．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是（　　）
A．打开汽水瓶．有气泡从溶液中冒出
B．H2、I2、HI混合气体加压后颜色变深
C．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
D．合成氨工业采用高压条件
12．下列能用勒夏特列原理解释的是（　　）
A．铁在潮湿的空气中易腐蚀
B．H2、I2、HI平衡混和气加压后颜色变深
C．往往需要在催化剂条件下SO2氧化成SO3
D．棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅
13．在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB ，发生下述反应：2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L 。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的浓度仍为1.2mol/L的是（　　）
A．0.3mol C+0.1mol D
B．1.6mol A+0.8mol B+0.6mol C+0.2mol D
C．3mol C+1mol D +1mol B
D．4mol A+2mol B
14．在密闭容器中通入一定量的HI气体，使其在一定条件下发生反应：2HI(g) H2(g)+I2(g)，下列能够标志反应达到平衡状态的是（　　）
A．HI、H2、I2的浓度相等 B．混合气体的总压不变
C．混合气体的颜色不变化 D．v(HI)：v(H2)：v(I2)＝2：1：1
15．固定容积为2L的密闭容器中发生反应xA（g）+yB（g） zC（g），图I表示t℃时容器中各物质的量随时间的变化关系，图II表示平衡常数K随温度变化的关系。结合图像判断，下列结论正确的是（）
图Ⅰ 图Ⅱ
A．该反应可表示为：2A（g）+B（g） C（g）ΔH﹤0
B．t℃时该反应的平衡常数K=6.25
C．当容器中气体密度不再变化时，该反应达到平衡状态
D．t℃，在第6 min时再向体系中充入0.4 mol C，再次达到平衡时C的体积分数大于0.25
16．已知反应：2NO2(红棕色)N2O4(无色)　ΔH<0，将一定量的NO2充入注射器后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)，下列说法正确的是（　　）
A．b点的操作为拉伸注射器
B．c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小
C．d点正<逆
D．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则T(b)＞T(c)
二、综合题
17．用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染．
已知：反应①：4NH3（g）+6NO（g） 5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应②：2NO（g）+O2（g） 2NO2（g）△H2 （且|△H1|=2|△H2|）
反应③：4NH3（g）+6NO2（g） 5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H3
反应①和反应②在不同温度时的平衡常数及其大小关系如表
温度/K 反应① 反应② 已知： K2＞K1＞K2′＞K1′
298 K1 K2
398 K1′ K2′
（1）推测反应③是　 　反应（填“吸热”或“放热”）
（2）相同条件下，反应①在2L密闭容器内，选用不同催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示．
①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=　 　．
②下列说法正确的是　 　．
A．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＞Ea（B）＞Ea（C）
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加活化分子百分数
C．单位时间内H﹣O键与N﹣H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当温度不变时，说明反应已经达到平衡．
18．甲醇是主要的化学工业基础原料和清洁液体燃料．工业上可以用CO或CO2来生产燃料甲醇．已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
化学反应及平衡常数 温度/℃
500 800
①2H2（g）+CO（g） CH3OH（g）△H1 K1 2.5 0.15
②H2（g）+CO2（g） CO（g）+H2O（g）△H2 K2 1.0 2.50
③3H2（g）+CO2（g） CH3OH（g）+H2O（g）△H3 K3
（1）反应②的反应热△H2　 　0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如图1所示．则平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）　 　 K（B） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=　 　（用K1、K2表示）.500℃时测得反应③在某时刻H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v（正）　 　 v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是　 　；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是　 　；
（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸．通常状况下，将amol/L的乙酸与bmol/LBa（OH）2溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO﹣），用含a和b的代数式表示该混合溶液中乙酸的电离常数为　 　．
19．“绿水青山就是金山银山”，研究NO2、NO、CO、NO2- 等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。
（1）已知：①NO2 + CO CO2 + NO 该反应的平衡常数为K1（下同）每1mol下列物质分解为气态基态原子消耗能量分别为
NO2 CO CO2 NO
812kJ 1076kJ 1490kJ 632kJ
②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH＝+179.5 kJ/mol K2
③2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) ΔH＝-112.3 kJ/mol K3
试写出NO与CO反应生成无污染物气体的热化学方程式　 　以及此热化学方程式的平衡常数K=　 　（用K1、K2、K3表示）
（2）污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为：2NO2+4CO 4CO2+N2，某温度下，在1L密闭容器中充入0.1mol NO2和0.2mol CO，此时容器的压强为1个大气压，5秒时反应达到平衡时，容器的压强变为原来的 ，则反应开始到平衡时CO的平均反应速率v(CO)=　 　。
若此温度下，某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L，要使反应向逆反应方向进行，a的取值范围　 　。
（3）电化学降解NO2-的原理如下图：
①电源的负极是　 　（填A或B）阴极反应式为　 　。
②若电解过程中转移了6mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差 为　 　g。
20．俗称笑气，曾在医学上做过麻醉剂，现代食品行业中，可用作发泡剂和密封剂。
（1）已知在催化剂(用表示)存在下，将还原为，总反应方程式为：，反应历程如下
Ⅰ．　 　。
Ⅱ．，请补齐第一个反应。
（2）向的某密闭容器充入、，使其发生反应：。测得平衡转化率随着温度、压强的变化情况如下图所示，。
①图中X表示　 　 (填“温度”或“压强”)该反应的　 　0(填“＞”或“＜”)。
②与A对应的状态，反应开始到达到平衡所示时间为，则　 　，平衡常数　 　， A、B两点的平衡常数　 　。
（3）在碱性条件下，利用原电池装置也可以使发生，写出正极上反应的电极反应式　 　。
21．镁、硫、氮的化合物在工业上用途非常广泛。
（1）一种镁—锂双离子二次电池的装置如图1所示。
①放电时，Mg电极为　 　(填“正极”或“负极”)。
②充电时，Li+迁移至　 　(填“阳极区”或“阴极区”)。
（2）纳米MgH2 和LiBH4组成的体系如图2所示，400℃以上受热放氢时发生反应的化学方程式为　 　。
（3）硝酸厂尾气中含有大量的NO，可用氢气催化还原法除去NO，发生的主要反应如下：
2NO(g)+4H2(g)+O2(g)==N2(g)+4H2O(g) △H =-1143kJ·mol-1
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) △H =-484kJ·mol-1
则2NO(g)+ 2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =　 　kJ·mol-1
（4）在一定条件下，反应：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图3所示。
①图中p1、p2、p3、p4代表不同压强，压强最大的是　 　。该反应的△H　 　(填“>”“<”“=”下同)0。
②压强为p4时，在Y点：v(正)　 　v(逆)。
③图中W、X、Y、Z四点对应的反应的平衡常数K1、K2、K3、K4由大到小的顺序为　 　。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】分析条件：密闭恒容，
A.该反应前后均为气体且化学系相等，气体的平均分子量，在反应中一直不变，A错误；
B.该反应前后均为气体且化学系相等，混合气体的密度始终不变，B错误；
C.在反应过程中，反应速率之比等于化学系数之比，C错误；
D.碘蒸气为紫色，当体系颜色不再变化时，说明达到平衡状态，D正确。
故答案为：D。
【分析】本题主要考查化学平衡的判断。
化学平衡状态的特点：化学平衡状态具有逆，等，动，定，变、同六大特征。
逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
等：平衡时，正、逆反应速率相等，即v正=v逆。
动：平衡时，反应仍在进行，是动态平衡，反应进行到了最大限度。
定：达到平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度保持不变，反应速率保持不变，反应物的转化率保持不变，各组分的含量保持不变。
变：化学平衡跟所有的动态平衡一样，是有条件的，暂时的，相对的，当条件发生变化时，平衡状态就会被破坏，由平衡变为不平衡，再在新的条件下建立新平衡，即化学平衡发生了移动。
同：一定条件下化学平衡状态的建立与反应的途径无关。即无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，或是从任一中间状态开始建立，只要外界条件相同，达到平衡时的效果都相同。
反应前后一直发生改变的物理量不再发生改变则可以作为平衡的标志，而反应前后一直不变的物理量恒定则不可以作为平衡的标志。
2．【答案】A
【解析】【解答】A．通入大量的O2，单位体积内反应物活化分子数增加，有效碰撞频率增加，化学反应速率增大，逆反应速率在通入O2瞬间不变，正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，选项A符合题意；
B．增大容积的体积，单位体积内反应物活化分子数减小，有效碰撞频率减小，化学反应减小，增大容积的体积瞬间，容器内压强减小，平衡将向气体体积增大的方向移动，即平衡逆向移动，选项B不符合题意；
C．移去部分SO3后，容器内总压强减小，反应物的分压减小，化学反应速率减小，平衡将向生成SO3的方向移动，即平衡正向移动，选项C不符合题意；
D．升高温度，单位体积内活化分子数增加，有效碰撞频率增加，化学反应速率增大，该反应正向为放热反应，平衡将向吸热反应移动，即逆向移动，选项D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.增大反应物浓度促进正反应进行且提升反应速率；
B.反应向增大气体体积的方向进行；
C.移去生成物使反应向增加生成物方向进行但反应速率降低；
D.反应放热，加温会促进逆反应发生。
3．【答案】B
【解析】【解答】A、氯水中存在平衡Cl2+H2O HClO+H++Cl-，光照HClO分解，溶液中HClO浓度降低，平衡向生成HClO方向移动，可用勒夏特列原理解释，A不符合题意；
B、可逆反应为H2（g）+I2（g） 2HI（g），增大压强I2的浓度增大，颜色加深，反应前后气体的体积不发生变化，增大压强平衡不移动，不能用用勒夏特列原理解释，B不符合题意；
C、铬酸钾中存在化学平衡：2H＋＋2CrO42－ Cr2O72－＋H2O，加酸平衡向正反应方向进行，使溶液橙色加深，可用勒夏特列原理解释，C符合题意；
D.Fe（SCN）3溶液中存在平衡Fe3++SCN- Fe（SCN）2+（红色），加入NaOH溶液，发生反应Fe3++OH-=Fe（OH）3，溶液中Fe3+浓度降低，平衡向生成Fe3+的方向移动，可用勒夏特列原理解释，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、C、D增大反应反应物浓度或减小生成物浓度，平衡均向正向移动；减小反应反应物浓度或增大生成物浓度平衡均向逆向移动。B中对有气体参与的反应，反应前后气体体积不变加压平衡不移动，但气体I2浓度增增大，颜色加深。
4．【答案】C
【解析】【解答】A.催化剂只能改变反应速率但不影响平衡移动，则不能用勒夏特列原理解释，故A项不符合题意；
B.铁在潮湿的空气中容易生锈是电化学腐蚀原理，不是可逆反应，不能用勒夏特列原理解释，故B项不符合题意；
C.二氧化氮与四氧化二氮的转化过程中，增大压强，容器体积减小，二氧化氮浓度增大，气体颜色加深，平衡向四氧化二氮方向移动，气体颜色变浅，所以颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释，故C项符合题意；
D.氢气、碘反应生成HI的反应前后气体的物质的量之和不变，则压强改变，平衡不移动，颜色加深是因为容器体积减小而导致碘浓度增大导致的，与平衡移动无关，所以不能用勒夏特列原理解释，故D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】勒夏特列原理的内容是：在可逆反应中，改变某一条件，反应会向着减弱这一条件的方向进行。
5．【答案】D
【解析】【解答】A．t1时v逆不为零，故正逆反应都在进行，故A不符合题意；
B．t2时反应达到平衡，平衡状态是动态平衡，可逆反应达到平衡后，反应仍在进行，故B不符合题意；
C．若1molX完全转化时生成1.5molY，t2时反应达到平衡状态，反应物不可能完全转化，所以生成的Y小于1.5mol，故C不符合题意；
D．t2～t3内反应处于平衡状态，反应达到平衡后，各物质的量不再变化，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】可逆反应达到平衡的标志是：①正、逆反应速率相等，②各成分的浓度、物质的量等保持不变
6．【答案】B
【解析】【解答】A．汽水瓶中存在平衡 ，打开汽水瓶时，压强降低，平衡向生成二氧化碳方向移动，可以用勒夏特列原理解释，故A不选；
B．存在平衡 ，合成氨是放热过程，高温不利于氨气的合成，选择500℃考虑反应速率较快、且催化剂活性较高，故B选；
C．氯化钠在溶液中完全电离，所以饱和食盐水中含有大量的氯离子，氯气溶于水的反应是一个可逆反应： ，由于饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，所以可以勒夏特列原理解释，故C不选；
D．工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气，增加氧气的量，使平衡正向移动，从而提高二氧化硫的利用率，可以用勒夏特列原理解释，故D不选；
故答案为：B。
【分析】勒夏特列原理是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，勒夏特列原理适用的对象应存在可逆过程，如与可逆过程无关，与平衡移动无关，则不能用勒夏特列原理解释。
7．【答案】A
【解析】【解答】①由于反应物中含有固体，则反应前后，混合气体的质量发生变化，反应前后气体分子数不变，则混合气体的物质的量不变，根据密度公式可知，反应过程中，混合气体的密度发生变化，则当其不变时，反应达到平衡状态，①符合题意；
②由于反应前后气体分子数不变，则其反应过程中压强一直不变，故压强不变不能说明反应达到平衡状态，②不符合题意；
③由于反应前后气体分子数不变，则反应过程中混合气体的总物质的量不变，故混合气体的总物质的量不变，不能说明反应达到平衡状态，③不符合题意；
④C和D均为生成物，因此反应过程中，C和D的浓度比值恒定，故C和D的浓度比值不变，不能说明反应达到平衡状态，④不符合题意；
⑤若反应正向进行，则B的物质的量浓度减小，若反应逆向进行，则B的物质的量浓度增大，则当其不变时，说明反应达到平衡状态，⑤符合题意；
综上，能说明反应达到平衡状态的为①⑤，A符合题意；
故答案为：A
【分析】此题是对平衡状态判断的考查，分析所给物理量在反应过程中是否发生变化；若在反应过程中发生变化，当其不变时，说明反应达到平衡状态；若反应过程中保持不变，则当其不变时，不能说明反应达到平衡专题；据此结合所给物理量进行分析。
8．【答案】A
【解析】【解答】A．相同条件下初始若向容器中只充入2molSO3，则和初始时充入2molSO2、1molO2，达到相同的平衡状态，所以平衡时SO3的物质的量为1.6mol，则消耗的SO3为0.4mol，所以吸收的热量为=39.2kJ，故A符合题意；
B．该反应的正反应是放热的，所以升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故B不符合题意；
C．该反应中，若消耗2molSO2，则转移4mol电子，由以上分析可知，反应消耗了1.6molSO2，所以转移了3.2mol电子，故C不符合题意；
D．由以上分析可知，反应消耗了1.6molSO2，所以平衡时SO2的转化率为×100%=80%，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】B.升温该反应的平衡逆向移动；
C.根据反应的化学方程式，消耗2molSO2，转移4mol电子；
D.根据计算。
9．【答案】B
【解析】【解答】A．平衡常数只受温度的影响，甲乙两容器温度相同且恒温，因此K甲=K乙，故A说法不符合题意；
B．该反应为气体体积不变的反应，两容器为恒温恒容，丙容器通入量是乙容器通入量的2倍，达到平衡后，两平衡为等效平衡，即有1：0.5：0.8=2：1：1.6，因此丙容器生成CO2的物质的量为乙容器中CO2物质的量倍，b=1.6，故B说法符合题意；
C．该反应为气体体积不变的反应，相同条件下，压强之比等于气体物质的量之比，容器丙达到平衡后气体物质的量为3mol，容器乙达到平衡后气体物质的量为1.5mol，平衡后的容器丙中的压强是容器乙的压强的两倍，故C说法不符合题意；
D．升高温度，增加了活化分子百分数，加快反应速率，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，故D说法不符合题意；
故答案为B。
【分析】A.温度相同，平衡常数相等
B.根据判断为等效平衡，浓度是2倍
C.等效平衡，压强是2倍
D.温度升高，能量增大，速率加快
10．【答案】C
【解析】【解答】解析　A项，T1、T3处未达平衡，T2处于平衡状态；由图Ⅱ得：t1～t2应该是NH3的质量分数最大的时候，因t3、t5时刻平衡都向逆反应方向移动，NH3的体积分数减小。t3时v逆、v正都减小，且v逆>v正，则采取的措施是减小压强；由图Ⅲ可知：反应1 mol CO放热43 kJ。容积为1 L，平衡时消耗n(CO)＝n(H2O)＝1.2 mol 放热为5.16 kJ。
故答案为：C
【分析】A.反应物与生成物的体积分数相同时，反应不一定达到平衡；
B.由图可知，T5时升温使逆反应速率大于正反应速率，反应逆移；
C.减压，正逆反应速率均减小，再根据图象解答；
D.根据热化学方程式计算。
11．【答案】B
【解析】【解答】A. 气体的溶解度随压强增大而增大，常温下时打开汽水瓶时，瓶内的压强减小，因此瓶内的CO2会从瓶中逸出，可以用勒夏特列原理解释，故A不符合题意；
B. H2和I2反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，增大压强平衡不移动，增大压强缩小容器的体积，组分浓度增大，则气体颜色变深，不能用勒夏特列原理解释，故B符合题意；
C. Cl2溶于水：Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，NaCl完全电离出Na＋和Cl－，增加c(Cl－)，使平衡向逆反应方向进行，可以用勒夏特列原理解释，故C不符合题意；
D. 合成氨气：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，增大压强，平衡向正反应方向进行，可以用勒夏特列原理解释，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】勒夏特列原理：当反应达到平衡，改变某一因素，平衡向减弱这一因素的方向移动，据此分析；
12．【答案】D
【解析】【解答】如果改变影响平衡的一个条件，平衡就能够向减弱这种改变的方向移动，这就是勒夏特列原理。A、钢铁在潮湿的空气中易生锈，属于电化学腐蚀，不能用勒夏特列原理解释，选项A不选；
B、压强并不会引起平衡H2+I2 2HI的移动，平衡混合气体加压后体积减小，所以颜色加深，不能用勒夏特列原理解释，选项B不选；
C、催化剂不改变平衡移动，与勒夏特列原理无关，选项C不选；
D、棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅，平衡2NO2 N2O4；加压条件减小，混合气体颜色变深，但压强增大平衡正向移动，颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，选项D选。
故答案为：D。
【分析】勒夏特列原理指的是在可逆反应中改变某一条件，反应会向减弱这一条件的方向进行。
13．【答案】B
【解析】【解答】A.D是固体，量的多少不会引起化学平衡的移动，0.3molC换算成A、B，A、B起始浓度分别为0.2mol、0.1mol，该反应是气体体积不变的反应，压强不影响平衡，开始时加入0.2molA和0.1molB，新平衡时A的浓度为0.12mol/L，故A不符合题意；
B.D是固体，量的多少不会引起化学平衡的移动，0.6molC换算成A、B，A、B起始浓度分别为(1.6+0.4)mol=2mol、(0.8+0.2)mol=1mol，则达到平衡时与原平衡互为等效平衡， C的浓度为1.2mol/L，故B 符合题意；
C.D是固体，量的多少不会引起化学平衡的移动，3molC换算成A、B，A、B起始浓度分别为2mol、（1+1）mol=2mol，B的起始浓度与原平衡不相等，不互为等效平衡，则C的浓度不为1.2mol/L，故C不符合题意；
D.该反应是气体体积不变的反应，压强不影响平衡，开始时加入4mol A+2mol B，新平衡时A的浓度为2.4mol/L，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由题意可知，两个平衡为恒温恒容条件下的等效平衡，把物质都换算成方程式一边的物质，且和初始加入的入2molA和1molB相等即可达到平衡后，C的浓度仍为1.2mol/L。
14．【答案】C
【解析】【解答】A.平衡时各物质的浓度关系取决于反应物的起始量和转化的程度，H2、I2、HI的浓度相等不能作为达到平衡的依据，故A不符合题意；
B.该反应是一个反应前后气体体积不变的化学反应，无论该反应是否达到平衡状态，容器中气体压强始终不变，故B不符合题意；
C.当反应达到平衡状态时，各物质的浓度不再变化，所以容器内气体颜色的深浅不变，故C符合题意；
D.当该反应的反应速率之比为其系数之比时，该反应不一定达到平衡状态，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】平衡状态判断根据平衡特点，浓度不变或者速率相等。
15．【答案】D
【解析】【解答】A.由图Ⅰ可知，该反应为2A（g）+B（g） C（g），由图Ⅱ可知，当温度升高时，平衡常数K增大，证明反应正向移动，因此该反应正向为吸热反应，即ΔH＞0，A不符合题意；
B.t℃时物质A的平衡浓度为0.2mol/L，B的平衡浓度为0.1mol/L，C的平衡浓度为0.1mol/L，故该反应的平衡常数K＝ ＝25，B不符合题意；
C.根据质量守恒可知，反应前后，气体的质量保持不变，由于容器的体积不变，因此反应前后气体的密度不发生变化，故当容器中气体的密度不再发生变化时，不能证明该反应达到平衡状态，C不符合题意；
D.t℃，达到平衡状态时，C的体积分数为0.25，在第6min时再向体系中充入0.4molC，平衡逆向移动，但是0.4molC不能完全转化为A和B，因此再次达到平衡时C的体积分数大于0.25，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】A．根据反应物减小，生成物增加，变化的物质的量之比等于反应中计量数之比，写出化学方程式，根据图Ⅱ可知，温度升高，平衡常数增大，说明正反应为吸热反应；
B．图I中5min时达到化学平衡，根据c=平衡浓度，带入K表达式计算；
C．由ρ=可知，m不变，V不变，则ρ是定值；
D．图I中5min时，C的体积=0.25，充入0.4 mol C，条件的改变大于平衡移动的改变．
16．【答案】C
【解析】【解答】A．b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，A不符合题意；
B．c点是压缩注射器后的情况，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，B不符合题意；
C．c点后的拐点是拉伸注射器的过程，d点是平衡向气体体积增大的逆向移动过程，所以正<逆，C符合题意；
D．b点开始是压缩注射器的过程，平衡正向移动，反应放热，导致T(b)＜T(c)，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据题干信息，该反应前后气体分子数减小，加压利于平衡正向移动，但同时c(NO2)增大，所以混合气体颜色变深；减压利于平衡逆向移动，但同时c(NO2)减小，所以混合气体颜色变浅。注意该反应为放热反应，升温利于逆向移动，降温利于正向移动。
17．【答案】（1）吸热
（2）0.375mol L﹣1 min﹣1；CD
【解析】【解答】解：（1）已知K1＞K1′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H1＜0；K2＞K2′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H2＜0；反应I﹣反应II×3得到反应III，则△H3=△H1﹣3△H2，已知|△H1|=2|△H2|，所以△H3=△H1﹣3△H2=|△H2|＞0，即反应III为吸热反应，故答案为：吸热；（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，所以v（NO）= = =0.375mol L﹣1 min﹣1，故答案为：0.375mol L﹣1 min﹣1；②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＜Ea（B）＜Ea（C），故A错误；
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增大了活化分子数，而活化分子百分数不变，故B错误；
C．单位时间内H﹣O键断裂表示逆速率，N﹣H键断裂表示正速率，单位时间内H﹣O键与N﹣H键断裂的数目相等时，则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，故C正确；
D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，当温度不变时，说明反应已经达到平衡，故D正确；
故答案为：CD．
【分析】（1）已知K1＞K1′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H1＜0；K2＞K2′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H2＜0；反应I﹣反应II×3得到反应III，则△H3=△H1﹣3△H2，据此分析；（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，根据v（NO）= 计算；②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低；
B．改变压强，活化分子百分数不变；
C．单位时间内H﹣O键断裂表示逆速率，N﹣H键断裂表示正速率，正逆速率相同则反应已经达到平衡；
D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小；
18．【答案】（1）＞
（2）=
（3）K1 K2；＞
（4）加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L
（5） ×10﹣7L/mol
【解析】【解答】解：（1）分析图表数据，反应②平衡常数随温度升高增大，平衡正向进行，正反应是吸热反应，故答案为：＞；（2）依据平衡常数随温度变化，不随压强变化分析，图象中平衡状态由A变到B时，压强改变，温度不变，所以平衡常数不变，故答案为：=；（3）反应③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是气体体积减小的反应△S＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2；计算不同温度下反应③的平衡常数，500℃时，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800℃时，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Q= =0.87＜K=2.5，反应正向进行，V正＞V逆，
故答案为：K1 K2；＞；（4）图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变得是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变，曲线Ⅰ，体积为3L，一氧化碳浓度为3mol/L，改变条件后为曲线Ⅱ，一氧化碳浓度为4.5mol/L，则体积压缩体积为：3：V=4.5：3，V=2L，所以将容器的体积快速压缩至2L符合；
故答案为：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；（5）通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO﹣）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH﹣）=10﹣7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K= = = ×10﹣7L/mol；
故答案为： ×10﹣7L/mol．
【分析】（1）分析图表数据，反应②平衡常数随温度升高增大，平衡正向进行，正反应是吸热反应；（2）依据平衡常数随温度变化，不随压强变化分析；（3）反应③是气体体积减小的反应△S＜0，分析反应特征可知平衡常数K3=K1×K2，计算不同温度下反应③的平衡常数，结合温度变化分析判断反应焓变△H＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2；依据某时刻浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向；（4）图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变得是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变；（5）溶液等体积混合溶质浓度减少一半，醋酸电离平衡常数与浓度无关，结合概念计算．
19．【答案】（1） ；
（2）0.008mol/(L·s)；0≤a<0.8（或a<0.8）
（3）B；；32
【解析】【解答】（1）根据焓变＝反应物总键能－生成物总键能，则反应①NO2 (g)+ CO(g) CO2 (g)+ NO(g) ΔH1＝（812+1076-1490-632）kJ/mol =-234 kJ/mol，②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2＝+179.5 kJ/mol ；③2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) ΔH3＝-112.3 kJ/mol ；根据盖斯定律，由③+①×2-②得反应2NO(g) + 2CO(g)= N2(g)+ 2CO2 (g) ΔH＝ΔH3+ΔH1×2-ΔH2 =-112.3 kJ/mol +（-234 kJ/mol）×2-179.5 kJ/mol =-759.8 kJ/mol；当总反应式相加时平衡常数相乘、相减时相除、成倍时为幂，则平衡常数K= ；
（2）设达到平衡时CO的浓度改变x，则：
2NO2 + 4CO 4CO2 + N2
起始（mol/L） 0.1 0.2 0 0
转化（mol/L） x 2x 2x x
平衡（mol/L） 0.1-x 0.2-2x 2x x
故 = ，解得x=0.02mo/L，v(CO)= =0.008mol/(L·s)；
K= = ；若此温度下，某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L，要使反应向逆反应方向进行，则Q= = （3）根据电化学降解NO2-的原理图可知，Ag/Pt电极上NO2-转化为N2，氮元素化合价从+3价降为0价，被还原，发生还原反应，作为阴极，则电源B为负极；
①电源的负极是B，阴极反应式为：2NO2-+6e-+4H2O=N2↑+8OH-或2NO2-+6e-+8H+=N2↑+4H2O；
②根据图示装置，阳极反应为2H2O-4e－=O2↑+4H＋，转移6mol电子时，阳极消耗3mol水，产生6molH+进入阴极室，阳极室质量减少54g；阴极反应为2NO2-+6e-+8H+=N2↑+4H2O，阴极室中放出1molN2（28g），同时有6molH+（6g）进入阴极室，因此阴极室质量减少22g，膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）＝54g-22g＝32g。
【分析】（1）NO和CO反应生成的两种无污染气体为N2和CO2，结合盖斯定律确定该反应的反应热，从而得出该反应的热化学方程式；
根据反应写出K、K1、K2、K3的表达式，从而确定K与K、K1、K2、K3之间的关系；
（2）由压强之比等于物质的量之比，结合平衡三段式计算CO的变化浓度，再根据公式计算反应速率；
要使平衡逆向移动，则要求Qc（3）①由图可知，右侧电极上NO2-变为N2，发生得电子的还原反应，则该电极为阴极，对应电源B为负极；根据化合价变化确定转移电子数，从而写出该电极的电极反应式；
②结合电极反应式进行计算；
20．【答案】（1）N2O+Fe+N2+FeO+
（2）压强；<；；；>
（3）3N2O+6e-+3H2O=3N2+6OH-
【解析】【解答】（1）将总反应方程式—反应Ⅱ可得反应Ⅰ，则反应Ⅰ为N2O+Fe+N2+FeO+。
（2）①该反应为气体体积减小的反应，随着压强的增大，化学平衡正向移动，氨气的平衡转化率增大，因此X表示压强。Y代表温度，Y1，2min内N2O物质的量变化为2.4mol，则v(N2O)=。平衡常数K=。A点温度小于B点，温度升高该反应平衡逆向移动，因此K(A)>K(B)。
（3）根据方程式可知，N2O得电子生成N2，则正极上发生的反应为3N2O+6e-+3H2O=3N2+6OH-。
【分析】（1）结合盖斯定律的解题技巧，以及反应II和总方程式，求出方程式I；
（2） ① 增大压强，平衡朝气体缩小的方向移动，即朝逆向移动；
② 化学反应速率；化学平衡常数=生成物的浓度幂之积/反应物的浓度幂之积；
（3）新型电池的判断：
1、化合价升高的为负极，失去电子，化合价降低的为正极，得到电子；
2、电极反应式的书写要注意，负极反应为负极材料失去电子化合价升高，正极反应为正极材料得到电子化合价降低，且要根据电解质溶液的酸碱性判断，酸性溶液不能出现氢氧根，碱性溶液不能出现氢离子，且电极反应式要满足原子守恒。
21．【答案】（1）负极；阴极区
（2）MgH2+2LiBH4 LiH+MgB2+4H2↑
（3）-659
（4）p4；>；<；K4>K3>K2>K1
【解析】【解答】（1）由镁—锂双离子二次电池的装置图中的信息可知，Mg是负极，Li1-xFePO4是正极。①放电时，Mg电极为负极。②充电时，阳离子向阴极定向移动，所以 Li+迁移至阴极区。
（2）纳米MgH2 和LiBH4组成的体系在400℃以上受热放氢时发生反应的化学方程式为MgH2+2LiBH4 2LiH+MgB2+4H2↑。
（3）硝酸厂尾气中含有大量的NO，可用氢气催化还原法除去NO，发生的主要反应如下：①2NO(g)+4H2(g)+O2(g)==N2(g)+4H2O(g) △H =-1143kJ·mol-1；②2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) △H =-484kJ·mol-1。根据盖斯定律，由①-②得，2NO(g)+ 2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =-659kJ·mol-1。
（4）在一定条件下，反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，平衡时CH4的转化率与温度和压强的关系如图3所示。
①该反应是一个气体分子数增多的反应，在相同温度下， CH4的平衡转化率随压强的增大而减小，所以压强最大的是p4。由图可知，在相同压强下，CH4的平衡转化率随温度的升高而增大，所以该反应为吸热反应，该反应的△H >0。②由图可知，压强为p4时，在Y点的转化率高于其平衡转化率，所以该反应正在向逆反应方向进行，v(正) K3>K2>K1。
【分析】（1）①放电时相当于原电池，活泼金属做原电池的负极；
②充电时相当与电解池，阳离子向阴极区移动；
（3）根据盖斯定律计算目标方程式的焓变；
（4）①该反应为气体体积增大的反应，压强越大，甲烷的转化率越小，由图可知，随温度的升高，甲烷的转化率增大，该反应为吸热反应；
②根据p4时甲烷的转化率判断平衡移动的方向，然后确定反应速率的大小关系；
③平衡常数只是温度的函数，升高温度平衡向吸热方向移动。