2.2化学平衡同步练习题
一、选择题
1.已知可逆反应,其他条件不变,C的物质的量分数和温度(T)或压强(P)的关系如图,根据图像判断下列说法正确的是
A.平衡常数K:,
B.反应达到平衡后,添加合适的催化剂,D的百分含量增加
C.e、f点对应的化学反应速率:
D.,
2.一定温度下,在容积为VL的密闭容器中进行反应:aN(g) bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示,下列说法错误的是
A.此反应的化学方程式中a:b=2:1
B.t3时刻该反应达到化学平衡
C.当混合气体的总质量不随时间的变化而变化时反应达到平衡状态
D.任意时刻都满足v(N)正=2v(M)正
3.一定温度下的密闭容器中,发生可逆反应,下列情况不能说明该反应达到平衡状态的是
A.的浓度不再改变
B.浓度商等于化学平衡常数
C.单位时间内生成,同时生成
D.容器的总压强不再变化
4.在注射器中充入,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
5.在 的恒容密闭容器中,加入 和 ,在一定条件下发生如下反应: (),3s后生成 Z的物质的量为 。下列说法不正确的是
A.达到化学平衡状态时,正反应速率大于零
B.混合气体的密度不变时,反应达到化学平衡状态
C.,Y的平均反应速率为
D.充分反应后,放出的热量为
6.人体内血红蛋白分子(Hb)与O2形成氧合血红蛋白,人体生命维持取决于血红蛋白与氧的结合及其对氧的释放。反应方程式如下所示,下列叙述不正确的是
Hb(aq)(血红蛋白)+O2(aq)PbO2(aq)(氧合血红蛋白)
A.人体大量运动时肌肉需氧量上升平衡逆向移动
B.人体吸氧越多有利于氧合血红蛋白形成,对人体健康越有利
C.突然进入高海拔的高山上出现高山病时是由于上述平衡逆移导致
D.长时间在高山区生活人群血液中血红蛋白含量比生活在平原地区人多
7.甲为恒温恒容容器,乙为绝热恒容容器。在甲、乙两体积相同的密闭容器中均充入2mol 和6mol ,发生反应:N2(g) +3H2(g)2NH3(g) ,一段时间后均达到平衡。下列说法正确的是
A.平衡时,化学反应速率:甲=乙
B.平衡时,的物质的量分数:甲>乙
C.平衡时,升高甲的温度,可达到与乙一样的平衡状态
D.向甲容器中充入一定量的氦气,平衡向正反应方向移动
8.氧化亚铜是一种纳米材料。工业制备原理之一:。在恒温恒容密闭容器中充入足量和发生上述反应。下列叙述正确的是
A.当混合气体压强不变时反应达到平衡状态
B.平衡后,再充入少量,平衡转化率降低
C.平衡后,增大质量,平衡向右移动
D.建立平衡过程中,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大至二者相等
二、非选择题
9.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
(1)氢气燃烧热值高。实验测得,在常温常压下,1gH2完全燃烧生成液态水,放出142.9kJ热量。则H2燃烧的热化学方程式为_____
(2)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.4kJ/mol
①一定条件下,一定量的N2和H2反应达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率与时间的关系如图所示,其中加入催化剂引起反应速率变化的时间段是____(填,如0~t1等)。
②生产中为提高反应速率和H2的转化率,下列措施可行的是___(填字母)。
A.向装置中充入过量N2 B.及时将合成的氨气从装置中分离出来
C.使用更高效的催化剂 D.升高温度
③温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%。则反应的平衡常数为____。
10.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。在容积为1L的恒容密闭容器中,充入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g),一定条件下发生反应得到CH3OH(g)和H2O(g),测得反应物X和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
(1)0~3min内,v(CH3OH)=_______(保留三位有效数字)mol·L-1·min-1。
(2)该反应的化学方程式为_______。
(3)X代表的物质为_______(填化学式),理由是_______。
(4)9min后,保持其他条件不变,向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g),则该反应的速率将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)下列可以作为该反应已达到平衡的判据的是_______(填标号)。
A.气体的压强不变 B.v正(CO2)=v逆(H2O)
C.CH3OH(g)与H2O(g)的浓度相同 D.容器内气体的密度不变
11.某实验小组采用下列实验探究外界条件对化学反应速率及其化学平衡的影响。按要求回答下列问题。
实验Ⅰ:探究浓度对反应速率的影响。
(1)已知实验Ⅰ中和的产物分别为和,为了观察到明显的现象,初始时至少为_______。
(2)在实验中,草酸溶液与酸性溶液反应时,褪色总是先慢后快。
甲同学据此提出以下假设:
假设1:反应放热
假设2:生成对反应有催化作用
乙同学用如下实验证明假设2成立:
实验编号 室温下,试管中所加试剂及用量
溶液 酸性溶液 溶液
a 2.00 1.00 1.00 0
b 2.00 1.00 0 V
则实验b中_______,若实验b中完全退色所需时间为,忽略混合前后体积的微小变化,用的浓度变化表示的反应速率为_______(保留2位有效数字)。
实验Ⅱ:探究浓度对化学平衡的影响。
(3)试管乙中的现象是_______,重新达到平衡时转化率_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。向试管丙中加入固体,平衡_______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
12.某小组利用氯气与NaOH制取NaClO并探究其性质。
资料:①Ag2SO4是白色固体,微溶于水。
②在Fe3+的水溶液中存在平衡:[Fe(H2O)4(OH)2]+(黄色)+2H+[Fe(H2O)6]3+(淡紫色或无色)
I.制备
(1)A中反应的离子方程式是____。一段时间后,测得A中溶液pH=10。
II.探究性质
取I所得A中溶液5mL于试管中,向其中加入稍过量的0.1mol/LFeSO4溶液和适量H2SO4溶液,观察到无沉淀产生,溶液变为黄色。
(2)甲同学对溶液变黄色可能发生的反应提出下列三种猜想:.
猜想1:2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++C1-+H2O
猜想2:2Fe2++2ClO-+4H+=2Fe3++Cl2↑+2H2O
猜想3:Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O
乙同学认为猜想2和3不合理,用离子方程式表示原因____。
经证实,猜想1正确。
III.进一步探究
取II中黄色溶液,分为4份,进行下列操作。
序号 操作 现象
i 加入NaOH溶液
ii 加入AgNO3溶液 白色沉淀
iii 加入NaI溶液,再加入一定量CCl4,振荡 下层呈紫红色
iv 加入一定量H2SO4溶液 黄色变浅几乎无色
(3)实验i的现象是____。
(4)实验ii加入AgNO3出现白色沉淀,不能说明溶液中存在Cl-,原因是____。
(5)资料表明,氧化性:ClO->Br2>Fe3+>I2。甲同学认为由实验iii的现象证明溶液中仍存在ClO-。乙同学认为甲同学的推断不严谨,设计了能确证溶液中是否存在ClO-的实验方案:____。
(6)实验iv中黄色溶液变浅至几乎无色,用化学平衡移动原理解释原因____。
【参考答案】
一、选择题
1.A
解析:A.根据“先拐先平数值大”,知,,温度降低,C的物质的量分数增大,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,故,由于平衡常数只与温度有关,故,A项正确;
B.反应达到平衡后,添加合适的催化剂,平衡不移动,D的百分含量不变,B项错误;
C.e点对应温度小于f点对应温度,故,C项错误;
D.根据“先拐先平数值大”,知,,D项错误;
答案选A。
2.C
解析:A.由图可知,参加反应的M和N的物质的量之比为(5mol-2mol)∶(8mol-2mol)=1∶2,故此反应的化学方程式中a∶b=2∶1,A正确;
B.t3时刻各物质的量不再改变,反应达到化学平衡,B正确;
C.根据质量守恒,物质的总质量反应前后不会改变,混合气体的总质量不随时间的变化而变化不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.反应速率比等于化学计量数比,根据A分析可知,任意时刻都满足v(N)正=2v(M)正,D正确;
故选C。
3.D
解析:A.的浓度不再改变,说明反应达到平衡状态,A不符合题意;
B.浓度商等于化学平衡常数平衡不再移动,达到平衡状态,B不符合题意;
C.单位时间内生成,同时生成说明正逆反应速率相等,达到平衡,C不符合题意;
D.反应为气体分子数不变的反应,总压强为定值,压强不变不能说明达到平衡,D符合题意;
故选D。
4.A
解析:对于可逆反应,增大压强,平衡右移,的量减小,但的浓度比原来大,故体系颜色变深,故A正确;故选A。
5.D
解析:A.化学平衡状态为动态平衡,平衡时正逆反应速率速率相等且均大于0,故A正确;
B.X为固体,随反应进行,X反应生成Z,气体质量发生变化,容器体积恒定,则密度逐渐增大,当密度不变时,反应达到平衡状态,故B正确;
C.3s后生成 Z的物质的量为 ,则 ,根据速率之比等于化学计量数之比,可得Y的平均反应速率为 ,故C正确;
D.该反应为可逆反应,反应物不能完全反应,因此放出得热量小于akJ,故D错误;
故选:D。
6.B
解析:A.人体大量运动时肌肉需氧量上升,氧气消耗增加,平衡逆向移动,A正确;
B.氧气具有氧化性,人体吸氧过多反而对人体健康不利,B错误;
C.突然进入高海拔的高山上,空气中氧气含量减小,上述平衡逆移导致,导致输氧能力下降,出现高山病,C正确;
D.长时间在高山区生活人群血液中血红蛋白含量比生活在平原地区人多,更利于氧气的输送,D正确;
故选B。
7.C
解析:A.甲乙溶液的条件不同,乙为绝热容器,随着反应进行,放出热量,温度升高,使平衡逆向移动,故平衡时两容器中的物质的浓度不同,反应速率不同,A错误;
B.乙容器中的温度高,故平衡逆向移动,则氮气的物质的量分数乙大于甲,B错误;
C.平衡时,乙容器中的温度高,故升高甲中的温度,可以到乙中的平衡,C正确;
D.向甲容器中充入一定量的氦气,平衡不移动,D错误;
故选C。
8.D
解析:A.气体由转化为,气体物质的量保持不变,压强始终不变,A错误;
B.该反应是气体分子数不变的反应,再充入,相当于加压,平衡不移动,即的平衡转化率不变,B错误;
C.氧化铜为固体,增大固体质量,平衡不移动,C错误;
D.开始投入氧化铜和一氧化碳,起始正反应速率最大,逆反应速率为0,随着反应的进行,正反应速率减小,逆反应速率增大,二者相等时达到平衡状态,D正确;
故选D。
二、非选择题
9. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol t4~t5 A
解析:(1)1g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9kJ热量,则2g氢气完全燃烧生成液态水放出571.6kJ热量,所以其燃烧热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H= 571.6 kJ/mol,
故答案为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H= 571.6 kJ/mol;
(2)①催化剂能同等程度的改变正逆反应速率,导致正逆反应速率仍然相等,所以加入催化剂的时间段为t4 t5,
故答案为t4 t5;
②A. 向装置中充入过量N2,化学反应速率加快且提高氢气转化率,故A正确;
B. 及时将合成的氨气从装置中分离出来,提高氢气转化率,但是化学反应速率减慢,故B错误;
C. 使用更高效的催化剂能提高化学反应速率,但是氢气转化率不变,故C错误;
D. 升高温度平衡逆向移动,导致氢气转化率减小,故D错误;
答案选A;
③温度为T℃时,将2a mol H2和a mol N2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,开始时c( N2)=2amol/L、c( H2)=4amol/L,平衡时消耗c( N2)=2amol/L×50%=amol/L,
可逆反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
开始(mol/L) 2a 4a 0
反应(mol/L) a 3a 2a
平衡(mol/L) a a 2a
反应的平衡常数K
故答案为。
10.167 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) CO2 CO2与CH3OH的反应速率相同或X的减小量与甲醇的增加量一样 增大 AB
【分析】CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为1.00mol/L、3.00mol/L,由图可知,X的初始浓度为1.00mol/L、则X为CO2(g)。
解析:(1)0~3min内, 。
(2)已知 CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g),按元素质量守恒,该反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。
(3) 反应速率之比等于化学计量数之比,则X代表的物质为CO2,理由是CO2与CH3OH的反应速率相同X的减小量与甲醇的增加量一样;
(4)9min后,保持其他条件不变,向容器中再通入1.00molCO2(g)和3.00molH2(g),则反应物浓度增加,则该反应的速率将增大。
(5)A.反应中,气体的物质的量、压强会随着反应而变化,故容器内压强不随时间的变化,说明气体的物质的量不随时间变化,则说明反应已达平衡,A正确;
B.反应速率之比等于化学计量数之比,v正(CO2) =v正(H2O)=v逆(H2O) ,则说明反应已达平衡,B正确;
C.由方程式可知,CH3OH(g)与H2O(g)的浓度相同始终相同,故不能说明已平衡,选项C不正确;
D.密闭容器中, ,气体质量守恒,容积体积的不变,故不能说明已平衡,选项D不正确;
答案为AB。
11.(1)
(2) 1.00(“1”或“1.0”均可)
(3) 溶液红色加深 减小 不
【分析】Ⅰ.利用控制变量法探究某一因素对化学反应速率的影响时,应保证变量单一,除变量外的其他反应条件相同;
Ⅱ.如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动。
解析:(1)和反应的离子方程式为,出现明显现象时紫色褪去,则初始时至少为,故答案为:;
(2)实验a和实验b形成对照,验证生成Mn2+对反应有催化作用,则实验a和b中应只有Mn2+一个变量,溶液的总体积相等,则V=1.00;若实验b中完全退色所需时间为4min,则用的浓度变化表示的反应速率为,故答案为:1.00;;
(3)FeCl3和KSCN发生反应,试管乙中加入饱和FeCl3溶液,增大了Fe3+的浓度,该反应的平衡正向移动,则观察到溶液红色加深;加入饱和FeCl3溶液,c(Fe3+) 增大,则重新达到平衡时Fe3+转化率减小;加入KCl固体,由于氯离子和钾离子均不参与反应,则平衡不移动,故答案为:溶液红色加深;减小;不。
12.(1)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
(2)Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-
(3)产生红褐色沉淀
(4)黄色溶液中存在SO,与Ag+反应生成Ag2SO4白色沉淀
(5)取II中黄色溶液于试管中,加入NaBr溶液,再加入一定量CCl4溶液,振荡,静置,溶液分层,若下层呈橙红色,证明存在ClO-
(6)黄色溶液中存在化学平衡[Fe(H2O)4(OH)2]++2H+[Fe(H2O)6]3+,加入一定量H2SO4溶液后,c(H+)增大,化学平衡正向移动,[Fe(H2O)4(OH)2]+浓度减小,因此黄色变浅
解析:(1)A中氯气与NaOH制取NaClO,离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
(2)溶液变黄色的原因是Fe2+转化为Fe3+,若溶液中存在Cl2,Cl2也能氧化Fe2+,猜想2和3不合理,离子方程式为:Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-。
(3)黄色溶液中存在Fe3+,加入NaOH溶液生成氢氧化铁红褐色沉淀,故答案为:产生红褐色沉淀。
(4)银离子能与碳酸根、硫酸根、氢氧根、氯离子等生成白色沉淀,该黄色溶液中含有硫酸根,故溶液中加入AgNO3溶液,生成Ag2SO4白色沉淀,所以不能说明原溶液中有Cl-,故答案为:黄色溶液中存在SO,与Ag+反应生成Ag2SO4白色沉淀。
(5)氧化性:ClO->Br2,ClO-可以将Br-氧化为Br2,取II中黄色溶液于试管中,加入NaBr溶液,再加入一定量CCl4,振荡,静置,溶液分层,若下层呈橙红色,证明存在ClO-,故答案为:取II中黄色溶液于试管中,加入NaBr溶液,再加入一定量CCl4溶液,振荡,静置,溶液分层,若下层呈橙红色,证明存在ClO-。
(6)黄色溶液中Fe3+的存在形式是[Fe(H2O)4(OH)2]+,滴加H+,[Fe(H2O)4(OH)2]++2H+ [Fe(H2O)6]3+向右移动,因此黄色变浅,故答案为:黄色溶液中存在化学平衡[Fe(H2O)4(OH)2]++2H+ [Fe(H2O)6]3+,加入一定量H2SO4溶液后,c(H+)增大,化学平衡正向移动,[Fe(H2O)4(OH)2]+浓度减小,因此黄色变浅