【学霸笔记】高中化学同步周测（教师版）4《化学平衡移动与图像分析》人教版 选择性必修1

周测4　化学平衡移动与图像分析
(时间：60分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题只有一个选项符合题目要求)
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.某温度下，反应CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　)
A.增大压强，v正>v逆，平衡常数增大
B.加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动
D.恒容下，充入一定量的CH2CH2(g)，CH2CH2(g)的平衡转化率增大
答案　C
2.下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A.工业生产硫酸的过程中使用适当过量的氧气，以提高SO2的转化率
B.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)达平衡后，对容器进行压缩，气体颜色变深
C.加入MnO2可以加快H2O2的分解速率
D.工业合成氨采用高温条件
答案　A
解析　加入过量的氧气，2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡正向移动，可以用勒夏特列原理解释，A正确；该反应前后气体分子数不变，对容器进行压缩，压强增大，平衡不移动，但二氧化氮浓度增大，体系颜色变深，不能用勒夏特列原理解释，B错误；加入MnO2可以加快H2O2的分解速率，MnO2做催化剂，催化剂对化学平衡移动无影响，C错误；合成氨是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NH3的产量降低，不符合勒夏特列原理，D错误。
3.我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同微粒)催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0，在低温下获得高转化率与高反应速率，反应过程如图所示：
下列说法正确的是(　　)
A.该平衡体系，增大CO2的浓度，正反应速率减小
B.过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程
C.恒温恒容时通入1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)发生此反应，当H2O和CO2的物质的量比值不变时，反应达到平衡状态
D.使用该催化剂能提高CO的转化率
答案　C
解析　该平衡体系，增大CO2的浓度，逆反应速率瞬间增大，平衡逆向移动，正反应速率也开始增大，A错误；根据反应过程示意图，过程Ⅰ、Ⅱ均为水分子中化学键断裂的过程，则均为吸热过程，B错误；恒温恒容时发生反应，H2O是反应物，CO2是生成物，当H2O和CO2的物质的量比值不变时，反应达到平衡状态，C正确。
4.某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。
已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0
下列说法不正确的是(　　)
A.温度升高时不利于NO2吸附
B.多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2N2O4平衡正向移动
C.转化为HNO3的反应是2N2O4+O2+2H2O===4HNO3
D.每制备0.4 mol HNO3，转移电子的数目为6.02×1022
答案　D
5.体积为1 L的恒温恒容密闭容器中发生反应：B(g)2A(g)，A、B浓度随时间变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.曲线X表示A的浓度随时间的变化
B.25~30 min内用A表示的平均化学反应速率是0.04 mol·L-1· min-1
C.气体总压不随时间变化可以说明该反应达到平衡状态
D.反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是增加A的浓度
答案　B
解析　10 min内X的变化量为(0.6-0.2) mol·L-1=0.4 mol·L-1，Y的变化量为(0.6-0.4) mol·L-1=0.2 mol·L-1，==，根据反应方程式B(g)2A(g)可知曲线X为A的浓度随时间的变化，曲线Y为B的浓度随时间的变化。25~30 min内v(B)==0.04 mol·L-1· min-1，v(A)=2v(B)=0.08 mol·L-1· min-1，故B错误；该反应是反应前后气体分子数变化的反应，当压强不再改变可以说明该反应达到平衡状态，故C正确；反应进行至25 min时，曲线A瞬间增大，B是连续的点，所以发生变化的原因是增加A的浓度，故D正确。
6.某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和平衡的影响，图像如下，下列判断正确的是(　　)
A.对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)　ΔH1，由图a可知，T1>T2，ΔH1<0
B.对于绝热条件下反应A(g)+B(g)C(g)　ΔH2，由图b可知，ΔH2<0
C.对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)，由图c可知，m+n>p
D.对于反应xA(g)+yB(g) zC(g)，图d中曲线a一定是使用了催化剂
答案　B
解析　反应温度越高反应速率就越快，达到平衡所需时间越短，根据图a可知反应在T1时先达到平衡状态，说明反应温度：T1>T2，升高温度，反应物A的平衡含量减少，说明升高温度，化学平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH1>0，A错误；该反应从正反应方向开始，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，根据图b是绝热条件下速率和时间的图像可知：在反应开始后反应物浓度减小，但反应速率却逐渐增大，到一定程度后又减小，说明该反应的正反应是放热反应，反应放出热量使速率增大的影响大于浓度减小使速率减小的影响，因此反应速率逐渐增大，后浓度减小的影响大于温度升高的影响，反应速率又逐渐降低，B正确；由图c可知：在温度不变时，增大压强，反应物A的含量增大，说明增大压强，化学平衡逆向移动，则该反应的逆反应是气体体积减小的反应，因此该反应的化学计量数关系为m+n7.一定条件下，将SO2和O2充入体积为1 L的密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(ΔH<0)。反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.增大压强，SO2的转化率增大，化学反应速率增大
B.反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是增加了氧气的量
C.20 min到25 min内，用SO3表示的平均反应速率为0.02 mol·L-1·min-1
D.10 min到15 min的曲线变化的原因可能是升温或加入催化剂
答案　C
解析　该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，SO2的转化率增大，化学反应速率增大，故A正确；反应进行至20 min时，氧气的物质的量突然增大，SO2的物质的量逐渐减小，SO3的物质的量逐渐增大，改变的条件为增大氧气的物质的量，故B正确；20 min到25 min内，用SO3表示的平均反应速率为v(SO3)===0.004 mol·L-1·min-1，故C错误；10 min到15 min时，曲线斜率有所增大，反应速率加快，反应未达到平衡状态，改变的条件可能为升高温度或加入催化剂，故D正确。
8.可逆反应A(g)+aB(g)C(g)+2D(g)(a为正整数)　ΔH。反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.T1>T2、p1>p2
B.a不可能大于3
C.该反应的ΔH>0
D.反应过程中，始终有v(C)=2v(D)
答案　B
解析　先拐先平数值大，由图可知：T19.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列说法正确的是 (　　)
A.图1可以说明t1时刻反应达到了平衡状态
B.图2可以说明t1时刻反应达到了平衡状态
C.图3可以说明t1时刻反应达到了平衡状态
D.图4中t1时刻曲线变化表示压强对体系速率的影响
答案　C
解析　反应的ΔH一直不变，图1不能说明反应达到平衡状态，A不合题意；二氧化碳和一氧化碳变化的物质的量应该是1∶1，图2中显示不是1∶1，B不合题意；反应达到平衡后，温度为定值，平衡常数不变，说明反应达到平衡状态，C符合题意；增大压强，正、逆反应速率均突然增大，图4中t1时刻曲线变化不是表示压强对体系速率的影响，而是增大反应物的浓度，D不合题意。
10.温度为T ℃时，向容积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol NO2，发生反应：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间，测得各容器中NO2的转化率与容器容积的关系如图所示(V1A.对c点容器加压，缩小容器容积至V4(V2v正
B.T ℃时，a、b两点反应的平衡常数：KaC.向a点体系中再充入一定量的NO2气体，达到新平衡时，NO2的转化率增大
D.a点：v逆=v正
答案　D
解析　该反应是气体分子数增大的反应，增大压强(缩小体积)平衡逆向移动，NO2的转化率减小。a、b、c三点中，c点对应容器的容积最大，平衡时NO2的转化率应最大，但c点NO2的转化率小于b点，说明c点反应没有达到平衡，b点转化率最高，说明a、b点反应均已达到平衡。对c点容器加压，缩小容器容积(V2v逆，A项错误；平衡常数只与温度有关，温度相同时，平衡常数相同，B项错误；a点反应已经达到平衡，向a点体系中再充入一定量的NO2气体，等效于增大压强，平衡逆向移动，达到新平衡时，NO2的转化率减小，C项错误。
11.SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa不同压强下发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，SO2的平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.恒压条件下，增加N2初始用量，α增大
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.压强大小顺序为p1>p2>p3
D.其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，则α增大
答案　C
解析　恒压条件下，增加N2初始用量，SO2(g)、O2(g)的浓度等比例减小，相当于减小压强，该反应的正反应是气体体积减小的反应，减小压强，平衡逆向移动，SO2的平衡转化率减小，A错误；虽然升高温度，SO2的平衡转化率减小，但实际生产当中除了考虑平衡转化率，还需要考虑反应速率和催化剂活性，常温下反应速率较慢，不利于提高效益，B错误；该反应的正反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，所以p1>p2>p3，C正确；其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，相当于减少了氧气的用量，SO2的平衡转化率减小，D错误。
12.甲、乙均为1 L的恒容密闭容器，向甲中充入1 mol CH4和1 mol CO2，乙中充入1 mol CH4和n mol CO2，在催化剂存在下发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.该反应的正反应是吸热反应
B.H2的体积分数：φb>φc
C.773 K时，该反应的平衡常数小于12.96
D.873 K时，向甲的平衡体系中再充入CO2、CH4各0.4 mol，CO、H2各1.2 mol，平衡逆向移动
答案 　B
解析 　由图像可知，随着温度的升高，CH4的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，故A正确；由图像可知，相同温度下乙中甲烷的平衡转化率大于甲，说明n>1，b点、c点CH4的平衡转化率均为60%，两容器中甲烷的起始量相等，则平衡时CH4、H2和CO的物质的量分别相等，但b点CO2的物质的量大于c点CO2的物质的量，则H2的体积分数：φb<φc，故B错误；873 K时，c点CH4的平衡转化率为60%，Δn(CH4)=1 mol×60%=0.6 mol，容器体积为1 L，列三段式：
　　　　 　　　　　　CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
起始量/(mol·L-1) 1　　　1　　　　0 0
转化量/(mol·L-1) 0.6　　0.6　　　1.2 1.2
平衡量/(mol·L-1) 0.4　　0.4　　　1.2 1.2
K===12.96，该反应是吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，K减小，则773 K时，该反应的平衡常数小于12.96，故C正确；向甲的平衡体系中再充入CO2、CH4各0.4 mol，CO、H2各1.2 mol，此时CO2、CH4浓度均为0.8 mol·L-1，CO、H2浓度均为2.4 mol·L-1，Q==51.84>12.96，说明平衡逆向移动，故D正确。
二、非选择题(本题共3小题，共40分)
13.(10分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以下反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ·mol-1。
回答下列问题：
(1)(1分)欲提高CO的平衡转化率，理论上可以采取的措施为　　　　(填字母)。
A.通入过量CO
B.升高温度
C.加入催化剂
D.通入过量水蒸气
(2)800 ℃时，该反应的平衡常数K=1.1，在容积为1 L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol、1 mol、1 mol。
①(1分)写出该反应的平衡常数表达式K=　　　　。
②该时刻反应的进行方向为　　　　(填“正向进行”“逆向进行”或“已达平衡”)。
(3)830 ℃时，该反应的平衡常数K=1，在容积为1 L的密闭容器中，将2 mol CO与2 mol H2O混合加热到830 ℃。反应达到平衡时CO的转化率为　　　　。
(4)如图表示不同温度条件下，CO平衡转化率随着的变化趋势。判断T1、T2的大小关系：　　　　，判断理由为　　　　　　　　　　　　。
答案 　(1)D　(2)①　②正向进行　(3)50%　(4)T1解析 　(1)该反应为放热反应，且反应前后气体分子数不变，通入过量CO，则CO的转化率反而减小，选项A不符合；反应放热，升高温度平衡逆向移动，CO的转化率减小，选项B不符合；催化剂只影响反应速率，不影响平衡状态，选项C不符合；通入过量水蒸气，提高反应物的浓度使平衡正向移动，增大CO的转化率，选项D符合。
(2)①由反应可知该反应的平衡常数表达式K=。②在容积为 1 L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol、1 mol、1 mol时，Q===<1.1=K，平衡正向移动。
(3)设CO的转化物质的量为x mol，根据三段式有：
　　　　 　　　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
初始浓度/(mol·L-1) 2　　　2 0　　　0
转化浓度/(mol·L-1) x　　　x　　　　　x x
平衡浓度/(mol·L-1) 2-x　　2-x　　　　x x
K==1，解得x=1，CO的转化率为×100%=50%。
(4)该反应为放热反应，在相同时，温度降低，平衡正向移动，CO的转化率增大，由图可知，在相同时，转化率α(T1)>α(T2)，则温度：T114.(14分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)　ΔH<0，在恒容条件下进行。改变反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示：
(1)(1分)化学方程式中a∶b∶c=　　　。
(2)(1分)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为　　　　。
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是　　　　，其值是　　　　(保留2位有效数字)
(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡向　　　　(填“左”或“右”)移动，采取的措施是　　　　。
(5)其他条件不变，只改变温度，则第Ⅱ阶段反应温度(T2)　　　　 (填“<”或“>”或“=”)第Ⅲ阶段反应温度(T3)，理由是　　　　。
答案　(1)1∶3∶2　(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)　(3)αⅢ(B)　19%　(4)右　从平衡体系中分离出了C　(5)>　因为该正反应为放热反应，当其他条件不变时，降温能使平衡正向移动
解析　根据图示，第Ⅱ阶段改变条件后，C的浓度突然变为0，A、B在改变条件的瞬间浓度不变，所以改变的条件是分离出C，平衡正向移动，一段时间后达到平衡Ⅱ；第Ⅲ阶段改变条件后，A、B浓度逐渐减小，C浓度逐渐增大，说明平衡正向移动，正反应放热，所以改变的条件是降低温度，一段时间后达到平衡Ⅲ。
(1)根据图示，第Ⅰ阶段0~20 min 内，A、B、C浓度的变化量分别是(2-1) mol·L-1、(6-3) mol·L-1、(2-0) mol·L-1，化学方程式的化学计量数之比等于各物质物质的量浓度的变化量之比，所以a∶b∶c=1∶3∶2。
(2)第Ⅱ阶段分离出C，C的浓度减小，A的反应速率比第Ⅰ阶段低，第Ⅲ阶段温度降低，A的反应速率比第Ⅱ阶段低，A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(3)aI(B)=×100%=50%，αⅡ(B) = ×100%=38%，αⅢ(B) = ×100%≈19%，其中最小的是αⅢ(B)。
15.(16分)Ⅰ.工业上可用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 平衡 常数 温度/℃
500 800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) K3
(1)(2分)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-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正　　　　(填“>”“=”或“<”)v逆。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)-反应时间(t)变化曲线Ⅰ如图所示，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　　　　　　　。
Ⅱ.利用CO和H2可以合成甲醇，反应原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。一定条件下，在容积为V L的密闭容器中充入a mol CO与2a mol H2合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
(1)p1　　　　(填“>”“<”或“=”)p2，理由是　　　　　　　　　　　　。
(2)该合成甲醇反应在A点的平衡常数K=　　　　(用a和V表示)。
(3)该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是CO　　　　(填“>”“<”或“=”)H2。
(4)下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是　　　　(填字母)。
A.使用高效催化剂
B.降低反应温度
C.增大体系压强
D.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
答案 　Ⅰ.(1)K1·K2　>　(2)加入催化剂　将容器的容积(快速)压缩到2 L　Ⅱ.(1)<　合成甲醇的反应是气体分子数减小的反应，相同温度下，增大压强，CO的转化率增大　(2)
(3)=　(4)C
解析 　Ⅰ.(1)反应①+②=③，则K3=K1·K2。500 ℃时，代入数值K3=2.5×1.0=2.5，此时的Q=≈0.88v逆。(2)Ⅰ变为Ⅱ，反应达到平衡的时间缩短，但平衡时CO浓度不变，且该反应器是容积可变的密闭容器，说明是恒压容器，故说明改变的条件只加快了反应速率，对平衡无影响，则改变的条件是加入催化剂；Ⅰ变为Ⅲ，反应速率加快，CO浓度增大，改变的条件是将容器容积(快速)压缩为2 L。Ⅱ.(1)等温下，增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，即p2>p1。(2)A点时各组分的浓度分别是c(CO)== mol·L-1，c(H2)== mol·L-1，c(CH3OH)= mol·L-1，则K===。(3)CO与H2按反应的化学计量数比投放，所以二者的平衡转化率相等。(4)催化剂只能加快反应速率，不能改变化学平衡，A项错误；降温，反应速率降低，B项错误；增压，反应速率增大，平衡正向移动，CO转化率增大，C项正确；分离出CH3OH，虽然平衡正向移动，CO转化率增大，但化学反应速率不能增大，D项错误。