通用版高考化学一轮复习课时突破练30　化学平衡状态及平衡移动

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通用版高考化学一轮复习
课时突破练30　化学平衡状态及平衡移动
必备知识基础练
1.(2024·湖北六校联盟联考)在恒温恒容密闭容器中进行反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),下列事实能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A.相同时间内形成C—H键和H—H键的数目之比为2∶1
B.相同时间内消耗一氧化碳和生成的二氧化碳的分子数目之比为3∶1
C.v(CO):v(H2)=1∶1
D.体系内气体的密度保持不变
2.(2024·北京第四中学模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A.使用铁触媒,增大合成氨的反应速率
B.溴水中存在Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
C.合成氨工业采用20~50 MPa高压
D.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)　ΔH<0,达到平衡后,升高温度体系颜色变深
3.(2024·北京东城区一模)某小组同学利用如下实验探究平衡移动原理。
已知:ⅰ.[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O。ⅱ.ZnCl2溶液为无色。
下列说法正确的是(　　)
A.结合实验1和2,推测ⅰ中正反应方向是放热反应
B.①中滴加浓盐酸,增大了c(Cl-),导致Q>K,ⅰ中平衡正向移动
C.②中加水,溶液变红,说明平衡逆向移动,[Co(H2O)6]2+的浓度增大
D.③中加入ZnCl2,溶液变红,推测Zn2+与Cl-形成了配合物
4.(2024·四川甘孜州一模)工业合成二甲醚的反应如下:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1,现将n(CO2)∶n(H2)=1∶3混合发生反应,下列说法正确的是(　　)
A.恒温恒容下,及时分离出CH3OCH3可以加快反应速率
B.当的比值不变时,该反应达到平衡状态
C.温度越高,该反应平衡常数越大
D.采用合适的催化剂,平衡转化率不变
5.(2024·辽宁省名校联盟二模)恒容密闭容器中发生反应4A(g)+5B(g)4C(g)+6D(g),在不同时间下改变反应条件,各物质物质的量的变化如下图所示,已知在t2时刻是升高温度所引起的物质的量改变,下列说法错误的是(　　)
A.该反应ΔH<0
B.在t4时刻改变的条件可能是减小压强
C.加入催化剂平衡正向移动
D.若使A的转化率增大,可以加入一定量的B物质
6.(2024·江西上饶六校联考)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是(　　)
将NO2烧瓶浸泡在冷水和热水中2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0 H2(g)+I2(g)2HI(g) 推动注射器活塞 +H2O(l)+2H+(aq)　ΔH=+13.8 kJ·mol-1
气体在热水中比在冷水中颜色浅 平衡体系加压后颜色先变深后变浅 加压后气体颜色变深后不再变化 与a颜色相比,b溶液颜色变为黄色不能证明减小生成物浓度使平衡正向移动;c溶液颜色变为橙色能证明增加生成物浓度平衡逆向移动
7.(2024·广东佛山一模)密闭容器中,发生Ⅰ.A(g)+B(g)2C(g)　ΔH1和Ⅱ.A(g)+B(g)D(g)　ΔH2两个竞争反应,反应过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.增大压强,物质C的浓度不变
B.升高温度,平衡时体系内D的浓度增大
C.反应2C(g)D(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2
D.加入催化剂Ⅱ更有利于D的生成
关键能力提升练
8.(2024·湖南师大附中二模)在600 K下,按初始投料比n(CO)∶n(H2)分别为1∶1、1∶2、1∶3投料,发生反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。测得不同压强下,CO平衡转化率如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.曲线Z代表起始投料比为1∶1
B.m点对应的转化率:α(H2)=α(CO)
C.若其他条件不变,降低温度会使对应的曲线上移
D.若其他条件不变,通过压缩体积增大压强,达到平衡后,的值减小
9.(2024·安徽滁州一模)工业上用乙苯与CO2生产苯乙烯,主要反应:
①(g)(g)+H2(g)　ΔH1=+125 kJ·mol-1
②H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1
在一定压强和催化剂作用下,向恒容容器中充入等物质的量的乙苯和CO2,达到平衡时,各物质的体积分数随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是(　　)
A.用液化的方法除去水,有利于提高乙苯的平衡转化率
B.苯乙烯和H2的体积分数变化差异的主要原因是CO2消耗H2
C.乙苯的平衡转化率随温度升高而升高,宜采用700 ℃获得更多的苯乙烯
D.当反应混合气体的平均相对分子质量不再变化时,反应达到化学平衡状态
10.(2024·湖南长沙一模)CO2有效利用对发展碳循环经济产生巨大的影响。其中利用CO2和H2,在一定条件下合成乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)　ΔH。向2 L刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,单位时间内测得CO2的转化率随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.上述反应的ΔH>0
B.混合气体的密度保持不变时,说明该反应达平衡状态
C.c点平衡后,向容器中再充入等量原反应气体,达新平衡时,CO2的转化率增大
D.反应从开始到a点需时5 min,5 min内用H2表示的反应速率为0.3 mol·L-1·min-1
11.(2024·广东东莞六校联考)燃煤会产生CO2、CO、SO2等大气污染物。燃煤脱硫的相关反应的热化学方程式如下:
Ⅰ.CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH1=+281.4 kJ·mol-1
Ⅱ.CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)　ΔH2=-43.6 kJ·mol-1
(1)一定温度下,向某恒容密闭容器中加入CaSO4(s)和1 mol CO,若只发生反应Ⅰ,下列能说明该反应已达到平衡状态的是　　　(填字母)。
A.容器内的压强不发生变化
B.v正(CO)=v正(CO2)
C.容器内气体的密度不发生变化
D.n(CO)+n(CO2)=1 mol
(2)一定温度下,容积为1 L的容器中加入CaSO4(s)和1 mol CO,若只发生反应Ⅱ,测得CO2的物质的量随时间变化如图中曲线A所示:
①在0~2 min内的平均反应速率v(CO)=　　　　　　　。
②曲线B表示过程与曲线A相比改变的反应条件可能为
(答出一条即可)。
③若要提高反应体系中CO2的体积分数,可采取的措施为　。
(3)一定温度下,向恒容密闭容器中加入CaSO4(s)和1 mol CO,下列能说明反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生的是　　　　　(填字母)。
A.反应后气体能使品红褪色
B.反应过程中,CO的体积分数逐渐减小
C.反应体系达平衡前,SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化
D.体系压强逐渐增大
参考答案
1.A　解析 根据反应的化学方程式可知:反应消耗H2与产生CH3OCH3的个数比为3∶1,若反应达到平衡,单位时间每反应消耗3分子H2,就会同时消耗1分子CH3OCH3,相同时间内形成C—H键和H—H键的数目之比为2∶1,反应达到平衡状态,A正确。反应消耗CO与生成CO2都表示反应正向进行,不能据此判断反应是否达到平衡状态,B错误。未指明反应速率的正、逆,不能判断反应是否达到平衡状态,C错误。反应在恒温恒容密闭容器中进行,体系的体积不变。反应前后都是气体,气体的总质量不变,则无论反应是否达到平衡状态,体系内气体的密度始终保持不变,不能据此判断反应是否达到平衡状态,D错误。
2.A　解析 催化剂对平衡没有影响,不能用勒夏特列原理解释加入催化剂使反应速率增大,A错误。加入硝酸银溶液后,生成AgBr沉淀,c(Br-)减小,平衡向正反应方向移动,促进溴与水的反应,溶液颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,B正确。合成氨反应为气体体积减小的反应,增大压强可使平衡向正反应方向移动,提高原料的利用率,能用勒夏特列原理解释,C正确。反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)的正反应为放热反应,达到平衡后,升高温度,平衡向逆反应方向移动,体系颜色变深,能用勒夏特列原理解释,D正确。
3.D　解析 由实验2可知,[CoCl4]2-显蓝色。故由实验1可知,ⅰ的正反应方向为吸热反应,A错误。①中滴加浓盐酸,增大了c(Cl-),导致Q4.D　解析 及时分离出CH3OCH3,则CH3OCH3浓度降低,反应速率减小,A错误。起始投料n(CO2)∶n(H2)=1∶3,且化学方程式中两者的化学计量数之比也是1∶3,其比值恒定不变,则当的比值不变时,不能证明反应达到平衡状态,B错误。该正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故温度升高,该反应平衡常数减小,C错误。催化剂只能改变反应速率,但是平衡不移动,转化率不变,D正确。
5.C　解析 由题可知,在t2时,平衡逆向移动,即升高温度,平衡逆向移动,则ΔH<0,A正确。该反应中,气体反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数之和,则减小压强平衡正向移动,则在t4时刻改变的条件可能是减小压强,B正确。加入催化剂,改变反应速率,不改变平衡,C错误。加入一定量的B物质,平衡正向移动,可以增大A物质的转化率,D正确。
6.D　解析 由2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0,可知该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,c(NO2)增大,则气体在热水中颜色深,A错误。H2(g)+I2(g)2HI(g)中反应前后气体的总物质的量不变,则加压后体积减小、浓度增大,颜色变深,平衡不发生移动,B错误。增大压强,平衡2NO2(g)N2O4(g)正向移动,气体颜色先变深后变浅,但比原平衡深,C错误。b中加入等体积的NaOH溶液,离子浓度都减小,b溶液颜色变浅不能证明平衡正向移动;c中加入浓硫酸,c(H+)增大,溶液颜色变深能证明增加生成物浓度平衡逆向移动,D正确。
7.D　解析 反应Ⅱ为气体体积减小的反应,增大压强会使反应正向进行,导致A和B的浓度减小,从而导致反应Ⅰ向逆向进行,导致C的浓度减小,A错误。根据反应历程可知,反应Ⅱ为放热反应,反应Ⅰ为吸热反应,升高温度会使反应Ⅱ向逆向进行,使反应Ⅰ向正向进行,最终会导致D的浓度减小,B错误。根据盖斯定律可得:2C(g)D(g)的ΔH=ΔH2-ΔH1,C错误。催化剂Ⅱ能够使生成D的反应的活化能降低,生成C的反应的活化能增大,故更有利于D的生成,D正确。
8.D　解析 相同条件下,氢气投料越多,一氧化碳的平衡转化率越大,则曲线X代表1∶3投料,曲线Y代表1∶2投料,曲线Z代表1∶1投料,A正确。m点起始投料比为1∶2,正好是化学方程式中CO和H2的化学计量数之比,则反应过程中转化率:α(H2)=α(CO),B正确。该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,对应的曲线上移,C正确。若其他条件不变,增大压强平衡将正向移动,但根据勒夏特列原理可知c(H2)增大,而平衡常数K=是定值,则=K×c(H2)的值增大,D错误。
9.C　解析 用液化水的方式除去水,反应②正向移动消耗H2,反应①正向移动,有利于提高乙苯的平衡转化率,A正确。发生反应①生成的苯乙烯和氢气的体积相等,相同温度时,苯乙烯的体积分数大于氢气的体积分数,说明氢气与二氧化碳发生反应②而被消耗,B正确。由图像可知,温度升高到640 ℃左右时,苯乙烯的体积分数最大,温度继续升高,苯乙烯的体积分数减小,故宜采用640 ℃获得较多的苯乙烯,C错误。在恒容容器中发生反应①、②,只有气体物质反应及生成,混合气体的质量不变,反应①是气体分子数增大的反应,随反应的进行,气体的物质的量增加,混合气体的平均相对分子质量()减小,当混合气体的平均相对分子质量不再变化时,反应达到平衡状态,D正确。
10.C　解析 根据图像知,b点之前,单位时间内,随着温度的升高,反应速率增大,所以二氧化碳的转化率增大。b点之后,温度继续升高,但二氧化碳的平衡转化率减小,推知上述反应为放热反应,ΔH<0,A错误。2 L刚性容器中发生反应,气体的总质量不变,容器的容积不变,故气体的密度始终不变,则气体密度不变不能说明反应达到平衡状态,B错误。c点平衡后,向容器中再充入等量原反应气体,相当于加压,则会使平衡正向移动,达新平衡时,CO2的转化率增大,C正确。a点二氧化碳转化率为50%,则转化的二氧化碳的物质的量为0.5 mol,转化的氢气的物质的量为0.5 mol×3=1.5 mol,根据速率公式可知,5 min内用H2表示的反应速率为0.15 mol·L-1·min-1,D错误。
11.答案 (1)AC
(2)①0.45 mol·L-1·min-1　②加入催化剂(或增大压强)　③降低温度
(3)C
解析 (1)反应前后气体体积不等,则容器内的压强不再发生变化,可说明达到平衡状态,A正确。v正(CO)、v正(CO2)都表示正反应,两者相等不能说明反应达到平衡状态,B错误。有固体参加反应,则容器内气体的密度不发生变化,可说明达到平衡状态,C正确。由碳原子守恒可知,始终有n(CO)+n(CO2)=1 mol,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
(2)①一定温度下,容积为1 L容器中加入CaSO4(s)和1 mol CO,若只发生反应Ⅱ,由题图可知2 min时达到平衡状态,二氧化碳物质的量0.9 mol,CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)　ΔH2=-43.6 kJ·mol-1,达到平衡状态消耗一氧化碳物质的量0.9 mol,在0~2 min内的平均反应速率v(CO)==0.45 mol·L-1·min-1。②曲线B表示过程与曲线A相比,曲线斜率增大,反应速率增大,可为加入催化剂(或增大压强)。③反应Ⅱ:CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)是反应前后体积不变的放热反应,若要提高反应体系中CO2的体积分数,需要平衡正向移动,反应为放热反应,降低温度,反应正向进行。
(3)反应后气体能使品红褪色,只能说明生成SO2,可能只发生反应Ⅰ,A错误。CO的体积分数逐渐减小,也可能只发生反应Ⅰ,B错误。反应Ⅰ和反应Ⅱ不同产物分别是SO2和CO2,故反应体系达平衡前,SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化,能说明反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生,C正确。压强逐渐增大,说明气体物质的量增大,反应Ⅰ一定发生,不能确定反应Ⅱ是否发生,D错误。
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