2020版高考化学一轮复习课时分层提升练二十二7.2化学平衡状态化学平衡的移动（含解析）新人教版.docx

化学平衡状态化学平衡的移动一、选择题1.(2019咸阳模拟)对于X(?)+Y(s)Z(?)的平衡体系,若增大压强,达到新的平衡时Y的转化率增大,则X和Z可能的状态是()A.X为气态,Z为固态 B.X为固态,Z为气态C.X为气态,Z为气态D.X为固态,Z为固态【解析】选A。增大压强,Y的平衡转化率增大,说明平衡向正反应方向移动,则X为气态,Z为固态或液态。【易错提醒】压强的改变只针对有气体参与的反应,增大压强,平衡向气体系数减小的方向移动。2.(2019沧州模拟)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是()A.容器内气体压强不再改变B.容器内气体密度不再改变C.容器内气体颜色不再改变D.断裂1 mol ClCl键同时断裂1 mol HCl键【解析】选D。在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s),根据化学方程式,反应过程中压强为变量,压强不再改变一定平衡,故可以说明;在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s),反应过程中气体质量为变量,所以密度是变量,容器内气体密度不再改变一定平衡,故可以说明;容器内气体颜色不再改变,说明氯气的浓度不变,一定达到平衡状态,故可以说明;平衡时断裂1 mol ClCl键同时断裂2 mol HCl键,故D不能说明。3.(2019重庆模拟)某温度下,在一个容积可变的容器中,反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)达到平衡时,X、Y和Z的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是()A.均减半B.均加倍C.均增加1 molD.均减小1 mol【解析】选C。在容积可变的情况下,如果均加倍的话,对平衡时的各物质来讲,浓度均没有发生变化,故正逆反应速率均没有发生改变,平衡不发生移动,均减半与此类似。由于反应物的化学计量数之和比生成物的大,所以均增加1 mol,可认为先增加1 mol X、0.5 mol Y、1 mol Z,这时平衡不移动,再增加0.5 mol Y,平衡向正反应方向移动,对反应物和生成物来讲,他们的反应速率的变化就不会一样,导致正逆反应速率不相同,平衡不发生移动。均减少1 mol与此类似,只不过平衡移动方向正好相反。4.(2019金华模拟)在其它条件一定时,图中曲线表示反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)H0达平衡时NO的转化率与温度的关系,图上标有A、B、C、D、E点,其中表示未达平衡状态且v正v逆的点是()A.A或EB.B点C.C点D.D点【解析】选C。点B、D在曲线上,处于平衡状态,故B、D项错误;在曲线上方的A点,当温度一定时,若达到平衡状态,则应减小NO的转化率,即反应逆向进行,所以A点的正反应速率小于逆反应速率,E点与A点相似,A项错误;同理推知,C点时的正反应速率大于逆反应速率,C项正确。【易错提醒】曲线上的点都是平衡点。不在平衡线上的点,可以根据其转化率与平衡点上的转化率比较得出移动方向。5.据报道,在300 、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g),下列叙述错误的是()A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B.反应需在300 进行可推测该反应是吸热反应C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率【解析】选B。 使用催化剂可加快反应速率,A正确;反应温度与化学反应吸热放热没有关系,B错;增大一种反应物浓度可提高另一反应物转化率,C正确;减少生成物浓度可使平衡向右进行提高反应物转化率,D正确。6.如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅。已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)下列叙述正确的是()A.2NO2N2O4是放热反应B.NH4Cl溶于水时放出热量C.烧瓶(1)中平衡混合气体的相对分子质量增大D.烧瓶(3)中气体的压强增大【解析】选A。加CaO的烧杯(1)中温度升高,(1)中红棕色变深,说明平衡逆向移动,平衡混合气体的相对分子质量减小;(3)中红棕色变浅,说明平衡正向移动,气体的压强减小,加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低,由此可说明2NO2N2O4是放热反应,NH4Cl溶于水时吸收热量。7.如图曲线表示其他条件一定时,反应2W(g)+Q(g)2G(g)(正反应为放热反应)中W的转化率与温度的关系,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)v(逆)的是()A.a点B.b点C.c点D.d点【解析】选C。纵轴表示W的转化率,横轴表示温度,曲线上的任一点都表示在此温度下达到平衡状态时对应的W的转化率,从c点作横轴的平行线与曲线交于一点,这表示若想达到c点对应温度的平衡状态,需要转化更多的W,则c点未达到平衡状态,且反应向正反应方向进行,即v(正)v(逆)。二、非选择题8.已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)H0,请回答下列问题:(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1;5 min后反应达到平衡,M的转化率为60%,此时N的转化率为_;用M表示的反应速率为_;该温度下反应的平衡常数K=_。(2)若反应温度升高,M的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1;达到平衡后,c(P)=c(N)=2 molL-1,a=_。(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b molL-1,达到平衡后,M的转化率为_。【解析】(1)N的转化率为100%=25%。v(M)=0.12 moLL-1min-1。该温度下:K=0.5(2)因为反应热H0,是吸热反应,所以升高温度,平衡向正反应方向移动,M的转化率增大。(3)根据反应 M(g)+N(g)P(g)+Q(g)起始浓度(molL-1): 4 a 0 0转化浓度(molL-1):2 2 2 2平衡浓度(molL-1):2 a-2 2 2根据温度不变,平衡常数不变的特点K=0.5得a=6。(4)同理: M(g)+N(g)P(g)+Q(g)起始浓度(molL-1):b b 0 0转化浓度(molL-1):x x x x平衡浓度(molL-1):(b-x) (b-x)x x根据温度不变,平衡常数不变的特点,K=0.5得x=0.41b(M)=100%=41%。答案:(1)25%0.12 moLL-1min-10.5(2)增大(3)6(4)41%9.一定温度下,在容积固定的V L密闭容器中加入n mol A、2n mol B,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)Hv(逆)D.CO的体积分数在混合气体中保持不变说明已达平衡状态若容器容积不变,下列措施既能提高反应速率,又能增加氢气产率的是_。A.升高温度B.及时将CO从体系中分离出来C.增加C的用量D.压缩容器使体系总压强增大【解析】(1)根据盖斯定律,可得C(s)+H2O(l)CO(g)+H2(g)H=-221.4 kJmol-1+571.6 kJmol-1-44 kJmol-1=131.1 kJmol-1。(2)反应到2 min时,(H2O)=100%=10%;04 min时,v(H2)= 4 min=0.037 5 moLL-1min-1。反应到2 min时,未到平衡状态,反应继续向右进行,v(正)v(逆),A项错误;在反应过程中容器的体积V不变,但混合气体的质量变化,若密度不再变化,说明反应已达到平衡,B项正确;混合气体的压强减小,说明平衡向左移动,则v(逆)v(正),C项错误;CO的体积分数不再变化,说明已达平衡,D项正确。正反应吸热,升温平衡右移并且速率增大,A项正确;将CO从体系中及时分离,反应速率降低,B项错误;增加C的用量对速率和平衡无影响,C项错误;增大压强,平衡向左移动,不能提高氢气的产率,D项错误。答案:(1)131.1(2)10%0.0375B、DA 11.在密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Hv逆,平衡正向移动,正反应为放热反应,A项错误;由于降低温度平衡正向移动,降温化学平衡常数增大,C项错误;加压, v正v逆,平衡正向移动,正反应应为气体分子数减小的反应,若A、B是气体,则D是液体或固体,B项正确;化学平衡常数只与温度有关,与压强无关,加压时化学平衡常数不变,D项错误。4.一定温度下,将2 mol SO2和1 mol O2充入10 L恒容密闭容器中,发生反应:2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)H=-196 kJmol-1。5 min时达到平衡,测得反应放热166.6 kJ。下列说法错误的是()A.05 min内,用O2表示的平均反应速率v(O2)=0.017 molL-1min-1B.的值不变时,该反应达到平衡状态C.若增大O2的浓度,SO2的转化率增大D.条件不变,若起始时充入4 mol SO2和2 mol O2,平衡时放出的热量小于333.2 kJ【解析】选D。本题考查化学平衡移动原理的应用。A.5 min达到平衡反应放热166.6 kJ,由化学方程式可知,反应的氧气的物质的量为=0.85 mol,则05 min内,用O2表示的平均反应速率v(O2)=0.017 molL-1min-1,正确;B.随着反应的进行,氧气物质的量逐渐减小,三氧化硫的物质的量逐渐增大,的值不变时,该反应达到平衡状态,正确;C.若增大O2的浓度,SO2的转化率增大,正确;D.条件不变,若起始时充入4 mol SO2和2 mol O2,若平衡与原平衡等效,平衡时放出的热量为原平衡放热的2倍,容器内压强增大,平衡正向移动,平衡时放出的热量大于333.2 kJ,错误。故选D。5.(新题预测)已知:2NO2(g)N2O4(g)H0, 现有相同容积的绝热容器甲和乙,向甲、乙中各加入0.1 mol NO2,在反应过程中甲容器恒容、乙容器恒压,在相同的温度下分别达到平衡。下列说法正确的是()A.平衡时甲、乙两容器体积相等B.平衡时甲、乙两容器中c(NO2)相等C.平衡时转化率(NO2):甲甲,乙容器放热多于甲容器。【易错提醒】绝热是指与外界没有热交换,如果反应为放热反应,则体系温度升高,反应是吸热反应,则反应体系的温度降低。6.在425 时,在1 L密闭容器中充入下列气体进行反应并达到平衡,分析如下示意图,不能从示意图中读出相关信息的选项是()A.同温同压下,只要投入物质比例适当,从正、逆方向都可以建立同一平衡状态B.图(1)表示的反应为:H2(g)+I2(g)2HI(g)C.图(1)中H2的转化率+图(2)中HI的转化率=100%D.相同条件下,分别从正、逆方向建立等同的平衡状态,所需时间相同【解析】选D。比较图(1)和图(2)可知,两平衡状态的c(HI)、c(H2)、c(I2)相同,图(1)表示的化学反应方程式为:H2(g)+I2(g)2HI(g),图(1)中H2的转化率为: 100%=79%,图(2)中HI的转化率为:100%=21%,故A、B、C正确。7.(2019成都模拟)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=Q kJmol-1,在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。序号温度/容器体积CO转化率平衡压强/Pa200V150%p1200V270%p2350V350%p3下列说法正确的是()A.反应速率:B.平衡时体系压强:p1p2=54C.若容器体积V1V3,则Q0D.若实验中CO和H2用量均加倍,则CO转化率,则可看作在的基础上加压,即V1V2,因此反应速率:,A错误;与比较,达到平衡时,平衡混合物的物质的量之比为54,但V1与V2不相等,因此平衡时体系压强p1p2不等于54,B错误;若容器体积V1V3、温度相同,则与比较,CO的转化率,而现在CO的转化率相同,则可看作在这个基础上的平衡逆向移动,而升温平衡向吸热反应方向移动,即正向是放热反应,C正确;若实验中CO和H2用量均加倍,则可看作在的基础上压缩体积,CO转化率增大,D错误。二、非选择题8.(新题预测)某温度时,在2 L密闭容器中气态物质CO和H2反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示。t/minCO/molH2/molZ/mol01.001.000.0010.900.800.1030.750.500.2550.650.300.3570.550.100.4590.550.100.45100.550.100.45(1)根据上表中数据,在图1中画出CO、Z的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线:(2)体系中发生反应的化学方程式是_。(3)在35 min时间内产物Z的平均反应速率:_。(4)图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化。该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应,反应的热化学方程式是_。【解析】(1)画曲线时注意7 min时达到平衡。 (2)根据反应关系及原子守恒,可写出体系中发生反应的化学方程式是:CO+2H2CH3OH。 (3)在35 min时间内产物Z的平均反应速率为: 0.1 mol2 L2 min=0.025 moLL-1min-1。 (4)由图象可知该反应是放热反应,反应的热化学方程式是:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-91 kJmol-1。答案:(1)(2)CO+2H2CH3OH(3)0.025 moLL-1min-1(4)放热CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=-91 kJmol-19.(2019成都模拟)对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一,相关反应如下:主反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H1副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2 kJmol-1已知H2和CH4的燃烧热分别为-285.5 kJmol-1和-890.0 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H=+44 kJmol-1(1)H1=_kJmol-1。(2)有利于提高CH4平衡产率的反应条件是(至少写两条)_ _。工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是_。(3)T 时,若在体积恒为2 L的密闭容器中同时发生上述反应,将物质的量之和为5 mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应,结果如图所示。若a、b表示反应物的转化率,则表示H2转化率的是_,c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数,由图可知=_时,甲烷产率最高。【解析】(1)根据已知有CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H3=-571.0 kJmol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H4=-890.0 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H5=+44 kJmol-1根据盖斯定律,由=2-+2,则CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H1=2H3-H4+2H5=-164.0 kJmol-1;(2)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)是正方向为气体体积缩小的放热反应,降低温度和增大压强都有利于反应正向移动,提高CH4平衡产率;工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是催化剂;(3)随着比值的增大,氢气的转化率降低,则表示H2转化率的是b;随着比值的增大,氢气的量增多,一氧化碳的量减少,甲烷的量增加,故c为CH4(g)的体积分数,由图可知=4时,甲烷产率最高。答案:(1)-164.0(2)降低温度,增大压强催化剂(3)b410.当温度高于500 K时,科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇,这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。回答下列问题:(1)该反应的化学方程式为_。(2)在恒容密闭容器中,判断上述反应达到平衡状态的依据是_。a.体系压强不再改变b.H2的浓度不再改变c.气体的密度不随时间改变d.单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为31(3)在一定压强下,测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。根据图中数据分析:降低温度,平衡向_方向移动。在700 K、起始投料比=1.5时,H2的转化率为_。在500 K、起始投料比=2时,达到平衡后H2的浓度为a molL-1,则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为_。【解析】(1)由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO2+6H2C2H5OH+3H2O。(2)该反应为气体分子数减小的化学反应,当体系的压强不再改变时,反应达到平衡状态,另外氢气的浓度不再变化,也能说明反应达到平衡状态;由于在500 K时,所有物质均为气体,故在恒容状态下气体的密度恒为定值,密度不变不能说明反应达到平衡状态;根据化学方程式可知,任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为31。(3)由图中信息可知,其他条件不变时,升高温度,CO2的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即降低温度,平衡将向正反应方向移动。700 K时,当氢气与二氧化碳的起始投料比=1.5时,由图象可知二氧化碳的转化率为20%,由化学方程式:2CO2+6H2C2H5OH+3H2O,可计算出氢气的转化率为40%。设起始时c(CO2)=x molL-1,则起始时c(H2)=2x molL-1,有 2CO2+ 6H2C2H5OH+3H2O起始(molL-1):x 2x 0 0转化(molL-1):0.6x1.8x 0.3x 0.9x平衡(molL-1):0.4x0.2x 0.3x 0.9x0.2x=a molL-1,则0.3x=1.5a molL-1。答案:(1)2CO2+6H2C2H5OH+3H2O(2)ab(3)正反应(或右)40%1.5a molL-111.(2019湖北武汉模拟)CO2既是温室气体,也是重要的化工原料,二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物,某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)H,在T1 时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下:若30 min后升高温度至T2 ,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为233,则达到新平衡时NO的转化率_(填“升高”或“降低”), H_0(填“”或“”)。根据表中数据分析T1 时,该反应在010 min内的平均反应速率v(N2)=