2 2化学平衡 同步练习题 高中化学人教版（2019）选择性必修1

2.2化学平衡同步练习题一、选择题1．二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。以下说法能说明反应3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是A．H2和CO2的浓度之比为3∶1B．单位时间内断裂3个H—H同时断裂1个C=OC．恒温恒容条件下，气体的密度保持不变D．绝热体系中，体系的温度保持不变2．一定温度下，在定容密闭容器中发生反应：。下列能证明反应达到化学平衡状态的是A．体系压强不再变化B．的浓度不再变化C．容器内气体总质量不再变化D．生成的与消耗的物质的量比为1∶13．丙烯是三大合成材料的基本原料，由甲醇催化制丙烯的化学方程式为：。反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示，Arrhenius经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。下列有关说法正确的是A．该反应的C为105.4B．工业上使用催化剂可以提高丙烯单位时间内的产率C．在恒容密闭容器中，气体的密度不变，则该反应达到平衡D．在恒容密闭容器中，增加物质的量平衡正向移动，的体积分数减小4．可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，设K为平衡常数，Q为浓度商，下列说法正确的是A．Q变小，K不变，O2转化率减小 B．Q不变，K变大，SO2转化率减小C．Q增大，K不变，SO2转化率增大 D．Q不变，K变大，O2转化率增大5．在催化剂作用下，以、为原料合成，其主要反应有：反应1kJ·mol反应2kJ·mol将体积比为1∶1的、混合气体按一定流速通过催化反应管，测得、的转化率随温度变化的关系如图所示。已知的选择性下列说法正确的是A．图中曲线①表示转化率随温度的变化B．720~800℃范围内，随温度的升高，出口处及的量均增大C．720~800℃范围内，随温度的升高，的选择性不断增大D．其他条件不变，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率6．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以下反应是大规模制取氢气的一种方法：，下列说法正确的是A．在生产中，欲使CO的转化率提高，同时提高的产率，可采用增大水蒸气浓度，或加压等方法B．实验发现，其它条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO，可增大的体积分数，说明CaO对反应有催化作用C．其它条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量CaO，纳米CaO比微米CaO使体积分数增加的更多D．在密闭容器中进行上述反应，当混合气体的平均相对分子质量不变时，说明反应处于平衡状态7．一定温度下，在体积为的恒容密闭容器中，某一反应中、、三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是A．反应的化学方程式为B．时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡C．若，则内，X的化学反应速率为D．温度、体积不变，时刻充入使压强增大，正、逆反应速率都增大8．通常，平衡常数K越大，反应越完全。一般来说，当时，反应进行完全。则n为A．2 B．5 C．10 D．189．由下列实验操作及现象能得出相应结论的是实验操作现象结论A将1-溴丁烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热，将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液中酸性高锰酸钾溶液褪色可证明产生的气体中有烯烃B在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡石蜡熔化呈椭圆形说明物质X为非晶体C将2mL0.5mol/L的溶液加热溶液变为黄色(黄色)。正反应方向为放热反应D分别向盛有溶液和溶液的试管中加入NaOH溶液至过量前者出现白色沉淀：后者先出现白色沉淀，后沉淀溶解金属性：Mg>AlA．A B．B C．C D．D10．某MOFs多孔超分子材料的空腔大小适配N2O4可将其“固定”得到R(如下图所示)，实现从烟气中分离出N2O4并可制备HNO3。已知反应；ΔH<0。下列说法正确的是A．图示过程属于氮的固定B．高温、高压下有利于从烟气中分离出N2O4C．R在O2中水洗，可制得HNO3同时实现MOFs再生D．该MOFs材料也可用于储存H2二、填空题11．在2L的密闭容器中，SO2和足量的O2在催化剂500℃的条件下发生反应。SO2和SO3的物质的量随时间变化的关系曲线如图所示。回答下列问题。(1)该反应的化学方程式是_______。(2)在前5min内，以SO2的浓度变化表示的速率是_______mol/(L·min)。(3)反应达到平衡状态的依据是_______。A．单位时间内消耗1molSO2，同时生成1molSO3B．SO2的浓度与SO3浓度相等C．SO2的浓度与SO3浓度均不再变化12．某可逆反应：平衡常数与温度关系如表所示：温度(℃)360440520K0.0360.0100.0038(1)根据上述数据判断，该可逆反应的正反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应，理由是_______。(2)为了增大X的转化率，宜采用的措施是_______(填写序号)A．升高温度 B．增大压强 C．使用高效催化剂 D．分离Z(3)440℃时，在2L密闭容器中，开始充入1molX气体和3molY气体进行反应，在某时刻测得，此时，反应是否达到平衡状态_______(填“是”或“否”)，简述理由：_______。(4)在某容积固定的容器中进行上述反应，当X、Y起始物质的量一定时，仅改变一个外界条件对Z体积分数的影响如图所示(曲线Ⅰ为标准)：①曲线Ⅱ改变的条件是_______。②曲线Ⅲ改变的条件是_______。13．为流少大气污染。科学家采取多种措施处理工业废气中排放的氮氧化物()、、等。回答下列问题：(1)某脱硝反应机理如图所示，的作用为_______，此过程总反应的方程式为_______。(2)选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟脱硝技术，其反应原理主要为：。①若反应过程放出热量为32.54kJ，则除去的NO物质的量为_______。②不考虑催化剂因素，催化还原时应控制反应温度在315~400℃之间，反应温度不宜过高的原因是_______。(3)是性能优良的脱硫脱硝试剂，常温下，的含的盐溶液中，能把氧化生成硫酸盐，自身被还原成，该反应的离子方程式为_______，反应一段时间后溶液pH_______(填“增大”或“减小”)14．在5L的密闭容器内充入10molA气体和5molB气体发生如下反应：2A(g)+B(g)2C(g)，2s后达到平衡，此时测得平衡混合物中C的浓度为0.6mol/L。则：（1）用A的浓度变化表示该反应的平均反应速率_____________；（2）达到平衡后A的转化率为_____________。（3）平衡混合物中B的浓度为_____________。15．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。ΔH（1）平衡常数表达式为K=_______。（2）下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。①该反应的焓变ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_______。a.升高温度b.将CH3OH(g)从体系中分离c.使用合适的催化剂d.充入He，使体系总压强增大16．是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生爆炸，常将其制备成或固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2的实验装置如图甲所示。已知：①2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O；②当温度低于38℃时，饱和溶液中析出的晶体是。当温度在时，析出；温度高于时，分解实验室利用图乙减压蒸馏装置分离C装置中的，水浴加热的温度最好控制在_____左右(填字母)：A．35 B．55 C．70 D．10017．为验证氧化性Cl2＞Fe3+＞SO2，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已省略，气密性已检验)。实验过程：I．打开弹簧夹K1~K4，通入一段时间N2，再将T型导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。II．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。III．当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2。IV．打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。V．打开弹簧夹K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K3。VI．更新试管D，重复过程IV，检验B溶液中的离子。VII．实验结束后，打开弹簧夹K1~K4，再通入一段时间N2，然后拆卸，洗涤，整理仪器。(1)过程I的目的是___________。(2)棉花中浸润的溶液为___________，过程VII的目的是___________。(3)C中发生反应的化学方程式为___________。(4)用70%的硫酸制取SO2，反应速率比用98%的硫酸快，原因是___________。(5)甲、乙、两三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2＞Fe3+＞SO2的是___________(填“甲”、“乙”、“丙”)。过程IV中B溶液中含有的离子过程VI中B溶液中含有的离子甲有Fe3+无Fe2+有乙既有Fe3+又有Fe2+有丙有Fe3+无Fe2+有Fe2+(6)进行实验过程V时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。查阅资料：Fe2+(aq)+(aq)FeSO3(s)(墨绿色)提出假设：FeCl3与SO2的反应经历了中间产物FeSO3，溶液的红棕色是FeSO3(墨绿色)与FeCl3(黄色)的混合色。某同学设计如下实验，证实该假设成立：①溶液E和F分别为___________、___________。②请用化学平衡原理解释步骤3中溶液由红棕色变为浅绿色的原因___________。【参考答案】一、选择题1．D解析：A．H2和CO2的浓度之比与起始投入的量有关，A不能说明达到化学平衡状态，A不合题意；B．单位时间内断裂3个H—H同时将形成2个C=O，故断裂1个C=O，正逆反应速率不相等，不能说明达到化学平衡状态，B不合题意；C．恒温恒容条件下，气体的质量不变，气体的体积不变，故气体的密度一直保持不变，故不能说明达到化学平衡状态，C不合题意；D．绝热体系中即与外界不进行热交换，在达到平衡之前，体系的温度一直在变，现保持不变，故说明达到化学平衡状态，D符合题意；故答案为：D。2．B解析：A．该反应前后气体物质的量不变，因此随反应进行体系的压强始终不变，故体系压强不再变化，不能证明反应达到化学平衡状态，故A错误；B．的浓度不再变化，说明正逆反应速率相等，能证明反应达到化学平衡状态，故B正确；C．根据质量守恒定律可知，容器内气体总质量始终不变，故容器内气体总质量不再变化，不能证明反应达到化学平衡状态，故C错误；D．生成的与消耗的物质的量比为1∶1，不能说明正逆反应速率相等，不能证明反应达到化学平衡状态，故D错误；故选B。3．B解析：A.由图可得两个等式：和，解得，带入其中计算得，A不正确；B.使用催化剂可以加快反应速率，能提高丙烯单位时间内的产率，B正确；C.在恒容密闭容器中，气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡，C不正确；D.增加的物质量平衡正向移动，的体积分数是增大的，D不正确；故选B。4．A解析：浓度商Q=，容器容积不变，向容器中充入一定量的O2，分母变大，所以浓度商Q减小；当可逆反应2SO2(g)+O22SO3(g)达到平衡状态后，保持温度，则平衡常数K不变；加入一定量的O2，平衡正向移动，促进了SO2的转化，但是氧气自身的转化率降低；故选A；5．B【分析】将体积比为1∶1的、混合气体按一定流速通过催化反应管，其主要反应有：、，则的转化率应该大于的转化率，图中曲线①表示转化率随温度的变化，曲线②表示的转化率，以此解答。解析：A．由分析可知，图中曲线①表示转化率随温度的变化，故A错误；B．720~800℃范围内，随温度的升高，、的转化率都增大，则生成、的物质的量增大，出口处及的量均增大，故B正确；C．720~800℃范围内，随温度的升高，、的转化率都增大，但的转化率程度大于，说明反应2正向进行的程度增大大于反应1，的选择性不断减小，故C错误；D．催化剂不改变平衡产率，故D错误；故选B。6．C解析：A．欲使CO的转化率提高，同时提高的产率，则平衡应该向正向移动，该反应为反应前后气体体积不变的反应，加压平衡不移动，A错误；B．与反应，促使平衡正向移动，不是起催化剂作用，B错误；C．纳米比微米的小，吸收的略多，导致体积分数略大，C正确；D．上述反应为反应前后气体计量数不变的反应，且反应物和生成物都是气体，平衡与否，气体的质量不变，气体的物质的量也不变，则混合气体的平均相对分子质量也不变，D错误；故选C。7．C解析：A．根据图示可知：在0～tmin内，X减少0.8mol，Y增加1.2mol，Z增加0.4mol，则X是反应物，Y、Z是生成物，X、Y、Z变化的物质的量的比为2：3：1；tmin后各种物质都存在且物质的量不变，说明反应是可逆反应，因此该反应方程式为2X3Y+Z，选项A错误；B．化学平衡是动态平衡，当反应进行到tmin时，正、逆反应速率相等，但不等于0，因此反应仍然在继续进行，反应达到化学平衡状态，选项B错误；C．若t=4，则0～t的X的物质的量减小0.8mol，由于容器容积是2L，则用X的浓度变化表示的化学反应速率为v(X)==0.1mol/(L·min)，选项C正确；D．温度、体积不变，t时刻充入1molHe使压强增大，由于反应混合物的浓度不变，因此正、逆反应速率都不变，选项D错误；答案选C。8．B解析：通常，平衡常数K越大，反应越完全，一般来说，当时，反应进行完全，答案选B。9．D解析：A．乙醇具有挥发性，挥发的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则不能证明产生的气体中有烯烃，故A错误；B．在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，石蜡熔化呈椭圆形，说明X各面的性质不完全相同，具有各向异性，则说明物质X为晶体，故B错误；C．将2mL0.5mol/L的溶液加热，溶液变为黄色，说明平衡(黄色)正向移动，正反应方向为吸热反应，故C错误；D．分别向盛有溶液和溶液的试管中加入NaOH溶液至过量，前者出现白色沉淀：后者先出现白色沉淀，后沉淀溶解，说明Mg(OH)2不能和NaOH溶液反应而Al(OH)3能够和NaOH溶液反应，在碱性Al(OH)3<Mg(OH)2，元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性：Mg>Al，故D正确；故选D。10．C解析：A．氮的固定是指游离态的氮气转化为氮的化合物，是两种含氮化合物的相互转化，不属于氮的固定，A错误；B．该反应的放热反应，高温下平衡逆向移动，不利于从烟气中分离出，B错误；C．由图可知，R在中水洗，发生反应：，可制得HNO3同时实现再生，C正确D．材料可以于储存，但是不一定能储存，D错误；故选C。二、填空题11．2SO2+O22SO30.8C解析：(1)根据图示可知：SO2和足量的O2在催化剂500℃的条件下发生反应产生SO3，当反应进行到5min后，反应物、生成物都存在，且它们的物质的量都不再发生变化，说明该反应是可逆反应，根据原子守恒可知反应方程式为：2SO2+O22SO3；(2)在前5min内，SO2的物质的量由10mol变为2mol，反应在2L密闭容器中进行，以SO2的浓度变化表示的速率是v(SO2)=；(3)A．单位时间内消耗1molSO2，同时生成1molSO3表示的都是反应正向进行，不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不选；B．SO2的浓度与SO3浓度相等时，反应可能达到平衡状态，也可能未达到平衡状态，这与反应所处的外界条件、起始量和转化率有关，B不选；C．SO2的浓度与SO3浓度均不再变化，说明任何物质的消耗速率与产生速率相等，反应达到平衡状态，C选；故合理选项是C。12．(1)放热升高温度化学平衡常数减小，化学平衡逆向移动，逆向吸热，正向放热(2)BD(3)否此时X、Y、Z的浓度分别是、、，浓度熵小于该温度下化学平衡常数，因此没有达到化学平衡状态(4)升高温度使用催化剂解析：（1）升高温度化学平衡常数减小，化学平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向放热；（2）加压和分离出Z使化学平衡正向移动，X的转化率增大；（3）此时X、Y、Z的浓度分别是、、，浓度熵小于该温度下化学平衡常数，因此没有达到化学平衡状态；（4）①曲线Ⅱ平衡时间短，平衡时Z体积分数小，因此是升高温度；曲线Ⅲ平衡时间短，化学平衡没有移动，因此是使用催化剂。13．(1)催化剂(2)0.08正反应放热，温度过高会降低NO的转化率(3)减小解析：（1）由图可知，整个过程中NO、O2、C2H4为反应物，H2O、CO2、N2为生成物，因此Cu+为催化剂；由图可知，反应过程中O2与NO反应生成NO2，NO2再与C2H4反应生成N2、H2O、CO2，反应方程式分别为、，NO2为中间产物，两方程式联立消去NO2可得总反应方程式为。（2）①由热化学方程式可知，反应中每消耗4molNO，反应放出1627kJ能量，因此若反应过程放出热量为32.54kJ，则除去的NO物质的量为0.08mol。②该反应正向为放热反应，温度升高，平衡将逆向移动，不利于NO转化，NO的转化率将降低。（3）常温下，的含的盐溶液中，能把氧化生成硫酸盐，自身被还原成，反应过程中Cl元素化合价由+4降低至-1，S元素化合价由-2升高至+6，根据化合价升降守恒、原子守恒、电荷守恒以及反应前溶液呈中性可知反应离子方程式为；反应生成大量H+，溶液pH将减小。14．30％0.7mol/L解析：（1）由反应2A(g)+B(g)2C(g)可知，物质的变化量之比等于化学计量数之比，2s后A物质的变化量为：，则，故答案为：；（2）由（1）可得，，则A的转化率为：，故答案为：30%；（3）反应前，由物质的变化量之比等于化学计量数之比可得，平衡后合物中B的浓度为，故答案为：。15．＜＞b解析：(1)根据平衡常数的定义可得其表达式为K=；(2)①根据图象的变化可知，温度在T2时达到平衡所用时间短，说明反应速率快，因此T2高于T1，当升高温度时，CO的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应的ΔH＜0；②升高温度平衡向逆反应方向移动，使平衡常数减小，即K1＞K2；(3)a、由(2)的分析可知，该反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆向移动，甲醇产率减小，则a错误；b、将CH3OH(g)从体系中分离出来，减小生成物的浓度，促进平衡正向移动，增大甲醇产率，故b正确；c、使用催化剂只是加快了反应速率，对产率和转化率等都没有影响，则c错误，d、充入He气体，尽管体积总压强增大，但反应体系的分压不变，各种物质的浓度不变，所以平衡不移动，甲醇产率不变，故d错误。正确答案为b。点睛：关于转化率（或含量）—温度（或压强）—时间图象，要明确“先拐先平，数值大”的原则，再根据条件的改变对转化率（或含量）是的影响，确定平衡移动方向，进而判断反应的热效应、反应前后的系数或物质的状态等；同时要正确理解平衡常数的含义和影响因素，否则都会产生不必要的失分。16．B解析：由题意可知，温度高于60°C时，次氯酸钠会发生分解，所以水浴加热的温度应控制在55°C，故选b；答案选B。17．(1)排除装置中的空气，防止干扰实验(2)NaOH溶液排出装置内残留的Cl2或SO2，使其被NaOH溶液吸收，防止对实验人员生命安全造成危险，并防止污染空气(3)H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+H2O+SO2↑(4)70%的硫酸中的H+的浓度比98%的硫酸中的H+的浓度大(5)乙、丙(6)Na2SO3FeCl3Fe3+消耗，c()减小，使平衡Fe2+(aq)+(aq)FeSO3(s)逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色。【分析】空气中的氧气也能氧化Fe2+为Fe3+，所以先通入氮气可以排除装置中的空气，防止干扰实验；A装置中MnO2与浓盐酸混合加热制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O；Cl2具有氧化性，会将B中Fe2+氧化为Fe3+，可用KSCN溶液检验Fe3+，现象是溶液变为血红色；当打开弹簧夹K3、活塞c，加入70%的硫酸，H2SO4与Na2SO3溶液反应产生SO2气体，SO2与FeCl3发生氧化还原反应SO2+2FeCl3+2H2O=H2SO4+FeCl2+2HCl，根据Fe2+与铁氰化钾溶液反应生成蓝色