2025版高考化学一轮总复习第7章化学反应速率和化学平衡第24讲化学平衡状态及平衡移动提能训练

第24讲化学平衡状态及平衡移动一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。1．(2024·河北衡水高三检测)在已经处于化学平衡的体系中，假如下列物理量发生变更，其中确定能表明平衡发生了移动的是(B)A．反应混合物的浓度B．反应物的转化率C．正、逆反应速率D．反应混合物的压强[解析]反应物的转化率发生变更是化学平衡发生移动的标记，而浓度、反应速率、压强的变更不愿定能引起平衡移动，如增大反应H2(g)＋I2(g)=2HI(g)的压强，虽然其浓度、压强和反应速率都随之增大，但平衡不会发生移动。2．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标记。目前重要的生产方法是“接触法”，有关接触法中氧化反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的说法不正确的是(B)A．该反应为可逆反应，故在确定条件下二氧化硫和氧气不行能全部转化为三氧化硫B．达到平衡后，反应就停止了，此时正、逆反应速率相等且均为零C．确定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则从反应起先到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题[解析]可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应仍在进行，即v正＝v逆≠0，故B错误。3．(2024·广东佛山检测)在容积恒为1L的密闭容器中通入确定量N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0。假设温度不变，体系中各组分浓度随时间(t)的变更如下表。下列说法错误的是(B)t/s020406080c(N2O4)/(mol/L)0.1000.0620.0480.0400.040c(NO2)/(mol/L)00.0760.1040.1200.120A.0～40s，N2O4的平均反应速率为0.078mol/(L·min)B．80s时，再充入N2O4、NO2各0.12mol，平衡移动C．上升温度，反应的化学平衡常数增大D．若压缩容器，达到新平衡后，混合气颜色比原平衡时深[解析]在0～40s，N2O4的浓度变更量为0.100mol/L－0.048mol/L＝0.052mol/L，则用N2O4的浓度变更表示的平均反应速率v(N2O4)＝eq\f(0.052mol/L,40s)＝0.0013mol/(L·s)＝0.078mol/(L·min)，A项正确；80s时反应已经达到了平衡状态，该温度下反应的化学平衡常数K＝eq\f(c2NO2,cN2O4)＝eq\f(0.1202,0.040)＝0.36，此时再充入N2O4、NO2各0.12mol，Q＝eq\f(c2NO2,cN2O4)＝eq\f(0.2402,0.160)＝0.36＝K，所以平衡不移动，B项错误；该反应的正反应为吸热反应，在其他条件不变时，上升温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致反应的化学平衡常数增大，C项正确；在平衡体系中，只有NO2是有色气体，若压缩容器，导致体系中各种物质的浓度增大，物质颜色加深，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使气体颜色变浅，但平衡移动的趋势是微弱的，总的来说NO2的浓度还是增大，故达到新平衡后，混合气颜色比原平衡时深，D项正确。4．(2024·贵州六盘水高级中学月考)臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。若此反应在恒容密闭容器中进行，下列选项中有关图像对应的分析正确的是(C)[解析]由图可知，反应物总能量高于生成物总能量，正反应为放热反应，上升温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大，故A错误；由图可知，0～2s内，二氧化氮的浓度变更量为0.8mol·L－1－0.4mol·L－1＝0.4mol·L－1，故v(NO2)＝eq\f(0.4mol·L－1,2s)＝0.2mol·L－1·s－1，v(O3)＝eq\f(1,2)v(NO2)＝0.1mol·L－1·s－1，故B错误；温度上升，化学反应速率加快，b点温度高于a点，故v正为b点>a点，b点NO2的体积分数未达到平衡时的体积分数，则平衡向生成NO2的方向移动，即反应向逆反应方向进行，故b点v逆>v正，故C正确；容器中充入反应物，正反应速率瞬间增大，逆反应速率不变，然后平衡移动至建立新平衡，该过程速率图像与图示不符，故D错误。5．(2024·山东济南月考)确定条件下，在容积为1L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)，下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(A)A．X的百分含量不再发生变更B．c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1C．容器内原子总数不再发生变更D．同一时间内消耗2nmolX的同时生成nmolZ[解析]c(X)∶c(Y)∶c(Z)＝2∶1∶1，不能说明浓度保持不变，B不符合题意；反应过程中原子个数守恒，C不符合题意；消耗2nmolX与生成nmolZ是同一反应方向，不能说明反应已达平衡，D不符合题意。6．(2024·河北秦皇岛期末)将5mL0.005mol·L－1FeCl3溶液和5mL0.015mol·L－1KSCN溶液混合，达到平衡后混合液呈红色。再将混合液分为5等份，分别进行如下试验：试验①：滴加4滴水，振荡试验②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡试验③：滴加4滴1mol·L－1KCl溶液，振荡试验④：滴加4滴1mol·L－1KSCN溶液，振荡试验⑤：滴加4滴6mol·L－1NaOH溶液，振荡下列说法不正确的是(B)A．试验②中溶液颜色比试验①中深B．对比试验①和③，可证明增加反应物中某些离子的浓度，平衡逆向移动C．对比试验①和④，可证明增加反应物浓度，平衡正向移动D．对比试验①和⑤，可证明削减反应物浓度，平衡逆向移动[解析]对比试验①和②，FeCl3浓度增加，平衡正向移动：试验②中溶液颜色比试验①中深，故A正确；对比试验①和③，KCl实际不参加反应，且溶液总体积变大，浓度减小，不能证明增加反应物中某些离子的浓度，平衡逆向移动，故B错误；对比试验①和④，KSCN浓度发生变更，则证明增加反应物浓度，平衡正向移动，故C正确；对比试验①和⑤，加入NaOH溶液可降低铁离子浓度，证明削减反应物浓度，平衡逆向移动，故D正确。7．下列事实不能用勒夏特列原理说明的是(A)A．合成氨限制在500℃左右的温度B．合成氨工业中不断从反应混合物中液化分别出氨气C．试验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2D．氨水中加酸，NHeq\o\al(＋,4)的浓度增大[解析]合成氨为放热反应，限制在500℃，是考虑催化剂的活性和反应速率，不能用勒夏特列原理说明，A项符合题意；合成氨工业中不断分别出NH3，促进平衡正向移动，能用勒夏特列原理说明，B项不符合题意；氯气溶于水中存在平衡：Cl2＋H2OHCl＋HClO，饱和食盐水中Cl－浓度大，平衡逆向移动，能用勒夏特列原理说明，C项不符合题意；氨水中存在NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，加入酸能中和OH－，促进平衡正向移动，NHeq\o\al(＋,4)的浓度增大，能用勒夏特列原理说明，D项不符合题意。8．下列关于可逆反应A(？)＋2B(s)C(g)ΔH<0，叙述不正确的是(C)A．气体摩尔质量不变，则反应不愿定达到平衡状态B．平衡后，恒温下扩大容器体积，再次平衡后气体密度可能不变也可能减小C．平衡后，恒容下降低温度，再次平衡后气体中C的体积分数可能减小D．平衡后，恒温恒容下，通入气体C，气体C的浓度可能不变[解析]若A不是气体，气体摩尔质量始终不变，故不能推断是否是平衡状态，A正确；若A不是气体，温度不变，平衡常数不变，气体C的浓度不变，密度也不变，若A是气体，气体化学计量数相等，平衡不移动，密度减小，B正确；若A不是气体，C的体积分数可能始终是100%，若A是气体，降低温度，平衡正向移动，C的体积分数增加，C错误；若A不是气体，恒温恒容下，平衡常数不变，气体C的浓度不变，D正确。9．(2024·山东东营期末)确定温度下，在容积为2L的恒容密闭容器中进行某一反应，容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变更曲线如图所示。下列说法正确的是(B)A．该反应的化学方程式为N(g)2M(g)B．t1～t2min，v(N)＝eq\f(1,t2－t1)mol·L－1·min－1C．t2min时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态D．t4min时，容器容积不变，充入惰性气体Ar，平衡移动[解析]依据题图可知，从反应起先至平衡，气体N的物质的量削减6mol，气体M的物质的量增加3mol，则N是反应物，M是生成物，二者变更量之比是2∶1，则该反应的化学方程式为2N(g)M(g)，A错误；t1～t2min，N的物质的量削减(6－4)mol＝2mol，容器的容积是2L，则用N的浓度变更表示的反应速率v(N)＝eq\f(2mol,2L×t2－t1)＝eq\f(1,t2－t1)mol·L－1·min－1，B正确；t2min时，N、M的物质的量相等，t2min后，N的物质的量接着削减，M的物质的量接着增加，所以正、逆反应速率不相等，反应正向进行，未达到平衡状态，C错误；t4min时，容器容积不变，充入惰性气体Ar，各物质的浓度不变，化学平衡不移动，D错误。10．确定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器(aL<bL<cL)中分别加入2molSO3，发生反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)。tmin后，三个容器中SO3的转化率如图中A、B、C三点所示。下列叙述错误的是(D)A．延长反应时间，A点SO3的转化率不会变更B．容积为cL的容器中SO3的平衡转化率大于80%C．容积为aL的容器中反应达到平衡后再加入1molSO3和1molSO2，平衡不移动D．A、C两点的压强之比为1∶1[解析]a<b，aL容器中SO3浓度大于bL容器中SO3浓度，反应速率快，但相同时间bL容器中转化率为80%，而aL容器中转化率为50%，说明A点为平衡状态，延长反应时间，不能提高SO3转化率，故A正确；容积为cL的容器可相当于容积为bL的容器扩大容积，若B点反应达到平衡，则B点时容积为bL的容器中SO3的平衡转化率为80%，减小压强平衡正向移动，则容积为cL的容器内SO3的平衡转化率大于80%；若B点反应未达到平衡，容积为bL的容器内SO3的平衡转化率大于80%，则容积为cL的容器内SO3的平衡转化率更大于80%，故B正确；由A点数据可知K＝eq\f(1,2a)，向其中加入1molSO2和1molSO3，Q＝eq\f(1,2a)＝K，平衡不移动，故C正确；A点与C点时SO3的转化率都为50%，反应后混合气体的物质的量相同，温度相同，但体积不相同，压强之比不是1∶1，故D错误。二、非选择题：本题共3小题。11．(2024·广西南宁开学考)Ⅰ.某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变更曲线如图所示。请回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为3X＋Y2Z。(2)1min时，Y的正反应速率>(填“>”“<”或“＝”)Y的逆反应速率。(3)反应从起先至2min，用X的浓度变更表示的平均反应速率v(X)＝0.075mol·L－1·min－1。Ⅱ.油气开采、石油化工、煤化工等行业废气中普遍含有硫化氢，通常将其回收生产硫单质(S2)。目前较为普遍的方法是克劳斯工艺和高温热分解H2S克劳斯工艺的原理是利用以下两步反应生产单质硫：①2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(g)②4H2S(g)＋2SO2(g)=3S2(g)＋4H2O(g)请回答下列问题：(4)下列措施可以加快反应②的速率的是AD(填字母)。A．上升温度B．保持容积不变，充入N2使体系压强增大C．刚好从体系中分别出S2(g)D．加入合适的催化剂(5)高温热分解H2S的化学方程式是2H2Seq\o(=,\s\up7(高温))2H2＋S2。(6)在1470K、100kPa反应条件下，在一个容积为2L的恒容容器中充入1molH2S进行高温热分解反应，反应5分钟后达到平衡，平衡时混合气体中H2S与H2的物质的量相等，H2S的平衡转化率为50%。[解析]依据题图可知，2min时反应达到平衡状态，X的物质的量削减了0.3mol，Y的物质的量削减了0.1mol，Z的物质的量增加了0.2mol。(1)气体的物质的量变更量之比等于其化学计量数之比，故该反应的化学方程式为3X＋Y2Z。(2)1min时，反应还没有达到平衡，反应正向进行，则Y的正反应速率>Y的逆反应速率。(3)反应从起先至2min，X的物质的量削减了0.3mol，用X的浓度变更表示的平均反应速率v(X)＝eq\f(0.3mol,2L×2min)＝0.075mol·L－1·min－1。(4)A项，上升温度，能加快反应速率；B项，保持容积不变，充入N2使体系压强增大，N2不参加反应，参加反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；C项，刚好从体系中分别出S2(g)，反应速率减小；D项，加入合适的催化剂，可加快反应速率；符合题意的是AD。(5)高温热分解H2S得到H2和S2，化学方程式是2H2Seq\o(=,\s\up7(高温))2H2＋S2。(6)假设达到平衡时转化了xmolH2S，依题意列“三段式”：2H2Seq\o(=,\s\up7(高温))2H2＋S2起始/mol100转化/molxx0.5x平衡/mol1－xx0.5x则有(1－x)mol＝xmol，解得x＝0.5，故H2S平衡转化率为eq\f(0.5mol,1mol)×100%＝50%。12．密闭容器中用Na2CO3(s)作固硫剂，同时用确定量氢气还原辉钼矿(MoS2)的原理是MoS2(s)＋4H2(g)＋2Na2CO3(s)Mo(s)＋2CO(g)＋4H2O(g)＋2Na2S(s)ΔH，试验测得平衡时的有关变更曲线如图所示：(1)由图可知，该反应的ΔH>(填“>”或“<”)0；p2>(填“>”或“<”)0.1MPa。(2)假如上述反应在容积不变的密闭容器中达到平衡状态，下列说法错误的是B(填字母)。A．v正(H2)＝v逆(H2O)B．再加入MoS2，则H2的转化率增大C．容器内气体的密度不变时，确定达平衡状态D．容器内压强不变时，确定达平衡状态(3)由图可知M点时氢气的平衡转化率为66.7%(计算结果保留0.1%)。(4)平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算，气体分压＝气体总压×物质的量分数。求图中M点的平衡常数Kp＝0.01MPa2。[解析](1)由图可知，在相同的压强下，反应物氢气的体积分数随温度的上升而减小，故该反应为吸热反应，该反应的ΔH>0；该反应为气体分子数增大的反应，在相同温度下，压强越小，氢气的转化率越大，则氢气的体积分数越小，故p2>0.1MPa。(2)v正(H2)＝v逆(H2O)，能表示正反应速率和逆反应速率相等，A正确；MoS2是固体，再加入MoS2不能变更其浓度，故不能使平衡发生移动，则H2的转化率不变，B错误；反应前后有固体参加，气体的密度发生变更，故当容器内气体的密度不变时，确定达平衡状态，C正确；反应前后的气体分子数不等，容器内压强不变时，确定达平衡状态，D正确。(3)由图可知M点时氢气的体积分数为25%，设氢气的起始量为4mol，转化率为α，则氢气的变更量为4αmol，CO和H2O的变更量分别为2αmol和4αmol，三者的平衡量分别为(4－4α)mol、2αmol和4αmol，则有eq\f(4－4α,4－4α＋2α＋4α)＝25%，解得α＝eq\f(2,3)，故M点时H2的平衡转化率约为66.7%。(4)平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算，气体分压＝气体总压×物质的量分数。M点的压强为0.1MPa，由(3)分析可知平衡混合物中，H2(g)、CO(g)、H2O(g)的体积分数分别为0.25、0.25、0.5，M点的平衡常数Kp＝eq\f(0.1×0.252×0.1×0.54,0.1×0.254)MPa2＝0.01MPa2。13．(2024·湖南长沙模拟)硝化反应是最普遍和最早发觉的有机反应之一，以N2O5为新型硝化剂的反应具有反应条件和顺、反应速率快、选择性高、无副反应发生、过程无污染等优点。可通过N2O4臭氧化法制备N2O5：已知：在298K、101kPa时发生以下反应的热化学方程式：Ⅰ.N2O4(g)2NO2(g)ΔH1＝＋57kJ·mol－1Ⅱ.2O3(g)=3O2(g)ΔH2＝－242.6kJ·mol－1Ⅲ.2N2O5(s)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH3＝＋56.8kJ·mol－1Ⅳ.N2O4(g)＋O3(g)N2O5(s)＋O2(g)ΔH4(1)则反应Ⅳ的ΔH4＝－92.7kJ·mol－1。(2)在恒温恒容条件下，下列说法能够说明反应Ⅳ已经达到平衡的是acd(填字母)。a．混合气体密度不再变更b．消耗nmolN2O4的同时，消耗了nmolO3c．O2浓度不再变更d．混合气体的平均相对分子质量不再变更(3)在2L密闭容器中充入1molN2O4和1molO3，在不同温度下发生反应Ⅳ，平衡时N2O4在容器内气体中的物质的量分数φ(N2O4)随温度变更的曲线如图甲所示[考虑N2O4(g)2NO2(g)]：①反应Ⅳ中，a点的v(正)>(填“>”“<”或“＝”)v(逆)。②对反应体系加压，得平衡时O3的转化率α(O3)与压强的关系如图乙所示。请说明压强增大至p1MPa的过程中α(O3)慢慢增大的缘由：N2O4(g)2NO2(g)为气体体积增大的反应，加压，平衡向逆反应方向移动，N2O4浓度增大，有利于气体体积减小的反应N2O4(g)＋O3(g)N2O5(s)＋O2(g)向正反应方向移动，α(O3)慢慢增大。③图甲中，温度为T2时，平衡后总压为0.1MPa，O2和NO2的平衡分压相同，则反应Ⅳ以压强表示的平衡常数Kp＝30(MPa)－1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。[解析](1)由盖斯定律，由反应Ⅰ＋eq\f(Ⅱ,2)－eq\