2021届高考化学一轮复习化学平衡状态　化学平衡的移动作业 15页

核心素养提升练 二十 化学平衡状态　化学平衡的移动 (25 分钟　50 分) 一、选择题(本题包括 4 小题,每题 6 分,共 24 分) 1.在一定温度下的定容密闭容器中,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)。当下列所给有 关量不再变化时,不能表明该反应已达平衡状态的是 (　　) A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.混合气体的平均相对分子质量 D. 【解析】选 B。该反应在恒温、恒容条件下进行,气体物质的质量不变,密度始终 不变,与反应是否达到平衡状态无关,B 项符合题意;该反应为气体分子数减小的 反应,反应过程中气体总物质的量减小,压强减小,当压强不变时,说明反应达到 平衡状态,A 项不符合题意;反应过程中气体总质量不变,气体总物质的量减小, 混合气体的平均相对分子质量增大,当混合气体的平均相对分子质量不变时,说 明反应达到平衡状态,C 项不符合题意; =Q,Q 表示浓度商,当浓度商保持 不变时,说明反应达到平衡状态,D 项不符合题意。 【加固训练】 在密闭容器中发生下列反应 aA(g) cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体 积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D 的浓度为原平衡的 1.5 倍,下列叙述 正确的是 (　　) A.A 的转化率变大 B.平衡向正反应方向移动 C.D 的体积分数变大 D.a0,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 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-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 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=c(N)=2 mol·L-1,a=________。 (4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为 c(M)=c(N)=b mol·L-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 mol·L-1·min-1。 该温度下: K= =0.5。 (2)因为反应热ΔH>0,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 (mol·L-1): 4 a 0 0 转化浓度 (mol·L-1): 2 2 2 2 平衡浓度 (mol·L-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 (mol·L-1): b b 0 0 转化浓度 (mol·L-1): x x x x 平衡浓度 (mol·L-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 α(M)= ×100%=41%。 答案:(1)25%　0.12 mol·L-1·min-1　0.5　(2)增大　(3)6　(4)41% 6.(14 分)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)　ΔH<0,反应达到平衡后测得平衡常数为 K,此时 A 的转化率为 x。 (1)一段时间后上述反应达到平衡。则下列说法中正确的是________(填字母)。 A.物质 A、B 的转化率之比为 1∶2 B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为 3n∶(3n-nx) C.当 2v 正(A)=v 逆(B)时,反应一定达到平衡状态 D.充入惰性气体(如 Ar),平衡向正反应方向移动 (2)K 和 x 的关系满足 K=________。在保证 A 浓度不变的情况下,扩大容器的体 积,平衡________(填字母)。 A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动 (3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。 ①由图可知,反应在 t1、t3、t7 时都达到了平衡,而 t2、t8 时都改变了一种条件, 试判断改变的条件: t2 时__________________________________________________________; t8 时__________________________________________________________。 ②t2 时平衡向____________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 ③若 t4 时降压,t5 时达到平衡,t6 时增大反应物的浓度,请在图中画出 t4～t6 时 逆反应速率与时间的关系曲线。 【解析】(1)转化率= ,故 A、B 的转化率相等,A 项错误; 　　　　　　A(g)+2B(g) 2C(g) n(始)(mol) n 2n 0 n(转)(mol) nx 2nx 2nx n(平)(mol) n-nx 2n-2nx 2nx p1∶p2=(n+2n)∶[(n-nx)+(2n-2nx)+2nx]=3n∶(3n-nx),B 项正确;C 项说明正、 逆反应速率相等,可判断反应达到平衡,正确;D 项充入 Ar,反应物浓度并没改变, 所以平衡不移动,错误。 (2)该反应达到平衡时,平衡常数 K=c2(C)/[c(A)·c2(B)]。扩大容器体积时,c(B) 和 c(C)等比例减小,由于 A 的浓度不变,此时 c2(C)/[c(A)·c2(B)]的值仍然等 于 K,所以平衡不移动。 (3)由于纵坐标只表示 v 逆,为了便于求解,在解题时可把 v 正补上,t2 时平衡逆向 移动,改变的条件可以是升温或增大 C 的浓度;t8 时平衡不移动,改变的条件是 使用了催化剂。 答案:(1)BC　(2) 　C (3)①升温或增大 C 的浓度　使用催化剂　②逆反应 ③ (30 分钟　50 分) 一、选择题(本题包括 3 小题,每题 7 分,共 21 分) 1.下列图示与对应的叙述相符的是 (　　) A.图Ⅰ表示 H2 与 O2 发生反应过程中的能量变化,则 H2 的燃烧热　ΔH= -241.81 kJ·mol-1 B.图Ⅱ表示反应 A2(g)+3B2(g) 2AB3(g),达到平衡时 A2 的转化率大小为 b>a>c C.图Ⅲ表示 0.1 mol MgCl2·6H2O 在空气中充分加热时固体质量随时间的变化 D.图Ⅳ表示常温下,稀释 HA、HB 两种酸的稀溶液时,溶液 pH 随加水量的变化,则 NaA 溶液的 pH 大于同浓度 NaB 溶液的 pH 【解析】选 C。A 项,图象中 1 mol 氢气完全燃烧生成水蒸气时放热 241.81 kJ,不 是氢气的燃烧热,故 A 错误;B 项,根据图象可知,a、b、c 各点中 B2 的起始物质的 量依次增大,对于可逆反应来说,增大一种反应物的物质的量或浓度,有利于平 衡向正反应方向移动,则另一种反应物的转化率增大,则达到平衡时 A2 的转化率 大小为 aHB,则同浓度的钠盐,水解程度:NaAv 逆 B.正反应的 ΔH<0 C.a、b 两点的反应速率 v(a)=v(b) D.T”“<”或“=”)0;反应 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3=________(用 ΔH1 和 ΔH2 表示)。 (3)若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中 CO 转化率的是________(填字 母)。 a.充入 CO,使体系总压强增大 b.将 CH3OH(g)从体系中分离 c.充入 He,使体系总压强增大 d.使用高效催化剂 (4)写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式:KⅡ=________;保持恒温恒容,将反应Ⅱ 的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的 2 倍,则化学平衡________(填“正向” “逆向”或“不”)移动,平衡常数 KⅡ________(填“变大”“变小”或“不 变”)。 (5)比较这两种合成甲醇的方法,原子利用率较高的是________(填“Ⅰ”或 “Ⅱ”)。 【解析】(1)CO 浓度变化量为 -0.4 mol·L-1=0.6 mol·L-1,v(CO)= =0.12 mol·L-1·min-1,各物质的速率之比等于化学计量数之比,故 v(H2)=2v(CO) =2×0.12 mol·L-1·min-1=0.24 mol·L-1·min-1。 (2)由表中数据可知,随温度升高,平衡常数 K 减小,说明温度升高,平衡逆向移 动,所以正反应是放热反应,即ΔH1<0;根据盖斯定律,由反应Ⅱ-反应Ⅰ得 CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3=ΔH2-ΔH1。 (3)充入 CO,使体系总压强增大,平衡向正反应方向移动,但 CO 的转化率降低,a 项错误;将 CH3OH(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,CO 转化率增大,b 项 正确;充入 He,使体系总压强增大,各物质的浓度不变,平衡不移动,CO 转化率不 变,c 项错误;使用高效催化剂,平衡不移动,d 项错误。 (4)反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数 KⅡ= ; 保持恒温恒容,将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的 2 倍,相当于 增大压强,则平衡正向移动,因为温度不变,所以平衡常数不变。 答案:(1)0.24　(2)<　ΔH2-ΔH1　(3)b (4) 　正向　不变　(5)Ⅰ 5.(16 分)一定条件下,甲醇可同时发生: A.2CH3OH(g) CH3OCH3+H2O(g) B.2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) 上述反应过程中能量变化如图所示: (1)①写出反应速率较大的序号________说明原因 __ ______________________ _________________________________。 ②若在容器中加入催化剂,则 E2-E1 将________(填“变大”“不变”或“变 小”)。 (2)一定温度时,在容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,按不同方式投入 反应物,发生反应 2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)　ΔH=-90 kJ·mol-1,测得达到平衡 时的有关数据如下表: 容器 甲 乙 丙 起始反应 物投入量 2 mol H2、 1 mol CO 1 mol CH3OH 2 mol CH3OH c(CH3OH) /mol·L-1 c1 c2 c3 平 衡 反应物的 能量变化/kJ Q1 Q2 Q3 ①表中数据存在的关系:|Q1|+|Q2|________(填“>”“=”或“<”,下同)90, 2c2________c3。 ②在温度不变、恒容条件下,该反应的平衡常数数值 Kp=4.80×10-2,若甲容器中 反应达到平衡状态时,p(CH3OH)=24.0 kPa,则平衡时,混合气体中 CH3OH 的物质的 量分数为________(Kp 是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数,分压=总压 ×物质的量分数)。 【解析】(1)①反应的活化能越小,反应速率越快,在某密闭容器中,充入一定量 CH3OH(g)发生上述两个反应,则反应 A 和 B 相比,反应 A 的活化能小,反应速率快。 ②加入催化剂改变了反应的途径,降低反应所需的活化能,所以 E1 和 E2 的变化 是减小,催化剂不改变反应物总能量与生成物总能量之差,即反应热不变,E2-E1 的大小为反应的焓变,活化能大小对该反应的反应热无影响。 (2)①甲和乙恰为 2 个互逆的过程,平衡时|Q1|+|Q2|=90,丙与乙相比较,相当于 增大压强,平衡向正反应方向移动,不利于甲醇的分解,因此 2c2