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- 2021-05-13 发布
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7.2a化学平衡状态 化学平衡的移动
时间:45分钟 满分:100分
一、选择题(每题7分,共70分)
1.[2017·哈尔滨师大附中高三模拟]下列能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中存在下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.工业上由氢气和氮气合成氨是在较高温度下进行的
C.SO2催化氧化成SO3的反应,需要使用催化剂
D.H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深
答案 A
解析 A项,溴水中加入AgNO3溶液后生成溴化银沉淀,促使平衡Br2+H2OHBr+HBrO正向移动,溶液颜色变浅,与平衡移动有关,正确;B项,合成氨反应是放热反应,从平衡角度分析,较高温度不利于提高产率,错误;C项,加入催化剂,平衡2SO2+O22SO3不移动,不能用勒夏特列原理分析,错误;D项,H2与I2生成HI的反应是反应前后气体物质的量不变的反应,改变压强,平衡不发生移动,颜色变深是因为加压后碘蒸气浓度变大,不能用勒夏特列原理解释,错误。
2.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。2 min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4 mol,同时放出热量Q kJ。则下列分析正确的是( )
A.在该条件下,反应前后的压强之比为6∶5.3
B.若反应开始时容器体积为2 L,则v(SO3)=0.35 mol/(L·min)
C.若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)<1.4 mol
D.若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量大于Q kJ
答案 C
解析 由平衡时n(SO3)=1.4 mol可知此时n(SO2)=2.6 mol,n(O2)=1.3 mol。因是恒温恒压条件,所以反应前后压强不变,A错误;因该反应是气体分子数变小的反应,所以随着反应的进行,体积逐渐变小,小于2 L,所以v(SO3)大于0.35 mol/(L·min),B错误;该反应为放热反应,在绝热条件下随着反应的进行要放热,达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较,平衡要逆向移动,所以n(SO3)<1.4 mol,C正确;恒温恒容下的平衡与原来恒温恒压下的平衡比较,平衡要逆向移动,所以放出的热量小于Q kJ,D错误。
3.[2017·河北高三联考]T ℃时,在容积为2 L 的3个恒容密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g)xC(g),按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、
2 mol B
6 mol A、
4 mol B
2 mol C
达到平衡的时间/min
5
8
A的浓度/(mol·L-1)
c1
c2
C的体积分数/%
w1
w3
混合气体的
密度/(g·L-1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A.若x<4,则2c1c2,A项错误;若x=4,则反应前后气体分子数相等,由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等,故w3不可能等于w1,B项错误;起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍,两容器的容积相等,故恒有2ρ1=ρ2,C项正确;起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍,故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短,D项错误。
4.高考]在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)= mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
答案 C
解析 依据题中图示,可看出T1>T2,由于T1时X的平衡浓度大,可推出该反应为放热反应。A项,M点与W点比较,X的转化量前者小于后者,故进行到M点放出的热量应小于进行到W点放出的热量,A项错误;B项,2v(Y)=v(X)= mol·L-1·min-1,B项错误;C项,T1>T2,温度越高,反应速率越大,M点的正反应速率v正>W点的正反应速率v正′,而W点的正反应速率v正′=其逆反应速率v逆′>N点的逆反应速率v逆,C项正确;D项,恒容时充入X,压强增大,平衡正向移动,X的转化率增大,D项错误。
5.相同温度下,体积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:
X2(g)+3Y2(g)2XY3(g) ΔH=-92.6 kJ·mol-1
实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示:
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
达平衡时体系能量的变化
X2
Y2
XY3
①
1
3
0
放热23.15 kJ
②
0.6
1.8
0.8
Q(Q>0)
下列叙述不正确的是( )
A.容器①、②中反应的平衡常数相等
B.达平衡时,两个容器中XY3的物质的量浓度均为2 mol·L-1
C.容器②中反应达到平衡时放出的热量为Q
D.若将容器①体积缩小为0.20 L,则达平衡时放出的热量大于23.15 kJ
答案 C
解析 温度不变,化学平衡常数不变,A项正确;达到平衡时,容器①中平衡与容器②中平衡为等效平衡,利用容器①中数据进行计算:由放出热量的数值可知X2的转化率为×100%=25%,平衡时XY3的物质的量为0.5 mol,故其浓度为=2 mol·L-1,B项正确;由以上分析可知,容器②中反应逆向进行才能达到平衡,故容器②中反应达到平衡时吸收的热量为Q,C项错误;若将容器①体积缩小,则平衡右移,放出的热量多,D项正确。
6.在某定容密闭容器中发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,其正反应速率随时间的变化情况如图所示,则根据此曲线判断下列说法可能正确的是( )
A.t1时减小了SO2的浓度,增加了SO3的浓度,平衡向逆反应方向移动
B.t1时降低了温度,平衡向正反应方向移动
C.t1时充入了少量N2,平衡向逆反应方向移动
D.t1时增加了SO2和O2的浓度,平衡向正反应方向移动
答案 A
解析 A选项,在t1时,减小SO2的浓度,正反应速率突然减小,再次达平衡时,正反应速率比第一次平衡时大,所以A选项正确;B选项,若t1时降低了温度,则再次平衡时正反应速率应比第一次平衡时小,B错误;C选项,若加入N2,反应物、生成物浓度不变,则平衡不移动,C错误;D选项,若t1时增加了SO2和O2的浓度,则正反应速率应瞬时增大,D错误。
7.[2016·湖北荆州联考]常温常压下向一2 L的恒温密闭容器中投入2 mol A和1 mol B,发生可逆反应3A(g)+2B(s)2C(g)+D(g) ΔH=-a kJ/mol(a>0)。5 min后达平衡,测得容器中n(C)=0.8 mol。则下列说法正确的是( )
A.使用催化剂或缩小容器体积,该平衡均不会移动
B.3v(A)=2v(C)=0.16 mol/(L·min)
C.升高温度,该平衡正向速率减小,故平衡逆向移动
D.该可逆反应达平衡后,放出a kJ的热能(假设化学能全转化为热能)
答案 A
解析 由于该反应反应前后体积不变,缩小容器体积平衡不移动,使用催化剂平衡也不会移动,A正确;各物质的化学反应速率之比等于其相应的化学计量数之比,应该是2v(A)=3v(C)=0.24 mol/(L·min),B错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,正反应为放热反应,故平衡逆向移动,C错误;由于该反应为可逆反应,2 mol A和1 mol B不可能完全反应,放出的热能小于a kJ,D错误。
8.下列叙述与图象相对应的是( )
A.图(1)是N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化学平衡图象,在t0时刻充入一定量的NH3,平衡逆向移动
B.图(2)中p2>p1,T1>T2
C.图(3)表示的化学方程式为2A===B+3C
D.图(4)对应反应2X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0,y可以表示Y的百分含量
答案 B
解析 在t0时刻充入一定量的NH3,v′(正)应与平衡点相连,A项错误;由先拐先平知p2>p1,T1>T2,B项正确;图(3)表示的是可逆反应,C项错误;温度升高,平衡逆向移动,Y的百分含量将增大,D项错误。
9.甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及数量如图所示,三个容器最初的容积相等,温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是( )
A.平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙
B.平衡时N2O4的百分含量:乙>甲=丙
C.平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同
D.平衡时混合物的平均相对分子质量:甲>乙>丙
答案 B
解析 因甲、丙为恒容容器,0.1 mol N2O4完全转化可得到0.2 mol NO2,故甲、丙两容器中的化学平衡为等效平衡,反应开始后乙容器中的压强大于甲容器中的压强,而压强越大,越有利于平衡向生成N2O4的方向进行,故B对;再结合平均相对分子质量与各组分相对分子质量的关系知D错;虽然乙中转化掉的NO2比甲中多,由勒夏特列原理知因乙的容积减小导致NO2浓度增大的程度大于因平衡移动使NO2浓度减小的程度,因此,平衡时乙中NO2的浓度大于甲中NO2的浓度,但由于甲、丙两容器内的化学平衡为等效平衡,甲、丙中NO2的浓度应相等,A错;由甲、丙中的化学平衡为等效平衡知,若平衡时甲中NO2的转化率为50%,则丙中N2O4的转化率也为50%,C错。
10.[2017·山西大学附中高三质检]恒温恒容下,向2 L密闭容器中加入MgSO4(s)和CO(g),发生反应:MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)。反应过程中测定的部分数据见下表:
反应时间/min
n(MgSO4)/mol
n(CO)/mol
n(SO2)/mol
0
2.0
2.0
0
2
0.8
4
1.2
下列说法正确的是( )
A.反应在0~4 min内容器内气体的密度没有变化
B.0~2 min内的平均速率为v(CO)=0.6 mol·L-1·min-1
C.其他条件不变,若升高温度,反应的平衡常数变为1.0,则正反应为吸热反应
D.其他条件不变,若起始时容器中MgSO4、CO均为1.0 mol,则平衡时n(SO2)=0.6 mol
答案 C
解析 ρ=,随着反应的进行,固体质量逐渐减少,气体质量逐渐增大,容器体积不变,所以密度增大,A错误;v(CO)==0.3 mol·L-1·min-1,B错误;t=2 min时,列三段式
MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)
n(始)/mol 2 2 0 0 0
n(变)/mol 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
n(平)/mol 0.8 0.8 1.2 1.2 1.2
可知,2~4 min为气体浓度无变化,已达平衡,所以K===0.9,升高温度,平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,C正确;其他条件不变,投料量减少一半,若建立等效平衡,则平衡时n(SO2)=0.6 mol,但减小气体投料量,相当于减压,平衡向正反应方向移动,则n(SO2)>0.6 mol,D错误。
二、非选择题(共30分)
11.(14分)将一定量的A和B加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:A(g)+B(s)2C(g)。忽略固体的体积,平衡时A的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
回答下列问题:
(1)欲提高C的产率,应采取的措施为__________=____。
(2)该反应ΔH________0(填“<”或“>”)。
(3)915 ℃、2.0 MPa时A的转化率为____________。
(4)b________f(填“<”“>”或“=”),说明理由_____________。
答案 (1)升高温度、降低压强 (2)> (3)60%
(4)> 升温平衡正向移动,所以f<25.0f
解析 该反应为气体分子数增大的反应,在同温下,增大压强,平衡逆向移动,A的体积分数增大,故在810 ℃时,有46.00。
(3)设A的起始物质的量为n mol,转化率为x,则平衡时C的物质的量为2nx mol,由题意可得=25%,解得x=0.6,即A的转化率为60%。
(4)升温平衡正向移动,所以f<25.0f。
12.[2017·湖南重点中学高三联考](16分)甲醇脱氢可制取甲醛:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示,请回答下列问题:
(1)下列叙述不能说明该脱氢反应已达到平衡状态的是________(填序号)。
a.v正(CH3OH)=v逆(HCHO)
b.c(HCHO)=c(CH3OH)
c.消耗1 mol CH3OH同时生成1 mol HCHO
d.CH3OH的体积分数保持不变
(2)该脱氢反应的ΔH________0(填“>”“<”或“=”),判断依据是______________________________________________________________________________________________________________________。
(3)600 K时,Y点甲醇的v正________v逆(填“>”“<”或“=”),判断依据是________________________________________________。
(4)若t1 K时反应达到平衡后,将反应容器的容积减小一半,平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断依据是__________________________________________________________。
答案 (1)bc
(2)> 温度越高,甲醇的平衡转化率越大,说明升高温度平衡正向移动
(3)< Y点甲醇的平衡转化率大于X点甲醇的平衡转化率,说明反应逆向进行
(4)逆反应 增大压强平衡向分子数减小的方向移动
解析 (1)v正=v逆,说明反应达到平衡状态,a正确;c(HCHO)=c(CH3OH),两者浓度相等不能作为反应达到平衡的判据,b错误;消耗CH3OH和生成HCHO均表示正反应,不能作为判断反应达到平衡的判据,c错误;CH3OH的体积分数不变,说明反应达到平衡状态,d正确。
(2)由图象可知,随温度升高,CH3OH平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正反应是吸热反应。
(3)由图象可知,600 ℃时,X点为平衡点,Y点向X点移动,甲醇的平衡转化率降低,平衡向逆反应方向移动。
(4)压缩体积,气体压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应方向移动。