2024届高三化学一轮专题训练-化学平衡

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2024届高三新高考化学大一轮专题训练-化学平衡
一、单选题
1．（2023春·浙江·高三校联考期中）一定温度下，向2.0L恒容密闭容器中充入4molSO2和2molO2发生反应：。经过一段时间后达到平衡，反应过程中测定的部分数据见下表：

0
2
4
6
8

0
1.6
2.8
3.6
3.6
下列说法正确的是
A．4s内反应的平均速率
B．该反应的平衡常数
C．此温度下，若该容器中有、和，则反应逆向进行
D．当容器内密度保持不变时，该反应达到平衡状态
2．（2023春·甘肃·高三民勤县第一中学校联考期中）将气体和气体置于的密闭容器中，混合后发生如下反应：，若经后测得C的浓度为，下列说法正确的是
A．用物质A表示的平均反应速率为
B．达到平衡时，该反应停止
C．时物质A的转化率为
D．反应后容器
3．（2022秋·陕西西安·高三统考期末）可逆反应，反应过程中，当其它条件不变时，C的百分含量(C%)与温度和压强的关系如下图，下列叙述正确的是
  
A．达平衡后，加入催化剂后C%增大
B．达平衡后，若升温，平衡右移
C．达平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动
D．化学方程式中n>e+f
4．（2023秋·云南丽江·高三统考期末）2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)    ΔH＜0是工业制硫酸的重要反应，下列说法正确的是
A．对于该反应，升高温度，逆反应速率加快，正反应速率减慢
B．密闭容器中2molSO2和1molO2催化反应后生成2molSO3
C．其他条件不变，通入过量空气能提高SO2的平衡转化率，化学平衡常数增大
D．其他条件不变，增大压强能同时提高反应速率和SO2的平衡转化率
5．（2023春·河北石家庄·高三正定中学校考阶段练习）以下情况中，可以证明可逆反应达到平衡状态的有几个
Ⅰ． N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
①v正 (N2)= 2v逆(NH3)；
②1个N ≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂
Ⅱ．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
③恒温恒容时，气体的压强不再改变；
④恒温恒压时，气体的密度不再改变
Ⅲ． C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
⑤恒温恒容时，气体的密度不再改变；
⑥恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变
Ⅳ.NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)
⑦恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变；
⑧恒温恒压时，CO2的体积分数不再改变
Ⅴ．
⑨c(HI)： c(H2)：c(I2)=2：1：1；
⑩恒容绝热时，压强不再改变
A．6 B．7 C．8 D．9
6．（2023·辽宁·校联考模拟预测）在下，向两容积均为1L的刚性密闭容器中分别投入0.1molX、1.0molX，发生反应：，X的转化率随反应时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
  
A．曲线表示的是投入反应的转化率
B．逆反应速率：
C．曲线中内的平均反应速率为
D．曲线未表示出平衡状态，无法计算平衡时的转化率
7．（2023春·江苏连云港·高三连云港高中校考期中）合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。对于合成氨的反应，下列说法正确的是
A．1 mol N2和3 mol H2充分反应生成2molNH3时，会放出92.4 kJ的能量
B．合成氨反应可以设计成原电池
C．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快反应速率
D．在恒温、恒容条件下，N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2时说明已处于平衡状态
8．（2023秋·江苏泰州·高三校联考期末）CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有：
反应Ⅰ： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH1=-122.5 kJ·mol-1
反应Ⅱ： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)；ΔH2=a kJ·mol-1
在恒压、n始(CO2)和n始(H2)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性=×100%，下列说法错误的是

A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化
B．a>0
C．平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D．200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率
9．（2023春·四川成都·高三校联考期中）工业合成氨是重要的人工固氮的方式，在一个恒容容器中充入N2(g)和H2(g)，一定条件下发生反应N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)，若温度保持不变，下列说法正确的是
A．当充入足够N2(g)后，H2(g)会全部转化
B．升温可以加快化学反应速率，故工业合成氨时温度越高越好
C．正、逆反应速率相等时，各物质的质量不再变化
D．反应达到限度后，N2(g)和H2(g)的物质的量之比一定为1：3
10．（2023·辽宁大连·统考二模）在恒温恒容密闭容器中投入和在一定条件下充分反应，该反应是工业制硫酸的反应之一、和的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A．达到平衡时，的平均反应速率为
B．10分钟时反应达到平衡，且此时的平衡转化率为50%
C．容器内气体原子总数不再发生变化，能判断该反应达到平衡状态
D．在实际工业生产中，上述反应的反应条件是合适催化剂，加热，不需要加压
11．（2023春·广东深圳·高三深圳市龙岗区龙城高级中学校联考期中）在一定条件下，向密闭容器中进行一定量和的反应：，反应时间与残留固体质量的关系如图所示。下列说法正确的是
  
A．升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率减小
B．末时，
C．增加的质量时，正反应速率将增大
D．随着反应的进行，达到平衡状态前，混合气体的压强一直增大
12．（2023春·北京东城·高三北京一七一中校考期中）下列实验结论与实验现象相符合的一组是
选项
实验
现象
结论
A
向某溶液中加入足量溶液，再加入稀硝酸
产生白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解
该溶液中可能含有
B
向溶液中滴入溶液5~6滴，加振荡，静置后取上层清液滴加KSCN溶液
溶液变红
与的反应有一定限度
C
向等体积5%的溶液中分别滴入4滴的溶液、4滴的溶液
产生气泡速率均加快，但滴入溶液的试管内产生气泡的速率更快
对分解的催化效果比好
D
向盛有Cu片的试管中加入稀，无明显现象，再加入固体
Cu片逐渐溶解，产生气泡，溶液变蓝
是催化剂，可增大Cu与稀反应的化学反应速率

A．A B．B C．C D．D
13．（2023春·北京东城·高三北京一七一中校考期中）对于可逆反应，反应过程中，其他条件不变时，产物D的物质的量分数D%与温度T或压强p的关系如下图，下列说法正确的是
  
A．降温可使化学平衡向正反应方向移动
B．使用合适的催化剂可使平衡时D%有所增加
C．化学方程式中化学计量数：
D．B的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动

二、多选题
14．（2023·海南·海南中学校联考一模）已知：，平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
  
A．温度：
B．反应速率：
C．平衡常数：
D．欲测定的相对分子质量，宜在高温低压下进行

三、非选择题
15．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题
(1)在400 ℃时，向1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，发生反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH=＋202.0 kJ·mol-1，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则在该温度下，其平衡常数K=___________。按化学平衡移动原理，在图1中画出CH4的平衡转化率与温度及压强(p1>p2)的关系曲线________

(2)在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g) C2H6(g)＋H2(g)。在常温下，向体积为1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，然后不断升高温度，得到图2所示C2H4与C2H6的体积分数关系

①在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是___________
②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少的主要原因是___________
16．（2023·全国·高三专题练习）1 mol CH3CH2OH和1 mol H2O充入恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，在550 K时，气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表所示。
t/min
0
20
40
60
80
100
x(H2)/%
0
15
29
40
48
48
上述反应中，正反应速率v正=k正·x2(CO)·x4(H2)，逆反应速率v逆=k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆=___________(以Kx和k正表示，其中Kx为用物质的量分数表示的平衡常数)，若k逆=75mol·L-1·min-1，在t=80 min时，v逆=___________。
17．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题
(1)在温度为T2时，通入气体分压比为p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=10∶5∶85的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图所示。0~1.2s生成C3H6的平均速率为___________kPa/s，在反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为___________

(2)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=2∶13∶85的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k、k′为速率常数)：
反应Ⅱ：2C3H8(g)＋O2(g)=2C3H6(g)＋2H2O(g) k
反应Ⅲ：2C3H6(g)＋9O2(g)=6CO2＋6H2O(g) k′
实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3H6)= k p(C3H8)-k′p(C3H6)，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为___________，其理由是___________
18．（2023·全国·高三专题练习）工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应
Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
(1)下列操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是___________
A．增加CH4(g)用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除CO(g) D．加入催化剂
(2)恒温恒压条件下，1mol CH4(g)和1mol H2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为b mol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx=___________ (写出含有a、b的计算式；对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，，x为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5 mol，达平衡时，α=0.90，b=0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为___________(结果保留两位有效数字)

参考答案：
1．B
【分析】一定温度下，向2.0L恒容密闭容器中充入4molSO2和2molO2发生反应：。8s时反应达平衡，此时生成SO3的物质的量为3.6mol，则可建立如下三段式：

【详解】A．4s内SO3的物质的量为2.8mol，则消耗O2的物质的量为1.4mol，反应的平均速率，A不正确；
B．该反应的平衡常数K==810，B正确；
C．此温度下，若该容器中有、和，则浓度商Q==128＜810，反应正向进行，C不正确；
D．容器的体积始终不变，混合气的质量始终不变，则容器内气体的密度始终不变，当容器内密度保持不变时，该反应不一定达到平衡状态，D不正确；
故选B。
2．C
【详解】A．，，A的平均反应速率，故A错误；
B．可逆反应的平衡是一个动态平衡，反应未停止，故B错误；
C．后，参加反应的，则A的转化率，故C正确；
D．物质的量之比等于物质的量浓度之比，根据三段式分析可得，故D错误。
综上所述，答案为C。
3．D
【详解】A．催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，所以加入催化剂，不能改变，A错误；
B．如图，温度越高，越小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，B错误；
C．A是固体，增大A的量，不影响平衡，C错误；
D．根据图示信息，增大压强，增大，平衡正向移动，正反应为气体分子数减小的反应，所以，D正确；
故选D。
4．D
【详解】A．升高温度正逆反应速率均增大，选项A错误；
B．使用催化剂只能提高反应速率不能提高SO2的平衡转化率且反应为可逆反应不可能完全转化，生成的SO3小于2mol，选项B错误；
C．通入过量空气能提高SO2的平衡转化率，温度不变，所以化学平衡常数不变，选项C错误；
D．增大压强能能提高反应速率，该反应为分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，选项D正确；
答案选D。
5．A
【分析】可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。利用物理量判断反应是否平衡的依据是“变量不变则平衡”。
【详解】Ⅰ．
①v正 (N2)= 2v逆(NH3)时，正逆反应速率不等，反应未达到平衡。
②1个键断裂的同时，一定有6个N-H键形成，若同时有6个键断裂，则说明正逆反应速率相等，反应处于平衡状态。
Ⅱ．
③该反应为气体非等体积变化，反应正向进行过程中，气体的物质的量将减小，恒温恒容时，气体的物质的量之比等于气体的压强之比，当气体的压强不再改变时，说明气体的物质的量不变，反应处于平衡状态。
④参加反应的物质均为气体，因此反应过程中气体的总质量不变。恒温恒压时，气体的物质的量之比等于容器体积之比，因此该反应正向进行过程中，容器体积将减小，当气体的密度()不再改变时，说明反应处于平衡状态。
Ⅲ．
⑤反应物中有固体参与，因此反应正向进行过程中，气体的质量将增大，恒温恒容时，当气体的密度()不再改变时，说明反应处于平衡状态。
⑥设起始加入1mol水蒸气和足量固体碳，则起始气体摩尔质量为18g/mol，设水蒸气的转化量为xmol，则反应过程中气体的平均相对分子质量=，因此恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应处于平衡状态。
Ⅳ．
⑦恒温恒容时，生成的二氧化碳和氨气的比值为定值，所以M不会发生改变，当M不变时，不能确定达到平衡；
⑧生成的二氧化碳和氨气的比值为定值，CO2的体积分数为定值，不能说明反应达到平衡；
Ⅴ．
⑨反应物的起始量及转化率未知，因此无法根据物质的浓度之比判断反应是否处于平衡状态。
⑩恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，温度变化会引起压强变化，因此当压强不再改变时，反应处于平衡状态。
可以证明可逆反应达到平衡状态的有6个；
故选A。
6．C
【详解】A．由图可知，曲线表示X的平衡转化率高，所以其代表的是减压曲线即为反应的转化率，选项A错误；
B．转化率相同时，曲线中产物浓度更大，逆反应速率更快，选项B错误；
C．曲线中时X的转化率为，所以内的平均反应速率为，选项C正确；
D．利用曲线的平衡状态可计算该温度下的平衡常数，从而计算出曲线平衡时X的转化率，选项D错误；
答案选C。
7．B
【详解】A．氮气和氢气生成氨气的反应是可逆反应，1molN2和3molH2无法全部反应生成2molNH3，放出热量小于92.4kJ，A错误；
B．合成氨的反应是氧化还原反应，可以设计成原电池，B正确；
C，合成氨生产中将NH3液化分离，生成物浓度减小，且随着反应进行，反应物浓度也减小，反应速率减慢，C错误；
D．在恒温、恒容条件下，氮气、氢气、NH3的浓度之比为1：3：2，这与反应初始的投料比与反应进行程度有关，无法说明反应达到平衡，D错误；
故答案选B。
8．D
【分析】反应Ⅰ焓变小于零为放热反应，升高温度，反应Ⅰ逆向进行，则CH3OCH3选择性会一直下降，结合图像可知，②表示平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化曲线；曲线③先下降后上升，曲线①一直上升，说明反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动，导致CO的选择性及CO2的转化率升高，故曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化、曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应Ⅱ为吸热反应，焓变大于零，故a>0；
【详解】A．由分析可知，曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化，A正确；
B．由分析可知，a>0，B正确；
C．氢气的转化率变化情况与二氧化碳相似；二氧化碳、氢气投料比等于反应Ⅰ中两者系数比，两者转化率相同，但是反应Ⅱ中二氧化碳、氢气系数比为1:1>1:3，使得氢气转化率低于二氧化碳的转化率，故平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示，C正确；
D．催化剂不影响化学平衡，不能提高CH3OCH3的生产效率，D错误；
故选D。
9．C
【详解】A．因为N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)是可逆反应，当充入足够N2(g)后，平衡向右移动，但不可能使H2(g)全部转化，A错误；
B．工业合成氨还需考虑设备和催化剂，选择400～500℃，不是温度越高越好，B错误；
C．正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，各物质的质量不再变化，C正确；
D．达到反应限度后，N2(g)和H2(g)的物质的量之比与充入的N2(g)和H2(g)有关，则平衡时N2(g)和H2(g)的物质的量之比不一定是1:3，D错误；
故选：C。
10．D
【详解】A．由图可知，25min时SO2的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，达到平衡时，的平均反应速率为，故A错误；
B．10分钟后，和的物质的量还在变化，说明此时反应未达到平衡，故B错误；
C．反应过程中容器内气体原子总数是定值，当容器内气体原子总数不再发生变化，不能判断该反应达到平衡状态，故C错误；
D．在实际工业生产中，和O2反应生成的反应条件是合适催化剂，加热，不需要加压，故D正确；
故选D。
11．D
【详解】A．升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率增大，故A错误；
B．10min末为瞬时速率，无法计算，故B错误；
C．C是固体，增加C的质量时，浓度不改变，正反应速率将不变，故C错误；
D．该反应是体积增大的反应，正向反应，压强不断增大，随着反应的进行，达到平衡状态前，混合气体的压强一直增大，故D正确。
综上所述，答案为D。
12．A
【详解】A．溶液中可能含有或银离子，故A符合题意；
B．溶液中铁离子过量，无法证明与的反应有一定限度，故B不符合题意；
C．由于两者阴离子不相同，存在阳离子和阴离子两个变量，因此无法证明铁离子的催化效果比铜离子好，故C不符合题意；
D．加入，提供了硝酸根，硝酸根在酸性条件下具有强氧化性，将铜氧化为铜离子，硝酸根被还原为NO，故D不符合题意。
综上所述，答案为A。
13．A
【详解】A．根据图1，“先拐先平”，所以 ，降低温度D%增大，平衡正向移动，选项A正确；
B．使用催化剂平衡不移动，D%不变，选项B错误；
C．根据图2，“先拐先平”，所以 ，增大压强D%减小，平衡逆向移动，化学计量数mp(C3H6)>p(H2)，且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反应2C3H6+9O2==6CO2+3H2O、2H2+O2==2H2O的反应，消耗O2，导致C3H8和O2的消耗速率之比小于2∶1；
（2）反应开始时，反应Ⅱ向右进行，c(C3H6)逐渐增大，且体系中以反应Ⅱ为主，随反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，v(C3H6)减小，体系中主要发生反应Ⅲ，c(C3H6)逐渐减小，故丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小。
18．(1)BC
(2) 0.43

【详解】（1）A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；
B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；
C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；
D．加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；
综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是BC；
（2）恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α )mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b )mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2 )mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应I的平衡常数Kx=；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，a =0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为。