2024届鲁科版高考化学一轮复习第6章第2节化学平衡状态化学平衡移动作业含答案

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第6章 第2节 化学平衡状态　化学平衡移动
[基础练]
1．下列事实不能用平衡移动原理解释的是(　　)




A.开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
B.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
C.实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出
D.石灰岩受地下水长期溶蚀形成溶洞
解析：啤酒中存在平衡：H2CO3H2O＋CO2，开启啤酒瓶，瓶内压强降低，平衡向气体体积增大的方向移动，即向生成二氧化碳气体的方向移动，故能用平衡移动原理解释，A不选；反应H2＋I22HI是一个反应前后气体分子数不变的反应，压强改变并不能使平衡发生移动，混合气体加压后颜色变深，是因为I2的浓度增大，不能用平衡移动原理解释，B可选；实验室制取乙酸乙酯时，采用加热的方式将乙酸乙酯不断蒸出，从而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动，能用平衡移动原理解释，C不选；石灰岩溶蚀发生反应：CaCO3＋CO2＋H2OCa(HCO3)2，固体的溶解和凝结反反复复，能用平衡移动原理解释，D不选。
答案：B
2．(2022·湖南长郡中学调研)已知：2H2S(g)＋O2(g)S2(s)＋2H2O(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)。T ℃时，在容积为2 L的密闭容器中，起始加入2 mol H2S(g)和1 mol O2(g)，达到平衡时生成0.6 mol S2。下列说法能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A．硫化氢的浓度是氧气浓度的2倍
B．容器中混合气体的压强不变
C．反应放出的热量为0.3Q kJ
D．消耗2 mol H2S(g)的同时生成2 mol H2O(g)
解析：起始加入2 mol H2S(g)和1 mol O2(g)，投料比等于其化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，c(H2S)始终是c(O2)的2倍，A错误；该反应中S2是固体，正反应是气体总分子数减小的放热反应，平衡建立过程中，气体总物质的量不断变化，则气体的压强不断变化，当压强不变时，该反应达到平衡状态，B正确；达到平衡时生成0.6 mol S2，当反应放出的热量为0.3Q kJ时，生成0.3 mol S2，故未达到平衡状态，C错误；消耗2 mol H2S(g)的同时必定生成2 mol H2O(g)，都代表正反应速率，故不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。
答案：B
3．(2021·北京卷，10)NO2和N2O4存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH0，A正确；加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后m(Y)减小，B正确；加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，故K＝c(Z)，达新平衡后c(Z)不变，C错误；加入一定量氩气，加入瞬间，Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确。
答案：C
6．(2022·河南高三模拟)在一定条件下，按n∶n＝1∶4(总物质的量为5 mol)的投料比充入1 L恒容密闭容器中，发生反应：C2H4(g)＋4H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH。测得温度对H2的平衡体积分数和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．ΔH>0
B．250 ℃时，催化剂的催化效率最高，C2H4的平衡转化率最大
C．50 ℃时，向容器中通入1 mol Ne，平衡正向移动
D．250 ℃时，平衡时混合气体的平均摩尔质量为15 g·mol－1
解析：由图可知，随着温度升高氢气的平衡体积分数减小，故该反应为放热反应，ΔH0
B．混合气体的密度保持不变时，说明该反应达到平衡状态
C．c点平衡后，向容器中再充入等量原反应气体，达新平衡时，CO2的转化率增大
D．反应从开始到a点需用时5 min，5 min内用H2表示的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
解析：根据图像可知，b点之前，单位时间内，随着温度的升高，速率加快，所以二氧化碳的转化率增大，但b点之后，温度升高，不利于平衡正向移动，导致二氧化碳的平衡转化率降低，所以推知上述反应为放热反应，b点之后图像上的点均为平衡点；根据分析可知，上述反应的ΔH＜0，A错误；气体在2 L刚性不可变容器中发生反应，气体的总质量不变，容器的体积不变，所以气体的密度始终不变，则气体密度不变不能说明反应达到平衡状态，B错误；c点平衡后，向容器中再充入等量原反应气体，等效于加压，会使平衡正向移动，达新平衡时，CO2的转化率增大，C正确；a点时，二氧化碳转化率为50%，则转化的二氧化氮的物质的量为0.5 mol，转化的氢气的物质的量为0.5 mol×3＝1.5 mol，根据速率公式可知，5 min内用H2表示的反应速率为0.15 mol·L－1·min－1，D错误。
答案：C
[提升练]
8．(2022·黑龙江四校联考)将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达到平衡：X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔHT1，说明反应在T2温度下先达到平衡状态，则T2温度下该反应在40 min时已达到平衡状态，M＝0.15，平衡时甲烷的物质的量是T2大于T1温度下，说明升高温度，平衡逆向移动，故该反应为放热反应，A正确；由表中数据可知，组别①中0～10 min内，NO2的平均反应速率为2v(CH4)＝2×＝0.003 mol·L－1·min－1，B正确；该反应是气体体积增大的反应，若组别②改为恒压装置，相当于增大体积，减小压强，平衡正向移动，则M值一定小于0.15，C错误；当有1 mol C—H键断裂表示正反应，同时有1 mol O—H键形成也表示正反应，故不能说明反应达到平衡状态，D错误。
答案：CD
10．(2022·江苏泰州模拟预测)NH3、NH4Cl、NO、NO2、HNO3等是氮重要的化合物，NO2与N2O4能相互转化，热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1。对于该反应，下列有关说法正确的是(　　)
A．升高体系温度正反应速率增大，逆反应速率减小
B．若容器体积不变，密度不变时说明该反应建立化学平衡
C.其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡后的值不变
D．增大体系的压强能提高N2O4的反应速率和平衡转化率
解析：升高体系温度不仅能使正反应速率增大，还会使逆反应速率增大，故A错误；该反应气体总质量不变，容器体积不变，根据ρ＝可知该反应的密度始终不变，不能说明该反应达到平衡状态，故B错误；平衡常数K＝，只与温度有关，温度不变，K不变，故C正确；增大体系的压强，平衡向气体体积减小的方向，即逆反应方向进行，因此增大体系的压强会使N2O4的转化率降低，故D错误。
答案：C
[综合练]
11．肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。
(1)800 ℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0，若开始向容器中加入1 mol·L－1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图中曲线Ⅰ所示。

①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言，改变的条件可能是____________。
②请在图中绘制出在其他条件与反应Ⅰ相同，反应在820 ℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。
(2)已知N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57.20 kJ·mol－1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)/(mol·L－1)
0.2
c
0.6
0.6
1.0
c1
c1
c(Y)/(mol·L－1)
0.6
c
0.4
0.4
0.4
c2
c2
①c(X)代表________(填化学式)的浓度。
②前10 min内用NO2表示的反应速率为________；20 min时改变的条件是___________；重新达到平衡时，NO2的百分含量________(填字母)。
a．增大 B．减小
c．不变 D．无法判断
解析：(1)①由于反应Ⅱ达到平衡时产率与反应Ⅰ相同，但所用时间减少，故改变的条件是使用催化剂；②温度升高，速率加快且有利于平衡向右移动，因此达到平衡所用时间比反应Ⅰ少但比Ⅱ多，NO的产率高于0.6，NO的产率随时间的变化曲线如下：
；
(2)①由表中数据知，X代表的物质浓度增加值是Y代表的物质浓度减小值的二倍，故X代表NO2，Y代表N2O4；②0～10 min内，NO2浓度增加了0.4 mol·L－1，故v(NO2)＝0.04 mol·L－1·min－1；
20 min时，NO2浓度增大而N2O4浓度不变，故改变的条件是向容器中加入0.8 mol NO2；
由于温度保持不变，故K是定值，将平衡常数表达式变换为＝，由于c(NO2)肯定增大，故减小，故减小，所以混合物中NO2百分含量减小，b正确。
答案：(1)①使用催化剂　②见解析图
(2)①NO2　②0.04 mol·L－1·min－1　向容器中加入0.8 mol NO2　b
12．(2022·上海市大同中学高三期中)氮氧化物的排放会引起一些环境问题。
(1)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染：CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH。在温度为T1和T2时，分别将0.40 mol CH4和1.0 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中，n(CH4)随反应时间的变化如图所示：

①根据图判断该反应的热效应ΔH________(填“＞”“＜” 或“＝”) 0，理由是____________________________________________________________________。
②温度为T1时，0～10 min内NO2和H2O的平均反应速率相比哪个大？________。
③该反应达到平衡后，为了在提高反应速率的同时提高NO2的转化率，可采取的措施有____。
A．改用高效催化剂
B．升高温度
C．缩小容器的体积
D．增加CH4的浓度
(2)为了模拟反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒温恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如表所示：
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/(10－4 mol·L－1 )
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/(10－3 mol·L－1 )
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
①前2 s内的平均反应速率v(N2)＝______________；此温度下，该反应的平衡常数K＝____________(填具体数值)。
②能说明上述反应达到平衡状态的是________。
A．n(CO2)＝2n(N2)
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．气体密度不变
D．容器内气体压强不变
解析：(1)①根据图像可知：反应在温度为T2时比温度为T1时先达到平衡。由于升高温度反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，说明反应温度：T2＞T1。温度越高，平衡时甲烷物质的量越大，说明升高温度，化学平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，所以ΔH＜0；②根据CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)可知：在单位时间内，反应每消耗2 mol NO2，就会同时反应产生2 mol H2O(g)，因此在温度为T1时，0～10 min内NO2和H2O的平均反应速率相比，二者一样大；③反应CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)的正反应是气体体积增大的放热反应。改用高效催化剂能够增大反应速率，但不能改变化学平衡，因此物质的平衡转化率不变，A不符合题意；该反应的正反应为放热反应，升高温度反应速率增大，但化学平衡逆向进行，导致物质的平衡转化率减小，B不符合题意；缩小容器的体积，使体系的压强增大，增大压强化学反应速率增大，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致反应物转化率减小，C不符合题意；增加CH4的浓度，化学反应速率增大，化学平衡正向移动，导致NO2的转化率提高，D符合题意。
(2)①根据表格数据可知：在前2 s内的Δc(NO)＝(10.0－2.50)×10－4 mol·L－1＝7.50×10－4 mol·L－1，根据物质反应转化关系可知Δc(N2)＝Δc(NO)＝×7.50×10－4 mol·L－1＝3.75×10－4 mol·L－1，所以v(N2)＝＝1.875×10－4 mol·L－1·s－1；反应达到平衡时c(NO)＝1.00×10－4 mol·L－1，c(CO)＝2.70×10－3 mol·L－1，Δc(NO)＝9.00×10－4 mol·L－1，根据物质反应转化关系可知平衡时c(N2)＝4.50×10－4 mol·L－1，c(CO2)＝9.00×10－4 mol·L－1，则该温度下的化学平衡常数K＝＝＝5 000；②在任何情况下都存在关系n(CO2)＝2n(N2)，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；反应体系中都是气体，气体的质量不变；该反应是反应前后气体物质的量改变的反应，若混合气体的平均相对分子质量不变，则气体的物质的量不再发生变化，反应达到了平衡状态，B符合题意；该反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，且气体的质量不变，则混合气体密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C不符合题意；该反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应前后气体物质的量发生改变，若容器内气体压强不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，D符合题意。
答案：(1)①＜　在其他条件不变时，温度高，反应速率快，先达到平衡，根据图像可知温度：T2＞T1，温度越高，甲烷物质的量越大，说明升温平衡逆向进行，则正反应为放热反应　②相等　③D
(2)①1.875×10－4 mol·L－1·s－1　5 000　②BD