2024届人教版高考化学一轮复习第七章第2讲化学平衡作业含答案

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第2讲　化学平衡

(40分钟)
选题表
知识点
题号
基础
能力
创新
可逆反应与化学平衡状态
1


化学平衡常数、转化率的计算与应用
3
6,7,8
11
化学平衡的移动及化学平衡图像
2
5

综合
4
9,10
12

1.已知反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2,反应达到平衡后,下列有关说法正确的是(　C　)
A.NO2中不可能含18O
B.有1 mol N18O生成
C.S18O2的物质的量不可能为0.8 mol
D.SO2、SO3、NO、NO2均含18O时,说明该反应达到平衡
解析:该反应为可逆反应,则通入1 mol NO2、2 mol S18O2,反应达到平衡后,SO2、SO3、NO、NO2均含18O,A错误;该反应为可逆反应,反应物不可能完全消耗,所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2,不可能有1 mol N18O生成,B错误;该反应为可逆反应,反应物不可能完全消耗,所以通入
1 mol NO2、2 mol S18O2,NO2、S18O2消耗都小于1 mol,所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol,C正确;该反应为可逆反应,SO2、SO3、NO、NO2均含18O时,不能说明该反应达到平衡,D错误。
2.(2022·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,升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO2的含量增大,故A错误;由图可知,0～2 s内,二氧化氮的浓度变化量为0.8 mol·L-1-0.4 mol·L-1=
0.4 mol·L-1,故v(NO2)=0.4mol·L-12 s=0.2 mol·L-1·s-1,v(O3)=12v(NO2)=
0.1 mol·L-1·s-1,故B错误;温度高,化学反应速率快,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。
3.(2022·山东济南历城二中开学考)在容积恒为1 L的密闭容器中通入一定量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)的变化如下表。下列说法错误的是(　B　)
t/s
0
20
40
60
80
c(N2O4)/
(mol/L)
0.100
0.062
0.048
0.040
0.040
c(NO2)/
(mol/L)
0
0.076
0.104
0.120
0.120
A.0～40 s,N2O4的平均反应速率为0.078 mol/(L·min)
B.80 s时,再充入N2O4、NO2各0.12 mol,平衡移动
C.升高温度,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:A.在0～40 s,N2O4的浓度变化量为 0.100 mol/L-0.048 mol/L=
0.052 mol/L,则用N2O4的浓度变化表示的平均反应速率 v(N2O4)=
0.052mol/L40 s=0.001 3 mol/(L·s)=0.078 mol/(L·min),正确;B.80 s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=
c2(NO2)c(N2O4)=0.12020.040=0.36,此时再充入N2O4、NO2各0.12 mol,Q=c2(NO2)c(N2O4)=
0.24020.160=0.36=K,所以平衡不移动,错误;C.该反应的正反应为吸热反应,在其他条件不变时,升高温度,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,正确;D.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,正确。
4.密闭容器中用Na2CO3(s)作固硫剂,同时用一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,实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示:

(1)由图可知,该反应的ΔH　　　　(填“>”或“”或“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>0.1 MPa。(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不能改变其浓度,故不能使平衡发生移动,则H2的转化率不变,B错误;反应前后有固体参与,气体的密度发生变化,故当容器内气体的密度不变时,一定达平衡状态,C正确;反应前后的气体分子数不等,容器内压强不变时,一定达平衡状态,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4 mol,转化率为α,则氢气的变化量为
4α mol,CO和H2O的变化量分别为2α mol和4α mol,三者的平衡量分别为(4-4α)mol、2α mol 和4α mol,则有4-4α4-4α+2α+4α=25%,解得α=23,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0.1 MPa,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=(0.1×0.25)2×(0.1×0.5)4(0.1×0.25)4 MPa2=
0.01 MPa2。
答案:(1)>　>　(2)B　 (3)66.7%　 (4)0.01

5.(2022·河南信阳二模)在恒温恒压下,某一容积可变的密闭容器中发生反应A(g)+B(g)2C(g)　ΔHⅡ
B.t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C.0～t2时,v正>v逆
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:K(Ⅰ)v逆,t1～t2时,逆反应速率不变,说明处于平衡状态,平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,即v正=v逆,故C错误;化学平衡常数只与温度有关,Ⅰ、Ⅱ温度相同,其平衡常数相同,故D错误。
6.(2022·湖南长沙雅礼中学月考)500 K时,在三个容积均为2 L的恒容密闭容器中,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)　ΔHN>P>M,故A正确;T2 ℃,用环戊二烯表示0～0.5 h的平均反应速率为0.5mol·L-10.5 h=
1.0 mol·L-1·h-1,根据速率之比等于化学计量数之比可知用二聚环戊二烯表示0～0.5 h的平均反应速率为 0.5 mol·L-1·h-1,故B正确;由图像可知P点之前环戊二烯的浓度一直减小,反应未达平衡,P点之后的浓度可能保持不变,则P点可能处于化学平衡状态,故C正确;
T1 ℃,若向Q点再充入 1.0 mol 环戊二烯,根据等效平衡思想,可视为增大体系内压强,而增大压强平衡正向移动,能提高环戊二烯的转化率,由图中数据可知,原平衡时其转化率约为86.7%,则充入环戊二烯再次平衡时反应物的转化率将大于 86.7%,故D错误。
10.(2022·吉林延边模拟)CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值的化学品是目前的研究目标。请回答下列
问题。
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+
H2O(g)　ΔH”“(b)。
(2)A.当v正(CO2)=3v逆(H2)时,不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应a达到平衡状态;B.该反应是气体体积减小的反应,反应过程中气体总质量不变,总物质的量减小,则混合气体的平均摩尔质量增大,当混合气体的平均摩尔质量不再改变时,说明反应达到平衡状态;
C.c(CH3OH)=c(H2O)时,不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应a达到平衡状态;D.该反应是气体体积减小的反应,反应过程中压强减小,当容器内压强不再改变时,说明反应达到平衡状态。
(3)对于反应1,升高温度,平衡逆向移动,CH4的含量减少,对于反应2,升高温度,平衡正向移动,CO的含量增加;增大压强,反应2不移动,但反应1的平衡正向移动,H2O的含量增大,使反应2逆向移动,导致CO含量降低。综上所述,温度相同时,压强越大,CH4的含量越大、CO的含量越小,则压强为10 MPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是a、d。
(4)起始时n(CO2)=1 mol,n(H2)=3 mol,根据图像,当CH4和CO平衡组成均为40%时,则CO2平衡组成为20%,根据C原子守恒有n(CO)=
n(CH4)=1 mol×40%=0.4 mol,n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol,则反应1
　　 　　 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
变化量/mol 0.4 1.6 0.4 0.8
反应2
　　　　 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡时n(CO2)=(1-0.4-0.4)mol=0.2 mol,n(H2O)=(0.4+0.8)mol=
1.2 mol,n(H2)=3 mol-1.6 mol-0.4 mol=1 mol,n(CH4)=0.4 mol,反应1的平衡常数K=c(CH4)·c2(H2O)c(CO2)·c4(H2)=0.4×(1.2)20.2×14=2.88。
(5)反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时,平衡时生成物的含量最大,故n(H2)n(CO)=3.5时,达到平衡状态后,甲醇的体积分数小于C点,F点符合题意。
(6)反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时,平衡时生成物的含量最大,故n(H2)n(CO)=2时,达到平衡状态后,甲醇的体积分数最大。
答案:(1)>　(2)BD
(3)a　d　温度相同时,增大压强使反应1平衡正向移动,H2O的百分含量增大,使反应2逆向移动,CO百分含量降低
(4)2.88　(5)F　(6)2

11.正戊烷异构化为异戊烷是油品升级的一项重要技术。在合适催化剂和一定压强下,正戊烷的平衡转化率(α)随温度变化关系如图所示。

名称
熔点/℃
沸点/℃
燃烧热
ΔH/(kJ·mol-1)
正戊烷
-130
36
-3 506.1
异戊烷
-159.4
27.8
-3 504.1
下列说法不正确的是(　C　)
A.25 ℃,101 kPa时,正戊烷异构化成异戊烷的热化学方程式为CH3CH2CH2CH2CH3(l)(CH3)2CHCH2CH3(l)　ΔH=-2.0 kJ·mol-1
B.28～36 ℃时,随温度升高,正戊烷的平衡转化率增大,原因是异戊烷汽化离开体系,产物浓度降低,平衡正向移动
C.36～150 ℃时,随温度升高,正戊烷异构化反应的平衡常数增大
D.150 ℃时,体系压强从100 kPa升高到 500 kPa,正戊烷的平衡转化率不变
解析:根据表中燃烧热数值,①CH3CH2CH2CH2CH3(l)+8O2(g)5CO2(g)+
6H2O(l)　ΔH=-3 506.1 kJ·mol-1,②(CH3)2CHCH2CH3(l)+8O2(g)5CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-3 504.1 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①-②可得,CH3CH2CH2CH2CH3(l)(CH3)2CHCH2CH3(l)　ΔH=-2.0 kJ·mol-1,故A正确;根据表中沸点数值,在28～36 ℃时,随温度升高,异戊烷汽化离开体系,产物浓度降低,导致平衡正向移动,正戊烷的平衡转化率增大,故B正确;由A项分析可知,正戊烷异构化反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则平衡常数减小,故C不正确;150 ℃ 时,物质均为气态,增大压强,平衡不移动,则增大压强,正戊烷的平衡转化率不变,故D正确。
12.苯乙烯是重要的有机合成单体,常用乙苯为原料合成。
(1)以CO2和乙苯为原料合成苯乙烯,其过程如图1,有“一步”途径1和“二步”途径2的两种推测:

则CO2(g)+(g)(g)+CO(g)+H2O(g)的K3=　　　　(用含K1、K2的代数式表达)。 
(2)向刚性容器中充入10 mol CO2和10 mol乙苯,发生反应CO2(g)+(g)(g)+CO(g)+H2O(g),在不同温度下测得平衡时各物质的体积分数如图2。可知ΔH3　　　(填“>”“0;相同温度下CO2转化率低于乙苯,说明副反应生成的CO2随温度升高也越来越多,即升高温度副反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)化学平衡正向移动,由图像知该反应ΔH>0。
(3)①根据反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和可知,反应物和生成物中均含有苯环,故苯环上的化学键未改变,反应物中断裂了2个C—H和1个C—C,生成物中生成了1个 CC 和1个
H—H,则ΔH1=E(C—C)+2E(C—H)—E(CC)—E(H—H)=347.7 kJ/mol+
2×413.4 kJ/mol-615 kJ/mol-436 kJ/mol=+123.5 kJ/mol。
②该反应是气体体积增大的反应,恒压条件下,向乙苯蒸气中掺入水蒸气,相当于减小压强,平衡正向移动,乙苯平衡转化率增大,即投料比越大,乙苯的平衡转化率越小,由图可知,在m1、m2、m3条件乙苯平衡转化率依次减小,则m3>m2>m1。
③若m2=5,设起始时乙苯的物质的量为5a mol,则水蒸气为a mol,根据三段式计算可知
　　　　　　(g)H2(g)+(g)
起始/mol 　 5a 0 0
转化/mol 　 5a×60% 3a 3a
平衡/mol 　 2a 3a 3a
则A点温度下,乙苯的平衡分压为p(乙苯)=2a2a+3a+3a+a×100 kPa=
2009kPa,H2和苯乙烯的平衡分压为p(H2)=p(苯乙烯)=3a2a+3a+3a+a×
100 kPa=3009kPa,该反应的平衡常数Kp=p(H2)·p(苯乙烯)p(乙苯)=3009kPa×3009kPa2009kPa=
50 kPa;由于该反应的正反应为气体体积增大的反应,若其他条件不变,将恒压调整为恒容状态,相当于增大压强,平衡逆向移动,则A点对应的乙苯的平衡转化率减小。
(4)实验测得,乙苯脱氢的速率方程为v正=k正p乙苯,v逆=k逆p苯乙烯p氢气
(k正、k逆为速率常数,只与温度有关),图4中③代表lg k逆随1T的变化关系,由(3)①可知该反应正反应是一个吸热反应,故温度升高,平衡正向移动,对k正影响更大,故能代表lg k正随1T的变化关系的是④。
答案:(1)K1·K2　(2)>　>
(3)①+123.5 kJ/mol　②m3>m2>m1
③50 kPa　减小　
(4)④