2020届高考化学总复习——第七章 课时跟踪练(二十三)

2020届高考化学总复习——第七章课时跟踪练(二十三)
课时跟踪练(二十三)　化学平衡状态　化学平衡的移动1．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是(　　)A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等B．气体密度不再变化C．CO的质量不变D．体系的压强不再发生变化解析：A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不变不能作为达到平衡的标志。答案：D2．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0。反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是(　　)A．增大压强　　　　 B．降低温度C．增大CO的浓度   D．更换催化剂解析：A项，该反应为反应前后气体体积相等的反应，压强不影响化学平衡。B项，正反应放热，降温平衡右移，CO的转化率增大。C项，增大CO的浓度，CO的转化率减小。D项，催化剂不影响化学平衡。答案：B3．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入CaO，在(2)中不加其他任何物质，在(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]下列叙述正确的是(　　)A．2NO2N2O4是放热反应B．NH4Cl溶于水时放出热量C．烧瓶(1)中平衡混合气体的相对分子质量增大D．烧瓶(3)中气体的压强增大解析：加CaO的烧杯(1)中温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的相对分子质量减小；(3)中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低，由此可说明2NO2N2O4是放热反应，NH4Cl溶于水时吸收热量。              答案：A4．向一体积为2 L的恒容密闭容器里充入1 mol N2和4 mol H2，在一定温度下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。10秒时达到平衡，c(NH3)为0.4 mol·L－1。下列说法正确的是(　　)A．该反应达到平衡时H2的转化率为40%B．降低温度能使混合气体的密度增大C．向该容器中充入N2，平衡正向移动D．研发高效催化剂可大大提高NH3的产率解析：A项，根据题中数据可知，NH3的生成量为0.8 mol，则H2的减少量为1.2 mol，α(H2)＝1.2÷4×100%＝30%；B项，降温，平衡正向移动，但气体总质量不变，容器体积不变，则密度不变；C项，体积不变，充入N2，c(N2)增大，平衡正向移动；D项，催化剂不能使平衡发生移动，因此各物质的转化率不变、产率不变。答案：C5．处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)　ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是(　　)A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析：焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因该反应的正反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C错误；向体系中注入H2，平衡将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度比原来大，D错误。答案：B6．某化学反应2X(g)Y(g)＋Z(g)在4种不同条件下进行，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如下表： 实验序号温度时间/min01020304050601800 ℃1.00.800.670.570.500.500.502800 ℃1.00.600.500.500.500.500.503800 ℃c0.920.750.630.600.600.604820 ℃1.00.400.250.200.200.200.20下列说法不正确的是(　　)A．c＞1.0B．实验2可能使用了催化剂C．实验3比实验2先达到化学平衡状态D．前10分钟，实验4的平均化学反应速率比实验1的大解析：A项，实验3达到平衡X的浓度大于实验1，温度相同，达到平衡说明X起始浓度C大于1.0 mol·L－1，正确；B项，实验2和实验1达到相同的平衡状态，但实验2所需时间短说明可能使用了催化剂，催化剂改变反应速率不改变化学平衡，正确；C项，依据图表数据分析，实验3在40 min时X浓度不变达到平衡，实验2在20 min时达到平衡，实验2达到平衡快，错误；D项，实验4和实验1在10分钟都未达到平衡，依据化学反应速率概念计算，实验1中X的反应速率＝＝0．02 mol·L－1·min－1，实验4中X的反应速率＝＝0.06 mol·L－1·min－1，所以实验4的反应速率大于实验1，正确。答案：C7．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是(　　) 序号温度/℃容器体积CO转化率平衡压强/Pa①200V150%p1②200V270%p2③350V350%p3A.反应速率：③>①>②B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4C．若容器体积V1>V3，则Q<0D．若实验②中CO和H2用量均加倍，则CO转化率<70%解析：①、②的温度相同，而转化率②>①，则②可看作在①的基础上加压，即V1>V2，因此反应速率：②>①，A错误；①与②比较，达到平衡时，平衡混合物的物质的量之比为5∶4，但V1与V2不等，因此平衡时体系压强：p1∶p2≠5∶4，B错误；若容器体积V1>V3且温度相同，则①与③比较，CO的转化率：③>①，而现在CO的转化率相同，则升温③的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，即逆向是吸热反应，C正确；若实验②中CO和H2用量均加倍，则可看作在②的基础上加压，CO转化率增大，D错误。答案：C8. (2019·北京海淀区质检)已知：一定温度下的某恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol－1(Q＞0)。若向2 L该容器中通入1.2 mol NO2 气体，测得100 s时反应达到化学平衡状态，此时c(O2) 为0.2 mol·L－1。下列说法正确的是(　　)A．增加c(NO)，平衡逆向移动，反应的化学平衡常数减小B．100 s内NO2的分解速率为8×10－3 mol·L－1·s－1C．反应达平衡时，吸收的热量为0.2 QD．其他条件不变时，若开始时n(NO2)为2.4 mol，则达到平衡后，c(O2)＜c(NO2)解析：A项，增加c(NO)，平衡逆向移动，平衡常数只与温度有关与浓度无关，则温度不变，反应的化学平衡常数不变，错误；B项，化学反应速率之比等于计量数之比，则100 s 内NO2的分解速率等于氧气的生成速率的2倍，为2×＝4×10－3 mol·L－1·s－1，错误；C项，反应达平衡时生成氧气的物质的量为0.2 mol·L－1×2 L＝0.4 mol，则吸收的热量为0.4 Q，错误；D项，开始时n(NO2)为1.2 mol，平衡时c(NO2)＝＝0．2 mol·L－1，c(O2)＝c(NO2)，其他条件不变时，若开始时n(NO2)为2.4 mol，则压强增大平衡向气体体积缩小的逆反应方向移动，则达到平衡后，c(O2)＜c(NO2)，正确。答案：D9．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。下列说法正确的是(　　)容器甲乙丙反应物的投入量3 mol A、2 mol B6 mol A、4 mol B2 mol C达到平衡的时间/min5 8c1c2 C的体积分数/%w1 w3混合气体的密度/g·L－1ρ1ρ2 A.若x＜4，则2c1＜c2B．若x＝4，则w1＝w3C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短解析：若x＜4，则正反应为气体分子数减少的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1＞c2，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。答案：C10．一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)＋2H2O(g)SiO2(s)＋4HF(g)ΔH＝＋148.9 kJ·mol－1。(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填序号)。a．4v消耗(SiF4)＝v生成(HF)b．容器内气体压强不再变化c．容器内气体的总质量不再变化d．HF的体积分数不再变化(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。 反应时间/minn(SiF4)/moln(H2O)/mol01.202.40t10.80at2b1.60通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态：_________________________________________________。(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应________(填序号)。a．一定向正反应方向移动b．一定向逆反应方向移动c．一定是减小压强造成的d．一定是升高温度造成的e．SiF4的平衡转化率一定增大解析：(1)反应过程中任何时刻4v消耗(SiF4)＝v生成(HF)。(2)0～t1 min，反应消耗的SiF4为0.40 mol，根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol，故a＝1.60，t2 min时，H2O仍为1.60 mol，故b＝0.80。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。答案：(1)bcd(2)a＝1.60(或b＝0.80)，说明在一定条件下，t1～t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态(3)ade11．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下图曲线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/min051015202530c(X)/mol·L－10.2c0.60.61.0c1c1c(Y)/mol·L－10.6c0.40.40.4c2c2①c(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Ⅱ达到平衡时产率与Ⅰ相同但所用时间减少，故改变的条件是使用了催化剂；②因温度升高，速率加快且有利于平衡向右进行，因此达到平衡所用时间比Ⅰ少，NO的产率高于60%。(2)由表中数据知，X代表的物质的量浓度增加值是Y代表的物质的量浓度减小值的二倍，故X代表NO2，Y代表N2O4，0～10 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NO2百分含量降低。答案：(1)①使用催化剂　②见下图(2)①NO2　②0.04 mol·L－1·min－1　向容器中加入0.8 mol NO2(或其他合理答案即可)　b12．氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是____________(填序号)。A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2C．容器内的总压强不再随时间而变化D．混合气体的密度不再随时间变化(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题： 时间/minCH4/molH2O/molCO/molH2/mol00.401.00005a0.80c0.6070.20b0.20d100.210.810.190.64①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态？________(填“是”或“否”)，前5 min反应的平均反应速率v(CH4)＝_________________________________________________。②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是________(填序号)。A．减少CH4的物质的量 B．降低温度C．升高温度   D．充入H2(3)氨的催化氧化：4NH3＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1 L密闭容器中充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g)，保持其他条件不变，测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH______0；(填“＞”“＜”或“＝”)T0 ℃下，NH3的转化率为________。解析：(1)3v逆(NH3)＝2v正(H2)时反应达到平衡，A项错误；生成m mol N2，必生成3m mol H2，但反应不一定达到平衡，B项错误；此反应为反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变可以说明反应达到平衡状态，C项正确；混合气体总质量不变，容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。(2)①根据反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，结合表中数据5 min时H2为0.60 mol，可知CO为0.20 mol，即c＝0.20，则a＝0.20，7 min时，各物质的物质的量与5 min时相同，所以5 min时反应达到平衡；v(CH4)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。②10 min时，只有CO的物质的量减少，其他物质的物质的量都增加，所以原因只能是充入氢气，使平衡逆向移动，选D。(3)由图象可知，NO的浓度达到最大值后，随温度升高，NO的浓度又逐渐减小，所以该反应的ΔH＜0；T0 ℃时，c(NO)＝3.0 mol·L－1，则反应消耗的n(NH3)＝3.0 mol，NH3的转化率为×100%＝75%。答案：(1)C　(2)①是　0.02 mol·L－1·min－1②D　 (3)＜　75%