2022版高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡训练含解析

第2节 化学平衡

[A组·基础练习]

1．在一定温度下，某容积固定的密闭容器中，建立了化学平衡C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明上述可逆反应已达到最大限度的是(　　)

A．生成a mol CO的同时生成a mol H2

B．v正(H2O)＝v逆(CO)

C．体系的压强不再发生变化

D．消耗1 mol H2O的同时消耗1 mol H2

【答案】A

2．如下图所示，左室容积为右室的两倍，温度相同，现分别按照如下图所示的量充入气体，同时加入少量固体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡，打开活塞，继续反应再次达到平衡，下列说法错误的是(　　)

A．第一次平衡时，SO2的物质的量右室更少

B．通入气体未反应前，左室压强和右室压强一样大

C．第一次平衡时，左室内压强一定小于右室

D．第二次平衡时，SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2倍还要多

【答案】D

【解析】第二次平衡时，气体体积变为左室体积的1.5倍，把2 mol SO3导入左边相当于2 mol SO2、1 mol O2，SO2物质的量变为2倍，比第一次平衡时压强变大，平衡正向移动，生成的SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2倍少，D错误。

3．(2020·山东济宁模拟)下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．溴水中有平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入AgNO3溶液后，溶液颜色变浅

B．合成NH3反应，为提高NH3的产率，理论上应采取相对较低温度的措施

C．高压比常压有利于合成SO3的反应

D．对CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)平衡体系增大压强可使颜色变深

【答案】D

【解析】溴水中有平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入AgNO3溶液后，生成AgBr沉淀，溴离子浓度降低，平衡向右移动，溴的浓度降低，溶液颜色变浅，可以用勒夏特列原理解释，A不合题意；对N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，有利于提高氨的产率，可以用勒夏特列原理解释，B不合题意；对2SO2＋O22SO3，正反应是气体体积减小的反应，加压平衡正向移动，有利于合成SO3，可以用勒夏特列原理解释，C不合题意；对CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)平衡体系，增大压强平衡不移动，二氧化氮的浓度增大，颜色变深，不能用勒夏特列原理解释，D符合题意。

4．在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是(　　)

①容器内气体压强保持不变　②吸收y mol H2只需1 mol MHx　③若降温，该反应的平衡常数增大　④若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)

A．①②    B．①③  

C．②④   D．③④

【答案】B

【解析】该反应达到平衡状态时气体的量不变(只有氢气为气体)，故压强不变，①正确；由于该反应为可逆反应，反应物不能完全转化，要吸收y mol氢气，需要的MHx的物质的量要大于1 mol，②错误；平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，降温平衡右移，平衡常数增大，③正确；向平衡体系中通入氢气，平衡右移，则v(吸氢)>v(放氢)，④错误。

5．(2020·甘肃嘉峪关段考)对于可逆反应2AB3(g)2A(g)＋3B2(g)　ΔH>0，φ(AB3)%是指AB3的体积分数。下列图像不正确的是(　　)

【答案】D

6．(2021·四川绵阳模拟)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下：

Ⅰ.向5 mL 0.05  mol·L－1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05  mol·L－1KI溶液(反应a)，反应达到平衡后将溶液分为两等份。

Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液，变红(反应b)；加入CCl4，振荡、静置，下层显极浅的紫色。

Ⅲ.向另一份中加入CCl4，振荡、静置，下层显紫红色。

结合实验，下列说法不正确的是(　　)

A．反应a为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2

B．Ⅱ中，反应a进行的程度大于反应b进行的程度

C．实验Ⅱ中变红的原理Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3

D．比较水溶液中c(Fe2＋)：Ⅱ<Ⅲ

【答案】B

【解析】由药品用量看，Fe3＋与I－能恰好反应，再依据Ⅱ、Ⅲ实验现象可知，反应混合物中存在Fe3＋和I2，因而Fe3＋与I－的反应为可逆反应，A正确；结合Ⅱ、Ⅲ实验现象可知，a反应后I2浓度较大，b反应后I2浓度较小，说明SCN－结合Fe3＋的能力比I－还原Fe3＋的能力强，使2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向移动，B错误。

7．(2021·河南洛阳联考)下列说法正确的是(　　)

A．H2(g)＋I2(g)  2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变

B．C(s)＋H2O(g)  H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡

C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)  2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体

D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1

【答案】B

【解析】该可逆反应为反应前后气体分子数相等的反应，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增大，A错误；在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，B正确；若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的计量数不等，故A、C可以均为气体，C错误；在相同温度、压强下，两个反应等效平衡，则Q1＝Q2，D错误。

[B组·提高练习]

8．温度为T时，向V L的密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A(g)＋B(g)C(s)＋xD(g)　ΔH>0，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．前10 min的平均反应速率v(D)＝0.3 mol·L－1·min－1

B．该反应的平衡常数表达式K＝

C．若平衡时保持温度不变，压缩容器体积，平衡向逆反应方向移动

D．反应至15 min时，改变的条件是降低温度

【答案】C

【解析】反应在前10 min的平均反应速率v(D)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，A正确；计算得x＝2，因C是固体，不能写入化学平衡常数表达式中，B正确；反应前后气体的化学计量数之和相等，压缩容器体积，平衡不移动，C错误；由图像知，15 min时，D浓度减小，A、B浓度均增大，而且变化较大，可知改变的条件是降低温度，D正确。

9．汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH。某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中的NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如下图所示。

以下说法正确的是(　　)

①两种催化剂均能降低活化能，但ΔH不变

②相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

③曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮

④曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高

A．①②　   B．①③　 

C．②③　   D．③④

【答案】B

【解析】两种催化剂均能降低活化能，加快反应速率，但ΔH不变，①正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，脱氮率增大，②错误；根据图像，曲线Ⅱ在450 ℃左右催化活性最大，曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮，③正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响转化率，不影响脱氮率，④错误。

10．合成氨是某集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要化工原料，在工农业生产中有广泛应用。

(1)一定温度下，在固定容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________(填字母)。

A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)

B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2

C．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)工业上可以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，在容积为2 L的恒容密闭容器中测得如表所示数据。请回答下列问题：

①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该温度下，上述反应的平衡常数K＝___________________。

③7～10 min，CO的物质的量减少的原因可能是______(填字母)。

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(g)＋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)与温度的关系如下图所示。该反应的ΔH______(填“>”“<”或“＝”)0；T0温度下，NH3的转化率为________。

【答案】(1)C　(2)①是　0.02 mol·L－1·min－1　②0.067 5

③D　(3)<　75%

【解析】(1)2v正(H2)＝3v逆(NH3)时反应达到平衡，A错误；生成m mol N2，必生成3m mol H2，但反应不一定达到平衡，B错误；混合气体总质量不变，容器容积不变，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时反应达到平衡状态；v(CH4)＝0.02 mol·L－1·min－1。②该温度下平衡时，c(CH4)＝0.10 mol·L－1，c(H2O)＝0.40 mol·L－1，c(CO)＝0.10 mol·L－1，c(H2)＝0.30 mol·L－1，则K＝0.067 5 mol2·L－2。③10 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)由题给图像可知，NO的浓度达到最大后，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%。

11．雾霾多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤废气是造成空气污染的主要原因之一。

(1)CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前，由CO2合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)

ΔH＞0

①写出该反应的平衡常数表达式：______________。

②判断该反应在一定条件下体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。

A．容器中密度不变

B．单位时间内消耗2 mol CO2，同时消耗1 mol二甲醚

C．v(CO2)∶v(H2)＝1∶3

D．容器内压强保持不变

(2)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。

据此判断：

①该反应的ΔH______0(填“＞”或“＜”)。

②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

(3)已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　

ΔH＝－a kJ·mol－1

经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

若某时刻，250 ℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)＝0.4 mol·L－1、c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则此时v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。

【答案】(1)①K＝　②BD

(2)①＜　②如下图所示　(3)＜

【解析】(1)②在恒容、密闭容器中，密度是常量，密度不变，不能说明反应处于平衡状态，A错误；在任何时候速率之比等于化学计量数之比，C错误。(2)①根据图像可知在催化剂表面积相同的条件下，T1首先达到平衡状态，说明T1大于T2，但温度高CO2的浓度低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即ΔH<0。②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2，则反应达到平衡的时间增加，但平衡不移动。(3)250 ℃时，Qc＝＝12.5>K，平衡逆向移动，此时v正<v逆。