高考化学二轮专题大题练习专题30《化学平衡的建立与移动》(含详解)

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1．利用氢气对废气进行脱碳处理可实现绿色环保、废物利用，对于减少雾霾也具有重要意义。

（1）汽车尾气的主要污染物为NO，用H2催化还原NO可以达到消除污染的目的。

已知：2NO(g) N2(g)＋O2(g) ΔH=－180.5 kJ·mol－1

2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH=＋571.6 kJ·mol－1

写出H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是______________。

（2）某研究小组模拟研究如下：向2 L恒容密闭容器中充入2 mol NO发生反应2NO(g) N2(g)＋O2(g)，在不同的温度下，反应过程中物质的量与时间的关系如图所示：

①T2下，在0～5 min内，v(O2)=______________mol·L－1·min－1；该温度下反应N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常数K=______________。

②该反应进行到M点放出的热量______________进行到W点放出的热量(填“＞”、“＜”或“=”)。

M点时再加入一定量NO，平衡后NO的转化率______________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

③反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是______________(填序号)。

a．混合气体的密度                     b．逆反应速率

c．单位时间内，N2和NO的消耗量之比    d．气体的平均相对分子质量

（3）氢气作为一种理想燃料，但不利于贮存和运输。利用氢能需要选择合适的储氢材料，镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件是______________(填字母编号)。

A．增加LaNi5H6(s)的量               B．升高温度

C．使用催化剂                      D．减小压强

【答案】2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH=－752.1 kJ·mol－1    6.25×10－2    或 0.44    <    不变    bc    BD   

【解析】

试题分析：本题主要考查热化学方程式的书写，化学平衡图像的分析，化学反应速率和化学平衡常数的计

②反应进行到M点转化NO物质的量小于反应进行到W点转化NO物质的量，反应进行到M点放出的热量进行到W点放出的热量。M点时再加入一定量NO，平衡向正反应方向移动，加入NO相当于增大压强（增大压强平衡不移动），平衡后NO的转化率不变。 

③a，该反应中所有物质都呈气态，根据质量守恒定律，气体的总质量始终不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变；b，反应开始逆反应速率为0，反应开始至达到平衡过程中逆反应速率增大，达平衡时逆反应速率不变；c，单位时间内N2的消耗量表示逆反应速率，单位时间内NO的消耗量表示正反应速率，从反应开始至达到平衡的过程中，逆反应速率增大，正反应速率减小，单位时间内N2和NO的消耗量之比增大；d，该反应中所有物质都呈气态，根据质量守恒定律，气体的总质量始终不变，该反应反应前后气体分子数不变，气体分子物质的量始终不变，气体的平均相对分子质量始终不变；从开始至达到平衡的过程，发生变化的是bc，答案选bc。

2．氮元素可形成多种化合物，在工业生产中具有重要价值。 请回答下列问题：

（1）一定温度下，将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行合成氨反应，

①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有___________

A．容器内气体的密度不变        B．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2

C．容器内的压强不变            D．3v正(H2) =2v逆(NH3)

E. 容器内气体的平均相对分子质量不变

F. 相同时间内有3molH-H键断裂，有6mol N-H键形成

②恒温恒压条件下，为提高合成氨反应中N2和H2的利用率，可采用的方法________________（一种即可）。

（2）一定温度下，2L密闭容器中充入0.40 mol N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，一段时间后达到平衡，测得数据如下：

①20s内，v(NO2)=___________，该温度下反应的化学平衡常数数值为_________。

②升高温度时，气体颜色加深，则正反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。

③相同温度下，若开始向该容器中充入0.40 mol NO2，则达到平衡后: c(NO2)_____0.15 mol·L-1(填“>”、 “=”或“<”)

【答案】CE    及时将NH3冷却液化分离出去，及时将氮气和氢气进行循环利用    0.006 mol·L-1·s-1    1.8    吸热    ＞   

【解析】

【详解】

（1）①A.反应体系内混合气体质量，容器容积为定值，故混合气体的密度不变，所以混合气体的密度始终保持不变，不能根据混合气体的密度判断反应达到平衡，故不能判断该反应达到化学平衡状态，故A错误； 

B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断该反应达到化学平衡状态，故B错误；

②恒温恒压条件下，为提高合成氨反应中N2和H2的利用率，可采用的方法及时将NH3冷却液化分离出去，及时将氮气和氢气进行循环利用，

故答案为：及时将NH3冷却液化分离出去，及时将氮气和氢气进行循环利用；

（2）①20s时NO2的浓度为0.12mol/L，则20s内用二氧化氮表示的平均反应速率

v（NO2）=0.12mol/L/20s=0.006mol•L-1•s-1，故答案为：0.006；

根据表中数据可知，80s后二氧化氮的浓度不再变化，则80s开始已经达到平衡状态，初始时N2O4的浓度为：c（N2O4）=0.40mol/2L=0.20mol/L，

N2O4（g）⇌2NO2（g）
开始    0.20mol/L      0

转化    0.15mol/L  0.30mol/L

平衡   0.05mol/L   0.30mol/L

该反应在该温度下的平衡常数K=c2（NO2）/c（N2O4）=0.302/0.05=1.8

故答案为：1.8；
②升高温度时，气体颜色加深，说明升温后平衡向着正向移动，则正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；

【点睛】本题考查了化学平衡状态的判断依据，化学平衡移动的相关计算，明确三段式在化学平衡计算中的应用方法为解题关键。本题的易错点为（3）③，要注意充入的N2O4为原来的一半，相当于减压，会导致平衡的移动。

3．防治雾霾天气的主要措施有机动车临时交通管制、工矿企业停业限产、扬尘污染控制等。

（1）PM2.5是环保部门监测空气质量的重要指标。将某PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样，测得试样中无机离子(OH－忽略不计)的种类和平均浓度如下表：

则试样的pH为________________________。

（2）一定条件下，以CO和H2合成清洁能源CH3OH，其热化学方程式为CO(g)＋2H2(g) ⇌CH3OH(g)　ΔH，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：

①该可逆反应的ΔH__________0(填“>”“<”或“＝”)。A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是______________。压强：p1__________p2(填“>”“<”或“＝”)。在T1条件下，由D点到B点过程中，正、逆反应速率之间的关系：v(正)___________v (逆)(填“>”“<”或“＝”)。

②若在恒温恒容条件下进行上述反应，能表示该可逆反应达到平衡状态的是_________ (填字母)。

A．CO的体积分数保持不变   

B．容器内混合气体的密度保持不变

C．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变

D．单位时间内消耗CO的浓度等于生成CH3OH的浓度

③向恒压密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2、T2条件下达到平衡状态C点，此时容器容积为2 L，则在该条件下反应的平衡常数K为_________________________。

【答案】4    <    KA＝KB>KC    <    >    AC    1 （L/mol）2   

【解析】

反应过程中密度是恒量，容器内混合气体的密度保持不变，不一定平衡，故不选B；根据 ，反应过程中，气体物质的量是变量，所以平均摩尔质量是变量，容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变，一定平衡，故选C；单位时间内消耗CO的浓度等于生成CH3OH的浓度，都是正反应速率，不一定平衡，故不选D。③在p2、T2条件下达到平衡状态C点，CO的平衡转化率为0.5，

CO(g)＋2H2(g) ⇌CH3OH(g) 

开始  2mol    4mol        0

转化  1mol     2mol      1mol

平衡  1mol     2mol      1mol

1 （L/mol）2。

4．硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。

（1）实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是________。

（2）反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是________（填字母）。

A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)

B．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO3(g)

C．降低温度

D．在其他条件不变时，减小容器的容积

（3）某温度下， SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如下图所示。

2.0 molSO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B点的化学平衡常数是______。

（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2, t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。

① tl 时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如下图所示的变化，则改变的条件是________。

A．体积不变，向容器中通入少量O2

B．体积不变，向容器中通入少量SO2

C．缩小容器体积

D．升高温度

E．体积不变，向容器中通入少量氮气

② 若继续通入0.20mol SO2和0.10molO2，则平衡________移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”) ，再次达到平衡后，n(SO3)的取值范围是_____________。

【答案】400℃和1个大气压    AC    ＝    800    C    向正反应方向    0.36mol<n(SO3)< 0.4mol   

【解析】

【详解】

D、在其他条件不变时，减小容器的容积，SO2的浓度瞬间增大，之后平衡向气体体积减少的方向移动，即向正反应方向移动，SO2的浓度减小，再次到达平衡时SO2的浓度仍比原来大，所以D错误。

故答案为：AC；

（3）平衡常数只受温度的影响，温度不变，则压强改变，平衡状态由A变到B时，则K（A）=K（B），由图象知，体系总压强为0.10MPa时SO2的平衡转化率为0.8，则二氧化硫转化物质的量=2.0mol×0.8=1.6mol，则依据题意建立如下三段式：

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始：2.0mol  1.0mo      0

转化：1.6mol  0.8mol     1.6mol

平衡：0.4mol   0.2mol    1.6mol

D．正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，正逆反应速率都增大，逆反应速率大于正反应速率，故D错误；

E．体积不变，向容器中通入少量氮气，总压增大，各气体分压不变，平衡不变，故E错误；
故选C；

②当生成0.18molSO3时，参加反应的氧气的物质的量为x，依据题意建立如下关系：

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

1        2

          x       0.18mol

x=0.18mol×1/2=0.09mol，继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；假设平衡不移动，此时n（SO3）=0.18×2=0.36mol，假设0.40molSO2完全生成SO3，根据反应方程式2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）可知，n（SO3）=0.4mol，所以再次达到平衡时，0.36mol<n（SO3）<0.40mol，故答案为：向正反应方向；0.36mol<n（SO3）<0.40mol。 

【点睛】

本题考查化学平衡移动原理的综合应用，题目设计知识点多，涉及了化学平衡图象、化学平衡常数、化学平衡的计算等，解题时注意看清图象，三段式在平衡计算的应用。