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统考版高考化学复习高频考点分层集训第八单元化学反应速率和化学平衡课练23化学平衡的影响因素及图像含答案
展开这是一份统考版高考化学复习高频考点分层集训第八单元化学反应速率和化学平衡课练23化学平衡的影响因素及图像含答案,共20页。试卷主要包含了2 ml·L-1,对密闭容器中进行的反应,K2Cr2O7溶液中存在平衡,[2019·上海卷]已知反应式等内容,欢迎下载使用。
课练23 化学平衡的影响因素及图像分析
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1.下列生产、生活等实际应用中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中有平衡:Br2+H2O⇌HBr+HBrO,当加入AgNO3固体后溶液颜色变浅
B.合成氨工业中使用铁触媒作催化剂
C.合成NH3反应中,为提高NH3的产率,理论上应采取降低温度的措施
D.对反应2HI(g)⇌H2(g)+I2(g),保持容器体积不变,通入氢气可使平衡体系颜色变浅
2.[2021·安徽五校联考]一定条件下,在恒容密闭容器中充入一定量的X和Y进行反应:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g)。有关下列图像的说法中正确的是( )
A.图甲,t1时增大了压强,平衡正向移动
B.由图乙可判断正反应为放热反应
C.图丙能说明当气体的平均摩尔质量不再变化时反应达到平衡状态
D.图丁中纵坐标表示X的浓度,则0~3 s内,反应速率v(X)=0.2 mol·L-1
3.一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:mA(g)+nB(g)⇌pC(g),达到平衡后,温度不变,将容器的容积缩小到原来的,达到平衡时,C的浓度为原来的2.5倍,则下列说法正确的是( )
A.C的体积分数增加
B.A的转化率降低
C.平衡向正反应方向移动
D.m+n>p
4.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g) ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到平衡状态,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
升高温度
X的转化率变小
B
增大压强
X的浓度变小
C
充入一定量Y
Y的转化率增大
D
使用适当催化剂
X的体积分数变小
5.对密闭容器中进行的反应:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g)绘制如下图像,下列说法错误的是( )
A.依据图甲可判断正反应为放热反应
B.在图乙中,虚线可表示使用了催化剂后X的转化率
C.图丙可表示减小压强,平衡向逆反应方向移动
D.依据图丁中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH<0
6.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O(橙色)+H2O⇌2CrO(黄色)+2H+。已知Cr2O具有强氧化性,而CrO几乎没有氧化性,Cr3+呈绿色。向K2Cr2O7溶液中加入以下物质,关于溶液颜色变化的说法不正确的是( )
A.加70%的硫酸溶液,溶液变为橙色
B.加30%的NaOH溶液,溶液变为黄色
C.加70%的硫酸溶液后再加C2H5OH,溶液变为绿色
D.加30%的NaOH溶液后,溶液变为黄色,加C2H5OH无变化,再加过量硫酸溶液,溶液仍无明显变化
7.在恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在不同温度下反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。CH3OH的体积分数与起始时H2与CO2的投料比[]的关系如图Ⅰ所示,投料比一定时,CH3OH的浓度与温度的关系如图Ⅱ所示。
下列推断正确的是( )
A.图Ⅰ中,T1>T2
B.图Ⅰ中,CO2的转化率:c>b>a
C.图Ⅱ中,T1之前随着温度升高,平衡向右移动
D.图Ⅱ中,CO2的转化率:f>e>d
8.[2019·上海卷]已知反应式:mX(g)+n(Y)(?)⇌pQ(s)+2mZ(g),已知反应已达平衡,此时c(X)=0.3 mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的,c(X)=0.5 mol/L,下列说法正确的是( )
A.反应向逆方向移动
B.Y可能是固体或液体
C.系数n>m
D.Z的体积分数减小
9.[2017·江苏卷]H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
甲 乙
丙 丁
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
10.[2021·广东卷]反应X===2Z经历两步:①X→Y;②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)
C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)
11.[2019·浙江4月选考]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%,放出热量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,吸收热量Q2,Q2不等于Q1
12.[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) ΔH<0。当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述正确的是( )
A.升高温度,X的体积分数减小
B.增大压强(缩小容器容积),Z的浓度不变
C.保持容器的容积不变,充入一定量的氦气,Y的浓度不变
D.保持容器的容积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
13.[2022·河北秦皇岛抚宁一中月考]对于可逆反应:2A(g)+B(g)⇌2C(g) ΔH<0,下列各图中正确的是( )
14.[2022·湖南株洲检测]利用现代传感技术探究压强对2NO2(g)⇌N2O4(g)平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强条件下,往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变,分别在t1、t2时迅速移动活塞后并保持活塞位置不变,测定针筒内气体压强变化如图所示。下列分析中不正确的是( )
A.t1时移动活塞,使容器容积增大
B.在B、E两点,对应的正反应速率:v(B)>v(E)
C.图中除A、C、F点外,其他点均为平衡状态
D.在E、F、H三点中,H点的气体平均相对分子质量最大
15.[2022·河南信阳质量检测]在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)⇌zC(g),图甲表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始时的变化关系。则下列结论正确的是( )
A.200 ℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04 mol·L-1·min-1
B.由图乙知反应xA(g)+yB(g)⇌zC(g)的ΔH>0,且a=2
C.若在图甲所示的平衡状态下,向体系中充入He,重新达到平衡前v(正)>v(逆)
D.200 ℃、6 min时,向容器中充入2 mol A和1 mol B,重新达到平衡时,A的体积分数大于0.5
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一、选择题
1.某温度下,体积一定的密闭容器中进行可逆反应:3X(g)+2Y(s)⇌2Z(g)+W(g) ΔH>0,下列叙述错误的是( )
A.升高温度,正逆反应速率都增大
B.若单位时间内每消耗3 mol X的同时消耗2 mol Z,则反应达到化学平衡状态
C.适当增大压强,化学平衡不发生移动
D.平衡时,X与W的物质的量浓度之比一定为3∶1
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中有下列平衡:Br2+H2O⇌
HBr+HBrO,当加入少量AgNO3溶液后,溶液的颜色变浅
B.对2HI(g)⇌H2(g)+I2(g),缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深
C.反应CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g) ΔH<0,升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D.对于合成NH3反应,为提高NH3的产率,理论上应采取低温措施
3.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)的速率和平衡的影响图像如下,下列判断正确的是( )
A.由图甲可知,T1<T2,该反应的正反应为吸热反应
B.由图乙可知,m+n<p
C.图丙中,表示反应速率v正>v逆的是点Z
D.图丁中,若m+n=p,则曲线a一定使用了催化剂
4.[2021·广东兴宁一中期末]向1 L的密闭容器中加入1 mol X、0.3 mol Z和一定量的Y三种气体。一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如图甲所示。图乙为t2时刻改变反应条件后,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。下列说法不正确的是( )
A.Y的起始物质的量为0.5 mol
B.反应体系的压强:t4~t5阶段等于t5~t6阶段
C.该反应的化学方程式为2X(g)+Y(g)⇌3Z(g) ΔH >0
D.反应物X的转化率:t6点比t3点高
5.[2021·江苏海安期末]汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g),一定温度下,在三个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中起始物质的量与反应温度如表所示,反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间变化关系如图所示:
容器
温度/℃
起始物质的量/mol
NO(g)
CO(g)
甲
T1
0.20
0.20
乙
T1
0.30
0.30
丙
T2
0.20
0.20
下列说法正确的是( )
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,乙中CO2的体积分数比甲中的小
C.T1 ℃时,若起始时向甲中充入0.40 mol NO、0.40 mol CO、0.40 mol N2和0.40 mol CO2,则反应达到新平衡前v正>v逆
D.T2 ℃时,若起始时向丙中充入0.06 mol N2和0.12 mol CO2,则达到平衡时N2的转化率小于40%
6.[2021·浙江“七彩阳光”联盟联考]在某容器中加入1 mol PCl5,发生反应PCl5(g)⇌PCl3(g)+Cl2(g),达到平衡后,保持温度不变,有如下几种改变:①体积增大一倍;②增大体积至平衡时总压强减为原来的一半;③恒容下增加2 mol PCl5;④恒压下增加1 mol PCl5。以下判断正确的是( )
A.达到新平衡后,①②③④中PCl5的转化率都增大,且增大倍数一样
B.达到新平衡后,④中化学反应速率比原平衡时大
C.达到新平衡后,①中PCl5的转化率小于②中PCl5的转化率
D.③中平衡右移,PCl5的转化率增大
7.[2022·河南信阳质量检测]CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化物的反应达到平衡后,气体中lg与温度(T)的关系曲线如图。下列说法正确的是( )
A.通过增大反应炉的高度,延长矿石和CO接触的时间,能减少尾气中CO的含量
B.CO不适宜用于工业冶炼金属Cr
C.CO还原PbO2的反应ΔH>0
D.工业冶炼金属Cu时,高温有利于提高CO的转化率
8.在某密闭恒容容器中发生反应:X(g)⇌Y(g)+nZ(g) ΔH=Q kJ·mol-1(Q>0)。反应体系2 min时达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第12 min到16 min的X浓度变化曲线未标出)。下列说法不正确的是( )
A.反应方程式中n=1
B.12~14 min内,用Y表示的平均速率为0.005 mol·L-1·min-1
C.在6~10 min内,反应吸收的热量为0.015Q kJ
D.第12 min时,Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z
二、非选择题
9.已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0。在密闭容器中,充入2 mol N2和6 mol H2使之发生反应:
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的转化率之比是 。
(2)当达到平衡时,保持体积不变充入氩气,平衡将向 (填“向左”“向右”或“不”,下同)移动。
(3)当达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时减半,平衡将 移动。
(4)若有两容器都充入2 mol N2和6 mol H2,甲容器保持恒温、恒容,乙容器保持恒容绝热,同时开始反应,先达平衡的是 (填“甲”或“乙”)容器,甲中N2的转化率比乙中的更 (填“高”或“低”)。
(5)在密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH<0。该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如图所示,若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是 (填字母)。
a.在t1~t2时,可依据定容容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b.在t2时,采取的措施可以是升高温度
c.在t3~t4时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d.在t5时,容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值
10.工业生产硝酸的第一步反应为
4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)ΔH。
(1)该反应在任何温度(T>0)下都能自发进行,推知ΔH 0(填“>”“<”或“=”);在常温下,NH3和O2能大量共存,其主要原因是________________________________________________________________________。
(2)恒温条件下,在1 L恒容密闭容器中充入NH3、O2,容器内各物质的物质的量与时间的关系如下表所示:
物质的量/mol
时间/min
n(NH3)
n(O2)
n(H2O)
0
2.00
2.25
0
第2 min
a
2.00
0.30
第4 min
1.60
1.75
0.60
第6 min
b
1.00
1.50
第8 min
c
1.00
1.50
①0~2 min内的反应速率v(NO)= 。
②在该温度下平衡常数K= 。
③下列措施能提高氨气转化率的是 。
A.向容器中按原比例再充入原料气
B.通入一定量空气
C.改变反应的催化剂
D.向容器中充入一定量氩气
11.[2021·河北衡水联考]S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料。已知:
Ⅰ.S2(l)+Cl2(g)⇌S2Cl2(g) ΔH1
Ⅱ.S2Cl2(g)+Cl2(g)⇌2SCl2(g) ΔH2
Ⅲ.相关化学键的键能如下表所示:
化学键
S—S
S—Cl
Cl—Cl
键能/(kJ·mol-1)
a
b
c
请回答下列问题:
(1)若反应Ⅱ正反应的活化能E1=d kJ·mol-1,则逆反应的活化能E2= kJ·mol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。
(2)一定压强下,向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2和1 mol Cl2发生反应Ⅱ。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示。
①A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的有 (填序号),理由为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②ΔH2 (填“>”“<”或“=”)0。
(3)已知ΔH1<0。向恒容绝热的容器中加入一定量的S2(l)和Cl2(g),发生反应Ⅰ,5 min时达到平衡,则3 min时容器内气体压强 (填“>”“<”或“=”)5 min时的压强。
(4)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,重新达到平衡后,Cl2的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”),理由为________________________________________________________________________。
课练23 化学平衡的影响因素及图像分析
狂刷小题 夯基础
[练基础]
1.B Br2+H2O⇌H++Br-+HBrO,Ag+与Br-结合生成AgBr沉淀,平衡正向移动,Br2浓度变小,溶液颜色变浅;催化剂只影响速率,不影响平衡移动,不能用勒夏特列原理解释;合成NH3反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,NH3产率提高;恒容条件下通入H2,H2浓度增大,平衡逆向移动,I2(g)浓度变小,体系颜色变浅,故A、C、D均能用勒夏特列原理解释。
2.B 根据图甲可知,t1时正反应速率增大,之后逐渐减小,平衡正向进行,再次平衡时的正反应速率低于原平衡正反应速率,改变的条件应该是增大反应物的浓度同时减小生成物浓度,而不是增大压强,A不正确;根据图乙可知,当正逆反应速率相等时,反应达到平衡,随着温度的升高,v逆>v正,反应逆向进行,所以正反应为放热反应,B正确;C项,根据反应X(g)+3Y(g)⇌2Z(g)可知,正反应方向是气体体积减小的方向,根据=,在未达到平衡之前,气体的平均摩尔质量在增大,C不正确;根据图丁中X的浓度变化可知v(X)==0.2 mol·L-1·s-1,速率单位错误,D不正确。
3.B 保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的,假设平衡不移动,C的浓度变为原来的3倍,而达到平衡时,C的浓度为原来的2.5倍,说明缩小容积、增大压强,平衡逆向移动,则有m+n<p,C、D错误。平衡逆向移动,反应中消耗C(g),则C的体积分数减小,A的转化率降低,A错误,B正确。
4.A 升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A正确;增大压强,平衡正向移动,消耗反应物X,增大压强的实质是增大浓度,根据勒夏特列原理可知,平衡移动只是减弱了改变的程度,故达到新的平衡状态时,X的浓度仍比原平衡大,B错误;充入一定量Y,平衡正向移动,X的转化率增大,但Y的转化率减小,C错误;使用催化剂,能改变反应速率,但平衡不移动,X的体积分数不变,D错误。
5.C 图甲中v(正)、v(逆)曲线的交点是平衡点,升高温度,v(正)增大的程度小于v(逆),平衡逆向移动,则该反应的正反应是放热反应,A正确;使用催化剂,可加快反应速率,缩短达到平衡的时间,但平衡不移动,X的转化率不变,故图乙中虚线可表示使用催化剂后X的转化率,B正确;减小压强,v(正)、v(逆)均减小,v(正)减小的程度大于v(逆),平衡逆向移动,与图丙不相符,C错误;X、Y、Z均为气体,混合气体的总质量不变,图丁中M随温度升高而逐渐减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应的ΔH<0,D正确。
6.D 加70%的硫酸溶液,溶液中c(H+)增大,平衡逆向移动,溶液变为橙色,A正确。加30%的NaOH溶液,OH-与H+反应生成H2O,溶液中c(H+)减小,平衡正向移动,溶液变为黄色,B正确。加70%的硫酸溶液后,平衡逆向移动,c(Cr2O)增大,溶液具有强氧化性,再加C2H5OH,发生氧化还原反应,Cr2O被还原为Cr3+,最终溶液变为绿色,C正确。加30%的NaOH溶液后,平衡正向移动,c(CrO)增大,溶液变为黄色,由于CrO几乎没有氧化性,加C2H5OH无变化;再加过量硫酸溶液,溶液的酸性增强,平衡逆向移动,c(Cr2O)增大,溶液具有强氧化性,与加入的C2H5OH发生氧化还原反应,Cr2O被还原为Cr3+,最终溶液变为绿色,D错误。
7.B A项,CO2和H2的反应是放热反应,当投料比一定时,升温使平衡向左移动,CH3OH的体积分数降低,故T2>T1,错误;B项,CH3OH的体积分数与投料比有关,b点达到平衡,平衡后再增大氢气与二氧化碳的投料比,CO2的平衡转化率增大,但是因为H2和CO2加入总量一定,所以甲醇生成量较b点小,因此甲醇体积分数降低,正确;C项,图Ⅱ中,T1之前反应未达到平衡,不存在平衡移动。随着温度升高,反应速率增大,甲醇的体积分数增大,错误;D项,达到平衡之后,升高温度,平衡向左移动,甲醇浓度降低,CO2的转化率降低,即起始投料比一定,甲醇浓度越小,CO2的转化率越低,故CO2的转化率有e>d>f,错误。
[练高考]
8.C A项,依据题意知,平衡时c(X)=0.3 mol/L,其他条件不变,容器体积缩小到原来的,若平衡不移动,c(X)应变为原来的2倍,即c(X)=0.6 mol/L,但现在c(X)=0.5 mol/L,说明c(X)减小,平衡正向移动,错误;B项,缩小体积,增大压强,平衡正向移动,观察反应方程式知,Y为气体,错误;C项,增大压强,平衡正向移动,且Q为固体,则n>m,正确;D项,平衡正向移动,Z的体积分数增大,错误。
9.D 由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L-1 NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,Mn2+越多,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。
10.D 由题图知,a起始浓度最大,在整个反应过程中浓度一直减小,所以a代表c(X)随t的变化曲线,A说法正确;t1时,三条曲线相交,三种物质的浓度相等,B说法正确;结合题给反应判断,先增加后减小的是c(Y)随t变化的曲线,一直增大的是c(Z)随t变化的曲线,t2时,c(Y)在减小,说明Y的消耗速率大于生成速率,C说法正确;由题图知,t3后,只有Y和Z,X完全反应,结合反应①②可得出c(Z)=2c0-2c(Y),D说法错误。
11.B 缩小反应容器体积,H2(g)、I2(g)和HI(g)的浓度均增大,故正逆反应速率都会加快,A错误;碳的质量不再改变时,其他各物质的物质的量也均不再变化,说明反应已达平衡,B正确;若A、C同时是气体,反应前后气体总物质的量不相等,压强不再随时间变化时能说明反应已达平衡,C错误;Q1从反应物(正反应)开始,生成0.2 mol NH3时放出的热量,Q2为从生成物(逆反应)开始,消耗0.2 mol NH3时吸收的热量,故Q1=Q2,D错误。
[练模拟]
12.C 升高温度,平衡逆向移动,X的体积分数增大,A错误;该反应是反应前后气体总分子数不变的反应,增大压强,平衡不移动,由于容器的容积缩小,故Z的浓度增大,B错误;保持容器的容积不变,充入一定量的氦气,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,C正确;保持容器的容积不变,充入一定量的Z,相当于加压,平衡不移动,X的体积分数不变,D错误。
13.A 温度越高,反应速率越快,达到平衡状态所需时间越短,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡时w(C)减小,A项正确;增大压强,正、逆反应速率都加快,B项错误;催化剂只改变反应速率,不会使平衡发生移动,使用催化剂时,反应物的平衡转化率不变,C的平衡浓度不变,C项错误;正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则压强相同时,温度越高,A的平衡转化率越低,D项错误。
14.C 由图可知,t1时移动活塞,针筒内气体压强迅速减小,说明容器容积增大,A项正确;压强越大,化学反应速率越大,则v(B)>v(E),B项正确;反应达到平衡时,容器内气体物质的量保持不变,压强也保持不变,但G点后压强仍在改变,证明G点时体系并未达到平衡状态,C项错误;由质量守恒定律可知,E、F、H三点气体的质量相同,t2时体系的压强增大,平衡正向移动,则混合气体的物质的量减小,混合气体的平均摩尔质量增大,则E、F、H三点中,H点气体的平均相对分子质量最大,D项正确。
15.B 根据反应中各物质的物质的量变化之比等于化学计量数之比可以判断,x=2,y=1,z=1。由图甲可知,200 ℃时发生反应,5 min时反应达到平衡,平衡时B的物质的量变化为0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,故v(B)===0.02 mol·L-1·min-1,A项错误;由图乙可知,一定时,温度越高,平衡时C的体积分数越大,说明升高温度,平衡正向移动,则该反应为吸热反应,ΔH>0,起始时=a时,C的体积分数最大,证明此时是按照化学计量数之比投料的,则=a==2,B项正确;恒温恒容时通入氦气,体系内总压强增大,但反应物和生成物的浓度不变,平衡不移动,故v(正)=v(逆),C项错误;根据图甲中各物质的物质的量计算,200 ℃下达到平衡时,A的体积分数为=0.5,6 min时向容器中充入2 mol A和1 mol B,相当于在原平衡的基础上增大压强,平衡正向移动,则重新达到平衡时,A的体积分数小于0.5,D项错误。
综合测评 提能力
1.D 升高温度,可以提高反应物、生成物的活化分子百分数,正逆反应速率都增大,故A不符合题意;消耗X代表正反应,消耗Z代表逆反应,又速率之比等于系数之比,可据此判断反应达到了平衡,故B不符合题意;适当增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,该反应前后气体分子数相等,化学平衡不发生移动,故C不符合题意;平衡时,X与W的物质的量浓度之比不能确定,故D符合题意。
2.B 溴水中存在平衡:Br2+H2O⇌HBr+HBrO,加入少量AgNO3溶液,HBr与AgNO3反应生成AgBr沉淀,c(HBr)减小,平衡正向移动,溶液的颜色变浅,A可以用勒夏特列原理解释;2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)是反应前后气体总分子数不变的反应,缩小容器的容积,压强增大,平衡不移动,但c(I2)增大,导致平衡体系的颜色变深,由于平衡不移动,故B不能用勒夏特列原理解释;反应CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g)的ΔH<0,升高温度,为了减弱温度的改变,平衡逆向移动,C可以用勒夏特列原理解释;合成氨的反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,有利于生成NH3,D可以用勒夏特列原理解释。
3.C 题图甲中T2时比T1时先达到平衡状态,说明T2时反应速率快,则温度:T1<T2;温度由T1升高到T2,C的百分含量减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应的正反应是放热反应,A错误。由题图乙可知,温度一定时,增大压强,C的百分含量增大,说明增大压强,平衡正向移动,则有m+n>p,B错误。题图丙中点Y和W处于平衡状态,点X和Z均未达到平衡;保持温度不变,使点Z达到平衡状态,要使B的转化率增大,即该反应向正反应方向进行,则点Z的反应速率:v正>v逆;同理,点X的反应速率:v正<v逆,C正确。题图丁中,若m+n=p,曲线a和b达到平衡时,B的百分含量相同,说明平衡未移动,但曲线a先达到平衡,反应速率较快,故曲线a可能是因为使用催化剂或增大压强,D错误。
4.B 根据图乙判断,改变某一条件后,t3~t4阶段与t4~t5阶段正、逆反应速率都相等,则t3时刻改变的条件为使用催化剂,t4时刻改变的条件为减小压强,由于减小压强后平衡未发生移动,说明该反应为气体分子数不变的反应。由图甲可知,从开始反应到达到平衡,X的浓度减小0.2 mol·L-1,Z的浓度增大0.3 mol·L-1,X和Z的化学计量数之比为2∶3,则Y是反应物,且Y的化学计量数为1,从开始反应到达到平衡状态,Y的浓度应减小0.1 mol·L-1,则Y的起始浓度为0.4 mol·L-1+0.1 mol·L-1=0.5 mol·L-1,起始物质的量为0.5 mol·L-1×1 L=0.5 mol,A项正确;t5时刻改变的条件为升高温度,虽然气体的总体积没有发生变化,但温度升高会导致恒容容器内压强增大,则反应体系的压强:t4~t5阶段小于t5~t6阶段,B项错误;根据分析可写出反应的化学方程式为2X(g)+Y(g)⇌3Z(g),升温平衡正向移动,说明该反应为吸热反应,ΔH>0,C项正确;由于t5时刻平衡正向移动,反应物X的转化率:t6点比t3点高,D项正确。
5.C 甲容器和丙容器起始投料相同,但甲容器中反应先达到平衡状态,甲容器中反应速率更快,温度更高,即T1>T2,但甲容器中反应达到平衡时,CO2的物质的量小于丙容器,证明温度升高,平衡逆向移动,该反应为放热反应,A项错误;乙容器与甲容器温度相同,但乙容器中起始投料比甲容器中多,相当于在甲容器的基础上增大压强,平衡正向移动,则达到平衡时,乙容器中CO2的体积分数比甲容器中的大,B项错误;根据甲容器中反应数据可列出三段式:
T1 ℃时 2NO + 2CO ⇌ N2 + 2CO2
起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0 0
变化浓度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.025 0.05
平衡浓度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.025 0.05
则K===10,T1 ℃时,投入0.4 mol NO、0.4 mol CO、0.4 mol N2和0.4 mol CO2,Qc===5,此时Qc
6.C 以原平衡为基础,①中体积增大一倍,压强减小,平衡正向移动,PCl5的转化率增大,平衡移动会导致再次平衡时压强大于原来的;②中增大体积至平衡时总压强减为原来的一半,相当于在①的基础上再减小压强,平衡正向移动,PCl5的转化率更大;③中恒容下增加2 mol PCl5,相当于增大压强,平衡逆向移动,PCl5的转化率减小;④中恒压下增加1 mol PCl5,最终状态与原平衡等效,PCl5的转化率不变,A项错误,C项正确;恒温、恒压下增加PCl5,反应速率与原平衡相同,B项错误;根据分析可知,③中平衡逆向移动,D项错误。
7.B 反应炉的高度不影响化学反应进行的限度,增大反应炉的高度,CO的平衡转化率不变,A项错误;由图像信息可知,用CO冶炼金属铬时,lg较大,说明CO转化率较低,则CO不适宜用于工业冶炼金属Cr,B项正确;由图像可知,CO还原PbO2时,温度越高,lg越大,则温度升高,平衡逆向移动,该反应ΔH<0,C项错误;由图像可知,用CO冶炼金属铜时,温度越高,lg越大,说明温度升高,平衡逆向移动,CO转化率降低,D项错误。
8.C 根据图像可知6~12 min时X减少了0.055 mol·L-1-0.04 mol·L-1=0.015 mol·L-1,Z增加了0.085 mol·L-1-0.07 mol·L-1=0.015 mol·L-1,因此反应方程式中n=1,A正确;12~14 min内,用Y表示的平均速率为=0.005 mol·L-1·min-1,B正确;在6~10 min内X减少了0.055 mol·L-1-0.04 mol·L-1=0.015 mol·L-1,但容器容积未知,因此不能计算反应吸收的热量,C错误;第12 min时Z的浓度瞬间减小,随后逐渐增大,这说明Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z,D正确。
9.答案:(1)1∶1 (2)不 (3)向左 (4)乙 高 (5)a
10.答案:(1)< 反应速率极小 (2)①0.1 mol·L-1·min-1 ②11.39 ③B
解析:(1)该反应是熵增反应,由ΔH-TΔS<0知,ΔH<0;在常温下,氨气和氧气反应速率极小,所以氨气和氧气在常温下能大量共存。(2)根据同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比,计算知,a=1.8 mol,b=1.00 mol,c=1.00 mol。①v(NO)=v(NH3)==0.1 mol·L-1·min-1。②平衡时,c(NH3)=1.00 mol·L-1,c(O2)=1.00 mol·L-1,c(H2O)=1.50 mol·L-1,c(NO)=1.00 mol·L-1。K==1.506≈11.39。③按比例增大投料,相当于加压,平衡向左移动,NH3的转化率降低,A项错误;增大空气浓度,提供更多的O2,平衡向右移动,NH3的转化率增大,B项正确;催化剂不能使平衡移动,氨气的转化率不变,C项错误;在恒温恒容条件下,通入氩气,参与反应的各物质和产物的浓度都不变,平衡不移动,氨气的转化率不变,D项错误。
11.答案:(1)(2b+d-a-c) (2)①BD B、D两点对应的状态下,用同一物质表示的正、逆反应速率相等(其他合理答案均可) ②< (3)< (4)不变 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为左右两边气体分子总数相等的反应,压强对平衡没有影响
解析:(1)根据反应热与键能的关系可得,反应S2Cl2(g)+Cl2(g)⇌2SCl2(g)的ΔH=(a+2b+c)kJ·mol-1-4b kJ·mol-1=(a-2b+c) kJ·mol-1;根据ΔH与正、逆反应的活化能的关系可得ΔH=E1-E2=d kJ·mol-1-E2,则有d kJ·mol-1-E2=(a-2b+c) kJ·mol-1,从而可得E2=(2b+d-a-c) kJ·mol-1。(2)①反应S2Cl2(g)+Cl2(g)⇌2SCl2(g)达到平衡时,Cl2与SCl2的消耗速率之比为1∶2;图中B点Cl2的消耗速率为0.03 mol·L-1·min-1,D点SCl2的消耗速率为0.06 mol·L-1·min-1,故B、D两点对应状态下达到平衡状态。②由图可知,B、D 达到平衡状态后,升高温度,v(SCl2)消耗>2v(Cl2)消耗,说明平衡逆向移动,则有ΔH2<0。(3)反应Ⅰ是反应前后气体总分子数不变的放热反应,恒容绝热条件下5 min时达到平衡,3 min时未达到平衡状态,则3 min时体系温度低于5 min时温度,由于气体总物质的量不变,温度越高,压强越大,故5 min时压强大于3 min时压强。(4)反应Ⅰ和反应Ⅱ均为左右两边气体分子总数相等的反应,达到平衡后缩小容器容积,平衡不移动,则Cl2的平衡转化率不变。
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