2022年高三化学寒假同步测试：04化学平衡 Word版含答案

这是一份2022年高三化学寒假同步测试：04化学平衡 Word版含答案，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

04化学平衡
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．已知“凡气体分子总数增大的反应通常是熵增加的反应”。下列反应不可能自发进行的是( )
A．2O3(g)===3O2(g) ΔH<0
B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g) ΔH>0
C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH<0
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0
2．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 ml/L、0.1 ml/L、0.2 ml/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4 ml/L、O2为0.2 ml/L
B．SO3为0.25 ml/L
C．SO2、SO3均为0.15 ml/L
D．SO3为0.4 ml/L
3．某一处于平衡状态的反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)(正反应为放热反应)。为了使平衡向生成Z的方向移动，下列可以采用的措施是( )
①升高温度 ②降低温度 ③增大压强 ④减小压强 ⑤加入催化剂 ⑥移去Z
A．①④⑥ B．②④⑤
C．①③⑤ D．②③⑥
4．某温度下，反应SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)SO3(g)的平衡常数K1＝50，在同一温度下，反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K2的值为( )
A．2 500 B．100
C．4×10－4 D．2×10－2
5．在一密闭容器中充入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。
据此判断下列结论正确的是( )
A．在t3时刻反应已经停止
B．t1～t4时刻，A的转化率比B的转化率低
C．在容器中发生的反应为2A＋B2C
D．增大压强，达平衡时混合气体的平均相对分子质量增大
6．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋S(l) ΔH<0，若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )
A．达到化学平衡前，容器内压强始终不变
B．达到化学平衡时，其他条件不变，分离出S(l)，正反应速率增大
C．达到化学平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
7．在一密闭容器中，反应aA(g)bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则( )
A．平衡向逆反应方向移动了 B．物质A的转化率减小了
C．物质B的质量分数增大了 D．a>b
8．下列叙述及解释正确的是( )
A．2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH<0，在平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅
B．H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，在平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变
C．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3(红色)＋3KCl，在平衡后，加少量KCl，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅
D．对于N2＋3H22NH3，平衡后，压强不变，充入O2，平衡左移
9．在一定温度下，反应eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 ml的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( )
A．5% B．17%
C．25% D．33%
10．低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)eq \(,\s\up7(180 ℃),\s\d5(催化剂))2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＜0。在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是( )
A．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
11．目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：CH4(g)eq \(=====,\s\up7(1 500 ℃))C(s)＋2H2(g)，已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是( )
A．甲烷裂解属于吸热反应
B．在反应体系中加催化剂，反应速率增大
C．增大体系压强，不能提高甲烷的转化率
D．在1 500 ℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到炭黑，是因为在高温下该反应为放热反应
12．将1 ml I2(g)和2 ml H2(g)置于2 L密闭容器中，在一定温度下发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH<0。10 min后达到平衡，HI的体积分数φ(HI)随时间变化的关系如图中曲线Ⅱ所示。若改变反应条件，φ(HI)的变化如图曲线Ⅰ所示，则该条件可能是( )
A．恒容条件下升高温度 B．恒温恒容条件下加入适当的催化剂
C．恒温条件下扩大容器的容积 D．增大反应物中H2的浓度
13．下列事实不能用勒夏特列原理(平衡移动原理)解释的是( )
①溴水中存在化学平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入AgNO3溶液后，溶液颜色变浅 ②铁在潮湿的空气中易生锈 ③二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，增大压强后颜色加深 ④合成氨反应，为提高氨的产率，理论上应采取降低温度的措施 ⑤钠与氯化钾共融制备钾：Na(l)＋KCl(l)K(g)＋NaCl(l) ⑥反应CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)(正反应为放热反应)，达到化学平衡后，升高温度体系的颜色加深
A．①④ B．②③
C．②⑥ D．②③⑥
14．电镀废液中Cr2Oeq \\al(2－,7)可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2Oeq \\al(2－,7)(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq) ΔH<0，该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是( )
15．对于可逆反应2AB3(g)2A(g)＋3B2(g) ΔH＞0，下列图像不正确的是( )
16.已知反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·ml－1。一定条件下，向容积为1 L的密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示。下列叙述中正确的是( )
A．升高温度能使eq \f(n（CH3OH）,n（CO2）)增大
B．反应达到化学平衡时，CO2的转化率为75%
C．3 min时，用CO2表示的正反应的反应速率等于用CH3OH表示的逆反应的反应速率
D．从反应开始到反应达到平衡状态，H2的平均反应速率v(H2)＝0.075 ml·L－1·min－1
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
17．(14分)(Ⅰ)已知在448 ℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数K2为________；反应eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)I2(g)HI(g)的平衡常数K3为__________。
(Ⅱ)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示：
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝__________。
(2)该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变
C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO)
(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)。试判断此时的温度为__________℃。
(5)在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 ml/L，c(H2)为1.5 ml/L，c(CO)为1 ml/L，c(H2O)为3 ml/L，则下一时刻，反应向__________(填“正向”或“逆向”)进行。
18．(10分)工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏，化学家研究在催化条件下，通过下列反应：CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考虑副反应)。在固定容积为2 L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据：
(1)此反应在110 ℃时平衡常数为________。
(2)实验1中，CCl4的平衡转化率为________。
(3)判断该反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
19．(10分)在一定温度下，把2 ml SO2和1 ml O2通入一定容积的密闭容器里，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，进行到一定程度达到平衡状态。现在该容器维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(ml)，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的质量分数仍跟上述平衡时的完全相同。
请填写下列空白：
(1)若a＝0，b＝0，则c＝__________。
(2)若a＝0.5，则b＝__________，c＝__________。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)_____________________________ ___________________________、
__________________。
20．(18分)反应aA(g)＋bB(g)eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5( ))cC(g) ΔH<0在恒容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示：
回答问题：
(1)反应的化学方程式中，a∶b∶c为________；
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列顺序为__________________；
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________，其值是________；
(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是________，采取的措施是__________________________；
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低；T2________T3(填“>”“<”或“＝”)，判断的理由是___________________________________________________；
(6)达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 min后达到新的平衡，请在右图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
参考答案与解析
1． 解析：选B。A为放热、熵增反应，一定可以自发进行；B为吸热，熵减反应，一定不可以自发进行；C为放热、熵减反应，低温时可自发进行；D为吸热、熵增反应，高温时可自发进行。
2． 解析：选B。从可逆反应的特点分析解答。A项数据表明，题中0.2 ml/L SO3完全转化成了SO2和O2，即达到化学平衡时，c(SO3)＝0 ml/L，错误；C项数据表明，SO2、SO3的浓度均减少了0.05 ml/L，错误；D项数据表明，SO2、O2完全转化成了SO3，即达到化学平衡时，c(SO2)＝0 ml/L，c(O2)＝0 ml/L，错误。
3． 解析：选D。该反应为气体体积减小的反应，则增大压强，平衡向正反应方向移动；该反应的正反应为放热反应，则降低温度，平衡向正反应方向移动。移去Z，平衡向正反应方向移动。
4． 解析：选C。K2＝eq \f(c（O2）·c2（SO2）,c2（SO3）)＝eq \f(1,\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(c（SO3）,c（SO2）·c\s\up6(\f(1,2))（O2）)))\s\up12(2))＝eq \f(1,Keq \\al(2,1))＝eq \f(1,502)＝4×10－4。
5． 解析：选D。化学平衡为动态平衡，A错；通过计算可得A的转化率为66.7%，B的转化率为40%，B错；在容器中发生的反应为2A＋BC，C错；增大压强，平衡向正反应方向移动，气体总物质的量减小，而质量不变，所以达平衡时混合气体的平均相对分子质量增大，D正确。
6． 解析：选D。因该反应是反应前后气体体积减小的反应，达到化学平衡前容器内压强逐渐减小，A项错误；硫为液体，分离出硫不影响反应速率，B项错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，C项错误；只有温度改变，才能影响反应的平衡常数，D项正确。
7． 解析：选C。温度不变，体积增大一倍，压强减小，若平衡不移动，c(B)应为原来的50%，现为60%，则平衡向正反应方向移动了，则a8． 解析：选D。A项，缩小体积，平衡右移，但c(NO2)浓度仍增大，颜色变深，A错；B项，扩大容积，平衡不移动，但由于c(I2)减小，故体系颜色变浅，B错；C项，由于KCl没有参与反应，故对平衡无影响，C错；D项，压强不变，充入O2(注：O2不参与反应)，体积扩大，各物质分压减小，浓度变小，平衡左移。
9． 解析：选B。eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)X2(g)HX(g)的平衡常数K1为10，那么HX(g)eq \f(1,2)H2(g)＋eq \f(1,2)X2(g)的平衡常数K2为eq \f(1,10)，2HX(g)H2(g)＋X2(g)的平衡常数K3为(eq \f(1,10))2＝0.01。
2HX(g)H2(g)＋X2(g)
起始(ml/L) 1 0 0
变化(ml/L) x eq \f(x,2) eq \f(x,2)
平衡(ml/L) 1－x eq \f(x,2) eq \f(x,2)
K3＝eq \f(\f(x,2)·\f(x,2),（1－x）2)＝0.01，得到x≈0.17，该温度时HX(g)的最大分解率接近于17%。
10． 解析：选C。该反应的正反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，平衡常数减小，A项错误；增加氨气的浓度，氮氧化物的转化率增大，B项错误；单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，表示正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C项正确；催化剂不能使化学平衡移动，不改变转化率，D项错误。
11． 解析：选D。根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大，知甲烷裂解属于吸热反应，A选项正确，D选项错误；甲烷发生分解反应，反应后气体分子数增大，故增大压强平衡向逆反应方向移动，C选项正确。
12． 解析：选B。曲线Ⅰ和曲线Ⅱ为等效平衡，只是曲线Ⅰ达到化学平衡的时间较短，因此只能为恒温恒容条件下加入催化剂或恒温条件下缩小容器的容积。
13． 解析：选B。①向溴水中加AgNO3溶液，Ag＋与Br－结合生成AgBr沉淀，减小了Br－的浓度，平衡向正反应方向移动，溴水的浓度减小，溶液颜色变浅，可用勒夏特列原理解释；②铁在潮湿的空气中易生锈，发生电化学腐蚀，不存在平衡移动问题；③对于反应2NO2N2O4，增大压强平衡向正反应方向移动，NO2的物质的量减少，故颜色加深不能用勒夏特列原理解释；④合成氨反应为放热反应，降低温度可提高NH3的产率，可用勒夏特列原理解释；⑤对于反应Na(l)＋KCl(l)K(g)＋NaCl(l)，K挥发，平衡向正反应方向移动，可用勒夏特列原理解释；⑥升高温度使CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)的平衡向逆反应方向移动，NO2的浓度增大，体系的颜色加深，可用勒夏特列原理解释。
14． 解析：选A。反应放热，升高温度后平衡逆向移动，平衡常数变小；增大pH相当于减小氢离子浓度，平衡正向移动，反应物的转化率增大；升高温度后正、逆反应速率均增大；增加铅离子浓度平衡正向移动，重铬酸根离子的浓度减小。
15． 解析：选D。ΔH＞0 ，升高温度平衡正向移动，v(正)>v(逆) ，故A正确；ΔH＞0，升高温度平衡正向移动，AB3%减小，故B正确；增大压强，平衡逆向移动，AB3%增大，故C正确；升高温度平衡正向移动，AB3%转化率增大，故D错误。
16． 解析：选B。该反应ΔH<0，为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，n(CH3OH)减小，n(CO2)增大，eq \f(n（CH3OH）,n（CO2）)减小，A项错误；反应达到化学平衡时，CO2的转化率为eq \f(1.00 ml·L－1－0.25 ml·L－1,1.00 ml·L－1)×100%＝75%，B项正确；3 min时，c(CH3OH)＝c(CO2)，由于3 min后c(CH3OH)增大，c(CO2)减小，即v正>v逆，因此用CO2表示的正反应的反应速率大于用CH3OH表示的逆反应的反应速率，C项错误；0～10 min内，v(CO2)＝eq \f(（1.00－0.25）ml/L－1,10 min)＝0.075 ml·L－1·min－1，根据同一反应中不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比，v(H2)＝3v(CO2)＝0.225 ml·L－1·min－1，D项错误。
17． 解析：(Ⅰ)第2个反应与第1个反应互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，第3个反应的化学计量数与第1个反应相比，缩小为一半，平衡常数也会发生变化，则K3＝K1eq \s\up6(\f(1,2))。
(Ⅱ)通过表中K和温度t的关系可知，温度越高，K值越大，反应正向进行的程度越大，说明正反应为吸热反应。当c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时，K＝1.0，此时温度由表中数据可知为830 ℃。判断反应进行的方向时，可根据Qc与K的大小关系判断，此时刻下，Qc＝eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)＝eq \f(1 ml/L×3 ml/L,2 ml/L×1.5 ml/L)＝1＞0.9，所以反应向逆反应方向进行。
答案：(Ⅰ)eq \f(1,49) 7
(Ⅱ)(1)eq \f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）) (2)吸热
(3)BC (4)830 (5)逆向
18． 解析：设实验1中CCl4的转化量为x ml·L－1，
eq \a\vs4\al(实验1：,起始) CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)
(ml·L－1) 0.4 0.6 0 0
转化
(ml·L－1) x x x x
平衡
(ml·L－1) 0.4－x 0.6－x x x
eq \a\vs4\al(实验2：,起始) CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)
(ml·L－1) 1 1 0 0
转化
(ml·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡
(ml·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
(1)根据实验2中各数据得110 ℃时，
K＝eq \f(c（CHCl3）·c（HCl）,c（CCl4）·c（H2）)＝1。
(2)K＝eq \f(x2,（0.4－x）（0.6－x）)＝1，
解得x＝0.24。
所以CCl4转化率为eq \f(0.24 ml·L－1,0.4 ml·L－1)×100%＝60%。
(3)温度由110 ℃降至100 ℃时，若平衡不发生移动，平衡时n(CHCl3)＝0.5 ml，现n(CHCl3)＝0.6 ml，说明平衡正向移动，正反应为放热反应(或温度为100 ℃时K＝2.25，大于110 ℃时的平衡常数，所以该反应的正反应为放热反应)。
答案：(1)1 (2)60% (3)放热
19． 解析：(1)题干所给的条件是恒温、恒容，反应前后气态物质化学计量数不相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，通过可逆反应的化学计量数换算成化学方程式同一边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，所以a＝0，b＝0时，c＝2。
(2)从正、逆反应同时开始，开始时n(O2)＝b，n(SO3)＝c，则b＋eq \f(c,2)＝1，0.5＋c＝2，解之得：b＝0.25，c＝1.5。
(3)对于恒温、恒容条件下反应前后气态物质化学计量数不相等的可逆反应，将方程式两边的所有数据转化为方程式一边时，要化归原值才能与原平衡等效，可知a＋c＝2，b＋eq \f(c,2)＝1(或2b＋c＝2)。
答案：(1)2 (2)0.25 1.5
(3)a＋c＝2 b＋eq \f(c,2)＝1(或2b＋c＝2)
20． 解析：本题主要考查化学平衡知识，意在考查学生对图表的分析能力和绘制简单图像的能力。
(1)根据0～20 min，A、B、C三种物质浓度的变化量可以确定a∶b∶c＝1∶3∶2。
(2)观察图像，第Ⅱ阶段在第Ⅰ阶段达到平衡的基础上分离出产物C，恒容条件下压强减小，平衡正向移动，反应速率降低，第Ⅲ阶段在第Ⅱ阶段达到平衡的基础上浓度没有突变，反应正向进行，恒容条件下改变的条件为降低温度，反应速率再次降低直至达到平衡。
(3)αⅠ(B)＝eq \f(6.00 ml·L－1－3.00 ml·L－1,6.00 ml·L－1)×100%＝50%，
αⅡ(B)＝eq \f(3.00 ml·L－1－1.86 ml·L－1,3.00 ml·L－1)×100%＝38%，
αⅢ(B)＝eq \f(1.86 ml·L－1－1.50 ml·L－1,1.86 ml·L－1)×100%≈19.4%。
(6)第Ⅳ阶段在第Ⅲ阶段的基础上将容器体积扩大一倍，A、B、C各自的浓度在0 min时变为原来的一半，体积扩大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态，平衡时各自的浓度均比原平衡的浓度小，进而可画出各自的浓度随时间变化的曲线。
答案：(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)αⅢ(B) 19.4%
(4)正反应方向 从反应体系中移出产物C
(5)> 此反应的正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动
(6)
(注：只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)测定时刻/s
t1
t2
t3
t4
c(A)/(ml·L－1)
6
3
2
2
c(B)/(ml·L－1)
5
3.5
3
3
c(C)/(ml·L－1)
1
2.5
3
3
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
答案
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
实验序号
温度(℃)
初始n(CCl4)(ml)
初始n(H2)(ml)
平衡时n(CHCl3)(ml)
1
110
0.8
1.2
2
110
2
2
1
3
100
1
1
0.6