2019届二轮复习 化学平衡状态 作业（全国通用） (1) 练习

化学平衡状态

1.用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ/mol,恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是(　　)

A.气体的质量不再改变

B.氯化氢的转化率不再改变

C.断开4 mol H—Cl键的同时生成4 mol H—O键

D.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2

2.一定温度下,在容积一定的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g),当下列物理量不再发生变化时,表明反应已达平衡的是(　　)

①混合气体的密度　②混合气体的压强　③B的物质的量浓度　④混合气体的总物质的量

A.①② B.②③ C.①③ D.①④

3.对可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,下列叙述正确的是(　　)

A.达到化学平衡时,若扩大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大

B.若单位时间内生成x mol N2的同时,消耗2x mol NH3,则反应达到平衡状态

C.达到化学平衡时,2v正(H2)=3v逆(NH3)

D.加入催化剂,正反应速率增大,逆反应速率不变

4.一定条件下,在体积为10 L的密闭容器中,1 mol A和1 mol B进行反应:2A(g)+B(g)2C(g),达到平衡时生成0.6 mol C。下列说法正确的是(　　)

A.当容器内气体密度保持不变时,可以判断反应已达平衡

B.其他条件不变,将容器体积变为5 L,C的平衡浓度变为原来的2倍

C.其他条件不变,若增大压强,则物质A的转化率减小

D.达到平衡时,C的体积百分含量为0.353

5.(2017北京房山期末,12)高炉炼铁的主要反应为3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表。下列说法正确的是(　　)

A.增加Fe2O3固体可以提高CO的转化率

B.减小容器体积既能提高反应速率又能提高平衡转化率

C.该反应的正反应的ΔH<0

D.当容器内气体密度恒定时,不能标志该反应已达到平衡状态

6.(2017北京房山期末,18)在一定条件下,将H2与CO2分别按n(H2)∶n(CO2)=1.5、2投入某恒压密闭容器中,发生反应:6H2+2CO2C2H5OH+3H2O,测得不同温度时CO2的平衡转化率如下图中两条曲线:

下列说法不正确的是(　　)

A.达平衡时,6v正(H2)=2v逆(CO2)

B.正反应的反应热:ΔH<0

C.平衡常数:Kb<Kc

D.曲线Ⅰ的投料:n(H2)∶n(CO2)=2

7.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据如下表:

(1)可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是　          。 

A.2v(NH3)=v(CO2)

B.密闭容器中总压强不变

C.密闭容器中混合气体的密度不变

D.密闭容器中氨气的体积分数不变

(2)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将　　　　。(填“增大”“减小”或“不变”) 

(3)氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH　　　　0,熵变ΔS　　　　0。(填“>”“<”或“=”) 

8.(2017北京昌平期末,17)在一个10 L的密闭容器中发生反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),测得平衡常数和温度的关系如下:

回答下列问题:

(1)ΔH　　　　0(填“<”或“>”)。 

(2)830 ℃时,向一个10 L的密闭容器中充入1 mol A和1 mol B,则:

①反应达平衡时,n(D)=0.5 mol,则A的平衡转化率为　　　　　; 

②该温度下平衡常数K=　　　　　。 

(3)判断该反应是否达到平衡的依据为　　　　　　。 

a.c(A)不再改变

b.混合气体的密度不再改变

c.体系内压强不再改变

d.单位时间内生成C和消耗D的物质的量相等

(4)1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数为　　　　。 

9.为了控制温室效应,工业上可用CO2来生产甲醇。一定条件下,在体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生如下反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH>0,下列说法正确的是(　　)

A.升高温度,该反应的平衡常数增大

B.当v(CO2)∶v(H2)=1∶3时,反应达到平衡

C.当c(CH3OH)=1 mol·L-1时,反应达到平衡

D.平衡后再充入一定量的CO2,甲醇的体积分数一定增大

10.已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在2 L的密闭容器中加入a mol CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

下列说法正确的是(　　)

A.a=1.64

B.此时刻正反应速率大于逆反应速率

C.若起始时加入2a mol CH3OH,则达到平衡时CH3OH的转化率增大

D.若混合气体的平均摩尔质量不再变化,则说明反应已达到平衡状态

11.将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”的是(　　)

A.①和② B.②和④ C.③和④ D.①和③

12.碳、氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:

(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:

CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-574 kJ· mol-1

CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2

若2 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为1 734 kJ,则ΔH2=　　　　。 

(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下:

Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)　ΔH>0

①若反应在5 L的密闭容器中进行,1 min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2 g。则该段时间内CO的平均反应速率为　　　　。 

②若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是　　　　(填序号)。 

a.CH4的转化率等于CO的产率

b.混合气体的平均相对分子质量不变

c.v(CO)与v(H2)的比值不变

d.固体的总质量不变

③该反应达到平衡时某物理量随温度的变化如图所示,当温度由T1升高到T2时,平衡常数KA　　　KB(填“>”“<”或“=”)。纵坐标可以表示的物理量有哪些?　　　　　　。 

a.H2的逆反应速率

b.CH4的体积分数

c.混合气体的平均相对分子质量

d.CO的体积分数

(3)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式:N2+3H22NH3,该过程中还原反应的方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案精解精析

1.B　A项,反应前后气体的总质量始终不变;B项,反应物转化率不变时,一定是平衡状态;C项,断开H—Cl键与生成H—O键描述的均是正反应,不能说明反应达到平衡状态;D项,投料量未知,平衡时各物质的物质的量之间无必然联系。

2.C　①当容器中气体的密度不再发生变化时,说明容器中气体的总质量不变,则反应达到化学平衡状态;②该反应是反应前后气体体积不变的反应,容器中的压强始终不发生变化;③B的物质的量浓度不变能证明反应达到平衡状态;④该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,无论是否达到平衡状态,混合气体的总物质的量均不变。

3.C　A项,扩大容器体积即减小压强,正、逆反应速率都减小;B项,N2的生成和NH3的消耗均表示逆反应方向,不能说明反应达到平衡状态;C项,化学反应中反应速率之比等于化学计量数之比,根据化学方程式可知2v正(H2)=3v正(NH3),达平衡时v正(NH3)=v逆(NH3),所以平衡时2v正(H2)=3v逆(NH3);D项,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。

4.D　A项,容器体积恒定,气体总质量恒定,所以气体密度始终不变;B项,缩小容器体积,平衡正向移动,C的平衡浓度大于原来的2倍;C项,增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大;D项,据三段式可知,平衡时n(A)=0.4 mol,n(B)=0.7 mol,故C的体积百分含量为=0.353。

5.C　A项,增加Fe2O3固体,平衡不移动,则CO的转化率不变;B项,减小容器体积,反应速率加快,但平衡不移动,不能提高平衡转化率;C项,由表格中数据可知,温度越高,平衡常数越小,则升高温度平衡逆向移动,故正反应的ΔH<0;D项,容器内气体密度恒定时,气体的质量不再发生变化,则该反应已达到平衡状态。

6.A　A项,达到平衡时,2v正(H2)=6v逆(CO2);B项,由图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;C项,对于放热反应,升高温度,平衡常数减小,又b点温度高于c点,所以Kb<Kc;D项,其他条件一定时,n(H2)∶n(CO2)越大,则二氧化碳的转化率越大,故曲线Ⅰ的投料:n(H2)∶n(CO2)=2。

7.答案　(1)BC　(2)增大　(3)>　>

解析　(1)A项,未指明反应方向,且倍数关系不正确;该反应中NH2COONH4为固体,当压强或气体密度不变时,反应达到平衡状态,B、C项正确;D项,由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1,且体系中只有这两种气体,故NH3的体积分数始终不变。

(2)该反应的正反应是气体体积增大的反应,缩小容器体积即增大压强,平衡逆向移动,固体质量增大。

(3)由表中数据可看出,随着温度的升高,气体的总浓度增大,即升高温度,平衡正向移动,则该反应为吸热反应,ΔH>0;反应体系中NH2COONH4为固体,而NH3、CO2为气体,该反应的正反应为熵增反应,即ΔS>0。

8.答案　(1)<　(2)①50%　②1　(3)ad　(4)2.5

解析　(1)根据表中数据可知,升高温度,平衡常数减小,即平衡逆向移动,说明ΔH<0。

(2)①反应达到平衡时,n(D)=0.5 mol,反应的A为0.5 mol,则A的平衡转化率为×100%=50%;

②平衡时各物质的物质的量均为0.5 mol,浓度均为0.05 mol/L,该温度下平衡常数K==1。

(3)a项,c(A)不再改变,说明达到了平衡状态;b项,容器的体积不变,气体的质量不变,混合气体的密度始终不变;c项,该反应反应前后气体的物质的量不变,体系内压强始终不变;d项,单位时间内生成C和消耗D的物质的量相等,说明正、逆反应速率相等,达到了平衡状态。

(4)1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数与A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数互为倒数,因此C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数为=2.5。

9.A　A项,ΔH>0,升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大;B项,任意时刻均有v(CO2)∶v(H2)=1∶3;C项,已知反应是一个可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,故c(CH3OH)不可能等于1 mol·L-1;D项,平衡后再充入一定量的CO2,甲醇的体积分数减小。

10.B　A项,a=(0.44+2×0.6)×2=3.28;B项,Qc==1.86<K=400,反应正向进行,所以v正>v逆;C项,若起始时加入2a mol CH3OH,相当于增大压强,平衡不移动,CH3OH的转化率不变;D项,反应前后混合气体的质量和物质的量均不变,平均摩尔质量始终不变。

11.D　若溶液中不存在化学平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”,则反应后的溶液中存在I-、Fe2+、I2;若存在化学平衡,则反应后的溶液中存在Fe3+、I-、Fe2+、I2。要证明溶液中存在化学平衡,只需证明反应后的溶液中存在Fe3+、Fe2+(或I2)即可,故选D。

12.答案　(1)-1 160 kJ· mol-1

(2)①0.012 mol·L-1· min-1　②bd　③<　bc

(3)N2+6H++6e-2NH3

解析　(1)若2 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为1 734 kJ,则2CH4(g)+4NO2(g)2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)　ΔH3=-1 734 kJ· mol-1。利用盖斯定律可得,ΔH2=ΔH3-ΔH1=-1 160 kJ· mol-1。

(2)①Fe2O3在反应中质量减少3.2 g即0.02 mol,根据反应方程式可知CO增加0.06 mol,该段时间内CO的平均反应速率v==0.012 mol·L-1· min-1。②a项,CH4的转化率和CO的产率相等,不能说明v正=v逆,则不能表明该反应达到平衡状态;b项,若平衡正向移动,混合气体的平均相对分子质量减小,混合气体的平均相对分子质量不变表明该反应达到平衡状态;c项,v(CO)与v(H2)的比值不变不能说明v正=v逆,不能表明该反应达到平衡状态;d项,平衡移动时固体的总质量会发生变化,则固体的总质量不变表明该反应达到平衡状态。③该反应的ΔH>0,升温平衡正向移动,平衡常数增大,则KA<KB;CH4的体积分数和混合气体的平均相对分子质量随温度的升高而减小,因此纵坐标可以表示的物理量有b、c。

(3)氮元素的化合价降低,被还原,反应方程式为N2+6H++6e-2NH3。