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《创新方案》高考化学大一轮复习配套限时集训卷:化学平衡状态[ 高考]

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[对应学生用书 课下限时集训(二十二)]

一、选择题

1.对于可逆反应 M+

达到平衡时,下列说法正确的是( )

A.M、N、Q 三种物质的浓度一定相等

B.M、N 全部变成了 Q

C.反应混合物中各组分的浓度不再变化

D.反应已经停止

解析:选 C 可逆反应不会进行到底,是动态平衡,B、D 错误;达到平衡时,M、N、

Q 三种物质的浓度不一定相等,A 错误。

2.(2014·三明重点学校联考)在 425 ℃时,在 1 L 密闭容器中充入下列气体物质进行的

反应达到平衡,分析如图所示示意图,从下列选项中选出能从示意图中读出相关信息的不正

确选项( )

A.同温同压下,只要物质比例适当,从正、逆方向都可以建立同一平衡状态

B.上述图像表示的反应为 H2(g)+I2(g)

2HI(g)

C.图 1 H2 的转化率+图 2 HI 的转化率=100%

D.相同条件下,分别从正、逆方向建立等同的平衡状态,所需时间相同

解析:选 D 比较图 1 和图 2 可知,两平衡状态的 c(HI)、c(H2)、c(I2)分别相同,化学

反应方程式均为 H2(g)+I2(g)

2HI(g),图 1 H2 的转化率为 1.001-.000.21×100%=79%,

图 2 中 HI 的转化率为 2.002-.001.58×100%=21%,故 A、B、C 正确。 3.在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:

甲中:C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g);

乙中:CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)。

现有下列状态:①混合气体平均相对分子质量不再改变 ②恒温时,气体压强不再改变 ③各气体组分浓度相等 ④反应体系中温度保持不变 ⑤断裂氢氧键反应速率等于断裂氢 氢键反应速率的 2 倍 ⑥混合气体密度不变 ⑦单位时间内,消耗水的质量与生成氢气的质 量之比为 9∶1 ⑧同一时间内,水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量。其中能 表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( )
A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦⑧ D.④⑤⑧ 解析:选 D 甲容器中,C 为固态,该可逆反应属于气体体积不相等的反应;乙容器中, 反应属于等气体分子数的反应,混合气体平均相对分子质量、密度、压强都始终不变,①②⑥

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错误;各气体组分浓度相等,不能判断反应是否达到平衡状态,③错误;消耗水与生成氢气 是同一反应方向,不能判断反应是否达到平衡状态,⑦错误。
4.对已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下 列有关叙述正确的是( )
①生成物的百分含量一定增加 ②生成物的产量一定增加 ③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了适宜的催化剂 A.②⑤ B.①② C.③⑤ D.④⑥

解析:选 A 以合成氨反应“N2+3H2

2NH3”为例,若加入大量 N2 使平衡右移,

NH3 产量一定增加,但 NH3 的百分含量不一定增大,H2 的转化率会增大,但 N2 的转化率减 小;H2 的浓度降低,但 N2 浓度增加,故①③④错误,②⑤正确;使用催化剂不能使化学平 衡移动,⑥错误。
5.一定温度下,某密闭容器里发生如下反应:

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)(正反应为放热反应),当反应达到平衡时,测得容

器中各物质的物质的量均为 n mol。欲使 H2 的物质的量浓度增大 1 倍,在其他条件不变时, 下列措施中采用的是( )
①升高温度 ②增大压强 ③再通入 n mol CO2 和 n mol H2 ④再加入 2n mol CO 和 2n mol H2O(g)
A.①② B.②④ C.③④ D.①②③ 解析:选 B ①升高温度,平衡左移,n 平(H2)<2n;②增大压强,平衡不移动,当压强 变为原来的 2 倍时,容器体积为原来的一半,c(H2)即为原来的 2 倍;③、④容器体积不变 时,2n mol CO 和 2n mol H2O 与原配比是等效的,所以③使 c(H2)增大 0.5 倍,④增大 1 倍。 6.(2014·广东韶关高三检测)一定条件下的密闭容器中有如下反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9 kJ/mol,下列叙述正确的是( ) A.4 mol NH3 和 5 mol O2 反应,达到平衡时放出热量为 905.9 kJ
B.平衡时 v 正(O2)=45v 逆(NO)
C.平衡后减小压强,混合气体平均摩尔质量增大 D.平衡后升高温度,混合气体中 NO 含量降低 解析:选 D A 项,由于该反应是可逆反应,故达到平衡时反应物不能全部转化为生成 物,放出热量小于 905.9 kJ,错误;B 项,反应速率之比等于反应方程式前的计量数之比,

所以平衡时的正逆反应速率关系应为 v 正(O2)=54v 逆(NO),错误;C 项,减小压强,化学平衡 向正反应方向移动,气体总质量不变,而气体总的物质的量增大,则平均摩尔质量减小,错 误;D 项,正反应是放热反应,升温,化学平衡逆向移动,NO 含量降低,正确。

7.在容积一定的密闭容器中,反应 A+B(g)

C(g)+D(g)达到平衡后,升高温度

容器内气体的密度增大,则下列叙述正确的是( ) A.正反应是放热反应 B.A 不是气态物质,加入 A 该平衡向正反应方向移动 C.其他条件不变,加入 A 平衡不移动 D.改变压强对该平衡的移动无影响

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解析:选 C 根据反应 A+B(g) C(g)+D(g)在恒容容器中进行,达到平衡后,升高 温度容器内气体的密度增大,若 A 为气态,则反应前后气体的质量不变,容器的体积不变, 容器内气体的密度不变,不符合题意,则 A 为非气态物质;反应后气体的密度增大,只能 是混合气体的质量增多,平衡只能是向正反应方向移动,有一部分非气态物质 A 的质量变 为气体的质量,正反应方向为吸热反应,A 错误;由于 A 为非气态物质,故其他条件不变, 加入 A 平衡不移动,B 错误、C 正确;因为反应前后气体的体积不相等,改变压强,平衡 发生移动,D 错误。

8.在体积、温度都相同的条件下,反应 2A(g)+2B(g) 条途径建立平衡:

C(g)+3D(g)分别从下列两

Ⅰ.A、B 的起始物质的量均为 2 mol; Ⅱ.C、D 的起始物质的量分别为 2 mol 和 6 mol。

以下叙述中不正确的是( ) A.Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同 B.Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的平均相对分子质量相同 C.达平衡时,途径Ⅰ的反应速率 v(A)等于途径Ⅱ的反应速率 v(A)

D.达平衡时,途径Ⅰ所得混合气体的密度为途径Ⅱ所得混合气体密度的12

解析:选 C 途径Ⅱ中 2 mol C 和 6 mol D 按方程式转化为 A、B,相当于 4 mol A 和 4 mol

B,该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,故在恒温、恒容条件下,途径Ⅰ和途径Ⅱ 将建立等效平衡,A、B 均正确;因为途径Ⅱ达平衡时各组分的浓度为途径Ⅰ的两倍,达平

衡时途径Ⅰ的反应速率 v(A)小于途径Ⅱ的反应速率 v(A),C 错误、D 正确。

9.

如图是温度和压强对反应 X+Y 2Z 影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体 中 Z 的体积分数。
下列叙述正确的是( ) A.X、Y、Z 均为气态 B.恒容时,混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据 C.升高温度时 v 正增大,v 逆减小,平衡向右移动 D.使用催化剂 Z 的产率提高 解析:选 B 由图可知,在温度不变时增大压强,Z 的体积分数减小,即平衡逆向移动, 所以 X、Y 中至多有一种是气体,A 错误;因反应物中有非气体物质存在,所以恒容时只要 平衡发生移动,混合气体的质量就会发生变化,则密度必然改变,所以混合气体的密度可作 为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据,B 正确;升高温度,v 正、v 逆都增大,C 错误; 催化剂对平衡移动无影响,不能提高 Z 的产率,D 错误。 10.可逆反应 2M(g)+N(g) 2X(g),根据表中的数据可判断选项中图像错误的是 ()
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解析:选 C 根据表中数据可知同一压强下温度越高 M 的转化率越低,则正反应为放 热反应;根据反应方程式可知同一温度下压强越大 M 的转化率越高,则 A、B 正确;增大 压强平衡将向正反应方向移动,有 v 正>v 逆,C 错误;升高温度平衡将向逆反应方向移动,D 正确。
二、非选择题 11.(2014·芜湖模拟)运用化学反应原理研究元素及其化合物的反应有重要意义。

工业合成氨过程中,N2 和 H2 反应生成 NH3:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)。混合体系

中 NH3 的百分含量和温度的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。根据图示回答 下列问题:

(1)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)的 ΔH________0(填“>”或“<”)。

(2)若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡________移动(填“向左”、 “向右”或“不移动”) 。
(3)若温度为 T1 时,反应进行到状态 D 时,v 正________v 逆(填“>”、“<”或“=”)。 解析:(1)随着温度的升高,NH3 的百分含量降低,说明反应逆向进行,反应为放热反 应。(2)若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,相当于减小压强,平衡向左移 动。(3)若温度为 T1 时,反应进行到状态 D 时,NH3 的百分含量低于平衡状态,v 正>v 逆。 答案:(1)< (2)向左 (3)> 12.(2014·济南高三模拟)t ℃ 时,将 2 mol SO2 和 1 mol O2 通入体积为 2 L 的恒温恒容

密闭容器中,发生反应:2SO2(g) +O2(g)

2SO3(g) ΔH=-196 kJ/mol。2 min 时反

应达到化学平衡,此时测得反应放出的热量为 39.2 kJ。请填写下列空白: (1)下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是________(填标号,下同)。 A.容器内压强不再发生变化 B.SO2 的体积分数不再发生变化 C.容器内气体质量不再发生变化

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D.容器内气体密度不再发生变化

(2)从反应开始至达到化学平衡,生成 SO3 平均反应速率为____________;该条件下反

应的平衡常数 K=________(精确到小数点后两位)。

(3)反应达到化学平衡后,以下操作将引起平衡向正反应方向移动并能提高 SO2 转化率

的是________。

A.向容器中通入少量 O2 B.向容器中通入少量 SO2

C.使用催化剂

D.降低温度

E.向容器中通入少量氦气

(4)上述反应达平衡后,再通入 1.6 mol SO2、0.8 mol O2、0.4 mol SO3 ,则平衡________

移动。(填“向右”、“向左”或“不”)

解析:2 min 时反应达到化学平衡,测得反应放出的热量为 39.2 kJ,说明消耗 0.4 mol SO2、

0.2 mol O2,生成了 0.4 mol SO3。(1)容器内气体的质量、密度始终保持不变,不能用来证明

该反应是否已经达到化学平衡状态。(2)生成 SO3 平均反应速率为 0.4 mol÷2 L÷2 min= 0.1

mol/(L·min);该条件下反应的平衡常数 K=?12.6??022×.4??202.8?≈0.16。(3)向容器中通入少量 O2、

降低温度,将引起平衡向正反应方向移动并能提高 SO2 转化率;向容器中通入少量 SO2 将 引起平衡向正反应方向移动,但 SO2 的转化率降低;使用催化剂、向容器中通入少量氦气不 会引起平衡移动。(4)上述反应达平衡后,再通入 1.6 mol SO2、0.8 mol O2、0.4 mol SO3,与 平衡比例相同,但增大了体系压强,则平衡向右移动。
答案:(1)A、B (2)0.1 mol/(L·min) 0.16 (3)A、D (4)向右 13.合成氨反应是“将空气变成面包”的反应,如果没有合成氨反应,地球将无法养活

现在这么多的人。已知合成氨的反应为 N2(g)+3H2(g)

2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。

Ⅰ.在体积为 5 L 的恒温、恒容密闭容器甲中,起始时投入 2 mol N2、3 mol H2,经过 10 s 达到平衡,测得平衡时 NH3 的物质的量为 0.8 mol。
Ⅱ.在容器乙中,起始时投入 3 mol N2、b mol H2,维持恒温、恒压达到平衡,测得平衡 时 NH3 的物质的量为 1.2 mol。此时与容器甲中平衡状态温度相同,相同组分的体积分数都 相同。
(1)容器甲 10 s 内用 H2 表示的平均反应速率 v(H2)=________________,达平衡时 N2 的 转化率=________。
(2)甲容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。

t2 时改变了某一种条件,改变的条件可能是__________、____________________(填写 两项)。

(3)b=________________。

解析:(1)

N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g)

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起始量(mol) 2 3 0 转化量(mol) 0.4 1.2 0.8 平衡量(mol) 1.6 1.8 0.8 v(H2)=51L.2×m1o0ls=0.024 mol/(L·s),
平衡时,氮气的转化率=02.4mmooll×100%=20%。(2)t2 时,逆反应速率突然增大,原因 可能是使用了催化剂、升高了温度、增大了压强、增大了氨的浓度,而后逆反应速率减小, 平衡逆向移动,则只能是 t2 时增大了氨的浓度或升高了温度。(3)根据平衡时容器甲与容器 乙中各物质的体积分数相等,可求出 b=4.5。
答案:(1)0.024 mol/(L·s) 20% (2)升高温度 增大氨的浓度 (3) 4.5 14.如图,有甲、乙两容器,甲体积可变压强不变,乙保持体积不变。向两容器中分别 充入 1 mol A、3 mol B,此时两容器体积均为 500 mL,温度为 T ℃,保持温度不变发生反 应:A(g)+3B(g) 2C(g)+D(s) ΔH<0。

(1)2 min 后甲容器中反应达到平衡,测得 C 的浓度为 2 mol/L,此时容器的体积为

________mL,B 的转化率 α 甲(B)为________。

(2)乙容器中反应达到平衡所需要的时间______2 min(填“>”、“<”或“=”,下

同),B 的转化率 α 乙(B)________α 甲(B)。

解析:(1)设转化的物质的量为 n mol

A(g)+3B(g)

2C(g)+D(s)

初始(mol) 1 3 0

转化(mol) n 3n 2n

2 min(mol) 1-n 3-3n 2n

反应后总物质的量为 1-n+3-3n+2n=4-2n

设反应后的体积为 V L,则:2nVmLol=2 mol/L,求得 n=V。

又因为反应条件为等温等压,气体体积之比等于物质的量之比。

则:0V.5=4-42n,求得 V=0.4,α 甲(B)=13.2mmooll×100%=40%。(2)甲在恒压下反应,体

积不断缩小,乙和甲相比,乙相当于减小压强,平衡向左移动,反应速率慢,B 的转化率小。 答案:(1)400 40% (2)> <

1.在一定条件下体积不变的密闭容器中,一定量的混合气体发生反应:aA(g)+bB(g)

cC(g) ΔH<0,达到平衡时,测得 c(B)=0.48 mol/L。保持温度不变,把容器体积扩大

到原来的 2 倍,使其重新达到平衡,测得 c(B)=0.27 mol/L。下列有关说法不正确的是( )

A.a+b>c

B.A 的转化率增大

C.C 的体积分数降低 D.平衡一定逆向移动

解析:选 B 容器体积扩大到原来的 2 倍,若平衡不移动,所有物质浓度都变为原来的

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一半,c(B)应该由 0.48 mol/L 变成 0.24 mol/L,但新平衡状态下 c(B)=0.27 mol/L>0.24 mol/L,

说明平衡逆向移动,所以 A 的转化率减小,C 的体积分数降低,逆反应方向是气体分子数

增大的方向,即 a+b>c。

2.已知 H2(g)+I2(g)

2HI(g) ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加

入 H2 和 I2 各 0.1 mol,乙中加入 HI 0.2 mol,相同温度下分别达到平衡。欲使甲中 HI 的平衡

浓度大于乙中 HI 的平衡浓度,应采取的措施是( )

A.甲、乙提高相同温度

B.甲中加入 0.1 mol He,乙不变

C.甲降低温度,乙不变

D.甲增加 0.1 mol H2,乙增加 0.1 mol I2 解析:选 C 在相同体积和温度的条件下,甲、乙两容器是等效体系,平衡时两容器中

各组分的浓度相同;若提高相同的温度,甲、乙两体系平衡移动的情况相同;若向甲中加入

一定量的 He,平衡不移动;若向甲中加 0.1 mol H2 和向乙中加 0.1 mol I2,则使平衡移动的 效果相同;而降低甲的温度会使平衡正向移动,c(HI)提高。

3.温度为 T0 时,在恒容的密闭容器中发生反应,各物质的浓度随时间变化的关系如图 a 所示。其他条件相同,温度分别为 T1、T2 时发生反应,Z 的浓度随时间变化的关系如图 b 所示。下列叙述正确的是( )

A.该反应的正反应是放热反应

B.若在第 6 min 时升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向

移动

C.图 a 中反应达到平衡时,Y 的转化率为 37.5%

D.反应中某时刻各物质的正反应速率为 2v(X)=2v(Y)=v(Z) 解析:选 D 由图 a 知 3 min 时反应达到平衡,Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=(0.3-0.05)∶(0.4

-0.15)∶(0.5-0)=1∶1∶2,故该反应的化学方程式为 X(g)+

,Y 的转化率

=0.4-0.40.15×100%=62.5%,C 错误;由图 b 知 T1>T2;温度越高,平衡时 c(Z)越大,表明

升温有利于反应向正反应方向进行,即正反应为吸热反应,A 错误;升温时,v 正、v 逆都增 大,B 错误。

4.

有一反应:2A+

,其中 A、B、C 均为气体,如图中的曲线是该反应在不同温

度下的平衡曲线,x 轴表示温度,y 轴表示 B 的转化率,图中有 a、b、c 三点,则下列描述

正确的是( )

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A.该反应是放热反应 B.b 点时混合气体的平均摩尔质量不再变化 C.T1 温度下若由 a 点达到平衡,可以采取增大压强的方法 D.c 点 v 正<v 逆 解析:选 B 由于温度升高,B 的转化率增大,说明平衡正向移动,推知该反应是吸热 反应,A 错误;在 T1 温度下,由 a 点达到平衡时,B 的转化率不断减小,若采取加压措施, 结合化学方程式可知 B 的转化率会不断增大,C 错误;在 T2 温度下,由 c 点会达到平衡状 态的过程中,B 的转化率不断增大,说明该过程 v 正>v 逆,D 错误。 5.

反应 N2O4(g)

2NO2(g) ΔH=+57 kJ/mol,在温度为 T1、T2 时,平衡体系中 NO2

的体积分数随压强的变化曲线如图所示。

下列说法正确的是( )

A.a、c 两点的反应速率:a>c

B.a、c 两点气体的颜色:a 深,c 浅

C.由状态 b 到状态 a,可以用加热的方法

D.a、c 两点气体的平均相对分子质量:a>c

解析:选 C c 点压强大于 a 点压强,故反应速率 a<c,A 错误;反应是吸热的,升高

温度平衡正向移动,NO2 的体积分数增大,C 正确;增大压强平衡逆向移动,气体平均相对 分子质量是增大的(a<c),D 错误。

6.捕碳技术(主要指捕获 CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前 NH3 和

(NH4)2CO3 已经被用作工业捕碳剂,它们与 CO2 可发生可逆反应:

反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)

(NH4)2CO3(aq) ΔH1

反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)

NH4HCO3(aq) ΔH2

反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)

2NH4HCO3(aq) ΔH3

请回答下列问题:

(1)ΔH3 与 ΔH1、ΔH2 之间的关系是:ΔH3=________。 (2)为研究温度对(NH4)2CO3 捕获 CO2 效率的影响,在某温度 T1 下,将一定量的(NH4)2CO3 溶液置于密闭容器中,并充入一定量的 CO2 气体(用氮气作为稀释剂),在 t 时刻,测得容器 中 CO2 气体的浓度。然后分别在温度为 T2、T3、T4、T5 下,保持其它初始实验条件不变, 重复上述实验,经过相同时间测得 CO2 气体浓度,得到趋势图(见图 1)。则:

①ΔH3________0(填“>”、“=”或“<”)。

②在 T1~T2 及 T4~T5 二个温度区间,容器内 CO2 气体浓度呈现如图 1 所示的变化趋势,









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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
③反应Ⅲ在温度为 T1 时,溶液 pH 随时间变化的趋势曲线如图 2 所示。当时间到达 t1 时,将该反应体系温度迅速上升到 T2,并维持该温度。请在该图中画出 t1 时刻后溶液的 pH 变化总趋势曲线。

(3)利用反应Ⅲ捕获 CO2,在(NH4)2CO3 初始浓度和体积确定的情况下,提高 CO2 吸收量









________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________( 写 出 2 个)。
解析:(1)根据题中三个反应,反应Ⅲ=反应Ⅱ×2-反应Ⅰ,因此 ΔH3=2ΔH2-ΔH1。 (2)在题干图 1 中 CO2 的浓度存在最低点,说明在 T1~T2 区间,反应未达到化学平衡,温度 升高,反应速率加快,CO2 被捕捉的量增加,剩余 CO2 的浓度减小;在 T3 温度下,到 t 时 刻,反应已达平衡状态。T4~T5 区间,反应已达化学平衡,升高温度剩余 CO2 的浓度增大, 即升高温度,反应Ⅲ平衡向左移动,因此正反应为放热反应,即 ΔH3<0。③反应Ⅲ在温度 T1 条件下达到化学平衡状态,迅速升高温度到 T2,这一瞬间溶液的 pH 不变。升高温度,平 衡向左移动,溶液中 NH4HCO3 浓度减小,(NH4)2CO3 浓度增大,则溶液碱性增强,pH 增大, 一段时间后达到新的化学平衡,溶液的 pH 不再发生变化。(3)对于反应Ⅲ的化学平衡,要提 高 CO2 的吸收量,即使平衡向右移动,也可通过增大压强、降低温度等方法来实现。
答案:(1)2ΔH2-ΔH1 (2)①< ②T1~T2 区间,化学反应未达到平衡,温度越高,化学反应速率越快,所以 CO2 被捕获的量随温度升高而提高。T4~T5 区间,化学反应已达到平衡,由于正反应是放热 反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,所以不利于 CO2 捕获 ③

(3)降低温度、增加 CO2 浓度

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