2021届新高考一轮复习人教版第21讲化学平衡状态和化学平衡移动作业 11页

练案[21]第七章　化学反应速率与化学平衡 第21讲　化学平衡状态和平衡移动 A组　基础必做题 ‎1．(2020·安徽铜陵一中月考，3)某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：A(g)＋xB(g)‎2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图所示。下列说法中正确的是(　D　)‎ A．8 min时表示正反应速率等于逆反应速率 B．前20 min A的反应速率为1.00 mol/(L·min)‎ C．反应方程式中的x＝1,30 min时表示增大压强 D．40 min时改变的条件是升高温度，且正反应为放热反应 ‎[解析]　A项，由图像可知反应从正反应方向开始，在20 min时反应达到平衡状态，故8 min时正反应速率大于逆反应速率，A错误；B项，由图像可知在前20 min内C的浓度变化了2.0 mol/L，v(C)＝2.0 mol/L÷20 min＝0.1 mol/(L·min)，根据v(A)︰v(C)＝1︰2，可知v(A)＝0.1 mol/(L·min)÷2＝0.05 mol/(L·min)，B错误；C项，30～40 min内反应物、生成物的浓度都减小，说明扩大了容器的容积，减小了体系的压强，v(正)、v(逆)都减小，但减小后的v(正)＝v(逆)，说明减小了压强，平衡不移动，则1＋x＝2，x＝1，C错误；D项，根据图像可知、40 min时正、逆反应速率都增大，由于该反应是气体体积不变的反应，所以改变的外界条件只能是升高温度，升高温度后，逆反应速率大于正反应速率，说明逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，D正确。‎ ‎2．(2019·山西太原期末，19)以反应5H‎2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，分别量取H‎2C2O4‎ 溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。‎ 编号 H‎2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度 浓度/mol·L－1‎ 体积/mL 浓度/mol·L－1‎ 体积/mL ‎/℃‎ ‎①‎ ‎0.10‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎②‎ ‎0.20‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎③‎ ‎0.20‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎50‎ 下列说法不正确的是(　B　)‎ A．实验①、②、③所加的H‎2C2O4溶液均要过量 B．实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，则这段时间内(KMnO4)＝2.5×10－4 mol·L－1·s－1‎ C．实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响，实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响 D．实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn2＋对反应起催化作用 ‎[解析]　A项，只有H‎2C2O4过量，才能保证KMnO4完全反应，根据反应方程式可得5H‎2C2O4～2MnO，由实验数据可知，实验①、②、③中所加H‎2C2O4溶液均过量，故A正确。B项，高锰酸钾完全反应，(KMnO4)＝≈1.7×10－4 mol·L－1·s－1，故B错误。C项，分析表中数据可知，实验①和②只是浓度不同，即实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响；实验②和③只是温度不同，所以实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响，故C正确。D项，在其他条件都相同时，开始速率很小，过一会儿速率突然增大，可能是反应生成了具有催化作用的物质，该实验中起催化作用的可能是Mn2＋，故D正确。‎ ‎3．(2020·上海黄浦调研，17)下图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图，有关叙述错误的是(　C　)‎ A．状态Ⅰ和状态Ⅱ时，反应均处于平衡状态 B．状态Ⅰ变化为状态Ⅱ的过程，称为化学平衡移动 C．t1时刻平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 D．同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时，浓度不相等 ‎[解析]　A项，状态Ⅰ和状态Ⅱ时，正、逆反应速率相等，反应均处于平衡状态，A正确；B项，状态Ⅰ改变条件瞬间正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行到达平衡状态Ⅱ，化学平衡发生移动，B正确；C项，t1时刻平衡正向移动，根据图像可知，正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间没变，所以是增大反应物浓度，温度没变，平衡常数不变，C错误；D项，由于平衡移动，所以反应物、生成物浓度均发生变化，D正确。‎ ‎[点拨]　速率—时间图像定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化的规律，体现了平衡“动、等、定、变”的基本特征，由图像可知：t1时刻，改变条件平衡正向移动，且状态Ⅰ的反应速率小于状态Ⅱ的，v′逆在状态Ⅰ的基础上没出现“断点”，故t1时刻改变的条件是增大反应物浓度。‎ ‎4．(2020·江苏高三检测)(双选)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]：‎ 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 ‎1 mol N2、3 mol H2‎ ‎2 mol NH3‎ ‎4 mol NH3‎ NH3的浓度(mol·L－1)‎ c1‎ c2‎ c3‎ 反应的能量变化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 体系压强(Pa)‎ p1‎ p2‎ p3‎ 反应转化率 α1‎ α2‎ α3‎ 下列说法正确的是(　BD　)‎ A．‎2c1>c3　 B．a＋b＝92.4‎ C．2p2‎2c2，即c3>‎2c1，A错误；B项，甲反应生成NH3的量加乙反应消耗NH3的量恰好为2 mol，则a＋b＝92.4，B正确；C项，将丙分两步完成，第一步将4 mol NH3加入2倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强p′3等于p2，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻 ，丙的压强p″3＝2p2，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，2p2>p3，C错误；D项，甲乙为等同平衡，α1＋α2＝1，丙的转化率小于乙，α1＋α3<1，D正确。‎ ‎5．(2020·试题调研)一定条件下反应2AB(g)A2(g)＋B2(g)达到平衡状态的标志是(　A　)‎ A．单位时间内生成n mol A2，同时生成2n mol AB B．容器内，3种气体AB、A2、B2共存 C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率 D．容器中的总压强不随时间变化而变化 ‎[解析]　A．单位时间内生成n mol A2等效于单位时间内生成n mol B2同时消耗2n mol AB，正逆反应速率相等，故A正确；B．容器内，AB、A2、B2三种气体共存，只要反应发生一直共存，故B错误；C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率，速率之比不等于计量数之比，故C错误；D．容器的体积不变，混合气体的总物质的量不变，则容器内压强始终不变，无法说明达平衡状态，故D错误。‎ ‎6．(2020·江苏高三检测)(双选)一定温度下，在3个体积均为‎1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是(　AD　)‎ 容器 温度/K 物质的起始浓度/mol·L－1‎ 物质的平衡浓度/mol·L－1‎ c(H2)‎ c(CO)‎ c(CH3OH)‎ c(CH3OH)‎ Ⅰ ‎400‎ ‎0.20‎ ‎0.10‎ ‎0‎ ‎0.080‎ Ⅱ ‎400‎ ‎0.40‎ ‎0.20‎ ‎0‎ Ⅲ ‎500‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.10‎ ‎0.025‎ A．该反应的正反应放热 B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 ‎[解析]　将容器Ⅲ中c(CH3OH)＝0.10 mol·L－1换算为左边的反应物，相当于c(H2)＝0.20 mol·L－1，c(CO)＝0.10 mol·L－1。A项，容器Ⅲ中相对于容器Ⅰ中，温度升高，平衡左移，则逆反应为吸热反应，正反应放热，正确；B项，容器Ⅱ中相对于容器Ⅰ中，压强增大，平衡右移，则容器Ⅱ中反应物转化率大，错误；C项，容器Ⅲ相对于容器Ⅱ，温度升高，压强减小，平衡左移，达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，错误，D项，容器Ⅲ中比容器Ⅰ中温度高，反应速率快，正确。‎ ‎7．(2020·山东潍坊检测)下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是(　B　)‎ A．用排饱和食盐水的方法收集氯气 B．合成氨工业选择高温(合成氨反应为放热反应)‎ C．增大压强，有利于SO2和O2反应生成SO3‎ D．在Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3反应达平衡时，增加KSCN的浓度，体系颜色变深 ‎[解析]　Cl2＋H2OCl－＋H＋＋HClO，用饱和食盐水，增加c(Cl－)，平衡向逆反应方向移动，抑制氯气的溶解和反应，符合勒夏特列原理，故A不符合题意；N2＋3H22NH3，此反应是放热反应，高温向逆反应方向进行，不利于合成氨，不符合勒夏特列原理，故B符合题意；2SO2＋O22SO3，增大压强，平衡向正反应方向移动，有利于SO3‎ 的生成，符合勒夏特列原理，故C不符合题意；增加c(SCN－)，增大反应物的浓度，促使反应向正反应方向移动，Fe(SCN)3为血红色溶液，颜色加深，符合勒夏特列原理，故D不符合题意。‎ ‎8．(2019·山东潍坊模拟)某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：‎ ‎(1)加催化剂对反应速率影响的图像是 C (填字母序号，下同)，平衡 不 移动。‎ ‎(2)升高温度对反应速率影响的图像是 A ，平衡向 逆反应 方向移动。‎ ‎(3)增大容器体积对反应速率影响的图像是 D ，平衡向 逆反应 方向移动。‎ ‎(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是 B ，平衡向 正反应 方向移动。‎ ‎[解析]　(1)加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，不会破坏化学平衡，图像为C。‎ ‎(2)升高温度，正、逆反应速率均增大，因题给反应的正反应放热，故升温平衡逆向移动，即升温导致v′(正)0达到平衡后，恒压升高温度过程中，CH3OCH3的转化率变化趋势 ‎[解析]　反应达到平衡后，减小NH3的浓度，平衡正向移动，v正>v逆，且开始减小NH3浓度的瞬间，v正保持不变，v逆减小，图像与题意不符，A项错误；FeCl3溶液与KSCN溶液发生可逆反应：Fe3＋(aq)＋3SCN－(aq)Fe(SCN)3(aq)，K＋和Cl－均不是可逆反应的反应物或产物，加入固体KCl，忽略溶液体积变化，平衡不移动，溶液中Fe3＋的浓度不变化，图像与题意不符，B项错误；HA为弱酸，HB为强酸，弱酸部分电离，强酸完全电离，起始时，HA溶液、HB溶液的pH相同，c(H＋)相等，说明HA溶液的物质的量浓度大于HB溶液，在稀释过程中，未电离的HA继续电离出H＋，HA溶液pH的变化幅度小于HB溶液，图像与题意不符，C项错误；该可逆反应的正反应是吸热反应，恒定压强，升高温度，平衡正向移动，CH3OCH3的转化率增大，图像与题意相符，D项正确。‎ ‎11．(2020·福建漳州模拟)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的‎2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,‎ ‎4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　C　)‎ A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1‎ B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1‎ C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1‎ D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1‎ ‎[解析]　设4 min时，生成H2O(g)的物质的量为6x ‎　　　　4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)n(总)‎ 起始/mol　4　 　3　 　0　 　0　　 7‎ 变化/mol　4x　　 3x　　 2x　　 6x ‎4 min/mol　4－4x　 3－3x　　 2x　 　6x　　7＋x 根据题意，＝0.4解得：x＝0.5 mol，‎ 则4 min内H2O的变化浓度为：Δc(H2O)＝＝1.5 mol·L－1，v(H2O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，再依据用各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得用各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1，C项符合题目要求。‎ ‎12．(2020·山西大同模拟)可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是(　A　)‎ ‎①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2‎ ‎②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ‎③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2︰2︰1的状态 ‎④混合气体的颜色不再改变的状态 ‎⑤混合气体的密度不再改变的状态 ‎⑥混合气体的压强不再改变的状态 ‎⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦　 B．②③⑤⑦‎ C．①③④⑤　 D．①②③④⑤⑥⑦‎ ‎[解析]　①中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，能说明反应达到平衡；②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态；③中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比；④混合气体的颜色不变，则表示有色物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡；⑤‎ 容器容积固定且气体质量守恒，故密度始终不变；⑥反应前后气体物质的量不相等，恒容容器中压强不变，说明各物质的物质的量不再变化；⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到平衡。‎ ‎[点拨]　变量不变可以说明反应达到平衡状态，不变量恒定不能说明反应达到平衡状态。‎ ‎13．(2019·湖北华中师大附中期中)现有下列四个图像：‎ 下列反应中全部符合上述图像的反应是(　B　)‎ A．图甲：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH1<0‎ B．图乙：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH2>0‎ C．图丙：4NH3(g)＋5O2(g)4NO＋6H2O(g)　ΔH3<0‎ D．图丁：H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)　ΔH4>0‎ ‎[解析]　由图像甲可知，升高温度，生成物含量增大，平衡正向移动，ΔH>0；相同温度时，增大压强，生成物含量减小，平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，A错误；由图像乙可知，升温，生成物含量增大，平衡正向移动，ΔH>0，B正确；由图像丙可知，增大压强，变大，n总变小；升温，变小，n总变大，C错误；由图像丁可知，增大压强，v逆>v正，平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，D错误。‎ ‎14．(2020·青岛模拟)在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是(　B　)‎ A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高 B．图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响 C．图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响 D．图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态 ‎[解析]　图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的百分含量增大，乙的温度较高，故A错误；图Ⅱ在t0时刻正逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的原因，故B正确；增大反应物的浓度瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件瞬间，正、逆速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应移动，应是增大压强的原因，故C错误；曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡状态，故D错误。‎ ‎15．(2020·安徽合肥调研)氨作为重要化工原料，被大量应用于工业生产。氨在不同催化剂条件下可发生下列两个反应：‎ 反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)‎ ΔH1＝－905.0 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)‎ ΔH2＝－1 266.6 kJ·mol－1‎ ‎(1)写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式：‎ ‎　2NO(g)N2(g)＋O2(g)　ΔH＝－180.8 kJ·mol－1　。‎ ‎(2)反应Ⅰ在容积固定的密闭容器中进行，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：‎ 浓度 时间　　‎ 第0 min ‎0.8‎ ‎1.6‎ ‎0‎ 第2 min ‎0.3‎ ‎0.975‎ ‎0.5‎ 第3 min ‎0.3‎ ‎0.975‎ ‎0.5‎ 第4 min ‎0.7‎ ‎1.475‎ ‎0.1‎ A．反应从开始到第2 min时，v(H2O)＝ 0.375 mol·L－1·min－1 。‎ B．在第3 min时，改变的反应条件可能是 c (填序号)。‎ a．使用催化剂　　b．减小压强 c．升高温度　　d．增加O2的浓度 C．该反应达到平衡状态的标志是 b (填序号)。‎ a．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度不再变化 b．单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3‎ c．百分含量w(NH3)＝w(NO)‎ d．反应速率v(NH3)︰v(O2)︰v(NO)︰v(H2O)＝4︰5︰4︰6‎ ‎(3)A．若在容积为‎2 L的密闭容器中充入8 mol NH3(g)和6 mol O2(g)，发生反应Ⅱ。保持其他条件不变，在相同时间内测得c(N2)与温度的关系如图所示。在T‎1 ℃‎下，NH3的平衡转化率为　60%　。‎ B．图中a、c两点对应的容器内部压强pa < pc(填“>”“<”或“＝”)‎ ‎[解析]　(1)已知：Ⅰ 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－905.0 kJ·mol－1，Ⅱ 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1 266.6 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由(Ⅱ－Ⅰ)×可得2NO(g)O2(g)＋N2(g)，该反应的ΔH＝(ΔH2－ΔH1)×＝－180.8 kJ·mol－1。‎ ‎(2)A．反应从开始到第2 min时，v(H2O)＝v(NO)＝×＝0.375 mol·L－1·min－1。B．因为该反应为气体体积增大的放热反应，从第3 min到第4 min，根据数据可知反应按比例向逆反应方向进行，使用催化剂不能使平衡移动，a项错误；减小压强，平衡向气体体积增大的正反应方向移动，b项错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，c项正确；增加O2的浓度，平衡向正反应方向移动，d项错误。C．恒温恒容条件下，混合气体的总质量不变，则混合气体的密度一直不变，不能作为达到平衡状态的标志，a项错误；单位时间内消耗n mol NO的同时消耗n mol NH3，说明正、逆反应速率相等，可作为达到平衡状态的标志，b项正确；w(NH3)＝w(NO)，反应不一定达到平衡状态，所以不能作为达到平衡状态的标志，C项错误；各物质的反应速率之比始终等于相应物质的化学计量数之比，所以不能作为达到平衡状态的标志，d项错误。‎ ‎(3)A．T‎1 ℃‎下，c(N2)＝1.2 mol·L－1，则生成的氮气的物质的量为1.2 mol·L－1×‎2 L＝2.4 mol，根据反应4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)可知消耗的氨气的物质的量为4.8 mol，故其转化率为×100%＝60%；B．由题图可知，a、c两点c(N2‎ ‎)相同，说明反应物的转化率相同，则a、c两点气体的总物质的量相同，又Tc>Ta，根据理想气体状态方程可知Pa