高中化学化学平衡的移动强化训练试题.docx
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高中化学化学平衡的移动强化训练试题
化学平衡的移动
一、选择题
1.对于达到平衡的可逆反应:
X+YW+Z,增大压强则正、逆反应速率(v)的变化如图所示,分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是( )。
A.Z、W为气体,X、Y中之一为气体
B.Z、W中之一为气体,X、Y为非气体
C.X、Y、Z皆为气体,W为非气体
D.X、Y为气体,Z、W中至少有一种为气体
解析 由题意和图像可知,压强增大,正逆反应速率都增大,且平衡向正反应方向移动,这说明反应物和生成物中都有气体,且正反应是气体体积减小的反应。
因此可以得出:
X、Y都是气体,W、Z中只有一种为气体,符合这一条件的只有C选项。
答案 C
2.在10L密闭容器中,A、B、C三种气
态物质构成了可逆反应体系;某温度时,A、B、C物质的量与时间的关系如图一,C的百分含量与温度的关系如图二。
下列分析不正确的是( )
A.0~4min时,A的平均反应速率为0.1mol/(L·min)
B.该反应的平衡常数表达式为:
K=
C.由T1向T2变化时,v正>v逆
D.此反应的正反应为放热反应
解析由图一知在4min时A消耗0.4mol,故0~4min时,A的平均反应速率为:
0.4mol/(10L×4min)=0.01mol/(L·min);根据图一所示A、B、C物质的量的变化,可知该可逆反应为:
2A(g)+B(g)C(g),由此可知B正确;由图二知在T3时反应达到平衡,故在T3前,反应一直正向进行,v正>v逆;由T3升温到T4时,C%减小,说明平衡逆向进行,故可判知正反应为放热反应。
答案A
3.某温度下的2L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。
下列说法正确的是( )。
X
Y
W
n(起始状态)/mol
2
1
0
n(平衡状态)/mol
1
0.5
1.5
A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=
B.升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH>0
C.增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动
D.该温度下,再向容器中通入3molW,达到平衡时,n(X)=2mol
解析 根据提供数据,平衡建立过程中X、Y减少的物质的量分别为1mol、0.5mol,W增加的物质的量为1.5mol,故该反应的化学方程式为2X(g)+Y(g)3W(g),化学平衡常数表达式为K=
,A错误;升高温度,若W的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,B错误;增大压强,正、逆反应速率均增大,但反应前后气体分子数不变,平衡不移动,C错误;该温度下,再向容器中通入3molW,等效于起始时充入4molX、2molY,所达平衡与原平衡等效,X的百分含量不变,因此,达平衡时n(X)=2mol,D正确。
答案 D
4.H2和CO2在高温下发生反应:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)。
下表是986℃时,在容积不变的密闭容器中进行反应的四组数据:
编号
起始浓度/(mol·L-1)
平衡浓度/(mol·L-1)
c0(H2)
c0(CO2)
c0(H2O)
c0(CO)
c(H2)
c(CO2)
c(H2O)
c(CO)
1
1.0
1.0
0
0
0.44
0.44
0.56
0.56
2
1.0
2.0
0
0
0.27
1.27
0.73
0.73
3
0
0
2.0
2.0
0.88
0.88
1.12
1.12
4
0.2
0.4
0.6
0.8
0.344
0.544
0.456
0.656
下列叙述中正确的是( )。
①该温度下反应的平衡常数约为1.62 ②该反应的平衡常数与反应的起始浓度无关 ③增大CO2的起始浓度,可使CO2的转化率增大 ④从反应开始至达到平衡状态,混合气体的密度没有发生改变
A.②③B.①②③
C.①②④D.①③
解析 此温度下K=
=
=1.62,平衡常数K只是温度的函数,与起始浓度无关,故①②正确;增大CO2起始浓度,CO2转化率降低,③错误;反应体系中各物质均为气体,且容积不变,故从始至终密度不变,④正确。
答案 C
5.某恒温密闭容器发生可逆反应:
Z(?
)+W(?
)===X(g)+Y(?
)
ΔH,在t1时刻反应达到平衡,在t2时刻缩小容器体积,t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。
下列有关说法中正确的是( )。
A.Z和W在该条件下至少有一个是为气态
B.t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等
C.若在该温度下此反应平衡常数表达式为K=c(X),则t1~t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等
D.若该反应只在某温度T0以上自发进行,则该反应的平衡常数K随温度升高而增大
解析 从图中看出v(正)不随反应时间和压强改变而改变,说明反应物为固态或液体,则反应过程中生成物的平均摩尔质量也是一定值。
所以A、B均不正确;平衡常数只与温度有关,该温度下平衡常数表达式为K=c(X),是一定值;C不正确;该反应只能在温度为T0以上才能自发进行,说明该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,D正确。
答案 D
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)
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.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快
C.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
解析反应中S为液体(l)两侧气体反应前后不一致,故随着反应的进行压强变化,A项错;平衡时,分离出硫,其他条件不变,正反应速率不变,B项错;平衡时,其他条件不变,升高温度,平衡向逆反应方向
移动,SO2的转化率减小,C项错;平衡常数仅与温度有关,故其他条件不变时,使用不同的催化剂,该反应的平衡常数不变,D项对。
答案D
7.在容积为2L的3个密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)xC(g),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有关数据如下:
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
3molA、2molB
6molA、
4molB
2molC
到达平衡的时间/min
5
8
A的浓度/(mol·L-1)
c1
c2
C的体积分数
w1
w3
混合气体密度/(g·L-1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )。
A.若x<4,则2c1<c2
B.若w3=w1,可断定x=4
C.无论x的值是多少,均有2ρ1=ρ2
D.容器甲中反应从开始到达平衡平均速率为v(A)=0.3mol·L-1·min-1
解析 A项,若甲、乙建立等效平衡,则2c1=c2,但乙对于甲而言,相当于体积减小压强增大,由于x<4,则平衡正向移动,所以2c1>c2,错误;B项,起始甲中投入量与化学方程式化学计量数比不等,故w3不可能等于w1,x的值也不能确定,错;C项,起始乙投入的量是甲的2倍,根据质量守恒定律知,反应前后总质量不变,而容积体积又相等,故有2ρ1=ρ2,正确;D项,v(A)=
,错误。
答案 C
二、非选择题
8.在T℃条件下,向1L固定体积的密闭容器M中加入2molX和1molY,发生如下反应:
2X(g)+Y(g)aZ(g)+W(g) ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0,a为正整数)。
当反应达到平衡后,反应放出的热量为Q1kJ,物质X的转化率为α;若平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则
(1)化学计量数a的值为________。
(2)下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是________。
A.容器内压强一定 B.容器内气体的密度一定
C.容器内Z分子数一定D.容器内气体的质量一定
(3)温度维持T℃不变,若起始时向容器M中加入的物质的量如下列各项,则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1kJ的是________(稀有气体不参与反应)。
A.2molX、1molY、1molAr
B.amolZ、1molW
C.1molX、0.5molY、0.5amolZ、0.5molW
D.2molX、1molY、1molZ
(4)温度维持T℃不变,若起始时向容器M中加入4molX和6molY,若达到平衡时容器内的压强减小了10%,则反应中放出的热量为________kJ。
(5)温度维持T℃不变,若在一个和原容器体积相等的恒压容器N中,加入2molX和1molY发生如上反应并达平衡,则________(选填M或N)容器中的反应先达到平衡状态,容器中X的质量分数M________N(选填>、<、=符号)。
(6)已知:
该反应的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃
200
250
300
350
平衡常数K
9.94
5.2
1
0.5
若在某温度下,2molX和1molY在容器M中反应达平衡,X的平衡转化率为50%,则该温度为________℃。
解析
(1)由于反应物和生成物均为气体,气体的总质量不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动,混合气体的平均相对分子质量减小,说明平衡向气体体积增大的方向移动,因此a等于1。
(2)恒容,且是反应前后气体体积不等的反应,故压强不变,可以作为平衡的标志,A正确;由于反应物和生成物均为气体,气体的总质量固定,容器体积固定,所以密度一定,B、D错误;C项中Z分子数一定,说明平衡不移动,正确。
(3)A项,充入“惰性气体”,不影响平衡的移动,符合,正确;B项,从逆反应方向建立平衡,需要吸收能量,错误;C项,不能确定平衡建立的方向,若逆向建立平衡,则吸热,若正向建立平衡,则Q2<Q1,错误;D项,增加Z的量,相当于平衡逆向移动,放出热量少,错误。
(4)压强减少10%,说明气体的总物质的量减少10%,即1mol,由2X(g)+Y(g)Z(g)+W(g),可知当有2molX反应时,气体的总物质的量减少1mol,说明有2molX参加反应,则放出热量为QkJ。
(5)由于这是气体体积减小的反应,所以恒压条件下,气体的体积减小,相对于原平衡,相当于加压,平衡正向移动,X的体积分数减小。
化学反应速率加快,先达到平衡。
(6)由题X的平衡转化率为50%,则平衡时c(X)=1mol·
L-1,c(Y)=0.5mol·L-1,c(Z)=c(W)=0.5mol·L-1,K=
=0.5,则温度为350℃。
答案
(1)1
(2)AC (3)A (4)Q (5)N > (6)350
9.将1molI2(g)和2molH2(g)置于某2L的密闭容器中,在一定温度下发生反应:
I2(g)+H2(g)
2HI(g) ΔH<0,并达到平衡,HI的体积分数φ(HI)随时间变化如曲线(Ⅱ)所示,试回答问题:
(1)达平衡时,I2(g)的物质的量浓度为________。
(2)若改变反应条件,在甲条件下φ(HI)的变化如曲线(Ⅰ)所示,在乙条件下φ(HI)的变化如曲线(Ⅲ)所示,则甲条件可能是________,乙条件可能是________(填入下列条件的序号)。
①恒容条件下,升高温度 ②恒容条件下,降低温度
③恒温条件下,缩小反应容器体积 ④恒温条件下,扩大反应容器体积 ⑤恒温、恒容条件下,加入适当催化剂
解析:
(1)设达平衡时,I2(g)的物质的量浓度为x,依题意,有
I2(g)+H2(g) 2HI(g)
起始物质的量(mol) 1 2
转化物质的量(mol) 1-2x 1-2x 2(1-2x)
平衡物质的量(mol) 2x 2-(1-2x) 2-4x
所以
=0.60,x=0.05mol/L。
(2)由曲线Ⅱ到曲线Ⅰ,缩短了化学平衡到达的时间,但由于HI的体积分数未变,故化学平衡并未发生移动。
根据影响化学平衡移动的因素和规律,应选择③⑤。
①②化学平衡都要移动,④会减慢反应速率。
答案:
(1)0.05mol/L
(2)③、⑤ ④
10.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。
化学家研究在催化剂作用下,通过下列反应:
CCl4+H2CHCl3+HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。
此反应伴随有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。
已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃。
(1)在密闭容器中,该反应达到平衡状态后,测得如下数据(假设不考虑副反应)。
实验序号
温度℃
初始CCl4浓度/(mol·L-1)
CCl4的平衡转化率
1
110
0.8
1.2
A
2
110
1
1
50%
3
100
1
1
B
①此反应的化学平衡常数表达式为________________,在110℃时平衡常数为________。
②实验1中,CCl4的转化率A________50%(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③实验2中,10h后达到平衡,H2的平均反应速率为________。
④实验3中,B的值________(选填序号)。
A.等于50%B.大于50%
C.小于50%D.从本题资料无法判断
(2)120℃时,在相同条件的密闭容器中,分别进行H2的初始浓度为2mol·L-1和4mol·L-1的实验,测得反应消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3的百分含量(y%)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线,虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线)。
①在图中的四条线中,表示H2起始浓度为2mol·L-1的实验消耗CCl4的百分率变化曲线是________(选填序号)。
②根据上图曲线,氢气的起始浓度为________mol·L-1时,有利于提高CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量。
你判断的依据是_________________________________________________。
解析
(1)因CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃,所以在110℃或100℃反应时各物质均为气态,其平衡常数K=
。
110℃时,由实验2可知反应中各物质的平衡浓度均为0.5mol·L-1,代入表达式计算得平衡常数为1。
实验1和实验2的反应温度相同,所以其平衡常数相同,利用平衡常数相等,可以求出实验1中CCl4的平衡转化率,然后与50%比较,对于实验3,因温度不同,又不知该反应的热效应,所以无法判断转化率的大小。
(2)氢气浓度越大反应越快,消耗CCl4的百分率变化就越快,相反就比较慢,所以H2起始浓度为2mol·L-1时,消耗CCl4的百分率变化曲线是c,H2的浓度越大,平衡正向移动的趋势越大,CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量也越大。
答案
(1)①K=
1 ②大于
③0.05mol·L-1·h-1 ④D
(2)①c ②4 H2的浓度越大,平衡正向移动的趋势越大,CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量也越大
11.SiCl4在室温下为无色液体,易挥发,有强烈的刺激性。
如SiCl4先转化为SiHCl3,再经氢气还原生成高纯硅。
一定条件下,在20L恒容密闭容器中发生SiCl4转化为SiHCl3的反应:
3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH=QkJ·mol-1。
2min后达到平衡,H2与SiHCl3的物质的量浓度分别为0.1mol·L-1和0.2mol·L-1。
(1)从反应开始到平衡,v(SiCl4)=________。
(2)该反应的平衡常数表达式为K=________,温度升高,K值增大,则Q________0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl4和H2(假设Si足量),当反应再次达到平衡时,与原平衡相比较,H2的体积分数将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)原容器中,通入H2的体积(标准状况下)为________。
(5)平衡后,将容器的体积缩为10L,再次达到平衡时,H2的物质的量浓度范围为________。
(6)图中x轴表示温度,y轴表示平衡混合气中H2的体积分数,a、b表示不同的压强,则压强a________b(填“>”、“<”或“=”)。
解析
(1)v(SiHCl3)=
=0.1mol·L-1·min-1,v(SiCl4)∶v(SiHCl3)=3∶4,v(SiCl4)=0.075mol·L-1·min-1。
(2)温度升高,K值增大,说明平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应。
(3)平衡后再充入与起始时等量的SiCl4和H2,相当于增大压强,平衡正向移动,H2的体积分数减小。
(4)Δc(SiHCl3)=0.2mol·L-1,则Δc(H2)=0.1mol·L-1,则起始时c(H2)=0.2mol·L-1,物质的量为4mol。
标准状况下体积为V(H2)=4mol×22.4L·mol-1=89.6L。
(5)体积变为原来的一半,若平衡不移动,则浓度变为原来的2倍,压强增大,平衡正向移动,H2浓度减小,所以0.1mol·L-1<c(H2)<0.2mol·L-1。
(6)压强增大,H2的体积分数减小,则A点压强大于B点。
答案
(1)0.075mol·L-1·min-1
(2)
> (3)减小 (4)89.6L
(5)0.1mol·L-1<c(H2)<0.2mol·L-1 (6)>