届高考化学第一轮总复习课时综合作业题.docx
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届高考化学第一轮总复习课时综合作业题
课时作业23 化学平衡状态 化学平衡常数
时间:
45分钟
一、选择题
1.用于净化汽车尾气的反应:
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),已知该反应在570K时的平衡常数为1×1059,但反应速率极慢。
下列说法正确的是( )
A.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
B.提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
C.增大压强,上述平衡右移,故可通过增压的方法提高尾气净化效率
D.提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂
答案:
D
解析:
因为该反应是可逆反应,不可能进行到底,A错误;再升高温度不符合实际,B错误;因平衡常数已经较大,增大压强虽然平衡正向移动,但对设备要求更高,故应通过提高反应速率而提高净化效率,故C错误,D正确。
2.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600(mol/L)-2
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
答案:
C
解析:
题中有一明显的错误,就是C选项中平衡常数增大,增大压强不可能使平衡常数增大。
其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关键是根据表中数据(0.1-0.05)
(0.2-0.05)
(0.1-0)=1
3
2可推导出:
X+3Y2Z。
3.在一固定容积的容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列说法正确的是( )
A.容器中气体的压强、密度不再发生变化,均可以说明该反应达到平衡状态
B.向容器中通入稀有气体He,压强增大,平衡向右移动,反应速率加快
C.如2v正(N2)=v逆(NH3),说明该反应达到了平衡
D.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
答案:
C
解析:
A项,由于体积不变,质量不变,密度不能作为平衡的标志,错误;He气体与反应无关,且体积不变,各物质浓度不变,平衡不移动,B错误;D项,降温,反应速率减慢,达到平衡所用时间延长,错误。
4.一定条件下,在密闭恒容容器中,能表示反应X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1
2
3
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmolZ,同时生成2nmolY
A.①② B.①④
C.②③D.③④
答案:
C
解析:
X、Y、Z的物质的量之比等于化学计量数之比,不能作为反应达到平衡状态的标志,①错;X、Y、Z的浓度保持不变可以作为反应达到平衡状态的标志,②对;该反应为反应前后气体分子数不相等的反应,密闭容器中压强保持不变可以作为反应达到平衡状态的标志,③对;单位时间内生成nmolZ,同时生成nmolY时正、逆反应速率相等,④错。
5.(2018·上海市嘉定区高三化学模拟)恒温、恒压下,1molA和1molB在一个容积可变的容器中发生如下反应:
A(g)+2B(g)2C(g)。
一段时间后达到平衡,生成amolC。
则下列说法不正确的是( )
A.物质A、B的转化率之比一定是1
2
B.起始时刻和达平衡后容器中的压强比为1
1
C.若起始放入3molA和3molB,则达平衡时生成3amolC
D.当v正(A)=v逆(C)时,可断定反应达到平衡
答案:
D
解析:
A项,平衡时,转化的A、B分别为
mol、amol,所以其转化率之比为
=1
2;B项,因为体积可变,平衡前后压强之比为1
1;C项,由于恒温恒压下建立平衡,起始量是原来的3倍,C的平衡量也应是原来的3倍;D项,不符合系数之比,不能断定反应达到平衡状态。
6.在一定条件下发生反应:
3A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g),在2L密闭容器中,把4molA和2molB混合,2min后达到平衡时生成1.6molC,又测得反应速率vB=0.2mol·L-1·min-1,则下列说法中正确的是( )
A.x=3
B.B的转化率为20%
C.平衡时气体压强是原来的0.94倍
D.达到平衡时A的浓度为1.4mol·L-1
答案:
D
解析:
反应的B的物质的量为0.2mol·L-1·min-1×2L×2min=0.8mol
3A(g)+2B(g)xC(g)+ 2D(g)
起始4mol2mol00
反应1.2mol0.8mol1.6mol0.8mol
平衡2.8mol1.2mol1.6mol0.8mol
所以可以计算出:
x=4,B的转化率为40%,平衡时气体压强是原来的1.07倍,达到平衡时A的浓度为1.4mol·L-1。
7.(2018·河南洛阳统考)1100℃,一定容积的密闭容器中发生反应:
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH=akJ·mol-1(a>0),该温度下K=0.263,下列有关该反应的说法中正确的是( )
A.达到化学平衡状态时,若c(CO)=0.100mol·L-1,则c(CO2)=0.0263mol·L-1
B.若要提高CO的转化率,则应该加入适当的过量FeO
C.若容器内压强不随时间变化,则可以判断该反应已达到化学平衡状态
D.若生成56gFe,则吸收的热量小于akJ
答案:
A
解析:
K=
=
=0.263,A选项正确;FeO是固体,增加FeO的量对反应速率及平衡均无影响,B选项错误;此反应为等体积反应压强不能作为判断平衡状态的标志,C选项错误;D选项,生成1molFe,吸收的热量为akJ,错误。
8.某条件下,恒容密闭容器中发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,下列说法中正确的是( )
A.用高效催化剂,可使CO2的平衡转化率增大
B.单位时间内消耗CO2和H2的物质的量比为1
3时,反应达到平衡
C.及时分离出CH3OH和H2O可提高CO2和H2的转化率
D.升高温度可使该反应的平衡常数增大
答案:
C
解析:
催化剂对化学平衡无影响,A错误;B选项均是表示正反应速率,错误;此反应是放热反应,升高温度平衡左移,化学平衡常数减小,D错误。
9.O3也是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。
O3可溶于水,在水中易分解,产生的[O]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。
常温常压下发生反应如下:
反应① O3O2+[O] ΔH>0 平衡常数为K1;
反应② [O]+O32O2 ΔH<0 平衡常数为K2;
总反应:
2O33O2 ΔH<0 平衡常数为K。
下列叙述正确的是( )
A.降低温度,K减小
B.K=K1+K2
C.适当升温,可提高消毒效率
D.压强增大,K2减小
答案:
C
解析:
A项,降温,总反应平衡右移,K增大,错误;B项,K1=
、K2=
、K=
=K1·K2,错误;C项,升温,反应①右移,c([O])增大,提高消毒效率,正确;D项,对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,错误。
10.某温度下,反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常数为400。
此温度下,在容积一定的密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L-1)
0.44
0.6
0.6
下列说法正确的是( )
A.CH3OH的起始浓度为1.04mol·L-1
B.此时逆反应速率大于正反应速率
C.平衡时,CH3OH的浓度为0.04mol·L-1
D.平衡时,CH3OH的转化率小于80%
答案:
C
解析:
CH3OH的起始浓度为1.64mol·L-1,A选项错误;依Q=
≈1.86<400,平衡右移,B错误;根据题意,可以利用“三部曲”求解,
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
:
1.64 0 0
:
2x x x
:
1.64-2x x x
K=
=400,所以x=0.8mol·L-1,C选项正确、D选项错误。
11.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生下列反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:
t/s
0
500
1000
1500
c(N2O5)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法不正确的是( )
A.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1B.500s内N2O5分解速率为2.96×10-3mol·L-1·s-1
C.T1温度下的平衡常数为K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%
D.达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的
,则c(N2O5)>5.00mol·L-1
答案:
A
解析:
此反应为吸热反应,升高温度平衡常数增大,A选项错误;B选项,Δc(N2O5)=(5.00-3.52)mol·L-1=1.48mol·L-1,v(N2O5)=
=2.96×10-3mol·L-1·s-1,正确;C选项,依据三部曲进行计算:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
始态(mol·L-1) 5.0 0 0
反应的量(mol·L-1) 2.50 5 1.25
平衡(mol·L-1) 2.50 5 1.25
N2O5的转化率=
×100%=50%,K=
=125,正确;D选项,将容器的体积压缩到原来的
,假设平衡不移动,c(N2O5)=5.00mol·L-1,但增大压强,平衡左移,c(N2O5)在5.00mol·L-1的基础上又增大,正确。
12.(2018·海淀区一模)一定条件下,反应:
6H2(g)+2CO2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)的数据如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.达平衡时,v正(H2)=v逆(CO2)
C.b点对应的平衡常数K值大于c点
D.a点对应的H2的平衡转化率为90%
答案:
D
解析:
A项,升温,CO2的转化率越小,平衡左移,正反应为放热反应,ΔH<0,错误;B项,应为v正(H2)=3v逆(CO2);C项,升温,平衡左移,b点温度高,其平衡常数小,错误;
D项,6H2(g)+2CO2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)
2 1 0 0
6x 2x x 3x
×100%=60%
x=0.3
所以H2的平衡转化率为
×100%=90%,正确。
二、非选择题
13.偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)===2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)(Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是________。
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:
N2O4(g)2NO2(g)(Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。
现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速率v(N2O4)=________mol·L-1·s-1。
答案:
(1)N2O4
(2)吸热
(3)ad 不变 0.1
解析:
(1)分析元素的化合价可知,N2O4中N元素的化合价由+4价变为0价,被还原,作氧化剂。
(2)升高温度,气体颜色加深,说明NO2的浓度增大,平衡正向移动,所以反应(Ⅱ)是吸热反应。
(3)因为反应N2O42NO2的正方向是气体的物质的量增大的方向,在恒压下建立平衡时,气体的体积应该增大,气体的质量不变,所以其密度为变量,当密度不再改变时说明反应达到平衡状态,a正确;温度一定时,反应的焓变为定值,所以焓变不变不能说明反应是否达到平衡状态,b错误;当v(正)=v(逆)时反应达到平衡状态,而c中均为v(正),故c错误;N2O4的转化率为变量,当其不变时说明反应达到平衡状态,d正确。
化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变。
根据题意可知,在0~3s时,NO2的平均速率是0.2mol·(L·s)-1,根据速率之比等于化学计量数之比可得,N2O4的速率是0.1mol·(L·s)-1。
14.一定条件下,体积为1L的密闭容器中发生如下反应:
SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g) ΔH=+148.9kJ·mol-1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填字母序号)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化
d.HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
反应时间/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态:
________。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大,该反应________(填序号)。
a.一定向正反应方向移动
b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的
d.一定是升高温度造成的
e.SiF4的平衡转化率一定增大
答案:
(1)bcd
(2)a=1.60(或b=0.80),说明在一定条件下,t1~t2时各组分的浓度(或物质的量)均不再发生改变,则t1时反应已经达到化学平衡状态
(3)ade
解析:
(2)0~t1min,反应消耗的SiF4为0.40mol,根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80mol,故a=1.60mol,t2min时,H2O仍为1.60mol,故b=0.80mol。
由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。
15.(2018·上海市金山区高三一模)铁是最常见的金属之一,铁可以形成多种氧化物、氢氧化物和盐类。
铁与二氧化碳、水在某一密闭体系中反应情况如下表所示:
化学反应
平衡
常数
温度
973K
1173K
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)
K1
1.47
2.15
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)
K2
2.38
1.67
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
K3
?
?
完成下列填空:
(1)反应①为________(填“吸热”或“放热”)反应。
根据反应①与②可以推导出同温下K1、K2与K3之间的关系,则K3=________(用K1、K2表示)。
(2)973K时,若反应③在一个容积为2L的反应容器内2min时达到平衡,有3mol电子发生转移,则在2min内v(CO2)=________。
若压缩容器的容积为原来的一半,平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”),CO2的浓度将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施有________。
答案:
(1)吸热 K2/K1
(2)0.375mol·L-1·min-1 不 增大 降温
解析:
(1)反应①升温K1增大,平衡右移,正反应为吸热反应。
K1=
K2=
K3=
所以K3=
(2)当有3mol电子转移时,参加反应的CO2为1.5mol,所以v(CO2)=
=0.375mol·L-1·min-1;由于反应③为等体积反应,压缩体积,平衡不移动,但CO2浓度增大。
973K时,K3≈1.62,1173K时,K3≈0.78,反应③为放热反应,所以降温,平衡右移,转化率及平衡常数均增大。
16.汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致:
N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH>0。
已知该反应在2404℃时,平衡常数K=6.4×10-3。
请回答下列问题。
(1)该反应的平衡常数表达式为_______________________________________________。
(2)该温度下,向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol,平衡时,N2的转化率是________%(保留整数)。
(3)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应________(填“处于化学平衡状态”、“向正方向进行”或“向逆方向进行”),理由是______________________________。
(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是________。
(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。
与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案:
(1)K=
(2)4
(3)向正方向进行
(4)AC (5)不变