高考章节测试072化学平衡状态 化学平衡常数.docx
《高考章节测试072化学平衡状态 化学平衡常数.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考章节测试072化学平衡状态 化学平衡常数.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考章节测试072化学平衡状态化学平衡常数
第二节化学平衡和化学反应的方向
第1课时化学平衡状态化学平衡常数
1.在一密闭容器中进行反应：
2SO2（气）＋O2（气）
2SO3（气）已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1。
当反应达到平衡时，可能存在的数据是（ ）
A．SO2为0.4mol·L－1，O2为0.2mol·L－1B．SO2为0.25mol·L－1
C．SO3为0.4mol·L－1D．SO2、SO3均为0.15mol·L－1
2．可逆反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g）的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。
下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）
A．3v正（N2）＝v正（H2）B．v正（N2）＝v逆（NH3）
C．2v正（H2）＝3v逆（NH3）D．v正（N2）＝3v逆（H2）
3．将CoCl2溶解于盐酸中可以形成CoCl
，在溶液中存在下面的化学平衡：
Co2＋＋4Cl－
CoCl
；ΔH>0
粉红色 蓝色
下列说法正确的是（ ）
A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的平衡常数K＝
C．将盛有CoCl2和盐酸混合液的试管置于热水中，试管内溶液为红色
D．增大Cl－浓度，平衡向正反应方向移动，Co2＋、Cl－浓度都减小
4．在恒温、恒容下，发生如下反应：
2A（g）＋2B（g）
C（g）＋3D（g），现从两条途径分别建立平衡。
途径Ⅰ：
A、B的起始浓度均为2mol·L－1；途径Ⅱ：
C、D的起始浓度分别为2mol·L－1和6mol·L－1。
以下叙述正确的是（ ）
A．达到平衡时，途径Ⅰ的反应速率等于途径Ⅱ的反应速率
B．达到平衡时，途径Ⅰ所得混合气体的压强等于途径Ⅱ所得混合气体的压强
C．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量相同
D．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量不相同
5．已知反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）：
某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。
根据图示回答下列问题：
（1）将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10MPa。
该反应的平衡常数等于________。
（2）平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）________K（B）（填“>”“<”或“＝”）。
6.在一固定容积的密闭容器中，保持一定条件下进行以下反应：
X（g）＋2Y（g）
3Z（g），已知加入1molX和3molY，达到平衡后，生成amolZ。
（1）达到平衡时，Z在反应混合气体中体积分数是___________________________。
（2）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molX和6molY，达到平衡后，Z的物质的量为________mol。
（3）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molX和8molY，若要求Z在反应混合气体中体积分数不变，则还需加入Z________mol。
（4）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入0.5molX，则需加入________molY，________molZ，才能使平衡时Z为0.9amol。
一、选择题
1．在一定温度下的密闭容器中，加入1molCO和1molH2O（g）发生反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），达到平衡时测得n（H2）为0.5mol，下列说法不正确的是（ ）
A．在该温度下平衡常数K＝1B．平衡常数与反应温度无关
C．CO的转化率为50%D．其他条件不变改变压强平衡不移动
2．下列说法错误的是（ ）
A．对于反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g） ΔH>0，升高温度会加快化学反应速率
B．合成氨反应中，当3v（NH3）正＝2v（H2）逆时，反应达到平衡
C．将nmolH2（g）、nmolI2（g）和2nmolH2（g）、2nmolI2（g）分别充入两个体积相等的恒温恒容的容器中，平衡时H2的转化率前者小于后者
D．对于反应PCl5（g）
PCl3（g）＋Cl2（g），达到平衡后，若保持温度容积不变，又加
入一定量的PCl5，则该平衡向正方向移动，但平衡时PCl5的转化率减小
3.下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ）
A．改变外界条件不能改变化学反应的限度
B．当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态
C．当某反应体系中气体的压强不再改变时，该反应一定达到了反应限度
D．当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等
4．已知：
4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g） ΔH＝－1025kJ·mol－1，该反应是一个可逆反应。
若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（ ）
5．工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：
SiCl4（g）＋2H2（g）
Si（s）＋4HCl（g）；ΔH＝＋QkJ·mol－1（Q>0）
某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应（此条件下为可逆反应），下列叙述正确的是（ ）
A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率
B．若反应开始时SiCl4为1mol，则达平衡时，吸收热量为QkJ
C．反应至4min时，若HCl浓度为0.12mol·L－1，则H2的反应速率为0.03mol·L－1·min－1
D．当反应吸收热量为0.025QkJ时，生成的HCl通入100mL1mol·L－1的NaOH溶液恰好反应
6．一定条件下，在体积为10L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：
2X（g）＋Y（g）
Z（g），经60s达到平衡，生成0.3molZ，下列说法正确的是（ ）
A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol·L－1·s－1
B．将容器体积变为20L，Z的平衡浓度变为原来的
C．若增大压强，则物质Y的转化率减小
D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH>0
7．在相同温度和压强下，对反应CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g）进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表
验
实
量
的
质
物
质
物
CO2
H2
CO
H2O
甲
amol
amol
0mol
0mol
乙
2amol
amol
0mol
0mol
丙
0mol
0mol
amol
amol
丁
amol
0mol
amol
amol
上述四种情况达到平衡后，n（CO）的大小顺序是（ ）
A．乙＝丁>甲＝丙B．甲>乙>丙>丁C．乙＝甲>丁＝丙D．丁>丙>乙>甲
8．在一恒定容积的容器中充入4molA和2molB发生如下反应：
2A（g）＋B（g）
xC（g），达到平衡后，C的体积分数为W%，若维持容积和温度不变，按1.2molA、0.6molB和2.8molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为（ ）
A．只能为2B．只能为3C．可能为2，也可能为3D．无法确定
9．在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：
X（g）＋2Y（g）
2Z（g），不能作为反应达到平衡的标志是（ ）
A．容器内压强不随时间变化
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2
D．单位时间消耗0.1molX同时消耗0.2molZ
10．如右图中，P为一可自由滑动的活塞，关闭K，分别向容器A、B中各充入2molX、2molY，起始时，VA＝aL，VB＝0.8aL（连通管的体积忽略不计），在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下述反应：
3X（g）＋3Y（g）
2Z（g）＋2W（g），达到平衡时，VB＝0.6aL。
下列说法错误的是（ ）
A．B中X的转化率为75%
B．A中X的转化率比B中的低
C．平衡时A中混合气体密度比B小
D．打开K，一段时间后反应再次达到平衡，则B的体积为1.2aL
二、非选择题
11．在一定温度下将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：
3A（g）＋B（g）
2C（g）＋2D（g）,2分钟末反应达到平衡状态，生成了0.8molD，请填写下面空白。
（1）B的平衡浓度为________。
（2）A的转化率为________。
（3）用D表示的平均反应速率为________。
（4）如果缩小容器容积（温度不变），达到新平衡时混合气体的密度________、平均相对分子质量________。
（两空均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行，开始加C和D各4/3mol，要使平衡时各物质的质量分数与原平衡时相等，则还应加入________molB物质。
12．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
T/°C
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
（1）该反应为________反应（填“吸热”“放热”）。
（2）能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是________。
a．容器中压强不变b．混合气体中c（CO）不变
c．v正（H2）＝v逆（H2O）d．c（CO2）＝c（CO）
（3）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molCO2和1molH2充分反应达平衡时，CO的平衡浓度为0.25mol·L－1，试判断此时的温度为________°C。
（4）若在（3）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2molCO2和3molH2充分反应达平衡时，H2的物质的量为________。
a．等于1.0molb．大于1.0molc．大于0.5mold．无法确定
13．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：
（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝_________________________，
升高温度，K值________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）500°C时，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）＝________用（nB、tB表示）。
（3）在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系的体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是___。
a．氢气的浓度减小b．正反应速率加快，逆反应速率也加快
c．甲醇的物质的量增加d．重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）增大
（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是：
________________（用化学方程式表示）。
14.甲酸甲酯水解反应方程式为：
HCOOCH3（l）＋H2O（l）
HCOOH（l）＋CH3OH（l） ΔH>0某小组通过实验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）。
反应体系中各组分的起始量如下表：
组分
HCOOCH3
H2O
HCOOH
CH3OH
物质的量/mol
1.00
1.99
0.01
0.52
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间（t）的变化见下图：
（1）根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：
反应时间范围/min
0～5
10～15
20～25
30～35
40～45
50～55
75～80
平均反应速率/（10－3mol·min－1）
1.9
7.4
7.8
4.4
1.6
0.8
0.0
请计算15～20min范围内甲酸甲酯的减少量为________mol，甲酸甲酯的平均反应速率为________mol·min－1（不要求写出计算过程）。
（2）依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因：
_________。
（3）上述反应的平衡常数表达式为：
K＝
，则该反应在温度T1下的K值为________。
（4）其他条件不变，仅改变温度为T2（T2大于T1），画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
1.
解析：
若SO2、O2完全反应，c（SO3）最高可达0.4mol·L－1；SO3完全分解，c（SO2）、c（O2）最高可达0.4mol·L－1、0.2mol·L－1。
但反应为可逆反应，不可能进行到底。
所以0.4mol·L－1＞c（SO2）＞0，0.2mol·L－1＞c（O2）＞0，0.4mol·L－1＞c（SO3）＞0。
D项表示平衡时反应物SO2和生成物SO3均减少，这是不可能的，违反了质量守恒定律。
答案：
B
2．
解析：
当正向反应速率等于逆向反应速率时，可逆反应达到平衡状态。
根据化学方程式中NH3和H2的计量关系，可以看出正反应在单位时间内有3molH2发生化合反应，必定同时生成2molNH3，故有2v正（H2）＝3v正（NH3）。
这时逆反应如果同时有2molNH3发生分解反应，NH3的物质的量就相当于没有变化，“表面上好像静止”达到平衡状态。
所以当2v正（H2）＝3v逆（NH3）时，NH3的正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态。
答案：
C
3．
解析：
升高温度，正、逆反应速率都增大，A错；该反应的正反应为吸热反应，所以在热水中平衡向正反应方向移动，溶液为蓝色，C错；增大Cl－浓度，平衡向正反应方向移动，Co2＋浓度减小，而Cl－浓度增大，D错。
答案：
B
4．在恒温、恒容下，发生如下反应：
2A（g）＋2B（g）
C（g）＋3D（g），现从两条途径分别
解析：
该反应为两端气体分子数相等的反应，故途径Ⅰ和途径Ⅱ建立了等效平衡。
达到平衡时，各成分的物质的量虽然不同，但体系内各组分的百分含量相同，故选C。
答案：
C
5．
解析：
由图象可知，当压强为0.10MPa时，SO2的平衡转化率是0.80，则SO2转化量为：
0.20mol·L－1×0.80＝0.16mol·L－1
2SO2 ＋ O2
2SO3
始态：
0.2mol·L－1 0.1mol·L－1 0
变化：
0.16mol·L－10.08mol·L－10.16mol·L－1
平衡：
0.04mol·L－10.02mol·L－10.16mol·L－1
K（A）＝
＝
＝800L·mol－1。
由于温度恒定不变，由A点到B点引起平衡移动的原因是压强改变，故平衡常数不变。
答案：
（1）800
（2）＝
6.
解析：
（1）该反应为气体总物质的量保持不变的反应，平衡时气体中Z的体积分数为
×100%＝25a%。
（2）相同实验条件下，将X、Y的物质的量变为原来的2倍，即达到平衡时，Z的物质的量也变为原来的2倍，则n（Z）平＝2amol。
（3）Z的体积分数保持不变，说明建立等效平衡，根据“等比等效”
＝
，解得n（Z）＝6mol。
（4）平衡时Z的物质的量为0.9amol，相当于X、Y的起始加入量分别为0.9mol、2.7mol，若开始时加入0.5molX，则开始时加入的Y、Z的物质的量分别满足关系：
n（Y）＋
＝2.7mol，0.5mol＋
＝0.9mol，解得n（Z）＝1.2mol，n（Y）＝1.9mol。
答案：
（1）25a%
（2）2a （3）6 （4）1.9 1.2
1．
解析：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g）
起始（mol） 1 1 0 0
反应（mol） 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡（mol） 0.5 0.5 0.5 0.5
由反应方程式及以上数据判断可得，A、C、D项均正确。
平衡常数与反应温度有关，B错。
答案：
B
2．
解析：
对于反应H2（g）＋I2（g）
2HI（g），反应前后气体的物质的量不变，只要起始充入H2和I2的物质的量之比相同，就满足等效平衡，平衡时H2的转化率相同，故C项错。
答案：
C
3.
解析：
A项，外界条件改变时，可能会改变反应的限度。
C项，如反应H2（g）＋I2（g）
2HI（g），在恒容条件下，压强一直不变，因此压强不变不能作为达到反应限度的标志。
D项，反应达到限度时，反应物和生成物的浓度不再变化，并不一定相等。
答案：
B
4．
解析：
从题给的可逆反应方程式看：
温度升高平衡向逆反应方向移动，使NO含量降低而不是升高。
压强增大平衡逆向移动，NO含量降低，达平衡所需时间短。
使用催化剂可加快反应速率，所以达到平衡所需时间短。
答案：
C
5．
解析：
A项，增大压强，平衡向逆反应方向移动，SiCl4的转化率减小；B项，由于此反应为可逆反应，开始时加入1molSiCl4，并不能全部转化为Si，所以吸收的热量小于QkJ；C项，v（H2）＝
v（HCl）＝
×
＝0.015mol·L－1·min－1。
D项，当反应吸收热量为0.025QkJ时，产生n（HCl）＝4mol×
＝0.1mol＝n（NaOH），故恰好反应。
答案：
D
6．
解析：
A项，v（X）＝2v（Z）＝2×
＝0.001mol·L－1·s－1；B项，扩容即减小反应体系的压强，平衡左移，故重新平衡时Z的浓度小于原来的
；C项，Y的转化率增大；D项，升温，X的体积分数增大，平衡左移，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0。
答案：
A
7．
解析：
根据平衡移动理论，四种情况的反应物起始量可折合成下表情况：
物质物质的量实验
CO2
H2
CO
H2O
甲
amol
amol
0mol
0mol
乙
2amol
amol
0mol
0mol
丙
amol
amol
0mol
0mol
丁
2amol
amol
0mol
0mol
所以乙和丁相当于提高了反应物（CO2）的初始量，平衡向正反应方向移动，n（CO）相对于甲和丙提高，故有乙＝丁>甲＝丙。
答案：
A
8．
解析：
根据等效平衡原理，可认为A物质由4mol改变为1.2mol的同时，Δn（A）＝4mol－1.2mol＝2.8mol，而Δn（C）＝2.8mol，此时x＝2符合题意。
又因为该容器定容，若为等体积反应，只要加入的A、B符合2∶1时，起始时加入各物质，物质的量为多少，并不影响该平衡，所以当x＝3时，n（A）∶n（B）＝2∶1，与C物质加入的多少并无关系，据此分析x＝2，x＝3均符合题意。
答案：
C
9．
解析：
该反应为正反应是气体物质的量减小的反应。
容器内压强不随时间变化时，即气体的物质的量不再变化，各物质的浓度也不再变化时，表明该反应达到了平衡状态。
因此A、B正确；容器内X、Y、Z浓度之比为1∶2∶2为某一时刻的特殊情况，不具有普遍性，反应的任何时刻都具备单位时间内消耗0.1molX必生成0.2molZ这一关系，而同时消耗0.2molZ，则表明反应已达平衡状态。
答案：
C
10．
解析：
打开K，则相当于起始在容器中加入4molX,4molY，与没打开K时B相比，是同温同压条件下建立等效平衡，则打开K后平衡时混合气体的体积为1.2aL，则VB＝0.2aL。
答案：
D
二、非选择题
11．
解析：
根据题意可得：
3A（g） ＋ B（g）
2C（g） ＋ 2D（g）
起始（mol）：
2 2 0 0
转化（mol）：
3xx2x 2x
平衡（mol）：
2－3x2－x2x 0.8
所以2x＝0.8mol，即x＝0.4mol，所以达到平衡时B的物质量浓度为
＝0.8mol/L；A的转化率为
×100%＝60%；v（D）＝
＝
0.2mol/（L·min）；由于缩小容积时平衡状态不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的密度增大。
molC和
molD按系数换算为2molA和
molB，相对于最初加入2molA和2molB，还需再加
molB。
答案：
（1）0.8mol/L
（2）60%
（3）0.2mol/（L·min）
（4）增大 不变 （5）4/3
12．
解析：
（1）根据升高温度，平衡常数增大，即向正反应方向移动，故该反应为吸热反应。
（2）化学平衡状态可根据等速标志v正＝v逆和浓度不变标志确定。
（3）计算平衡常数，从而确定温度。
（4）加入2molCO2和3molH2，氢气相对过量，达平衡时H2的物质的量大于1.0mol。
答案：
（1）吸热
（2）bc （3）830 （4）b
13．
解析：
（1）根据温度升高，甲醇的量减小，说明升高温度平衡左移，K值减小。
（2）v（CH3OH）∶v（H2）＝1∶2⇒v（H2）＝
＝
mol·L－1·min－1。
（3）增大压强，平衡正向移动，且v正、v逆都增大。
（4）CO2可抑制CO与Cu2O反应。
答案：
（1）
减小
（2）
mol·L－1·min－1 （3）bc
（4）Cu2O＋CO
2Cu＋CO2
14.
解析：
（1）15min时甲酸甲酯转化率为6.7%,20min时甲酸甲酯转化率为11.2%，则其减少量为：
1．00×11.2%－1.00×6.7%＝0.045mol。
平均反应速率为：
＝
＝9×10－3mol·min－1
（2）由表中数据及
（1）中计算出的15～20min的平均反应速率可知，反应前期反应速率增加，随着反应的进行反应速率增加更快，反应后期反应速率又减小。
结合影响反应速率的因素可推测是反应中生成的甲酸具有催化作用。
反应初期生成甲酸量少，催化效果不明显，反应速率较慢，随着生成甲酸量增多，催化效果显著，反应速率明显增大，到反应后期，浓度对反应速率的影响起主导作用，使反应速率减小。
（3）平衡时甲酸甲酯转化率为24.0%，则：
HCOOCH3＋H2O
HCOOH＋CH3OH
起始量 1.00 1.99 0.01 0.52
反应量 0.24 0.24 0.24 0.24
平衡量 0.76 1.75 0.25 0.76
则K＝
＝
＝0.14
（4）升高温度，反应速率加快，达到平衡时间短；该反应是吸热反应，升高温度时平衡向正反应方向移动，故T2比T1温度下甲酸甲酯转化率要高；抓住这两点，则不难画出示意图。
答案：
（1）0.045 9.0×10－3
（2）该反应中甲酸具有催化作用。
①反应初期：
虽然甲酸甲酯量较大，但甲酸量很小，催化效果不明显，反应速率较慢；
②反应中期：
甲酸量逐渐增多，催化效果显著
升级会员 