第02讲 化学平衡状态、化学平衡的移动 01 模拟基础练 【题型一】化学平衡状态 【题型二】化学平衡移动 02 重难创新练 03 真题实战练
题型一 化学平衡状态
1.(2024·安徽六安·模拟预测)硫元素形成的化合物有着广泛的用途,其中过二硫酸是一种强氧化剂,可用作氧化剂和漂白剂,过二硫酸及其盐都是不稳定的,加热时分解,溶于水会发生一定程度的水解,电解硫酸钾溶液可得过二硫酸钾。氮、硫的氧化物无害化、再利用具有重要意义,可利用下面反应进行氮、硫的氧化物再利用:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-83.6 kJ mol 1。下面说法正确的是
A.NO2、SO2体积比保持不变可用来判定平衡状态
B.加压可加快反应速率,使平衡时SO3产量提高
C.恒容条件下,投料物质的量比为1:1,若NO2平衡转化率为60%,则平衡常数为2.25
D.NO可直接用NaOH溶液吸收,制取NaNO2
【答案】C
【解析】A.不确定两者初始投料比,不确定NO2、SO2体积比是否为变量,其保持不变不可用来判定平衡状态,A错误;B.反应为气体分子数不变的反应,加压可加快反应速率,但不会使平衡时SO3产量提高,B错误;C.恒容条件下,投料物质的量比为1:1,假设投料均为1mol,若NO2平衡转化率为60%,反应二氧化氮、二氧化硫0.6mol,平衡时二氧化氮、二氧化硫0.4mol,三氧化硫、一氧化氮0.6mol,则平衡常数为,C正确;D.NO不和氢氧化钠反应,不可直接用NaOH溶液吸收,D错误;故选C。
2.(2024·海南·三模)是廉价的碳资源,将其甲烷化具有重要意义。其原理为。在某密闭容器中,充入1mol和4mol发生上述反应。下列叙述正确的是
A.反应物的总能量小于生成物时总能量
B.恒温、恒压条件下,充入He,平衡向逆反应方向移动
C.在恒温、恒容条件下进行反应,容器中气体密度不再变化,说明已达到平衡状态
D.升高温度可增大活化分子的百分数及有效碰撞频率,因而温度越高越利于获得甲烷
【答案】B
【解析】A.该反应是放热反应,故反应物的总能量小于生成物时总能量,故A错误;B.恒温、恒压条件下,充入He,容器体积增大,平衡向逆反应方向移动,故B正确;C.在恒温、恒容条件下进行反应,气体的密度始终不变,不能说明达到平衡,故C错误;D.升高温度平衡逆向移动,甲烷的产率会降低,故D错误。答案选B。
3.(22-23高三下·海南海口·阶段练习)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是
实验操作 现象 结论
A 将铁锈溶于浓盐酸,滴入溶液 紫色褪去 铁锈中含有二价铁
B 向麦芽糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热,加入新制的悬浊液 有砖红色沉淀 麦芽糖已经发生水解
C 石蜡油加强热,将产生的气体通入的溶液 溶液红棕色变无色 气体中含有不饱和烃
D 加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片 试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红 氯乙烯加聚是可逆反应
【答案】C
【解析】A.铁锈溶于浓盐酸,滴入KMnO4溶液,紫色褪去,不能说明铁锈中含有二价铁,因为未反应的HCl也能使KMnO4溶液褪色,A项错误;B.一方面麦芽糖本身为还原性糖,碱性条件下麦芽糖与新制Cu(OH)2悬浊液共热会产生砖红色沉淀,另一方面用新制Cu(OH)2悬浊液检验水解产物必须在碱性条件下,即加入新制Cu(OH)2悬浊液之前必须先加NaOH溶液至混合液呈碱性,B项错误;C.石蜡油加强热,将产生的气体通入Br2的CCl4溶液中,溶液由红棕色变无色,说明气体中含有不饱和烃,不饱和烃与Br2发生了加成反应,C项正确;D.加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片,产生的气体能使试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红,该气体为HCl,但不能说明氯乙烯加聚是可逆反应,氯乙烯的加聚反应为nCH2=CHCl,D项错误;答案选C。
4.(2023·甘肃·二模)下列实验操作和现象,可得出正确结论的是
实验操作 实验现象 结论
A 将干燥的氯气通入盛有红色鲜花的集 气瓶中 鲜花的红色褪去 干燥的氯气具有漂白性
B 在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒 火焰呈黄色 无色溶液中含钠元素
C 将物质的量之比为2:1的H2与I2(g)混合气体在一定条件下充分反应 混合气体呈紫黑色 H2与I2(g)的反应为可逆反应
D 向室温下pH=a的10.0mLHA溶液中加蒸馏水稀释至100.0mL 测得稀释后所得溶液的pH=b 若b-a<1,则HA一定是弱酸
【答案】C
【解析】A.将干燥的氯气通入盛有红色鲜花的集气瓶中,鲜花中有水分,所以鲜花褪色,不能证明干燥的氯气具有漂白性,A错误;B.焰色试验不能用玻璃棒,要用光洁无锈的铁丝或者铂丝,B错误;C.将物质的量之比为2:1的与混合气体在一定条件下充分反应,过量,还有剩余,则证明与的反应有一定限度,为可逆反应,C正确;D.室温下的溶液中加蒸馏水稀释10倍,若,则,,可能为弱酸, D错误;故选C。
5.(2024·安徽·三模)可用作有机合成的氯化剂,在体积为的密闭容器中充入,发生反应:.图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时的转化率与温度的关系.下列说法正确的是
A.的
B.当容器中气体密度恒定不变时,反应达到平衡状态
C.时,向体积为的容器中充入,时的转化率大于
D.时,起始时在该密闭容器中充入和各,此时
【答案】C
【解析】A.由图可知,温度升高,平衡时的转化率增大,可知该反应为吸热反应,,A错误;B.该反应在恒容密闭容器中进行,V不变。反应物和生成物均为气体,气体总质量不变,则为一个恒定值,即密度恒定不变,所以当容器中气体密度恒定不变时,不能确定该反应是否达到平衡状态,B错误;C.由图可知,55℃时,在体积为VL的密闭容器中充入,amin时的转化率等于50%,但反应未达到平衡,若体积缩小为0.5VL,则气体浓度增大,反应速率加快,所以amin时的转化率大于50%,C正确;D.由图可知,82℃时的转化率为90%,得出三段式(单位:mol/L):
平衡常数K=,在该密闭容然中充入和各,此时浓度商Q=1<K,平衡正向移动,所以,D错误;答案选C。
6.(23-24高三上·北京丰台·期中)25℃时,向40 mL 0.05 mol/L的溶液中一次性加入10 mL 0.15 mol/L的KSCN溶液(体积变化忽略不计),发生反应,混合溶液中与反应时间(t)的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.时向溶液中加入50 mL 0.1 mol/L KCl溶液,平衡逆向移动。
B.E点对应的坐标为(0,0.04)
C.在25℃时该反应的平衡常数为
D.分钟后加入少量KSCN固体,溶液红色加深,该现象可以证明与SCN-的反应是可逆反应
【答案】D
【解析】A.t4时刻向溶液中加入50mL 0.1mol/L的KCl溶液,溶液总体积增大,离子浓度减小,化学平衡向离子浓度增大的方向移动,即平衡逆向移动,A正确;B.40mL 0.05mol/L的FeCl3溶液中一次性加入10mL0.15mol/L的KSCN溶液,t=0时刻反应尚未开始,溶液总体积为50mL,c(Fe3+)==0.04mol/L,E坐标为(0,0.04),B正确;C.从图中可知,平衡时c(Fe3+)=m mol/L,消耗掉Fe3+(0.002-0.05m)mol,则消耗掉SCN-(0.006-0.15m)mol,平衡时c(SCN-)=(3m-0.09)mol/L,生成Fe(SCN)3(0.002-0.05m)mol,平衡时浓度为c=(0.04-m)mol/L,则该反应的平衡常数=,C正确;D.Fe3+初始物质的量为0.002mol,SCN-初始物质的量为0.0015mol,根据反应的方程式可知Fe3+过量,故即使该反应不是可逆反应,加入KSCN固体后,剩余的铁离子也会与SCN-反应生成Fe(SCN)3,溶液红色加深,无法证明该反应是可逆反应,D错误;故答案选D。
7.(2024·广西贵港·模拟预测)中国积极推动技术创新,力争2060年实现碳中和。催化还原的主要反应有:
①
②
向恒温恒压的密闭容器中通入和进行上述反应。的平衡产率、的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.反应②在较高温度下才能自发进行
B.若气体平均摩尔质量不再变化,则反应①和②均达到平衡状态
C.任意温度下的平衡转化率:
D.平衡时随温度升高先减小后增大
【答案】A
【解析】A.由图像信息可知,随着温度的升高的平衡产率减小,即升高温度反应②平衡逆向移动,故反应②的,又因为该反应是气体分子数减少的反应,,故该反应在较低的温度下能自发进行,A错误;B.由题干信息可知,反应物质全部为气体,其中反应②为非等体积反应,故若气体平均摩尔质量不再变化,则反应①和②均达到平衡状态,B正确;C.由题干方程式可知,若只发生反应②,则和的平衡转化率相等,若只发生反应①,则的平衡转化率小于的,现同时发生反应①和反应②,故任一温度下的平衡转化率:,C正确;D.由题干图像信息可知,的平衡产率随温度的升高一直在减小,而的平衡转化率先减小后增大,说明温度较低时以反应②为主,随着温度升高平衡逆向移动,的物质的量减小,而温度较高时,以反应①为主,温度升高平衡正向移动,的物质的量增大,即平衡时随温度升高先减小后增大,D正确;故选A。
题型二 化学平衡移动
8.(2024·北京·三模)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进的产生
B.密闭烧瓶内的和的混合气体,受热后颜色加深
C.水垢中含有,可先用溶液浸泡处理,再用盐酸溶解
D.的醋酸溶液加水稀释100倍,
【答案】A
【解析】A.加入硫酸铜以后,锌置换出铜可以构成原电池,反应速率加快,与平衡移动无关,A错误;B.转化为的反应是放热反应,升温平衡逆向移动,浓度增大,混合气体颜色加深,可以用化学平衡移动原理解释,B正确;C.用溶液浸泡处理水垢,可以转化为,可以用沉淀溶解平衡的原理解释,C正确;D.醋酸是弱酸,加水稀释会促进电离平衡正向移动,因此的醋酸溶液加水稀释100倍后,大于,即溶液,D正确;答案选A。
9.(2024·北京·模拟预测)下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.镁条在水中产生少量气泡后反应停止,在1mol/L溶液中持续产生气泡
B.二氧化锰与稀盐酸共热不产生氯气,与浓盐酸共热产生氯气
C.在硫酸铜溶液中加入氯化钠固体,充分溶解后溶液变为蓝绿色
D.在氯水中加入少量碳酸钙,可以增强氯水的氧化性
【答案】B
【解析】A.镁条在水中产生少量气泡后反应停止,在1mol/L溶液中持续产生气泡,是因为氯化铵溶液中水解使溶液显酸性,Mg与H+反应促进水的电离正向进行,能用平衡移动原理解释,A不选;B.二氧化锰与稀盐酸共热不产生氯气,与浓盐酸共热产生氯气,是因为浓盐酸中HCl的浓度大,HCl的还原性更强,能发生氧化还原反应,不能用平衡移动原理解释,B选;C.在硫酸铜溶液中加入氯化钠固体,充分溶解后溶液变为蓝绿色,是因为发生了反应,能用平衡移动原理解释,C不选;D.在氯水中加入少量碳酸钙,可以增强氯水的氧化性,是因为碳酸钙和溶液中的H+反应促进氯气和水的反应正向进行,能用平衡移动原理解释,D不选;故选B。
10.(2024·河北唐山·二模)催化剂a和b均能催化反应。反应历程中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法错误的是
A.使用催化剂a和b,反应历程都分4步进行
B.反应达平衡后,升高温度,P的浓度增大
C.使用催化剂b时,反应体系更快达到平衡
D.使用催化剂a时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】A.根据图中信息得到使用催化剂a和b,反应历程都分4步进行,故A正确;B.根据图中信息得到该反应是吸热反应,反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动,则P的浓度增大,故B正确;C.使用催化剂b时,活化能更大,则反应速率较慢,反应体系更慢达到平衡,故C错误;D.使用催化剂a时,前两步反应速率较快,而第三步反应速率较慢,因此反应过程中更容易积累到M物质,因此M所能达到的最高浓度更大,故D正确。综上所述,答案为C。
11.(2024·江苏南通·三模)下列关于反应 的说法正确的是
A.基态V原子核外电子排布为
B.反应达到平衡状态时,
C.使用的目是为了增大的平衡转化率
D.其他条件相同,增大压强,平衡常数增大
【答案】B
【解析】A.V为第23号元素,基态V原子核外电子排布为,A项不符合题意;B.反应达到平衡状态时,,B项符合题意;C.催化剂可以增大化学反应速率,不能使平衡移动,不能改变平衡转化率,C项不符合题意;D.化学平衡常数只受温度的影响,温度改变,平衡常数才会改变,D项不符合题意;故正确选项为B。
12.(2024·湖南长沙·三模)已知:的正反应速率可表示为(为正反应速率常数),该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示,下列说法正确的是
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数
C.建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
【答案】C
【解析】A.增大反应物浓度可提高单位体积内活化分子数,但不能改变活化分子百分比,A错误;B.使用催化剂会加快反应速率,从速率方程上看是通过对速率常数k的影响来实现的,B错误;C.因为反应正方向为气体分子数减小的反应,建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变,因为K仅与温度有关,C正确;D.根据图像分析lg K随温度升高而减小,说明正反应放热,所以升高温度NO的平衡转化率减小,D错误;故选C。
13.(23-24高三上·江苏淮安·期中)催化重整能够有效去除大气中的,是实现“碳中和”的重要途径之一,发生的反应如下:
重整反应:
积炭反应I:
积炭反应II:
在恒压、起始投料比条件下,体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。下列说法正确的是
A.升高温度积碳反应I,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡逆向移动
B.曲线B表示平衡时物质的量随温度的变化
C.积炭会导致催化剂失活,降低的平衡转化率
D.低于600℃时,降低温度有利于减少积炭的量并去除气体
【答案】B
【分析】起始按投料比通入甲烷和CO2,即起始时无CO和C,随着反应的进行CO和C的物质的量从0开始增大,所以曲线C、D分别表示CO和C的其中一种;重整反应的热化学方程式=II-I,对应的ΔH=ΔHII-ΔHI= + 247 kJ·mol-1,即重整反应和积炭反应均为吸热反应,升高温度CH4参与的反应平衡均正向移动,所以平衡时CH4的物质的量随温度升高而降低,重整反应中CO2和CH4以物质的量之比1:1消耗、积炭反应Ⅰ生成CO2、积炭反应II消耗CH4,所以平衡时CH4的物质的量小于CO2,所以曲线B表示CH4,曲线A表示CO2;由于重整反应和积炭反应II均为吸热反应,在温度低于600℃以前升温,平衡右移,若反应I左移,则n(CO2)应明显减小,与图像不符,所以升温反应I右移,即C的物质的量在最初多于CO,所以曲线D表示CO,则曲线C表示C。
【解析】A.升高温度,正逆反应速率都增大,故A错误;B.起始按投料比通入甲烷和CO2,即起始时无CO和C,随着反应的进行CO和C的物质的量从0开始增大,所以曲线C、D分别表示CO和C的其中一种,重整反应中CO2和CH4以物质的量之比1:1消耗、积炭反应Ⅰ生成CO2、积炭反应II消耗CH4,所以平衡时CH4的物质的量小于CO2,所以曲线B表示CH4,故B正确;C.催化剂失活会导致反应速率降低,但不会影响转化率,故C错误;D.根据以上分析可知,曲线B表示CH4、曲线A表示CO2、曲线D表示CO、曲线C表示C,图像显示低于600℃时,降低温度C的物质的量减小,即降低温度有利于减少积炭的量,但降低温度(如600℃-500℃)CO2的物质的量增大,即没有去除CO2气体,故D错误;故答案为:B。
14.(2024·北京丰台·二模)利用反应 ,将工业生产中的副产物HCl转化为,可实现氯的循环利用,减少污染。投料比,L(、)、X可分别代表温度或压强,下图表示L一定时,HCl的平衡转化率随X的变化关系。
下列说法不正确的是
A.
B.
C.a点对应的化学平衡常数的数值为80
D.a点时,保持温度和压强不变,向容器中再充入0.4mol HCl和0.1mol,当再次平衡时HCl的转化率仍为80%
【答案】C
【分析】,正向放热,升高温度则HCl的转化率增大,正向体积减小,增大压强平衡正向移动,HCl的转化率增大,综合对比可知X代表温度,L代表压强且L1>L2。
【解析】A.催化剂不影响焓变,该反应熵减,能自发进行则为放热反应,△H<0,故A正确;B.L表示压强,反应正向体积减小,增大压强平衡正向移动,HCl的转化率增大,因此L1>L2,故B正确;C.设起始时,则起始时,a点HCl的转化率为80%则转化氯化氢的物质的量为3.2mol,可列三段式,平衡常数为,体积未知无法计算,故C错误;D.a点时,保持温度和压强不变,则平衡常数不变,向容器中再充入0.4mol HCl和0.1mol,HCl和O2增加量之比和起始投料比相等,又是恒压条件,与原平衡为等效平衡,因此当再次平衡时HCl的转化率仍为80%,故D正确;故选C。
15.(2024·广东·三模)一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,测得随时间的变化如下图实线所示,下列说法正确的是
A.升高温度,可以提高上述反应的平衡产率
B.该反应在内的平均反应速率是
C.该反应在后,容器内总压强不再改变
D.加入催化剂(其他条件相同),随时间的变化会如上图虚线所示
【答案】C
【解析】A.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,生成物的产率减小,故A错误;B.由图可知,1min时,氢气的物质的量为6mol,由方程式可知,0 1min内二氧化碳的反应速率为≈0.33 mol/(L·min),故B错误;C.由图可知,8min时氢气的物质的量和12min时氢气的物质的量都为2mol,说明反应已经达到平衡,容器内总压强不再改变,故C正确;D.加入催化剂,化学反应速率加快,但化学平衡不移动,氢气的物质的量不变,则氢气的物质的量随时间的变化不能用图中虚线表示,故D错误;故选C。
16.(2024·湖南长沙·三模)已知:的正反应速率可表示为(为正反应速率常数),该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示,下列说法正确的是
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数
C.建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
【答案】C
【解析】A.增大反应物浓度可提高单位体积内活化分子数,但不能改变活化分子百分比,A错误;B.使用催化剂会加快反应速率,从速率方程上看是通过对速率常数k的影响来实现的,B错误;C.因为反应正方向为气体分子数减小的反应,建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变,因为K仅与温度有关,C正确;D.根据图像分析lg K随温度升高而减小,说明正反应放热,所以升高温度NO的平衡转化率减小,D错误;故选C。
17.(2024·安徽合肥·三模)在1373K、100kPa反应条件下,H2S可以发生热解反应: △H>0。对于分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.H2S热分解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B.时,在0~0.9s之间,H2S分压的平均变化率为35.6
C.生成a mol S2,同时形成4a mol H-S键,说明反应已达平衡
D.等温等压下加入惰性气体越多,H2S平衡转化率会提高
【答案】B
【分析】在1373K、100kPa反应条件下,H2S可以发生热解反应: △H>0。对于分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气,Ar的物质的量越大,混合气中H2S的浓度越小,平衡正向移动的程度越大,则曲线由下往上依次为分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19。
【解析】A.该反应为吸热反应,,因此活化能,故A正确;B.时,反应进行到0.9s,H2S转化率为0.32,假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol,列出三段式:,此时H2S的压强为,H2S的起始压强为,则H2S分压的平均变化率为,故B错误;C.生成a mol S2,同时形成4a mol H-S键即生成2a mol H2S,正逆反应速率相等,说明反应已达平衡,故C正确;D.H2S热分解反应为气体分子数增加的反应,故等温等压下加入惰性气体,平衡会向正反应方向移动,以达到新的平衡,H2S平衡转化率会提高,故D正确;故选B。
18.(2024·重庆·模拟预测)T℃时,向体积不等的恒容密闭容器中加入足量活性炭和1mol,发生反应。反应相同时间,测得各容器中的转化率与容器体积的关系如图所示,下列说法正确的是
A.a点对应容器中,反应未达到平衡状态
B.向b点对应容器中再充入一定量,达到新平衡时,的转化率增大
C.缩小c点对应容器的体积增大压强,v(正)
【答案】D
【分析】图中b点NO2的转化率最高,则温度为T℃时,b点恰好达到平衡状态,由于ab曲线上对应容器的体积逐渐增大,NO2的起始浓度逐渐减小,但浓度均大于b点,NO2的浓度越大,反应速率越大,达到平衡的时间越短,所以ab曲线上反应均达到平衡状态,反应正向是气体体积增大的反应,随着容器体积的增大,NO2的转化率逐渐增大,b点达到最大;b点以后,随着容器体积的增大,NO2的起始浓度减小,反应速率减慢,达到平衡的时间延长,所以bc曲线上反应均未达到平衡状态,由于NO2的起始浓度低,则反应正向进行;
【解析】A.据分析,a点对应容器中,反应达到了平衡状态,A错误;B.向b点对应容器中再充入一定量NO2,相当于增大压强,平衡逆向移动,达到新平衡时,NO2的转化率减小,B错误;C. 缩小c点对应容器的体积增大压强,若在bc曲线上任何一点,反应均正向进行,v(正)>v(逆) ,C错误;D.a点时反应达到平衡,NO2转化率为40%,则;T℃时,该反应的化学平衡常数为=,b点时反应三段式为:,则T℃时,该反应的化学平衡常数为=得,则有V1:V2=1:72,D正确;答案选D。
19.(2024·黑龙江大庆·三模)在两个相同恒温()恒容密闭容器中仅发生反应: 。实验测得:;;、为速率常数,受温度影响。下列说法错误的是
容器编号 物质的起始浓度() 物质的平衡浓度()
Ⅰ 4 0 0 1
Ⅱ 1 2 0.5
A.平衡时容器1中再充入一定量的,体积分数增大
B.若将容器1改为恒容绝热条件,平衡时
C.反应刚开始时容器Ⅱ中的
D.当温度改变为时,若,则
【答案】A
【解析】A.平衡时容器1中再充入一定量的,相当于增大压强,平衡逆向移动,体积分数减小,A错误;B.该反应为吸热反应,若将容器1改为恒容绝热条件,反应过程中容器的温度降低,平衡逆向移动,平衡时,B正确;C.容器Ⅰ平衡时,=1mol/L,=4mol/L,=2mol/L,平衡常数K==64,容器Ⅱ开始时Qc==8
(1)在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按2molSO2、1molO2投料,达平衡时;三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
(2)下列均能作为容器甲和容器乙达平衡标志的是___________(填字母)。
A.温度不变 B.密度保持不变 C.压强保持不变 D.O2浓度保持不变
(3)400℃,在容器丙中投入4molSO2、2molO2进行反应时,放出akJ热量;若在500℃,投入2molSO2、1molO2进行反应,放出bkJ热量,则a 2b(填“﹥”、“﹤”或“=”)。
【答案】(1)丙>甲>乙(2)CD(3)>
【解析】(1)乙因为是绝热容器,该反应为放热反应,所以相对于甲,乙中温度比甲高,升高温度平衡逆向移动,的转化率降低;比较甲、丙,该反应为气体体积减小的反应,丙在恒压的条件下,甲相对于丙,相对于减小压强,平衡逆向移动,的转化率降低,综上所述,三个容器中的转化率从大到小的顺序为:丙>甲>乙,故答案为:丙>甲>乙;(2)A.甲为恒温恒容的密闭容器,所以温度一直保持不变,则温度不变不能用于判断该反应是否处于平衡状态,故A不选;B.甲、乙均为恒容密闭容器,又由于该反全为气体参加的反应,所以在恒容的密闭容器中密度始终保持不变,故B不选;C.在恒容的密闭容器中,该反应为非等体积反应,所以压强不变时,该反应处于平很状态,故选C;D.一定条件下,当时,反应体系中所有参加反应的物质的物质的量或浓度保持恒定不变,则O2浓度保持不变可用于判断该反应是否处于不平衡状态,故选D;故答案选CD;(3)丙为恒温恒压的密闭体系,所以相同温度下在容器丙中分别投入4molSO2、2molO2和2molSO2、1molO2进行反应平衡不发生移动;则所释放的能量前者为后者的两倍;若前者反应温度为400℃,后者反应温度为500℃,且该反应为放热反应,所以平衡逆向移动,则前者释放的能量大于后者的两倍,故答案为:>;
1.(2024·浙江·高考真题)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向溶液中加入溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体,分解达到平衡后再充入 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向乙酸乙酯中加入溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
【答案】C
【解析】A. 在K2CrO4溶液中存在平衡 ,且该溶液具有氧化性,HBr具有还原性,向溶液中加入溶液,可发生氧化还原反应生成Br2使溶液变为橙色,干扰探究浓度对化学平衡的影响,A错误;B.反应2HIH2+I2为反应前后气体总体积不变的可逆反应,向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体,分解达到平衡后再充入,平衡不发生移动,气体颜色不变,应得到的结论是:对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,恒温恒容时,改变压强平衡不移动,B错误;C.反应为放热反应,升高温度,气体颜色变深,说明平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动,C正确;D.催化剂只会改变化学反应速率,不影响平衡移动,D错误;答案选C。
2.(2024·浙江·高考真题)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度() 400 500 600
乙烷转化率() 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性() 92.6 80.0 61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】A.由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A正确;B.由表可知,500℃时,乙烷的转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol,而此温度下乙烯的选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol,根据方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144mol,则反应I的平均速率为:,B正确;C.其他条件不变,平衡后及时移除,反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D错误;答案选D。
3.(2023·广东·高考真题)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行
B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】A.由图可知两种催化剂均出现四个波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行,A正确;B.由图可知该反应是放热反应,所以达平衡时,升高温度平衡向左移动,R的浓度增大,B正确;C.由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ时反应速率更快,反应体系更快达到平衡,C错误;D.由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快,后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢,所以使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,D正确;故选C。
4.(2023·北京·高考真题)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.溶液中加入少量固体,促进分解
B.密闭烧瓶内的和的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钉放入浓中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进的产生
【答案】B
【解析】A.MnO2会催化 H2O2分解,与平衡移动无关,A项错误;
B.NO2转化为N2O4 的反应是放热反应,升温平衡逆向移动, NO2浓度增大,混合气体颜色加深,B项正确;C.铁在浓硝酸中钝化,加热会使表面的氧化膜溶解,铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体,与平衡移动无关,C项错误;D.加入硫酸铜以后,锌置换出铜,构成原电池,从而使反应速率加快,与平衡移动无关,D项错误;故选B。
5.(2022·天津·高考真题)向恒温恒容密闭容器中通入2mol 和1mol ,反应达到平衡后,再通入一定量,达到新平衡时,下列有关判断错误的是
A.的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大
C.正向反应速率增大 D.的转化总量增大
【答案】B
【解析】A.平衡后,再通入一定量,平衡正向移动,的平衡浓度增大,A正确;B.平衡常数是与温度有关的常数,温度不变,平衡常数不变,B错误;C.通入一定量,反应物浓度增大,正向反应速率增大,C正确;D.通入一定量,促进二氧化硫的转化,的转化总量增大,D正确;故选B。
6.(2022·浙江·统考高考真题)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
【答案】C
【解析】A.实验①中,0~20min,氨气浓度变化量为2.4010-3mol/L-2.0010-3mol/L=4.0010-4mol/L,v(NH3)==2.0010-5mol/(L·min),反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=v(NH3)=1.0010-5mol/(L·min),A正确;B.催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4mol/L,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4mol/L,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,氨气浓度减小,因此实验②60min时处于平衡状态,根据等效平衡可以判断x<0.2,即x≠0.4,B正确;C.实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都是4.0010-4mol/L,实验②中60min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①60min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C错误;D.对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确;答案选C。
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第02讲 化学平衡状态、化学平衡的移动 01 模拟基础练 【题型一】化学平衡状态 【题型二】化学平衡移动 02 重难创新练 03 真题实战练
题型一 化学平衡状态
1.(2024·安徽六安·模拟预测)硫元素形成的化合物有着广泛的用途,其中过二硫酸是一种强氧化剂,可用作氧化剂和漂白剂,过二硫酸及其盐都是不稳定的,加热时分解,溶于水会发生一定程度的水解,电解硫酸钾溶液可得过二硫酸钾。氮、硫的氧化物无害化、再利用具有重要意义,可利用下面反应进行氮、硫的氧化物再利用:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-83.6 kJ mol 1。下面说法正确的是
A.NO2、SO2体积比保持不变可用来判定平衡状态
B.加压可加快反应速率,使平衡时SO3产量提高
C.恒容条件下,投料物质的量比为1:1,若NO2平衡转化率为60%,则平衡常数为2.25
D.NO可直接用NaOH溶液吸收,制取NaNO2
2.(2024·海南·三模)是廉价的碳资源,将其甲烷化具有重要意义。其原理为。在某密闭容器中,充入1mol和4mol发生上述反应。下列叙述正确的是
A.反应物的总能量小于生成物时总能量
B.恒温、恒压条件下,充入He,平衡向逆反应方向移动
C.在恒温、恒容条件下进行反应,容器中气体密度不再变化,说明已达到平衡状态
D.升高温度可增大活化分子的百分数及有效碰撞频率,因而温度越高越利于获得甲烷
3.(22-23高三下·海南海口·阶段练习)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是
实验操作 现象 结论
A 将铁锈溶于浓盐酸,滴入溶液 紫色褪去 铁锈中含有二价铁
B 向麦芽糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热,加入新制的悬浊液 有砖红色沉淀 麦芽糖已经发生水解
C 石蜡油加强热,将产生的气体通入的溶液 溶液红棕色变无色 气体中含有不饱和烃
D 加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片 试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红 氯乙烯加聚是可逆反应
4.(2023·甘肃·二模)下列实验操作和现象,可得出正确结论的是
实验操作 实验现象 结论
A 将干燥的氯气通入盛有红色鲜花的集 气瓶中 鲜花的红色褪去 干燥的氯气具有漂白性
B 在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒 火焰呈黄色 无色溶液中含钠元素
C 将物质的量之比为2:1的H2与I2(g)混合气体在一定条件下充分反应 混合气体呈紫黑色 H2与I2(g)的反应为可逆反应
D 向室温下pH=a的10.0mLHA溶液中加蒸馏水稀释至100.0mL 测得稀释后所得溶液的pH=b 若b-a<1,则HA一定是弱酸
5.(2024·安徽·三模)可用作有机合成的氯化剂,在体积为的密闭容器中充入,发生反应:.图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时的转化率与温度的关系.下列说法正确的是
A.的
B.当容器中气体密度恒定不变时,反应达到平衡状态
C.时,向体积为的容器中充入,时的转化率大于
D.时,起始时在该密闭容器中充入和各,此时
6.(23-24高三上·北京丰台·期中)25℃时,向40 mL 0.05 mol/L的溶液中一次性加入10 mL 0.15 mol/L的KSCN溶液(体积变化忽略不计),发生反应,混合溶液中与反应时间(t)的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.时向溶液中加入50 mL 0.1 mol/L KCl溶液,平衡逆向移动。
B.E点对应的坐标为(0,0.04)
C.在25℃时该反应的平衡常数为
D.分钟后加入少量KSCN固体,溶液红色加深,该现象可以证明与SCN-的反应是可逆反应
7.(2024·广西贵港·模拟预测)中国积极推动技术创新,力争2060年实现碳中和。催化还原的主要反应有:
①
②
向恒温恒压的密闭容器中通入和进行上述反应。的平衡产率、的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.反应②在较高温度下才能自发进行
B.若气体平均摩尔质量不再变化,则反应①和②均达到平衡状态
C.任意温度下的平衡转化率:
D.平衡时随温度升高先减小后增大
题型二 化学平衡移动
8.(2024·北京·三模)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进的产生
B.密闭烧瓶内的和的混合气体,受热后颜色加深
C.水垢中含有,可先用溶液浸泡处理,再用盐酸溶解
D.的醋酸溶液加水稀释100倍,
9.(2024·北京·模拟预测)下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.镁条在水中产生少量气泡后反应停止,在1mol/L溶液中持续产生气泡
B.二氧化锰与稀盐酸共热不产生氯气,与浓盐酸共热产生氯气
C.在硫酸铜溶液中加入氯化钠固体,充分溶解后溶液变为蓝绿色
D.在氯水中加入少量碳酸钙,可以增强氯水的氧化性
10.(2024·河北唐山·二模)催化剂a和b均能催化反应。反应历程中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法错误的是
A.使用催化剂a和b,反应历程都分4步进行
B.反应达平衡后,升高温度,P的浓度增大
C.使用催化剂b时,反应体系更快达到平衡
D.使用催化剂a时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
11.(2024·江苏南通·三模)下列关于反应 的说法正确的是
A.基态V原子核外电子排布为
B.反应达到平衡状态时,
C.使用的目是为了增大的平衡转化率
D.其他条件相同,增大压强,平衡常数增大
12.(2024·湖南长沙·三模)已知:的正反应速率可表示为(为正反应速率常数),该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示,下列说法正确的是
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数
C.建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
13.(23-24高三上·江苏淮安·期中)催化重整能够有效去除大气中的,是实现“碳中和”的重要途径之一,发生的反应如下:
重整反应:
积炭反应I:
积炭反应II:
在恒压、起始投料比条件下,体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。下列说法正确的是
A.升高温度积碳反应I,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡逆向移动
B.曲线B表示平衡时物质的量随温度的变化
C.积炭会导致催化剂失活,降低的平衡转化率
D.低于600℃时,降低温度有利于减少积炭的量并去除气体
14.(2024·北京丰台·二模)利用反应 ,将工业生产中的副产物HCl转化为,可实现氯的循环利用,减少污染。投料比,L(、)、X可分别代表温度或压强,下图表示L一定时,HCl的平衡转化率随X的变化关系。
下列说法不正确的是
A.
B.
C.a点对应的化学平衡常数的数值为80
D.a点时,保持温度和压强不变,向容器中再充入0.4mol HCl和0.1mol,当再次平衡时HCl的转化率仍为80%
15.(2024·广东·三模)一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,测得随时间的变化如下图实线所示,下列说法正确的是
A.升高温度,可以提高上述反应的平衡产率
B.该反应在内的平均反应速率是
C.该反应在后,容器内总压强不再改变
D.加入催化剂(其他条件相同),随时间的变化会如上图虚线所示
16.(2024·湖南长沙·三模)已知:的正反应速率可表示为(为正反应速率常数),该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示,下列说法正确的是
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数
C.建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
17.(2024·安徽合肥·三模)在1373K、100kPa反应条件下,H2S可以发生热解反应: △H>0。对于分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.H2S热分解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B.时,在0~0.9s之间,H2S分压的平均变化率为35.6
C.生成a mol S2,同时形成4a mol H-S键,说明反应已达平衡
D.等温等压下加入惰性气体越多,H2S平衡转化率会提高
18.(2024·重庆·模拟预测)T℃时,向体积不等的恒容密闭容器中加入足量活性炭和1mol,发生反应。反应相同时间,测得各容器中的转化率与容器体积的关系如图所示,下列说法正确的是
A.a点对应容器中,反应未达到平衡状态
B.向b点对应容器中再充入一定量,达到新平衡时,的转化率增大
C.缩小c点对应容器的体积增大压强,v(正)
19.(2024·黑龙江大庆·三模)在两个相同恒温()恒容密闭容器中仅发生反应: 。实验测得:;;、为速率常数,受温度影响。下列说法错误的是
容器编号 物质的起始浓度() 物质的平衡浓度()
Ⅰ 4 0 0 1
Ⅱ 1 2 0.5
A.平衡时容器1中再充入一定量的,体积分数增大
B.若将容器1改为恒容绝热条件,平衡时
C.反应刚开始时容器Ⅱ中的
D.当温度改变为时,若,则
20.(2024·上海·模拟预测)某研究组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置,发生的反应为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-197.7kJ·mol-1
(1)在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按2molSO2、1molO2投料,达平衡时;三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
(2)下列均能作为容器甲和容器乙达平衡标志的是___________(填字母)。
A.温度不变 B.密度保持不变 C.压强保持不变 D.O2浓度保持不变
(3)400℃,在容器丙中投入4molSO2、2molO2进行反应时,放出akJ热量;若在500℃,投入2molSO2、1molO2进行反应,放出bkJ热量,则a 2b(填“﹥”、“﹤”或“=”)。
1.(2024·浙江·高考真题)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向溶液中加入溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体,分解达到平衡后再充入 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向乙酸乙酯中加入溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
2.(2024·浙江·高考真题)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度() 400 500 600
乙烷转化率() 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性() 92.6 80.0 61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
3.(2023·广东·高考真题)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行
B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
4.(2023·北京·高考真题)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.溶液中加入少量固体,促进分解
B.密闭烧瓶内的和的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钉放入浓中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进的产生
5.(2022·天津·高考真题)向恒温恒容密闭容器中通入2mol 和1mol ,反应达到平衡后,再通入一定量,达到新平衡时,下列有关判断错误的是
A.的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大
C.正向反应速率增大 D.的转化总量增大
6.(2022·浙江·统考高考真题)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
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