高中化学人教新目标人教高中化学选择性必修一22化学平衡练习2.docx
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高中化学人教新目标人教高中化学选择性必修一22化学平衡练习2
人教(2019)高中化学选择性必修一2.2化学平衡练习2
一、选择题
1、可以充分说明反应P(g)+Q(g)
R(g)+S(g)在恒温下已达到平衡的是()
A.反应容器内的压强不随时间改变
B.反应容器内P、Q、R、S四者共存
C.P的生成速率和S的生成速率相等
D.反应容器内的气体总物质的量不随时间变化
2、氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而含氮化合物的用途广泛,如图表示两个常见固氮反应的平衡常数对数值(lgK)与温度的关系:
①N2+3H2
2NH3,②N2+O2
2NO。
根据图中的数据判断下列说法正确的是()
A.反应①和②均为放热反应
B.升高温度,反应①的反应速率减小
C.在常温下,利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大
D.在1000℃时,反应①和反应②体系中N2的浓度一定相等
3、在密闭容器中发生反应:
xA(g)+yB(g)⇌zC(g),平衡时测得A的浓度为0.50mol▪L-1,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再次达平衡时测得A的浓度为0.30mol▪L-1,有关判断正确的是()
A.x+y C.B的转化率增大D.C的体积分数下降 4、在一带有活塞、绝热密闭容器中投入一定量A、B两种气体,发生如下反应: A(g)+B(g) 2C(g),反应过程中气体总体积(V)与气体总压强(P)的变化曲线如图所示,则下列说法正确的是() A.反应后气体总分子数增多 B.反应前后气体的密度不变 C.该反应为放热反应 D.反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 5、一定温度下,将1molA(g)和1molB(g)充入2L密闭容器中发生反应: A(g)+B(g) xC(g)+D(s)△H<0,在t1时达平衡。 在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中C(g)的浓度随时间变化如图所示。 下列有关说法正确的是() A.t2时刻改变的条件是使用催化剂 B.t3时刻v(逆)可能小于t2时刻v(逆) C.t3时刻改变的条件一定是增大反应物的浓度 D.t1~t2、t2~t3平衡常数均为0.25 6、在温度T1和T2时,分别将0.5molCH4和1.2molNO2充入体积为1L的密闭容器中,发生反应: ,测得有关数据如表: 下列说法正确的是() A.温度: T1>T2 B.T1时0~10min内NO2的平均反应速率为 C.T2时CH4的平衡转化率为60.0% D.T1时,保持其他变化不变,再充入0.5molCH4和1.2molNO2,达新平衡时N2的浓度增大 7、工业上利用Ga与NH3高温条件下合成固体半导体材料氮化稼(GaN)同时有氢气生成。 反应中,每生成3molH2时放出30.8kJ的热量。 恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是() A.I图像中如果纵坐标为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压 B.II图像中纵坐标可以为镓的转化率 C.III图像中纵坐标可以为化学反应速率 D.IV图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量 8、aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)ΔH=Q,同时符合下列两图中各曲线的规律是() A.a+b>c+dT1>T2Q>0 B.a+b>c+dT1<T2Q<0 C.a+b<c+dT1<T2Q>0 D.a+b>c+dT1>T2Q<0 9、一定条件下合成乙烯: 6H2(g)+2CO2(g) CH2=CH2(g)+4H2O(g);已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图,下列说法正确的是() A.生成乙烯的速率: v(M)一定小于v(N) B.化学平衡常数: KN>KM C.当温度高于250℃时,升高温度,平衡向逆反应方向移动,从而使催化剂的催化效率降低 D.若投料比n(H2): n(CO2)=3: 1,则图中M点时,乙烯的体积分数为7.7% 10、T℃时,在2L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。 反应过程中X、Y、Z的物质的量的变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,Z的百分含量与时间的关系如图2所示,则下列结论正确的是() A.容器中发生的反应可表示为3X(g)+Y(g) 2Z(g) B.反应进行的前3min内,用X表示的反应速率v(X)=0.2mol·L-1·min-1 C.若改变反应条件,使反应进程如图3所示,则改变的条件是增大压强 D.保持其他条件不变,升高溫度,反应的化学平衡常数K增大 二、非选择题 11、一定温度下,在2L的密闭容器中,M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示: (1)反应的化学方程式为______。 (2)反应达到最大限度的时间是______min,该时间内的平均反应速率v(N)=______mol/(L·min)。 (3)反应达到平衡状态时,放中6QkJ的热量,当容器中充入lmolN,反应放出的热量为______。 A.等于QkJB.小于QkJ C.大于QkJD.等于2QkJ (4)判断该反应达到平衡状态的依据是______。 A.该条件下,正逆反应速率都为零 B.该条件下,混合气体的密度不再发生变化 C.该条件下,混合气体的压强不再发生变化 D.该条件下,单位时间内消耗2molN的同时,生成1molM (5)能加快反应速率的措施是______。 A.升高温度 B.容器体积不变,充入隋性气体Ar C.容器压強不变,充入惰性气体Ar D.使用催化剂 12、亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。 亚硝酸氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。 (1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应: ①4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)K1 ②2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)K2 ③2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)K3 则K1、K2、K3之间的关系为K3=______。 (2)T℃时,2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)的正反应速率表达式为υ正=kcn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表: 序号 c(ClNO)/mol·L-1 υ/mol·L-1·s-1 ① 0.30 3.6×10-8 ② 0.60 1.44×10-7 ③ 0.90 3.24×10-7 n=______;k=______(注明单位)。 (3)在2L的恒容密闭容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图I。 ①温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有______。 a.气体体积保持不变;b.容器压强保持不变;c.平衡常数K保持不变;d.气体颜色保持不变;e.υ(ClNO)=υ(NO);f.NO与ClNO的物质的量比值保持不变 ②反应开始到10min时,Cl2的平均反应速率υ(Cl2)=______。 ③温度为T2时,10min时反应已经达到平衡,该反应的平衡常数K=______。 (4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数φ随 的变化如图II,则A、B、C三个状态中,NO的转化率最小的是______点,当 时,达到平衡状态时ClNO的体积分数φ可能是D、E、F三点中的______点。 13、乙基叔丁基酸(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂,用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE,反应的化学方程式为: C2H5OH(g)+IB(g) ETBE(g)ΔH。 回答下列问题: (1)反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如上图所示,该反应的ΔH=______akJ·mol-1,下列选项正确的是______(填序号)。 A.反应历程的最优途径是C1 B.HZSM-5没有参加化学反应 C.相同条件下,采用不同途径时,乙醇的平衡转化率C1>C2>C3 D.升高反应温度有利于提高平衡产率 (2)向刚性容器中按物质的量之比1: 1充入乙醇和异丁烯,在温度为378K与388K时异丁烯的转化率随时间变化如图所示。 ①图中A、M、B三点,化学反应速率由大到小的顺序为______,其中逆反应速率最大的点是______(用符号A、M、B填写)。 ②388K时,容器内起始总压为P0Pa,用分压表示的该反应的平衡常数Kp=______Pa-1(用含有P0的式子表示)。 ③瑞典化学家阿累尼乌斯的化学反应速率经验定律为: k=A (其中,k为速率常数A、R为常数,Ea为活化能,T为绝对温度,e为自然对数底数,约为2.718)。 由此判断下列说法中正确的是______(填序号,k正、k逆为正、逆速率常数)。 A.其他条件不变,升高温度,k正增大,k逆变小 B.其他条件不变,使用催化剂,k正、k逆同倍数增大 C.其他条件不变,増大反应物浓度k正增大,k逆不变 D.其他条件不变,减小压强,k正、k逆都变小 已知反应速率 ,计算上图中M点 =______(保留两位小数) 参考答案 1、【答案】C 【分析】可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变,据此分析解答。 【解答】A、该反应为体积不变的可逆反应,反应容器内的压强不随时间改变时,不能说明反应处于平衡状态,A错误;B、任何的可逆反应中,反应物和生成物都同时存在,无法判断是否达到平衡状态,B错误;C、P的生成速率和S的生成速率之比为1: 1,正逆反应速率相等,能说明反应达到了平衡状态,C正确;D、该反应方程式两边气体的物质的量不变,所以反应容器内气体的总物质的量不变时,不能说明反应达到平衡状态,D错误。 故选C。 2、【答案】C 【分析】充分利用图像,从图像①中找到曲线的变化趋势,得出温度越高,平衡常数越小的结论,再根据勒夏特列原理,判断出外界条件改变,平衡移动的方向。 【解答】A、根据图象①可知温度越高,平衡常数越小,说明升高温度,平衡逆向移动,逆反应方向是吸热反应,则该反应的正反应是放热反应;②温度越高,平衡常数越大,说明升高温度,平衡正向移动,正反应方向是吸热反应,故A错误;B、升高温度,无论是放热反应还是吸热反应,反应速率都增大,故B错误;C、在常温下,根据平衡常数可知: 利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大,故C正确;D、在1000℃时,反应①和反应②体系平衡常数对数值(lgK)相等,而不是氮气的浓度相等,故D错误。 故选C。 3、【答案】D 【分析】注意A的浓度变化及体积变化导致的平衡移动是解答本题的关键。 本题容易根据A的浓度变小而错误在判断平衡移动的方向,这种情况下,一定要先假设平衡不移动,计算出因为体积变化而引起的浓度变化,然后在此基础上,再分析A的浓度变化,才能作出正确的判断。 【解答】一定量的气体在密闭容器中发生反应: xA(g)+yB(g)⇌zC(g),平衡时测得A的浓度为0.50mol•L-1,将容器的容积扩大到原来的两倍,若不考虑平衡移动,只考虑体积变化,A的浓度应变化为0.25mol/L,题干中再达到平衡时,测得A的浓度降低为0.30mol/L,说明体积增大,压强减小,化学平衡逆向移动,因此,逆反应方向是气体分子数增大的方向,x+y>z,B的转化率减小,C的体积分数下降。 故选D。 4、【答案】C 【分析】绝热密闭容器中盛有A、B组成的混合气体,反应: A(g)+B(g) 2C(g)是气体体积不变的反应,由图象可知,体积增大压强不变,说明温度升高,所以该反应为放热反应,据此分析。 【解答】A、根据方程式可知,此反应是气体的分子数不变的反应,则反应后气体总分子数不变,故A错误;B、该反应体系是纯气体体系,根据质量守恒,反应前后气体的总质量不变,但根据图示,压强不变,但容器的体积增大,根据 可知,反应后混合气体的密度变小,故B错误;C、由于该反应是气体体积不变的反应,且容器恒压,而由图可知反应后体积增大,其原因只可能是反应放热,故C正确;D、根据分析,由于反应是放热反应,故反应物的总能量大于生成物的总能量,故D错误。 故选C。 5、【答案】B 【分析】本题考查化学平衡图象、外界条件对化学平衡的影响、平衡常数等。 【解答】A、催化剂只能加快反应速率,对平衡无影响,不能影响C的物质的量浓度,由图可知,t2时刻C的浓度增大,但平衡不移动,因此改变的条件不是催化剂,故A错误;B、由图象可知,t3时刻后C的物质的量浓度增大,说明平衡正向移动,t3时刻v(逆)可能小于t2时刻v(逆),故B正确;C、由图象可知,t3时刻后C的物质的量浓度增大,说明平衡正向移动,改变的条件可能是增大反应物的浓度、降低温度等,故C错误;D、根据图可知,在t2时刻,平衡不移动,但C的浓度变大,说明在在t2时刻改变的条件是缩小容器的体积,且该反应前后气体体积不变,所以可知x=2,反应方程式为: A(g)+B(g) 2C(g)+D(s),t1~t3间温度相同,平衡常数相同,由图可知平衡时C的浓度为0.5mol/L,则: 所以平衡常数K= =4,故D错误。 故选B。 6、【答案】D 【分析】由表中数据可知,T1温度在40min到达平衡,开始对应各组分浓度相等,前20min内温度T2的浓度变化量大于温度T1的浓度变化量,前20min内温度T2的反应速率大于温度T1的,则温度T2>T1,T2温度先到达平衡;利用 计算CH4速率,利用化学反应速率之比等于化学计量数之比,计算出NO2的平均反应速率;T2时CH4的平衡转化率等于 进行计算;据此分析。 【解答】A、T1温度在40min到达平衡,开始对应各组分浓度相等,前20min内温度T2的反应速率大于温度T1的,则温度T2>T1,故A错误;B、T1时,0~10minCH4的平均反应速率为 ;在同一化学反应中,用不同的物质表示化学反应速率,其数值之比等于计量数之比,可知,T1时0~10minNO2的平均反应速率为0.03mol•L-1•min-1,故B错误;C、由表格数据可知,T2时CH4的平衡物质的量为0.15mol,则转化的甲烷为0.50mol-0.15mol=0.35mol,则T2时CH4的平衡转化率为 =70.0%,故C错误;D、T1时向平衡体系中再充入0.5molCH4和1.2molNO2,等效为在原平衡基础增大压强,平衡正向移动,但达新平衡时N2的浓度增大,故D正确。 故选D。 7、【答案】A 【分析】结合图象分析速率的影响因素,压强和温度对平衡移动的影响,固体物质对平衡移动的影响。 【解答】A、I图象中如果纵坐标为正反应速率,升高温度或增大压强,反应速率增大,图象符合题意,A正确;B、Ga是固体,没有浓度可言,不能计算其转化率,B错误;C、Ga是固体,其质量不影响反应速率,C错误;D、反应方程式为2Ga(s)+2NH3(g) 2GaN(s)+3H2(g)△H<0,相同压强下,升高温度,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大;相同温度下,增大压强,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大,D错误。 故选A。 8、【答案】B 【分析】本题考查化学平衡的移动问题,注意把握温度、压强对平衡移动的影响,答题时注意分析图象曲线变化的趋势,把握图象的分析能力。 化学平衡图像题的解题技巧: ①紧扣特征,弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热,体积增大、减小还是不变,有无固体、纯液体物质参与反应等。 ②先拐先平,在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。 ③定一议二,当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。 ④三步分析法,一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。 【解答】由左图可知T1<T2,升高温度生成物浓度降低,说明平衡向逆反应方向移动,则正反应放热,Q<0;由右图可知增大压强,正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,则a+b>c+d。 故选B。 9、【答案】D 【分析】A、温度升高化学反应速率加快,催化剂的催化效率降低;B、升高温度二氧化碳的平衡转化率减低,则升温平衡逆向移动;C、根据图象,当温度高于250℃,升高温度二氧化碳的平衡转化率减低,则平衡逆向移动;D、设开始投料n(H2)为3mol,则n(CO2)为1mol,所以当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,据此列三段式计算。 【解答】A、M点的温度低于N点的温度,但M点的催化效率高于N点的,所以生成乙烯的速率: v(M)不一定小于v(N),A错误;B、升高温度,CO2的平衡转化率降低,说明升温,平衡逆向移动,正反应为放热反应,则化学平衡常数: KN n(CO2)=3: 1,则图中M点时,CO2的平衡转化率是50%, 则乙烯的体积分数为 ×100%=7.7%,D正确。 故选D。 10、【答案】A 【分析】对于化学平衡的有关图象问题,可按以下的方法进行分析: ①先拐先平。 例如,在转化率—时间图象上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。 ②定一议二。 当图象中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。 【解答】A、由图1可知平衡时,X的物质的量减少量为(2.0-1.4)mol=0.6mol,Y的物质的量减少量为(1.6-1.4)mol=0.2mol,X、Y为反应物;Z的物质的量增加量为(0.8-0.4)mol=0.4mol,Z为生成物,同一化学反应同一时间段内,反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于其计量数之比,所以X、Y、Z的计量数之比=0.6mol: 0.2mol: 0.4mol=3: 1: 2,所以反应可表示为: 3X(g)+Y(g) 2Z(g),故A正确;B、0~3min内,v(X)=△n/V△t=(2.0-1.4)mol/2L/3min=0.1mol/(Lmin)-1,故B错误;C、由图1和图3知,反应物和生成物的变化量不变,但反应时间减小,说明改变的条件不影响化学平衡只影响反应速率,且该反应是一个反应前后气体体积减小的反应,所以只能是使用催化剂,故C错误;D、根据图2中曲线的斜率大小判断,T2时先到达平衡状态,说明反应速率大,根据温度越高反应速率越大说明T2温度高,温度升高时Z的百分含量减少,说明平衡向逆反应方向移动,即生成物的浓度减小,反应物的浓度增大,则平衡常数减小,故D错误。 故选A。 11、 (1)【答案】2N M 【分析】物质的量的变化之比等于化学计量数之比书写方程式。 【解答】反应进行到4min时N减少8mol-4mol=4mol,M增加4mol-2mol=2mol,因此反应的化学方程式为2N M。 (2)【答案】60.5 【分析】反应达到平衡状态为反应在一定条件下的最大限度,反应速率v= 。 【解答】根据图像可知反应进行到6min时物质的物质的量不再发生变化,因此反应达到最大限度的时间是6min,该时间内的平均反应速率v(N)= =0.5mol/(L·min)。 (3)【答案】B 【分析】反应为可逆反应不能进行彻底。 【解答】反应达到平衡状态时,放出6QkJ的热量,即消耗6molN放出6QkJ的热量,由于是可逆反应,则1molN不能完全消耗,所以反应放出的热量为小于QkJ。 故选B。 (4)【答案】C 【分析】平衡标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变,平衡状态为动态平衡,据此分析选项。 【解答】A、达到平衡状态时正逆反应速率相等,但不能为零,错误;B、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此该条件下,混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态,错误;C、正反应体积减小,则该条件下,混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态,正确;D、该条件下,单位时间内消耗2molN的同时,生成1molM均表示正反应速率,不能说明反应达到平衡状态,错误。 故选③。 (5)【答案】AD 【分析】化学反应速率影响因素分析,增大压强、升高温度、增大浓度、加入催化剂、增大接触面积等可以增大反应速率。 【解答】A、升高温度反应速率加快;B、容器体积不变,充入隋性气体Ar,反应物浓度不变,反应速率不变;C、容器压強不变,充入惰性气体Ar,容器容积增大,反应物浓度减小,反应速率减小;D、使用催化剂反应速率加快。 故选AD。 12、 (1)【答案】 【分析】将方程式2②-①得方程式③,方程式扩大2倍,化学平衡常数为原来的平方,两个方程式相减,则化学平衡常数相除。 【解答】反应③=2×②-①,化学方程式乘的系数,计算平衡常数的时候,系数为平衡常数的指数,则平衡常数K3= = 。 (2)【答案】2;4.0×10-7L·mol-1·s-1 【分析】将 得n,将n代入①中得k。 【解答】υ正=kcn(ClNO),将①②两组数据代入关系式,可得 , ,可以求得n=2,k=4.0×10-7L·mol-1·s-1。 (3)【答案】bdf;0.05mol·L-1·min-1;2L·mol-1 【分析】①可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;②v(ClNO)= =0.1mol/(L·min),同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比,据此计算v(Cl2);③开始c(NO)= =2mol/L、c(Cl2)= =1mol/L,再利用三段式计算。 【解答】①2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g),均为气体,反应前后气体体积不相等。 当一个发生变化的物理量不变的时候,说明反应达到了平衡。 a.反应条件为恒容条件,体积一直不变,气体体积保持不变不能作为平衡的标志;b.同温同体积的条件下,压强之比等于物质的量之比,反应前后物质的量改变,则压强也会发生改变,容器压强保持不变说明达到平衡状态;c.平衡常数K只与温度有关系,温度不变,则K不变,平衡常数K保持不变不能作为平衡的标志;d.气体颜色和浓度有关,气体颜色保持不变,浓度不变,说明达到了平衡;e.υ(ClNO)=υ(NO),不知道表达的是正反应速率还是逆反应速率,无法得知正逆反应是否相等,不能判断是否平衡;f.NO与ClNO的物质的量比值保持不变,说明NO和ClNO的物质的量都不变,说明反应达到了平衡。 综上bdf能够用于判断平衡; ②反应10min,c(ClNO)=1mol·L-1。 ; ③体积为2L,开始NO和Cl2的物质的量分别为4mol、2mol,则它们的浓度分别为2mol·L-1和1mol·L-1。 ,平衡常数为2。 (4)【答案】CF 【分析】NO的物质的量越大其转化率越小;当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时生成物的含量最大,当n(NO)/n(Cl2)=2.8时产物的含量减小。 【解答】当反应物有两种或两种以上的时候,增加其中一种反应物的浓度,其自身的转化率降低,其他的反应物的转化
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- 高中化学 新目标 选择性 必修 22 化学平衡 练习