高考化学二轮复习 专题检测六 化学平衡与相关计算.docx
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高考化学二轮复习专题检测六化学平衡与相关计算
专题检测(六)化学平衡与相关计算
1.(2019·泰州一模)恒容条件下,1molSiHCl3发生如下反应:
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。
已知:
v正=v消耗(SiHCl3)=k正x2(SiHCl3),v逆=2v消耗(SiH2Cl2)=k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4),k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数(仅与温度有关),x为物质的量分数。
如图是不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化。
下列说法正确的是( )
A.该反应为放热反应,v正,a B.T1K时平衡体系中可通过移走SiCl4提高SiHCl3的转化率 C.当反应进行到a处时, = D.T2K时平衡体系中再充入1molSiHCl3,平衡正向移动,x(SiH2Cl2)增大 解析: 选BC A项,因两曲线对应的状态只是温度不同,由图像知,达到平衡所需时间T2K小于T1K,温度越高反应速率越快,所以温度T2>T1;又因T2K下达到平衡时SiHCl3的物质的量分数比T1K平衡时小,说明升温平衡向正反应方向移动,该反应为吸热反应,错误;B项,从平衡体系中移走SiCl4,即减小生成物浓度,平衡将向正反应方向移动,反应物的转化率提高,正确;C项,2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)是反应前后气体分子数不变的反应,即反应从开始至达平衡的过程中混合气体总物质的量始终为1mol,由图像知,T2K下达到平衡时SiHCl3的物质的量分数为0.75,则此时SiH2Cl2和SiCl4的物质的量分数均为0.125,因为平衡时v正=v逆,v正=k正x2(SiHCl3)=0.752k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)=0.1252k逆,则0.752k正=0.1252k逆, = = ,因k正和k逆只与温度有关,反应进行到a点处时v正=k正x2(SiHCl3)=0.82k正,v逆=k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)=0.12k逆。 = × = × = ,正确;D项,恒容条件下再充入1molSiHCl3,相当于增大压强,而2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反应前后气体体积不变,所以平衡不移动,x(SiH2Cl2)不变,错误。 2.(2019·南通七市二模)一定温度下,在三个容积均为2L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应: 2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下: 容器 温度/K (T1>T2) 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol NO(g) H2(g) N2(g) Ⅰ T3 3 2 0.5 Ⅱ T2 2 3 Ⅲ T1 2.5 2.5 下列说法正确的是( ) A.平衡时,容器Ⅰ和容器Ⅱ中正反应速率: v(H2)Ⅰ B.平衡时,容器Ⅱ中c(NO)<0.5mol·L-1 C.平衡时,容器Ⅲ和容器Ⅰ中的压强: pⅢ D.保持温度不变,若将容器Ⅰ改为恒压密闭容器,平衡时容器的容积变为1.8L 解析: 选BC A项,由于T1>T2,温度越高,反应速率越快,平衡时,容器Ⅰ和容器Ⅱ中正反应速率: v(H2)Ⅰ>v(H2)Ⅱ,错误; B项,T1时,容器Ⅰ: 2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)(正反应放热) 起始/mol 3 200 转化/mol 1 10.51 平衡/mol 2 10.51 此时平衡常数K= =0.25,n(平,总)=4.5mol; 若容器Ⅱ也在T1时达到平衡,设平衡时N2浓度为x, 2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)(正反应放热) 起始(mol·L-1) 11.500 转化(mol·L-1) 2x2xx2x 平衡(mol·L-1) 1-2x1.5-2xx2x 则有 =0.25,解得x=0.25,c(NO)=0.5mol·L-1; 容器Ⅱ在T2时达到平衡,由于T1>T2,降低温度,平衡向放热方向移动,即向正反应方向移动,平衡时c(NO)<0.5mol·L-1,正确;C项,容器Ⅲ在T1时起始加入2.5molNO和2.5molH2,若某时刻时N2为0.5mol,则H2O为1mol,NO和H2都为1.5mol,共4.5mol,此时Q= = =0.20<0.25,反应未达平衡,反应向正反应方向进行,反应达到平衡时气体的总物质的量<4.5mol,因此平衡时,容器Ⅲ和容器Ⅰ中的压强: pⅢ =1.8L,错误。 3.(2018·镇江一模)一定温度下,在三个容积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应: 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。 各容器中起始物质的量浓度与反应温度如下表所示: 容器 温度/℃ 起始物质的量浓度/(mol·L-1) NO(g) CO(g) N2 CO2 甲 T1 0.10 0.10 0 0 乙 T2 0 0 0.10 0.20 丙 T2 0.10 0.10 0 0 反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随时间变化关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A.该反应的正反应为放热反应,平衡常数K(T1) B.达到平衡时,乙容器中的压强一定大于甲容器的2倍 C.乙容器中反应达到平衡时,N2的转化率小于40% D.丙容器中反应达到平衡后,再充入0.10molNO和0.10molCO2,此时v(正) 解析: 选AC 甲、丙容器中起始投料相同,温度不同,由图中曲线分析甲的温度高,平衡时n(CO2)甲 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 起始/(mol·L-1): 0.1 0.1 0 0 变化/(mol·L-1): 0.060.060.030.06 平衡/(mol·L-1): 0.040.040.030.06 此时,NO的转化率为60%。 乙容器中若加入0.05mol·L-1N2、0.1mol·L-1CO2与丙等效,达到平衡时,N2的转化率等于40%,乙容器中加入0.1mol·L-1N2、0.2mol·L-1CO2,相当于丙物质的量的两倍,加压平衡向正反应方向移动,使N2的转化率小于40%,C正确;丙容器中反应达到平衡时,平衡常数K= =42.1875,再充入0.10molNO和0.10molCO2,浓度商Q= ≈28.01 4.(2018·南通二模)Boderlscens研究反应: H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0。 温度T时,在两个体积均为1L的密闭容器中进行实验,测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表: 容器 编号 起始物质 t/min 0 20 40 60 80 100 Ⅰ 0.5molI2、 0.5molH2 w(HI)/% 0 50 68 76 80 80 Ⅱ xmolHI w(HI)/% 100 91 84 81 80 80 研究发现上述反应中v正=ka·w(H2)·w(I2),v逆=kb·w2(HI),其中ka、kb为常数。 下列说法正确的是( ) A.温度为T时该反应达到平衡时的 =64 B.容器Ⅰ中前20min的平均速率v(HI)=0.0125mol·L-1·min-1 C.若起始时,向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1mol的H2、I2、HI,反应逆向进行 D.若两容器中,kaⅠ=kaⅡ且kbⅠ=kbⅡ,则x的值一定为1 解析: 选AD 反应 H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0 初始物质的量/mol: 0.5 0.5 0 变化物质的量/mol: aa2a 平衡时物质的量/mol: 0.5-a0.5-a2a 达到平衡时w(HI)= ×100%=80%=0.8,得到a=0.4,w(H2)=w(I2)=[1-w(HI)]/2=10%,温度为T时该反应达到平衡时v正=v逆,ka·w(H2)·w(I2)=kb·w2(HI),则 = = =64,A正确;容器Ⅰ中前20min,由w(HI)= ×100%=50%=0.5,得到a=0.25,此时平均速率v(HI)= =0.025mol·L-1·min-1,B错误;温度为T时该反应的平衡常数K= =64,若起始时,向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1mol的H2、I2、HI,浓度商Q= =1 5.(2018·扬州一模)一定温度下,在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。 达到平衡时,下列说法正确的是( ) 容器 温度/℃ 物质的起始浓度/(mol·L-1) 物质的平衡浓度/(mol·L-1) c(SO2) c(O2) c(SO3) c(SO3) Ⅰ 758 0.2 0.1 0 0.044 Ⅱ 758 0.1 0.05 0 Ⅲ 858 0.2 0.1 0 A.从开始至平衡时,容器Ⅰ中SO3的反应速率为0.044mol·L-1·s-1 B.平衡时,容器Ⅱ中SO3的浓度小于0.022mol·L-1 C.平衡时,容器Ⅲ中SO3的浓度大于0.044mol·L-1 D.若起始时,向容器Ⅰ中充入0.02molSO2、0.01molO2和0.02molSO3,则反应向逆反应方向进行 解析: 选BD 从开始至平衡没有时间,无法计算反应速率,A错误;容器Ⅱ中反应物初始浓度是容器Ⅰ中的 ,压强减小平衡逆向移动,SO3的平衡浓度小于0.022mol·L-1,B正确;容器Ⅲ的温度比容器Ⅰ高,该反应的正反应放热,升高温度平衡逆向移动,SO3的浓度小于0.044mol·L-1,C错误;由容器Ⅰ中数据可计算得K=1.02,按照D项充入物质时,Q=100>K,反应逆向进行,D正确。 6.(2018·南师附中、天一、淮中、海门四校联考) 已知: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1 相同温度下,在体积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应。 相关数据如下: 容器编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡过程体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 放出热量: 32.8kJ ② 0 0 1 4 热量变化: QkJ 下列说法正确的是( ) A.容器①中反应达平衡时,CO的转化率为80% B.平衡时,若向容器①中再加入0.2molCO和0.2molCO2,则v正 C.Q=8.2 D.容器①中CO的转化率与容器②中CO2的转化率之和为1 解析: 选A 根据放出的热量可知,达到平衡时反应掉0.8molCO,A正确;根据①中的数据可知,平衡时CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为0.2mol、3.2mol、0.8mol、0.8mol,因反应前后气体体积不变,故该反应的平衡常数= =1,当平衡时再加入CO和CO2各0.2mol时,Q= = 7.(2018·常州一模)一定条件下进行反应: COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)。 向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molCOCl2(g),经过一段时间后达到平衡。 反应过程中测得的有关数据见下表: t/s 0 2 4 6 8 n(Cl2)/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40 下列说法正确的是( ) A.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(Cl2)=0.22mol·L-1,则反应的ΔH<0 B.若在2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器进行该反应,化学平衡常数不变 C.保持其他条件不变,起始向容器中充入1.2molCOCl2、0.60molCl2和0.60molCO,反应达到平衡前的速率: v(正)>v(逆) D.保持其他条件不变,起始向容器中充入1.0molCl2和0.8molCO,达到平衡时,Cl2的转化率小于60% 解析: 选D 由表中数据可知,6s、8s时氯气的物质的量都是0.4mol,说明6s时反应到达平衡,平衡时氯气的浓度为0.2mol·L-1,升高温度,到达新平衡,氯气的浓度变为0.22mol·L-1,氯气浓度增大,说明平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,即ΔH>0,故A错误;正反应为吸热反应,恒容绝热密闭容器进行该反应,随反应进行温度降低,而平衡常数只受温度影响,故平衡常数一定发生变化,故B错误;平衡时c(Cl2)=0.2mol· L-1, COCl2(g)Cl2(g)+CO(g) 起始/(mol·L-1): 0.5 0 0 转化/(mol·L-1): 0.20.20.2 平衡/(mol·L-1): 0.30.20.2 该温度下平衡常数K= ≈0.133,若起始向容器中充入1.2molCOCl2、0.60molCl2和0.60molCO,此时Q= = =0.15>K=0.133,则反应向逆反应方向移动,反应达到平衡前v(正)<v(逆),故C错误;原平衡等效为起始向容器中充入1.0molCl2和1.0molCO,达到平衡时Cl2的转化率= ×100%=60%,如加入1.0molCl2和0.8molCO,相当于在原来的基础上减小0.2molCO,平衡在原来的基础上向正反应方向移动,则Cl2的转化率减小,则Cl2的转化率小于60%,故D正确。 8.两个容积均为2L的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),起始物质的量见下表。 实验测得两容器不同温度下达到平衡时CO2的物质的量如下图所示,下列说法正确的是( ) 容器 起始物质的量 NO CO Ⅰ 1mol 3mol Ⅱ 6mol 2mol A.N点的平衡常数为0.04 B.M、N两点容器内的压强: p(M)>2p(N) C.若将容器Ⅰ的容积改为1L,T1温度下达到平衡时c(CO2)=0.25mol·L-1 D.若将容器Ⅱ改为绝热容器,实验起始温度为T1,达平衡时NO的转化率小于16.7% 解析: 选AD 由于N点和M点的温度相同,故两点的平衡常数相同,根据M点平衡时n(CO2)可知,容器Ⅱ中平衡时NO、CO、N2、CO2的物质的量分别为5mol、1mol、0.5mol、1mol,NO的转化率为α(NO)= ×100%≈16.7%,根据容器的体积为2L可得,平衡常数K1= =0.04,A正确;容器Ⅱ气体物质的量大,压强大,平衡正向移动,p(M)<2p(N),B错误;若平衡时c(CO2)=0.25mol·L-1,则NO、CO、N2、CO2的浓度分别为0.75mol·L-1、2.75mol·L-1、0.125mol·L-1、0.25mol·L-1,反应的平衡常数K2= ≈0.002≠K1,因为只改变容器的体积,温度不变,则平衡常数不变,C错误;由题图可知,升高温度n(CO2)减小,平衡逆向移动,正反应放热,若将容器Ⅱ改为绝热容器,则容器内温度升高,平衡逆向移动,NO的转化率降低,故平衡时α(NO)<16.7%,D正确。 9.(2018·连云港、宿迁、徐州三模)一定温度下,在三个容积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。 各容器中起始物质的量浓度与反应温度如下表所示,反应过程中容器Ⅰ、Ⅲ中CH3OH的物质的量随时间变化关系如下图所示。 容器 温度/℃ 起始物质的量/mol CO(g) H2(g) CH3OH(g) Ⅰ T1 0.2 0.4 0 Ⅱ T1 0 0 0.4 Ⅲ T2 0.2 0.4 0 下列说法正确的是( ) A.在前20min内,容器Ⅰ中反应的平均速率为v(H2)=0.012mol·L-1·min-1 B.达到平衡后,容器Ⅰ中再充入0.20molCO和0.20molCH3OH,此时v(正)>v(逆) C.达到平衡时,容器Ⅱ中的压强一定大于容器Ⅰ中的压强的两倍 D.将容器Ⅲ改为绝热容器,实验起始温度为T2,达到平衡时,CO的转化率小于50% 解析: 选BD 由图示可知,容器Ⅰ中在20min时生成CH3OH0.12mol,则反应掉H20.24mol,故v(H2)= =0.006mol·L-1·min-1,A错误;根据平衡时数据可知K= =234.375,再加入0.20molCO和CH3OH时,Q= ≈178.571 10.(2018·南京、盐城一模)已知: CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。 向恒容密闭容器中充入0.1molCH4和0.2molH2S发生反应,各物质的物质的量分数随温度变化如图所示: 下列说法正确的是( ) A.该反应的ΔH<0 B.X点CH4的转化率为20% C.X点与Y点容器内压强比为55∶51 D.维持Z点温度,向容器中再充入CH4、H2S、CS2、H2各0.1mol时v(正) 解析: 选BD 由图像可知,随温度的升高,反应物在减小,生成物在增大,所以该反应为吸热反应,即ΔH>0,故A错误;设X点时CS2为xmol, CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g) 起始量(mol) 0.1 0.2 0 0 变化量(mol)x2xx4x X点时量(mol)0.1-x0.2-2xx4x 即得(0.1-x)=4x,x=0.02mol,则CH4的转化率为 ×100%=20%,故B正确;在同温同容时,压强之比等于物质的量之比,图中X点和Y点温度不同,无法比较X点和Y点容器内的压强,故C错误;同理可求得Z点: 0.1-x=x,x=0.05mol,即CS2为0.05mol,则CH4为0.05mol,H2S为0.1mol,H2为0.2mol,设容器的体积为1L,若此时反应已达平衡,则平衡常数K=0.16,当向容器中再充入CH4、H2S、CS2、H2各0.1mol时,各物质的量分别为CH40.15mol、H2S0.2mol、CS20.15mol、H20.3mol,此时的浓度商Q= 0.2025>K=0.16,所以反应向逆反应方向进行,即v(正) 11.(2019·苏锡常镇二模)甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。 一定温度下,在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g),测得有关实验数据如下: 容器 编号 温度 /K 起始物质的量(mol) 平衡时物质的量(mol) CH3OH(g) NH3(g) CH3NH2(g) H2O(g) CH3NH2(g) H2O(g) Ⅰ 530 0.40 0.40 0 0 0.30 Ⅱ 530 0.80 0.80 0 0 Ⅲ 500 0 0 0.20 0.20 0.16 下列说法正确的是( ) A.正反应的平衡常数K(Ⅰ)=K(Ⅱ) B.达到平衡时,体系中c(CH3OH)关系: 2c(CH3OH,Ⅰ)>c(CH3OH,Ⅱ) C.达到平衡时,转化率: α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)<1 D.530K时,若起始向容器Ⅰ中充入CH3OH0.10mol、NH30.15mol、CH3NH20.10mol、H2O0.10mol,则反应将向逆反应方向进行 解析: 选AC 由反应CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)可知,该反应为反应前后气体体积不变的反应;容器Ⅰ和容器Ⅱ为等温等容,容器Ⅲ较容器Ⅰ和容器Ⅱ温度降低,由表格中数据,530K时Ⅰ中, CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) 起始(mol)0.400.4000 转化(mol)0.300.300.300.30 平衡(mol)0.100.100.300.30 K(Ⅰ)= =9;容器Ⅱ温度与容器Ⅰ相同,平衡常数不变; 500K时Ⅲ中, CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) 起始(mol) 000.200.20 转化(mol)0.040.040.040.04 平衡(mol) 0.040.040.160.16 K(Ⅲ)= =16,K(Ⅲ)>K(Ⅰ),说明降低温度平衡向正反应方向移动,即正反应为放热反应。 A项,根据以上分析可知,正反应的平衡常数K(Ⅰ)=K(Ⅱ) 2c(CH3OH,Ⅰ)=c(CH3OH,Ⅱ),错误;C项,容器Ⅰ和容器Ⅲ温度不同,若容器Ⅲ温度也为530K,则能建立等效平衡,此时应有α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)=
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