高考化学平衡状态化学平衡移动易错试题14页.docx
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高考化学平衡状态化学平衡移动易错试题14页
2021高考化学平衡状态化学平衡移动易错试题
化学试题
1.(2020·新泰段考)处于平衡状态的反应:
2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g) ΔH>0,不改变其他条件的情况下,下列叙述正确的是( )
A.加入催化剂,反应途径将发生改变,ΔH也随之改变
B.升高温度,正、逆反应速率都增大,H2S的分解率也增大
C.增大压强,平衡向逆反应方向移动,将引起体系温度降低
D.若体系保持恒容,充入一定量H2后达到新平衡,H2的浓度将减小
解析:
选B 加入催化剂,反应途径将发生改变,活化能改变,但ΔH不变,A错误。
升高温度,活化分子百分数增大,正、逆反应速率都增大;升高温度,平衡正向移动,H2S的分解率增大,B正确。
增大压强,平衡向逆反应方向移动,该反应的逆反应为放热反应,反应体系的温度升高,C错误。
保持恒容,充入一定量H2,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,达到新平衡时,c(H2)仍比原平衡大,D错误。
2.(2019·湖南六校联考)新制饱和氯水中存在平衡:
Cl2+H2O⇌HCl+HClO,若改变某一条件,以下说法不正确的是( )
选项
向新制饱和氯水中加入的物质
浓度变化
平衡移动方向
应用
A
氯化钠
c(Cl-)增大
左移
用饱和食盐水除Cl2中的HCl
B
浓盐酸
c(H+)和c(Cl-)增大
右移
次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2
C
碳酸钙
c(H+)减小
右移
制高浓度的HClO溶液
D
氢氧化钙
c(H+)减小
右移
制漂白粉
解析:
选B 向新制饱和氯水中加入氯化钠,溶液中c(Cl-)增大,Cl2+H2O⇌HCl+HClO的平衡逆向移动,能抑制氯气溶解,因此可用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,A正确。
向新制饱和氯水中加入浓盐酸,c(H+)和c(Cl-)均增大,平衡逆向移动,B错误。
向新制饱和氯水中加入碳酸钙,发生反应CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O,c(H+)减小,Cl2+H2OHCl+HClO的平衡正向移动,从而可制得浓度较高的次氯酸溶液,C正确。
氢氧化钙能与盐酸、次氯酸发生中和反应,使Cl2+H2O⇌HCl+HClO的平衡正向移动,最终得到氯化钙、次氯酸钙,从而制得漂白粉,D正确。
3.已知反应:
CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)。
起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。
下列有关说法正确的是( )
A.上述反应的ΔH<0
B.N点时的反应速率一定比M点的快
C.降低温度,H2的转化率可达到100%
D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
解析:
选A 根据图像,随着温度的升高,H2的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为放热反应,ΔH<0,A项正确;N点压强大于M点的,M点温度高于N点的,因此无法确定两点的反应速率快慢,B项错误;此反应是可逆反应,不能完全进行到底,C项错误;控制合适的温度和压强,既能保证反应速率较快,也能保证H2有较高的转化率,采用更高的压强对设备的要求更高,增加经济成本,D项错误。
4.(2019·北京海淀区考试)将5mL0.005mol·L-1FeCl3溶液和5mL0.015mol·L-1KSCN溶液混合,达到平衡后溶液呈红色。
再将混合液等分为5份,分别进行如下实验:
实验①:
滴加4滴水,振荡
实验②:
滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡
实验③:
滴加4滴1mol·L-1KCl溶液,振荡
实验④:
滴加4滴1mol·L-1KSCN溶液,振荡
实验⑤:
滴加4滴6mol·L-1NaOH溶液,振荡
下列说法不正确的是( )
A.对比实验①和②,为了证明增加反应物浓度,平衡发生正向移动
B.对比实验①和③,为了证明增加生成物浓度,平衡发生逆向移动
C.对比实验①和④,为了证明增加反应物浓度,平衡发生正向移动
D.对比实验①和⑤,为了证明减少反应物浓度,平衡发生逆向移动
解析:
选B 该可逆反应为Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3,Fe3+、SCN-的浓度对平衡有影响,而Cl-、K+的浓度对平衡无影响。
实验①为对照实验,对比实验①和②,②相当于在①的基础上增大Fe3+的浓度,平衡正向移动,A项正确;对比实验①和③,滴加水和滴加KCl溶液效果等同,平衡不发生移动,B项错误;对比实验①和④,④相当于在①的基础上增大SCN-的浓度,平衡正向移动,C项正确;对比实验①和⑤,⑤相当于在①的基础上减小Fe3+的浓度,平衡逆向移动,D项正确。
5.反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)经10min后达到平衡,测得此时A的浓度减少了nmol·L-1,C的浓度增加了2n/3mol·L-1,又知,平均反应速率vC=2vB,达到平衡后,若保持温度不变,缩小容器体积,A的转化率不变,则该反应的化学方程式为( )
A.2A(g)+6B(g)⇌3C(g)+5D(g)
B.3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)
C.3A(g)+B(g)⇌2C(g)+D(g)
D.A(g)+3B(g)⇌3C(g)+3D(g)
解析:
选B A的浓度减少了nmol·L-1,C的浓度增加了2n/3mol·L-1,则m∶p=3∶2,平均反应速率vC=2vB,故v(B)∶v(C)=n∶p=1∶2,故m∶n∶p=3∶1∶2,平衡后,若保持温度不变,给体系加压,平衡不移动,故反应前后气体的物质的量不变,即m+n=p+q,3+1=2+q,q=2,所以m∶n∶p∶q=3∶1∶2∶2。
6.(2019·安徽师大附中月考)将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:
X(g)+3Y(g)⇌2Z(g) ΔH<0。
改变某个条件并维持新条件直至达到平衡状态,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
升高温度
X的转化率变小
B
增大压强
X的浓度变小
C
充入一定量Y
Y的转化率增大
D
使用适当催化剂
X的体积分数变小
解析:
选A 升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A正确;增大压强,平衡正向移动,消耗反应物X,增大压强的实质是增大浓度,根据勒夏特列原理可知,平衡移动只是减弱了改变的程度,故达到新的平衡状态时,X的浓度仍比原平衡大,B错误;充入一定量Y,平衡正向移动,X的转化率增大,但Y的转化率减小,C错误;使用催化剂,能改变反应速率,但平衡不移动,X的体积分数不变,D错误。
7.COCl2(g)⇌CO(g)+Cl2(g) ΔH>0。
当反应达到平衡时,下列措施:
①升温、②恒容通入惰性气体、③增加CO浓度、④减压、⑤加入催化剂、⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥
C.②③⑤D.③⑤⑥
解析:
选B 该反应为吸热反应,升温平衡正向移动,反应物转化率提高,①正确;恒容时,通入惰性气体,反应物与生成物浓度不变,平衡不移动,②错误;增加CO浓度,平衡逆向移动,反应物转化率降低,③错误;该反应正反应为气体分子总数增大的反应,减压时平衡正向移动,反应物转化率提高,④正确;催化剂只能改变反应速率,不能提高反应物的转化率,⑤错误;恒压时,通入惰性气体,容器容积增大,平衡向气体分子数增加的方向移动,即平衡正向移动,反应物转化率提高,⑥正确。
8.(2019·吉安模拟)在密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g),达到平衡后,保持温度不变,将气体体积扩大到原来的两倍,当达到新平衡时,C的浓度为原来的0.6倍。
下列说法错误的是( )
A.m+n C.A的转化率降低D.C的体积分数增加 解析: 选C mA(g)+nB(g)⇌pC(g),达到平衡后,保持温度不变,将气体体积扩大到原来的两倍,若平衡不移动,C的浓度为原来的 ,当达到新平衡时C的浓度为原来的0.6倍,则体积扩大时平衡正向移动。 体积增大,相当于减压,平衡正向移动,则该反应为气体分子数增大的反应,即m+n 9.在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡: Cr2O (橙色)+H2O⇌2CrO (黄色)+2H+。 向K2Cr2O7溶液中加入X溶液,可使溶液变黄,下列说法一定不正确的是( ) A.加入X溶液,上述平衡正向移动 B.Cr2O 的物质的量浓度增大 C.X溶液可能是NaOH溶液 D.再加入H2SO4,可使黄色溶液变为橙色 解析: 选B A项,向橙色的K2Cr2O7溶液中加入X溶液,可使溶液变黄,说明平衡正向移动,正确;B项,若Cr2O 的物质的量浓度增大,溶液呈橙色,错误;C项,X溶液可能是NaOH溶液,加入NaOH溶液和H+反应,平衡正向移动,溶液呈黄色,正确;D项,加入H2SO4,H+浓度增大,平衡逆向移动,可使黄色溶液变为橙色,正确。 10.(2020·信阳一中期末)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。 已知: ①C4H10(g)+ O2(g)===C4H8(g)+H2O(g) ΔH1=-119kJ·mol-1 ②H2(g)+ O2(g)===H2O(g) ΔH2=-242kJ·mol-1 丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式为C4H10(g)⇌C4H8(g)+H2(g) ΔH3。 下列措施一定能提高该反应中丁烯产率的是( ) A.增大压强,升高温度 B.升高温度,减小压强 C.降低温度,增大压强D.减小压强,降低温度 解析: 选B 根据盖斯定律,由①-②可得: C4H10(g)⇌C4H8(g)+H2(g),得ΔH3=ΔH1-ΔH2=(-119kJ·mol-1)-(-242kJ·mol-1)=+123kJ·mol-1。 提高该反应中丁烯的产率,应使平衡正向移动,该反应的正反应为气体分子数增加的吸热反应,可采取的措施是减小压强、升高温度。 11.纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂: CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH<0。 下列有关说法正确的是( ) A.纳米技术的应用,优化了催化剂的性能,提高了反应的转化率 B.缩小容器体积,平衡向正反应方向移动,CO的浓度增大 C.温度越低,越有利于CO催化加氢 D.从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 解析: 选B 催化剂不能改变反应的转化率,A项错误;压强增大,平衡正向移动,但移动的结果不能抵消条件的改变,CO的浓度还是增大的,B项正确;工业生产的温度应考虑催化剂的活性温度,C项错误;从平衡体系中分离出水蒸气,反应速率减慢,D项错误。 12.丙烯是重要的有机化工原料,主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等。 “丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法,生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。 反应如下: 主反应: 3C4H8⇌4C3H6;副反应: C4H8⇌2C2H4。 测得上述两反应的平衡体系中,各组分的质量分数(w%)随温度(T)和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示: (1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比 是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一,从产物的纯度考虑,该数值越高越好,从图1和图2中表现的趋势来看,下列反应条件最适宜的是________(填字母序号)。 A.300℃ 0.1MPaB.700℃ 0.1MPa C.300℃ 0.5MPaD.700℃ 0.5MPa (2)有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素,认为450℃的反应温度比300℃或700℃更合适,从反应原理角度分析其理由可能是________________。 (3)图2中,随压强增大,平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势,从平衡角度解释其原因是________________。 解析: (1)由题可知乙烯越少越好,再结合图像1和图像2可知,最适宜的温度为300℃,乙烯的含量越低,压强越大,故选C。 (2)450℃比300℃的反应速率快,比700℃的副反应程度小,丁烯转化成丙烯的转化率高,该温度下催化剂的选择性最高,是催化剂的活性温度。 (3)压强增大,副反应C4H8⇌2C2H4平衡左移,C4H8的浓度增大,使主反应3C4H8⇌4C3H6平衡右移。 答案: (1)C (2)450℃比300℃的反应速率快,比700℃的副反应程度小,丁烯转化成丙烯的转化率高,该温度下催化剂的选择性最高,是催化剂的活性温度 (3)压强增大,生成乙烯的副反应平衡逆向移动,丁烯浓度增大,导致主反应的平衡正向移动,丙烯含量增大 13.(2020·天水质检)Ⅰ.一定条件下铁可以和CO2发生反应Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g) ΔH>0。 一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图1所示。 (1)t1min时,正、逆反应速率的大小关系为v正________(填“>”“<”或“=”)v逆。 (2)4min内,CO2的转化率为________;CO的平均反应速率v(CO)=________。 (3)下列描述能说明上述反应已达平衡的是________(选填序号)。 ①v(CO2)=v(CO) ②单位时间内生成nmolCO2的同时生成nmolCO ③容器中气体压强不随时间而变化 ④容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 Ⅱ.4FeO(s)+4Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)⇌8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g) ΔH<0,图2、图3表示上述反应在t1min时达到平衡、在t2min时因改变某个条件而发生变化的曲线。 如图2判断,反应进行至t2min时,曲线发生变化的原因是________________(用文字表达);由图3判断,t2min到t3min的曲线变化的原因可能是________(填写序号)。 a.升高温度b.加入催化剂 c.通入O2d.缩小容器体积 Ⅲ.某温度下,体积一定的密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0。 (1)下列分析正确的是________。 a.平衡后,充入N2,该反应的ΔH增大 b.平衡后,加入催化剂,该反应的ΔH不变 c.平衡后,充入NH3,达到新平衡时,NH3的百分含量变大 d.若反应前充入的N2与H2的物质的量相等,达平衡时N2的转化率比H2的高 (2)欲提高H2的转化率,下列措施可行的是________。 a.缩小容器体积 b.向容器中充入N2 c.向容器中再充入惰性气体 d.改变反应的催化剂 解析: Ⅰ. (1)因为t1min时化学反应没有达到平衡,反应仍然向正反应方向进行,所以正反应速率大于逆反应速率。 (2)根据图1分析4min内CO2的变化量为0.7mol·L-1-0.2mol·L-1=0.5mol·L-1,转化率为0.5mol·L-1/(0.7mol·L-1)×100%≈71.4%;CO在4min内的变化量为0.5mol·L-1,v(CO)=0.5mol·L-1/4min=0.125mol·L-1·min-1。 (3)当v正(CO2)=v逆(CO)时,说明反应达到平衡状态,而v(CO2)=v(CO)不能说明正、逆反应速率的关系,不能由此确定反应是否达到平衡,①错误;单位时间内生成nmolCO2的同时生成nmolCO,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,②正确;该反应前后气体体积不变,压强不变不能说明反应达到平衡状态,③错误;气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡,④正确。 Ⅱ.根据图2可知,t2min时,改变条件瞬间,CO2、O2浓度不变,而后CO2浓度逐渐增大,O2浓度逐渐减小,说明平衡正向移动,正反应放热,改变的条件只能是降温;图3中,t2~t3min的曲线变化说明平衡没有移动,只是反应速率加快,升温平衡逆向移动,通入氧气平衡正向移动,缩小容器体积平衡逆向移动,只能是加入了催化剂。 Ⅲ. (1)平衡后,充入N2,ΔH不变,a错误;催化剂只是缩短反应达到平衡的时间,对ΔH无影响,b正确;平衡后,充入NH3,再次达到平衡时,氨的百分含量增大,c正确;若反应前充入N2与H2的物质的量相等,则达平衡时,氢气的转化率增大,d错误。 (2)缩小容器体积,平衡正向移动,氢气转化率增大,a正确;向容器中充入N2,平衡正向移动,氢气转化率增大,b正确;恒容时,向容器中充入惰性气体,平衡不移动,c错误;改变催化剂,平衡不移动,d错误。 答案: Ⅰ. (1)> (2)71.4% 0.125mol·L-1·min-1 (3)②④ Ⅱ.对平衡体系降温,平衡正向移动,CO2浓度增大,O2浓度减小 b Ⅲ. (1)bc (2)ab 14.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,CH4H2O催化重整是目前大规模制取氢气的重要方法。 (1)CH4H2O催化重整: 反应Ⅰ: CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ΔH1=+210kJ·mol-1 反应Ⅱ: CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1 ①提高CH4的平衡转化率的条件是________(填序号)。 a.增大压强b.加入催化剂 c.增大水蒸气浓度 ②CH4、H2O催化重整生成CO2、H2的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)实验发现,其他条件不变,相同时间内,向催化重整体系中投入一定量的CaO可以明显提高H2的百分含量。 做对比实验,结果如图所示: ①投入CaO时,H2的百分含量增大的原因是_____________________________________________________________________。 ②投入纳米CaO时,H2的百分含量更大的原因是_____________________________________________________________________。 (3)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,相关数据如下表: 反应 Ⅰ Ⅱ CH4(g) C(s)+2H2(g) 2CO(g) C(s)+CO2(g) ΔH/(kJ·mol-1) +75 -173 ①研究发现,如果反应Ⅰ不发生积碳过程,则反应Ⅱ也不会发生积碳过程。 因此,若要保持催化剂的活性,应采取的措施是________________________。 ②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积碳反应,通入过量水蒸气能有效清除积碳,反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 解析: (1)①增大压强,平衡逆向移动,CH4的平衡转化率降低,a错误;加入催化剂,平衡不移动,CH4的平衡转化率不变,b错误;增大水蒸气浓度,平衡正向移动,CH4的平衡转化率提高,c正确。 ②分析反应Ⅰ、Ⅱ,根据盖斯定律,由Ⅰ+Ⅱ可得: CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g),则有ΔH=ΔH1+ΔH2=(+210kJ·mol-1)+(-41kJ·mol-1)=+169kJ·mol-1。 (2)①CH4、H2O催化重整生成CO2、H2的反应为CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g),投入CaO时,CaO可吸收CO2,c(CO2)减小,使平衡正向移动,H2百分含量增大。 ②投入纳米CaO时,纳米CaO的颗粒小,表面积大,与CO2充分接触并反应,吸收CO2的量增大,导致c(CO2)减小更快,由于c(CO2)减小,使生成H2的反应平衡正向移动,H2的百分含量增大更多。 (3)①因反应Ⅰ不发生积碳过程,则反应Ⅱ也不会发生积碳过程,若要保持催化剂的活性,应使反应Ⅰ不发生积碳过程,使平衡逆向移动,反应Ⅰ的消碳过程是气体总分子数减小的放热反应,故应采取的措施是增大压强、降低温度。 ②若反应Ⅰ、Ⅱ均发生了积碳反应,则含有大量C(s)、CO2(g)和H2(g),通入过量水蒸气能有效清除积碳,C(s)与H2O(g)反应生成CO、H2,化学方程式为C+H2O(g)高温,CO+H2。 答案: (1)①c ②CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g) ΔH=+169kJ·mol-1 (2)①CaO可吸收CO2,c(CO2)减小,使平衡正向移动,H2的百分含量增大 ②纳米CaO的颗粒小,表面积大,吸收CO2的量增大 (3)①降低温度、增大压强 ②C+H2O(g) CO+H2
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