届高考化学专题模拟试题精编化学平衡及反应方向.docx
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届高考化学专题模拟试题精编化学平衡及反应方向
化学平衡及反应方向
1.(2020·山西省实验中学质检)某温度下2L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(
)如下表所示。
下列说法正确的是( )
X
Y
W
(起始状态)/mol
2
1
0
(平衡状态)/mol
1
0.5
1.5
A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是
B.升高温度,若W的体积分数减小,则此反应△H>0
C.增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动
D.该温度下,再向容器中通入3molW,达到平衡时,
【答案】D
【解析】A项,根据表中数据知,随着反应的进行,x、y的物质的量减小,w的物质的量增大,则x和y是反应物,w是生成物,参加反应的△n(x)=(2-1)mol=1mol,△n(y)=(1-0.5)mol=0.5mol,△n(w)=(1.5-0)mol=1.5mol,所以x、y、w的计量数之比=1mol:
0.5mol:
1.5mol=2:
1:
3,该反应方程式为2x(g)+y(g)⇌3w(g),该反应化学平衡常数K=
,故A错误;B项,升高温度,若w的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,所以△H<0,故B错误;C项,该反应前后气体计量数之和不变,则压强不影响平衡移动,所以增大压强,正、逆反应速率均增大,但平衡不移动,故C错误;D项,反应前后气体的体积不变,则压强对平衡移动没有影响,该温度下,再向容器中通入3molw,相当于增大压强,平衡不移动,达到平衡时等效于加入4molx、2moly,则达到平衡时,n(x)=2mol,故D正确;故选D。
2.(2020·大同市高三年级第一次联合考试)中科院设计了一种新型的多功能复合催化剂,实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油,其过程如图。
下列有关说法正确的是()
A.在Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2=CO+H2O
B.中间产物Fe5C2的生成是实现CO2转化为汽油的关键
C.催化剂HZMS-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率
D.该过程,CO2转化为汽油的转化率高达78%
【答案】B
【解析】A项,由流程图可知,CO2+H2在Na-Fe3O4催化剂表面反应生成烯烃,根据元素和原子守恒可知,其反应为:
2CO2+6H2
CH=CH2+4H2O,故A错误;B项,中间产物Fe5C2是无机物转化为有机物的中间产物,是转化的关键,故B正确;C项,催化剂HZMS-5的作用是加快反应速率,对平衡产率没有影响,故C错误;D项,由图分析78%并不是表示CO2转化为汽油的转化率,故D错误;故选B。
3.(2020·抚顺一中2020届高三年级质检)温度分别为T1和T2时,将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)
2Z(g),一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
温度/K
t/min
t1
t2
t3
t4
T1
n(Y)/mol
0.14
0.12
0.10
0.10
T2
n(Y)/mol
0.13
0.09
0.08
下列说法正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.T2温度下此反应的平衡常数K=4
C.温度为T1时,0~t1时间段的平均速率υ(Z)=2.0×10-3mol·L-1·min-1
D.在T1下平衡后,保持其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大
【答案】B
【解析】A项,初始投料是相同的,比较表格中所给的数据可以看出,在时间t1时T2时的Y的物质的量小于T1,反应速率快慢说明了T2大于T1,t4时T2的容器中早已达平衡。
对于T1来说,T2相当于升温,升温后Y减少,说明升温使平衡右移,说明正向反应是吸热的,A项错误;B项,根据表格中数据,列出T2温度下的三段式:
X(g)+Y(g)
2Z(g)
初始0.160.160
变化0.080.080.16
平衡0.080.080.16
所以
,B项正确;C项,先据表格中数据求出温度为T1时,0-t1时段用Y表示的平均速率为
,用Z表达的速率为用Y表达的速率的2倍,C项错误;D项,其他条件不变时,充入0.2molZ等效于在恒温恒容容器中充入0.1molX和0.1molY,即相当于起始加入0.26molX和0.26molY,该反应反应前后气体分子数相等,所以起始加入0.26molX和0.26molY与起始加入0.16molX和0.16molY为比例等效平衡,达到平衡时X的体积分数不变,D项错误;故选B。
4.(2020·北京市高三年级质量监测)80℃时,1L密闭容器中充入0.20molN2O4,发生反应N2O4
2NO2△H=+QkJ·mol﹣1(Q>0),获得如下数据:
时间/s
0
20
40
60
80
100
c(NO2)/mol·L﹣1
0.00
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
下列判断正确的是( )
A.升高温度该反应的平衡常数K减小
B.20~40s内,v(N2O4)=0.004mol·L-1·s-1
C.100s时再通入0.40molN2O4,达新平衡时N2O4的转化率增大
D.反应达平衡时,吸收的热量为0.15QkJ
【答案】D
【解析】A项,该反应为吸热反应,温度升高,平衡向吸热的方向移动,即正反应方向移动,平衡常数K增大,A项错误;B项,20∼40s内,
,则
,B项错误;C项,100s时再通入0.40molN2O4,相当于增大压强,平衡逆向移动,N2O4的转化率减小,C项错误;D项,浓度不变时,说明反应已达平衡,反应达平衡时,生成NO2的物质的量为0.3mol/L×1L=0.3mol,由热化学方程式可知生成2molNO2吸收热量QkJ,所以生成0.3molNO2吸收热量0.15QkJ,D项正确;故选D。
5.(2020·杭州地区(含周边)重点中学高三上学期期中)在某密闭容器中发生化学反应2X(g)
Y(g)+Z(g),在其他条件相同肘,测得实验数据如下表:
根据表中数据,下列说法不正确的是()
A.组别②中,X的转化率达到22%时,无法确定是否达到平衝
B.为缩短达到平衝所需的时间,可采取改进催化剂、増大压强等方法
C.组别①的转化率达19%时的反应速率比組別②中15%的快
D.已知正、逆反应速率关系:
,α为物质的量分数,若700C时的K=0.005,则25min时的
【答案】C
【解析】A项,组别②中,X的转化率达到22%时,无法确定200min后X的转化率,故无法判断是否达到平衝,A正确;B项,使用催化剂、増大压强等方法,均能加快反应速率,缩短达到平衝所需的时间,B正确;C项,组别①的反应温度比組別②低,故组別②反应速率较快,C错误;D项,25min时,X的转化率为10%,则
2X(g)
Y(g)+Z(g)
起始物质的量n00
改变物质的量n×10%0.05n0.05n
25min物质的量0.09n0.05n0.05n
α(X)=0.9,α(Y)=0.05,α(X)=0.05,所以
0.005×
=1.62,D正确。
6.(2020·浙江省之江教育评价联盟2020届高三第二次联考)在甲、乙、丙三个恒温恒容的密闭容器中,分别加入足量活性炭和一定量的NO,进行反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g),测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示,下列说法正确的是()
A.达到平衡状态时,2v正(NO)=v逆(N2)
B.活性炭的质量不再改变不能说明反应已达平衡状态
C.丙容器中,从反应开始到建立平衡时的平均反应速率为v(NO)>0.01125mol·L-1·min-1
D.由表格数据可知:
T<400℃
【答案】C
【解析】A项,达到平衡状态时,v正(NO)=2v逆(N2),A错误;B项,活性炭的质量不再改变时,能说明反应已达平衡状态,B错误;C项,通过与甲容器进行比较可以发现,丙容器中,反应达平衡的时间短、且反应物的转化率低,说明丙容器中反应温度比甲高,升高温度平衡逆向移动,说明正反应放热。
从反应开始到建立平衡时的平均反应速率为v(NO)=
0.01125mol·L-1·min-1。
由于反应放热,溶液的温度升高,所以反应速率比计算值要大,C正确;D项,由C的分析可知,丙容器相当于甲容器升温,所以T>400℃,D错误。
故选C。
7.(2020·河北省衡水市衡水中学高三质检)下表是某同学探究Na2SO3溶液和铬(VI)盐溶液反应规律的实验记录,已知:
Cr2O72-(橙色)+H2O
2CrO42-(黄色)+2H+
序号
a
b
现象
1
2mL0.05mol·L−1K2Cr2O7溶液(pH=2)
3滴饱和Na2SO3溶液(pH=9)
溶液变绿色(含Cr3+)
2
2mL0.1mol·L−1K2CrO4溶液(pH=8)
3滴饱和Na2SO3溶液
溶液没有明显变化
3
2mL饱和Na2SO3溶液
3滴0.05mol·L−1K2Cr2O7溶液
溶液变黄色
4
2mL蒸馏水
3滴0.05mol·L−1K2Cr2O7溶液
溶液变成浅橙色
下列说法不正确的是( )
A.实验1中的绿色溶液中含有SO42-
B.实验1、2的a溶液中所含的离子种类相同
C.向实验3溶液中继续滴加过量硫酸可使溶液变为浅橙色
D.实验4的目的是排除稀释对溶液颜色变化造成的影响
【答案】C
【解析】A项,实验1中K2Cr2O7与Na2SO3发生了氧化还原反应,Na2SO3被氧化为Na2SO4,K2Cr2O7被还原为Cr3+,溶液呈绿色,故A正确;B项,实验1、2中的a溶液中都存在平衡:
Cr2O72-(橙色)+H2O
2CrO42-(黄色)+2H+,故溶液中所含的离子种类相同,故B正确;C项,Na2SO3溶液呈碱性,滴加3滴0.05mol·L−1K2Cr2O7溶液,平衡Cr2O72-(橙色)+H2O
2CrO42-(黄色)+2H+向正向移动,溶液呈黄色;若向实验3溶液中继续滴加过量硫酸,则在酸性条件下,K2Cr2O7与Na2SO3发生氧化还原反应,溶液变绿色,故C错误;D项,实验4和实验3相比,b溶液相同,a为等体积的蒸馏水,溶液由黄色变成浅橙色,颜色反而加深,故可排除稀释对溶液颜色变化造成的影响,故D正确。
故选C。
8.(2020·抚顺一中高三年级调研)已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)ΔH=-197kJ·mol-1。
向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:
(甲)2molSO2和1molO2;(乙)1molSO2和0.5molO2;(丙)2molSO3和1molO2。
恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是()
A.容器内压强P:
P丙>P甲=2P乙
B.气体的总物质的量n:
n丙>n甲>n乙
C.SO3的体积分数∮:
∮甲=∮丙>∮乙
D.反应热量的数值Q:
197>Q丙>Q甲>Q乙
【答案】B
【解析】A项,丙相当于是在甲的基础上又增加1mol氧气,故压强P甲<P丙,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,故P乙<P甲<2P乙,故A错误;B项,丙相当于是在甲的基础上又增加1mol氧气,达到平衡时n丙>n甲。
甲等效为在乙到达平衡的基础上,再加入1molSO2和0.5molO2,故达到平衡时n丙>n甲>n乙,故B正确;C项,丙相当于是在甲的基础上又增加1mol氧气,故平衡时SO3的体积分数∮甲<∮丙,甲等效为在乙到达平衡的基础上,再加入1molSO2和0.5molO2,增大压强,平衡向正反应移动,故平衡时SO3的体积分数∮甲>∮乙,故C错误;D项,丙相当于是在甲的基础上又增加1mol氧气,故Q甲+Q丙<197,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,SO2转化率增大,故Q甲>2Q乙,但Q甲与Q丙的大小不能确定,故D错误。
故选B。
9.(2020·北京101中学高三质检)CO2催化加氢制取甲醇的研究,对于环境、能源问题都具有重要的意义。
反应如下:
反应ⅰ:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)∆H1=﹣58kJ·mol-1
反应ⅱ:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)∆H2=+42kJ·mol-1
下列说法不正确的是()
A.增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率
B.增大压强,有利于向生成甲醇的方向进行,反应ⅰ的平衡常数增大
C.升高温度,生成甲醇的速率加快,反应ⅱ的限度同时增加
D.选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比率
【答案】B
【解析】A项,增大氢气浓度平衡正向移动导致二氧化碳消耗增大,所以二氧化碳转化率增大,故A正确;B项,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,增大压强,反应i的平衡正向移动,所以向生成甲醇的方向移动,但是化学平衡常数只与温度有关,温度不变化学平衡常数不变,所以增大压强反应i的平衡常数不变,故B错误;C项,升高温度任何化学反应速率都增大,升高温度平衡向吸热方向移动,升高温度反应ii向正向移动,则反应ii的反应限度增大,故C正确;D项,催化剂具有选择性和专一性、高效性,所以选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比率,故D正确;故选B。
10.(2020·河北省邢台市高三第二次月考)一定温度下,在2L的密闭容器中加入2molX和3molY,发生如下反应:
2X(g)+3Y(g)
4Z(g)+W(g)△H<0,反应10min后达到平衡,此时W的浓度为0.25mol·L-1。
下列说法正确的是()
A.前5min内,反应的平均速率v(Z)=0.1mol·L-1·min-1
B.其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,W的平衡浓度为0.5mol·L-1
C.保持温度不变,10min后向容器中再加入1molX和1.5molY,重新达到平衡时,X的转化率大于50%
D.若反应在绝热容器中进行,其他条件不变,反应达到平衡时Y的浓度小于0.75mol·L-1
【答案】B
【解析】2X(g)+3Y(g)
4Z(g)+W(g)
起始物质的量浓度(mol/L)11.500
变化物质的量浓度(mol/L)0.50.7510.25
平衡物质的量浓度(mol/L)0.50.7510.25
X的转化率为
=50%;A项,反应前10min时,反应的平均速率v(Z)=
=0.1mol·L-1·min-1,但无法计算前5min时反应的平均速率v(Z),故A错误;B项,其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,W的浓度瞬间变为0.5mol·L-1,因平衡不移动,则W的平衡浓度仍为0.5mol·L-1,故B正确;C项,保持温度不变,10min后向容器中再加入1molX和1.5molY,相当于起始时是2molX和3molY,由于反应容器由原体积的2倍缩小为原体积的过程中,平衡不移动,则重新达到平衡时,X的转化率不变,仍为50%,故C错误;D项,反应正方向为放热反应,若反应在绝热容器中进行,达到平衡时容器内温度会升高,则平衡会逆向移动,平衡时Y的浓度大于0.75mol·L-1,故D错误;故选B。
11.(2020·四川省遂宁二中高三质检)温度为T1时,将气体X和气体Y各1.6mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)
2Z(g),一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的数据如表,下列说法正确的是( )
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
1.2
1.1
1.0
1.0
A.反应0~4min的平均速率v(Z)=0.25mol·L-1·min-1
B.T1时,反应的平衡常数K1=1.2
C.其他条件不变,9min后,向容器中再充入1.6molX,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时X的浓度减小,Y的转化率增大
D.其他条件不变,若降温到T2达到平衡时,平衡常数K2=4,则此反应的△H<0
【答案】D
【解析】A项,由表中数据可求得前4min内消耗Y为0.10mol,v(Y)=
,所以v(Z)=2v(Y)=0.05mol/(L·min),A错误;
B项,由表中数据可知7min时反应到达平衡,反应的三段式为:
X(g)+Y(g)
2Z(g)
起始浓度(mol/L)0.16 0.16 0
变化量(mol/L)0.06 0.06 0.12
平衡浓度(mol/L)0.1 0.1 0.12
所以平衡常数K=
,B错误;C项,其他条件不变,9min时是平衡状态,再充入1.6molX,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时Y的转化率增大,由于X加入量大于平衡移动消耗量,所以再次达到平衡时,X的浓度增大,C错误;D项,T1时,平衡常数K=1.44,降温到T2达到平衡时,平衡常数K2=4,说明降低温度平衡正向移动,使K增大,所以该反应正向为放热反应,D正确;故选D。
12.(2020·吉林省吉林市普通中学高三第二次调研测试)为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量,研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
(1)已知:
①N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)ΔH=+180.5kJ/mol;
②CO的燃烧热为283.0kJ/mol。
则2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)ΔH=________kJ/mol。
(2)在恒温、恒容条件下,将2.0molNO和1.0molCO充入一个容积为2L的密闭容器中发生上述反应,反应过程中部分物质的物质的量(n)变化如图所示。
①N2在0~9min内的平均反应速率v(N2)=________mol/(L•min);
②第9min时氮气的产率为________;
③第12min时改变的反应条件可能为_______(填字母代号);
A.升高温度B.加入NOC.加催化剂D.减小压强E.降低温度
④若在第24min将NO与N2的浓度同时增加到原来的2倍,化学平衡______移动(填“向正反应方向”、“逆反应方向”或“不”)。
(3)若将反应容器改为恒温容积可变的恒压密闭容器,压强为P=3.0MPa,反应物加入的物质的量不变,达到平衡时CO的转化率为50%,该温度下此反应平衡常数Kp=______
【答案】
(1)-746.5
(2)0.011(3)40%(4)E(5)向正反应方向(6)0.10Mpa-1
【解析】
(1)已知①N2(g)+O2(g)
2NO(g)ΔH=+180.5kJ/mol,又知CO的燃烧热为−283.0kJ/mol,可得热化学方程式:
②CO(g)+
O2(g)=CO2(g)ΔH=−283.0kJ/mol,根据盖斯定律,②×2−①可得:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)ΔH=−746.5kJ/mol;
(2)①0−9min内N2浓度变化为:
=0.1mol/L,则N2在0−9min内的平均反应速率为:
v(N2)=
=0.011mol•L−1•min−1;②由图像可知,9min时n(N2)=0.2mol,根据反应方程式可知,N2理论产量为0.5mol,则产率为
=40%;③由图可知,反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)中氮气浓度增大,NO、CO浓度减小,则平衡向正反应方向移动;A项,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,与图像不符,故A错误;B项,加入NO,则n(NO)增大,与图象不相符,故B错误;C项,加催化剂,平衡不发生移动,各物质的浓度不变,故C错误;D项,反应正向是体积减小的反应,减小压强,则平衡逆向移动,NO、CO浓度增大,N2浓度减小,故D错误;E项,该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,与图像相符,故E正确;④由图可知,第24min时,n(NO)=1.4mol,n(CO)=0.4mol,n(N2)=0.3mol,根据化学方程式可知n(CO2)=0.6mol,则反应的平衡常数为:
=0.69,将NO与N2的浓度同时增加到原来的2倍,则n(NO)=2.8mol,n(N2)=0.6mol,则
=0.34<0.69,所以平衡向正反应方向移动;(3)由CO的转化率为50%,可得:
则该温度下此反应平衡常数Kp=
0.10MPa-1。
13.(2020·吉林省吉林市普通高中高三调研测试)对一个可逆反应来说,升高温度下列物理量一定增大的是()
A.反应速率B.平衡常数C.催化剂的活性D.焓变
【答案】A
【解析】A项,升高温度,单位体积内活化分子的百分数增大,反应速率增大,A正确;B项,若正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆向移动,化学反应平衡常数减小,若正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正向移动,化学反应平衡常数增大,B错误;C项,催化剂都具有一定的活性最强的温度范围,绝大多数的催化剂,升高温度,活性增强,但温度过高,催化剂会变性,C错误;D项,焓变只与反应的始态与终态有关,D错误。
14.(2020·廊坊市高中联合体高三化学)下列措施或事实不能用勒夏特列原理解释的是()
A.新制的氯水在光照下颜色变浅
B.H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深
C.在合成氨的反应中,加压有利于氨的合成
D.Fe(SCN)3溶液中加入NaOH后溶液颜色变浅
【答案】B
【解析】A项,Cl2+H2O
HCl+HClO,2HClO
2HCl+O2↑,HClO在光照条件下发生分解,HClO的浓度减小,使得Cl2与水反应的平衡正向移动,颜色变浅,可以用勒夏特列原理解释,A不符合题意;B项,H2+I2
2HI,加压,由于反应前后气体体积不变,加压平衡不发生移动,不能用勒夏特别原理解释,而颜色变深,是由于体积减小,I2的浓度变大,颜色变深,B符合题意;C项,N2+3H2
2NH3,增大压强,平衡正向移动,有利于氨气的生成,可以用勒夏特列原理解释,C不符合题意;D项,Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3,加入NaOH,Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀,Fe3+浓度减小,平衡逆向移动,Fe(SCN)3减小,颜色变浅,可用勒夏特列原理解释,D不符合题意;故选B。
15.(2020·上海市浦东新区高三第一次模拟)下列有关可逆反应:
mA(g)+nB(?
)
pC(g)+qD(s)
分析中,一定正确的是( )
A.增大压强,平衡不移动,则m=p
B.升高温度,A的转化率减小,则正反应是吸热反应
C.保持容器体积不变,移走C,平衡向右移动,正反应速率增大
D.保持容器体积不变,加入B,容器中D的质量增加,则B是气体
【答案】D
【解析】A项,增大压强,平衡不移动,说明左右两边气体的体积相等,若B为气体,则m+n=p,故A错误;B项,升高温度,A的转化率减小,则平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则正反应方向为放热反应,故B错误;C项,移走C,生成物的浓度减小,平衡向右移动,逆反应速率减小,正反应速率瞬间不变,故C错误;D项,加入B,容器中
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