人教版高中化学选修4第二章第三节化学平衡图像题训练.docx
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人教版高中化学选修4第二章第三节化学平衡图像题训练
第二章第三节化学平衡图像题训练
一、选择题(48分)
1、在密闭容器内发生反应:
3FeO(s)+H2O(g)
Fe3O4(s)+H2(g)-Q,H2O和H2物质的量随时间的变化如图所示。
2min时仅改变一个条件,该改变的条件是()
A.减少c(H2O)B.增加c(H2)C.增大压强D.升高温度
2、下图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示图,有关叙述错误的是()
A.状态Ⅰ和状态Ⅱ时,反应均处于平衡状态
B.状态Ⅰ变化为状态Ⅱ的过程,称为化学平衡移动
C.t1时刻平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
D.同一种反应物在状态I和状态II时,浓度不相等
3、已达到平衡的可逆反应,增大压强后,反应速率(v)变化如图所示,该反应是()
A.N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
B.C(s)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
C.H2(g)+I2(g)
2HI(g)
D.FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl
4、一定条件下,在容积不变的密闭容器中进行如下反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)+Q(Q>0),图曲线a表示该反应过程中NO的转化率与反应时间的关系。
若改变起始条件,使反应过程按照曲线b进行,可采取的措施是()
A.降低温度B.加催化剂
C.增大反应物中NO的浓度D.向密闭容器中加入氩气
5、对于可逆反应
以下相关图像正确的是()
A.
B.
C.
D.
6、CH3OH是重要的化工原料,工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH,其反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
按n(CO)∶n(H2)=1∶2向密闭容器中充入反应物,测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。
下列说法中,正确的是( )
A.p1<p2
B.该反应的ΔH>0
C.平衡常数:
K(A)=K(B)
D.在C点时,CO转化率为75%
7、K2FeO4在水中不稳定,发生反应:
4FeO42-+10H2O
4Fe(OH)3(胶体)+
8OH-+3O2,其稳定性与温度(T)和溶液pH的关系分别如图所示。
下列说法不正确的是()
A.由图Ⅰ可知K2FeO4的稳定性随温度的升高而减弱
B.由图Ⅱ可知图中a>c
C.由图Ⅰ可知温度:
T1>T2>T3
D.由图Ⅰ可知上述反应△H>0
8、对可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)ΔH<0,下列图像正确的是()
9、已知:
I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度显著增大。
I2在KI溶液中存在下列平衡:
I2(aq)+I-(aq)
I3-(aq)。
测得不同温度下该反应的平衡常数如下图所示,下列说法正确的是( )
A.反应I2(aq)+I-(aq)
I3-(aq)的ΔH>0
B.利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C.在上述平衡体系中加入CCl4,平衡不移动
D.25℃时,在上述平衡体系中加入少量KI固体,平衡常数K小于680
10、2NO2(红棕色)
N2O4(无色) ΔH<0。
将一定量的NO2充入注射器中并密封,改变活塞位置的过程中,气体透光率随时间的变化如图所示(气体颜色越深,透光率越小)。
下列说法不正确的是()
A.b点达到了平衡状态
B.b点对应的时刻改变的条件是将注射器的活塞向外拉
C.d点:
v(正) D.若在c点将温度降低,其透光率将增大 11、在2L的恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),下列有关说法正确的是( ) A.由图①可知: 该反应的△H>0 B.在图②中的t1时充入少量氩气,容器内压强增大,平衡右移 C.图③所示条件下,平衡常数为2 D.图④中的y可以表示平衡常数或密度 12、下列图示与对应的叙述相符的是() A.图1表示向0.1mol/LCH3COOH溶液中逐步加入CH3COONa固体后,溶液pH的变化 B.图2表示石墨转化为金刚石反应过程中的能量变化,可判断石墨比金刚石稳定 C.图3表示Al3+与OH-反应时溶液中含铝微粒浓度变化曲线,图中a点溶液中大量存在Al3+ D.图4表示某可逆反应的v-t曲线,图中阴影部分面积的含义是(v正-v逆) 二、填空题(52分) 13、(18分)Ⅰ. (1)已知在448℃时,反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)ΔH<0的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为______;反应1/2H2(g)+1/2I2(g) HI(g)的平衡常数K3为_______。 (2)在某一密闭容器中发生上述反应,改变反应的某一条件(混合气体的总物质的量不变),造成容器内压强增大,则下列说法中正确的是_____。 A.容器内气体的颜色变深,混合气体的密度增大 B.平衡不发生移动 C.I2(g)的转化率增大,H2的平衡浓度变小 D.改变条件前后,速率图象如图所示 Ⅱ.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示: t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题: (1)该反应的化学平衡常数表达式为K=______。 (2)该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______。 A.容器中压强不变B.混合气体中c(CO)不变 C.V(H2)正=V(H2O)逆D.c(CO2)=c(CO) (4)某温度下,平衡浓度符合下式: c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),判断此时温度为______℃。 (5)在800℃时,发生上述反应,某时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2mol/L(H2)=1.5mol/L、c(CO)=1mol/L、c(H2O)=3mol/L,则下一时刻,反应向_________填“正反应”或“逆反应”)方向进行。 14、(18分)研究NO2、NO、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。 (1)已知: CO可将部分氮的氧化物还原为N2。 反应I: 2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJ.mol-1 反应II: 4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)△H=-1200kJ.mol-1 则反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=______kJ/mol。 (2)一定条件下,将NO2与CO以体积比1: 2置于密闭容器中发生反应II,下列能说明反应达到平衡状态的是________。 a.体系压强保持不变b.容器中气体密度保持不变 c.混合气体颜色保持不变d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2 (3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中,充入1molCO和0.5molSO2发生反应: 2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(g)实验测得生成的CO2体积分数(φ)随着时间的变化曲线如图所示: ①达到平衡状态时,SO2的转化率为__,该温度下反应的平衡常数K=______。 ②其它条件保持不变,再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol,此时v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 (4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法,反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)△H<0.在催化剂作用下,NO转化率与温度的关系如图所示: 图中A点处NO的转化率_______(填“可能是”、“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率;B点之后,NO转化率降低的原因可能是________。 A.平衡常数变大B.副反应增多 C.催化剂活性降低D.反应活化能增大 (5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H=-198kJ.mol-l是制备硫酸的重要反应。 在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反应,反应体系总压强随时间的变化如右图所示。 a和b平衡时,SO3体积分数较大的是_______;判断的依据是________。 15、(16分)乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛,可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。 (1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2,CaC2再与水反应即得到乙炔。 CaC2与水反应的化学方程式为____ (2)已知: CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O (1)△H1=-890.3kJ/mol C2H2(g)+2.50(g)===2CO2(g)+H2O (1)△H2=-1299.6J/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O (1)△H3=-571.6kJ/mol 则甲烷气相裂解反应: 2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)的△H=_____kJ/mol。 (3)哈斯特研究得出当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。 ①T1℃时,向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH4只发生反应2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=c(CH4)。 该反应的△H____0(填“>”或“<”),CH4的平衡转化率为____%(保留3位有效数字)。 上述平衡状态某一时刻,若改变温度至T2℃,CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多,经ts后再次达到平衡,平衡时,c(CH4)=2c(C2H4),则T1_____(填“>”或“<”)T2,t=______s。 ②列式计算反应2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K=____(用平衡分压代替平衡浓度计算,lg0.05=-1.3)。 ③由图可知,甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,除改变温度外,还可采取的措施有___________。 答案解析 1【答案】D 【解析】 根据化学平衡移动原理回答。 A.减少c(H2O),平衡逆向移动,c(H2)也应减小,故A错误; B.增加c(H2),平衡逆向移动,c(H2O)也应增大,故B错误; C.增大压强,c(H2)c(H2O)均增大,故C错误; D.升高温度,平衡正向移动,c(H2O)减小,c(H2)增大,故D正确; 故选D。 2【答案】C 【解析】 【详解】A.状态Ⅰ和状态Ⅱ时,V正=V逆,反应均处于平衡状态,故不选A; B.状态Ⅰ变化瞬间正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行到达平衡状态Ⅱ,所以化学平衡移动了,故不选B; C.t1时刻平衡向正反应方向移动,根据图像可知,正速率瞬间增大,逆反应速率瞬间没变,所以应该是增大了反应物浓度,温度没变,平衡常数不变,故选C; D.状态Ⅰ变化瞬间正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行到达平衡状态Ⅱ,由于平衡移动了,所以反应物、生成物浓度均发生了变化,故不选D; 正确答案: C。 3【答案】C 【解析】 从速率图来看,增大压强,化学反应速率增加,但是正反应速率等于逆反应速率,平衡不移动,说明反应前后气体体积相等。 A.气体体积减小的反应,A项不符合题意; B.C是固体,是气体体积增大的反应,B项不符合题意; C.反应前后,气体体积不变,C项正确; D.没有气体参与,改变压强化学反应速率不变,D项不符合题意; 本题答案选C。 4【答案】A 【解析】 A.降低温度,化学反应速率减小;由于该反应的正反应是放热反应,降低温度,平衡向放热的正反应方向移动,NO的转化率增大,A符合题意; B.加催化剂可以加快化学反应速率,而且不能使化学平衡发生移动,与化学图像不符合,B不符合题意; C.增大反应物中NO的浓度化学反应速率比原来快,但会使NO的转化率降低,C不符合题意; D.向密闭容器中加入氩气,由于不能改变物质的浓度,因此不能改变化学反应速率,也不能使化学平衡发生移动,NO转化率不变,D不符合题意; 故合理选项是A。 5【答案】A 【解析】A.压强增大, ? 平衡向气体数目减小的方向,即逆反应方向移动,C的物质的量减少,A项正确; B.温度升高, ? 平衡向吸热的方向,即正反应方向移动,C的物质的量增加,B项错误; C.平衡常数K仅受温度影响,改变压强平衡常数不变,C项错误; D.平衡常数K仅受温度影响,升温平衡向吸热的方向,即正反应方向移动,平衡常数K会增大,D项错误; 答案选A。 6【答案】D 【解析】由300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,A错误;由图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0,B错误;A、B处的温度不同,平衡常数与温度有关,故平衡常数不等,C错误;设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则 CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) 起始/mol120 转化/molx2xx 平衡/mol1-x2-2xx 在C点时,CH3OH的体积分数= =0.5,解得x=0.75,D正确。 7【答案】B 【解析】A、由图1数据可知,温度越高,相同时间内FeO42-浓度变化越快,高铁酸钾溶液平衡时FeO42-浓度越小,温度越高FeO42-浓度越小,所以K2FeO4的稳定性随着温度的升高而减弱,故A正确; B、pH越小,氢离子浓度越大,由4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑可知: 氢离子浓度增大,平衡向正反应方向移动,高铁酸钾溶液平衡时FeO42-浓度越小,pH越小,由图知a<c,故B错误; C、温度越高,反应速率越快,相同时间内FeO42-浓度变化越快,则由图Ⅰ可知温度: T1>T2>T3,故B正确; D、温度越高FeO42-浓度越小,正向反应是吸热反应,说明平衡正向移动,即ΔH>0,故D正确; 综上所述,本题正确答案为B。 8【答案】A 【解析】A.只增加氧气的浓度,则正反应速率增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,与图象吻合,A正确; B.正反应为放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,二氧化硫的转化率降低,图象不符,B错误; C.增大压强平衡正向移动,转化率增大,但反应速率增大,到达平衡所用时间较少,图象不符,C错误; D.加入催化剂,反应速率增大,到达平衡所用时间减少,但平衡不移动,图象不符,D错误; 9【答案】B 【解析】A.由图像数据可知,温度越大,平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应方向为放热反应,即△H<0,故A错误;B.硫难溶于水,而碘单质与I-形成I3-而溶于水,可以达到除去少量碘的目的,故B正确;C.加入CCl4,碘能溶于CCl4,这样水中碘的浓度变小,平衡向左移动,故C错误;D.加入KI固体,碘离子浓度增大,平衡向右移动,但平衡常数只受温度影响,与物质的浓度无关,加入少量KI固体,平衡常数K不变,故D错误;故选B。 10【答案】B 【解析】A.b点透光率不再发生变化,则b点达到平衡状态,所以A选项是正确的; B.颜色越深,透光率越小,可以知道b点时c(NO2)增大,则b点对应的时刻改变的条件不可能是将注射器的活塞向外拉,故B错误; C.d点透光率减小,平衡逆向移动,则v(正) D.该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,则透光率将增大,所以D选项是正确的。 故答案选B。 11【答案】D 【解析】解: 本题考查化学反应速率与化学平衡图象的综合应用. A.图象分析可知温度为T2前三氧化硫含量增大,T2温度后三氧化硫含量减小,说明T2前反应未达到平衡状态,T2是达到平衡状态,温度升高平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,△H<0,故A错误; B.恒容容器中充入少量氩气,容器内压强增大分压不变,平衡不变,平衡不发生移动,故B错误; C.平衡时二氧化硫转化率50%,结合化学反应三行计算平衡浓度, 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 起始量(mol/L)10.50 变化量(mol/L)0.50.250.5 平衡量(mol/L)0.50.250.5 平衡浓度K= = =4,故C错误; D.反应平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,反应前后气体质量和体积不变,密度始终不变,图象变化符合,故D正确; 故选D. 12【答案】B 【解析】 A、向0.1mol/LCH3COOH溶液中逐步加入CH3COONa固体后,溶液pH逐渐升高,A错误;B、由图可知,石墨能量比金刚石低,石墨稳定,B正确;C、a点所示pH接近12,碱性环境中铝离子会生成氢氧化铝沉淀,C错误;D、根据图像可知图中阴影部分的面积为[c(反应物)-c(生成物)],D错误;答案选B。 13【答案】Ⅰ. (1)1/49;7 (2)D Ⅱ. (1) (2)吸热 (3)BC (4)830 (5)逆反应 【解析】解: Ⅰ. (1)448℃时,反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K1为49,则温度下反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2= =1/49,反应H2(g)+I2(g) HI(g)的平衡常数K3= = =7,故答案为: 1/49;7; (2)向一体积不变的密闭容器中充入H2和I2,发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)△H<0,当达到平衡后,t1时刻改变反应的某一条件,造成容器内压强增大,且混合气体总物质的量不变,故改变的条件为升高温度,升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动。 A.平衡向逆反应移动,I2的浓度增大,容器内气体的颜色变深,混合气体的总质量不变,容器的容积不变,故混合气体的密度不变,故A错误;B.升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应移动,故B错误;C.平衡向逆反应移动,I2(g)的转化率降低,H2的平衡浓度增大,故C错误;D.升高温度正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,反应逆向移动,图象与实际相符合,故D正确;故选D; Ⅱ. (1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数K= ,故答案为: ; (2)由温度升高,平衡常数变大可知,升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,故答案为: 吸热; (3)A.该反应为气体的物质的量不变的反应,则容器中压强始终不变,不能作为判定平衡的方法,故A错误;B.混合气体中c(CO)不变,则达到化学平衡,故B正确;C.V(H2)正=V(H2O)逆,则对于氢气来说正逆反应速率相等,则达到平衡,故C正确;D.c(CO2)=c(CO),该反应不一定达到平衡,浓度关系取决于反应物的起始量和转化率,故D错误;故答案为: BC; (4)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,平衡常数K=1,则该温度为830℃,故答案为: 830; (5) = =1>K,所以化学平衡向逆反应方向移动,故答案为: 逆反应。 14【答案】 (1).-227 (2).ac(3).60%(4).3.375(5).>(6).一定不是(7).BC(8).a(9).b起始压强大于a,说明其温度高于a,而该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,SO3体积分数减小 【解析】 (1)已知: 反应I: 2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJ.mol-1;反应II: 4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)△H=-1200kJ.mol-1。 根据盖斯定律,由(II-I) 可得反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g),所以其△H=[-1200kJ.mol-1-(-746kJ.mol-1)] -227kJ/mol。 (2)一定条件下,将NO2与CO以体积比1: 2置于密闭容器中发生反应II,该反应的正反应是气体分子数减少的反应。 a.体系压强保持不变,说明各组分的物质的量保持不变;b.由于气体的质量和体积始终不变,所以容器中气体密度保持不变;c.混合气体颜色保持不变,说明各组分的浓度保持不变;d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2,不能说明正反应速率和逆反应速率相等。 综上所述,能说明反应达到平衡状态的是ac。 (3)①由图中信息可知,达到平衡状态时,CO2体积分数为0.4,n(CO2)=(1mol+0.5mol) 0.4=0.6mol,则SO2的变化量是0.3mol,其转化率为 60%。 各组分CO、SO2、CO2、S的平衡浓度分别为0.04mol/L、0.02mol/L、0.06mol/L、0.03mol/L,该温度下反应的平衡常数K= =3.375。 ②其它条件保持不变,再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol,此时Qc= (4)由于该反应是放热反应,平衡常数随温度升高而减小,所以其平衡转化率随温度升高而减小,温度越低NO的平衡转化率越大。 A点对应的温度低、反应速率较慢,NO的转化率小于B点,所以A点尚未达到平衡状态,故A点NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率;催化剂不变则活化能不变,B点之后,NO转化率降低的原因可能是副反应增多或催化剂活性降低,选BC。 (5)a和b平衡时,SO3体积分数较大的是a,判断的依据是: 由图可知,b起始压强大于a,由于容器体积相同、起始投料相同,说明其温度高于a,而该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,SO3体积分数减小。 15【答案】 (1).CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑ (2).+376.4kJ/mol(3).>(4).66.7%(5).>(6).5(7).5×104(8).可以充入适量的乙烯 【解析】 【分析】 (1)碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔; (2)根据盖斯定律来分析; (3)①分解反应绝大多数为吸热反应;设出CH4的转化浓度,然后根据三段式,利用c(C2H4)=c(CH4)来解答;根据改变温度后,CH4的浓度升高来判断温度的变化;表示出变化后的CH4和C2H4的浓度,然后根据c(CH4)=2c(C2H4)来计算; ②根据平衡常数表达式来计算; ③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,可以充入适量的乙烯。 【详解】 (1)碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔,反应的化学方程式为: CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑,故答案为CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑; (2)将已知反应依次编号为①、②、③,由盖斯定律将①×4-②-③× 可得: 2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g
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