2022届高考化学一轮复习-课后限时集训22-化学平衡状态和平衡移动新人教版.doc

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训22 化学平衡状态和平衡移动新人教版

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训22 化学平衡状态和平衡移动新人教版

年级：
姓名：

- 10 -

课后限时集训(二十二)
(建议用时：40分钟)

1．在体积固定的绝热密闭容器中，可逆反应NO2(g)＋SO2(g) NO(g)＋SO3(g)　ΔH<0达到平衡状态的标志是(　　)
A．NO2、SO2、NO和SO3四种气体的物质的量浓度之比为1∶1∶1∶1
B．生成n mol SO2的同时消耗n mol SO3
C．容器中气体压强不再变化
D．密闭容器中气体的密度不再发生变化
C　[绝热容器，气体压强不变说明温度不再变化，说明达到平衡状态，C正确。]
2．两个体积相同带活塞的容器，分别盛装一定量的NO2和Br2(g)，NO2和Br2(g)都为红棕色，两容器中颜色深浅程度相同，迅速将两容器同时压缩到原来的一半(如图)，假设气体不液化，则下列说法正确的是(　　)

A．a→a′过程中，颜色突然加深，然后逐渐变浅，最终颜色比原来的浅
B．a′、b′的颜色一样深
C．a′的压强比a的压强的2倍要小，b′的压强为b的压强的2倍
D．a′中的c(NO2)一定比b′中的c(Br2)小
C　[在a→a′过程中，增大压强，平衡2NO2N2O4向正反应方向移动。但不论平衡如何移动，新平衡建立后，各物质的浓度均比原平衡的大，NO2的浓度大于原平衡的浓度，颜色比原平衡深，A错误；b→b′过程中，不存在Br2(g)的平衡转化，容器b′的颜色比a′深，B错误；根据勒夏特列原理，增大压强，平衡要减弱压强的改变，a′的压强比a的压强的2倍要小，b′中不存在平衡移动，其压强为b的2倍，C正确；两者颜色一样深，并不意味着c(NO2)和c(Br2)相等，a′中的c(NO2)不一定比b′中的c(Br2)小，D错误。]
3．(2020·唐山模拟)在体积为V的密闭容器中发生可逆反应3A(？)＋B(？)2C(g)，下列说法正确的是(　　)
A．若A为气态，则混合气体的密度不再变化时反应达到平衡状态
B．升高温度，C的体积分数增大，则该反应的正反应为放热反应
C．达到平衡后，向容器中加入B，正反应速率一定加快
D．达到平衡后，若将容器的容积压缩为原来的一半，C的浓度变为原来的1.8倍，则A一定为非气态
D　[若A为气态，而B的状态不确定，则反应过程中混合气体的密度可能不发生变化，A项错误；升高温度，C的体积分数增大，说明平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应，B项错误；若B为非气态物质，达到平衡后，向容器中加入B，正反应速率不变，C项错误；达到平衡后，若将容器的容积压缩为原来的一半，假设平衡不发生移动，则C的浓度应为原来的2倍，而实际上C的浓度变为原来的1.8倍，说明增大压强，平衡逆向移动，由于增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，则A一定为非气态，D项正确。]
4．在一恒温恒压的密闭容器中发生反应：M(g)＋N(g)2R(g)　ΔH<0，t1时刻达到平衡，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．t1时刻的v正小于t2时刻的v正
B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R
C．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，M的体积分数相等
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，反应的平衡常数相等
A　[t1时刻反应达到平衡，v正＝v逆，恒温恒压下t2时刻改变某一条件，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，根据等效平衡原理，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R，v正瞬间不变，v逆瞬间增大，故t1时刻的v正等于t2时刻的v正，A项错误、B项正确；Ⅰ、Ⅱ两过程达到的平衡等效，M的体积分数相等，C项正确；Ⅰ、Ⅱ两过程的温度相同，则反应的平衡常数相等，D项正确。]
[教师用书备选]
(2020·陕西名校联考)在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1，研究发现，反应过程中会发生副反应为CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A．ΔH1<0，ΔH2>0
B．增大压强有利于加快合成反应的速率
C．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率
D．选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生
C　[根据图像可以看出，温度越高，CO的产率越高，CH3OH的产率越低。]
5．某温度下，反应2A(g)B(g)　ΔH>0，在密闭容器中达到平衡，平衡后＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是 (　　)
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a<b
B．在该温度恒压条件下再充入少量B气体，则a＝b
C．若其他条件不变，升高温度，则a<b
D．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a>b
B　[A项，充入B气体后平衡时压强变大，正向反应程度变大，变小，即a>b，错误；B项，在该温度恒压条件下，再充入B气体，新平衡状态与原平衡等效，不变，即a＝b，正确；C项，升温，平衡右移，变小，即a>b，错误；D项，相当于减压，平衡左移，变大，即a<b，错误。]
6.甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态相同，某温度下甲、乙相互转化时其物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．甲是N2O4
B．a点处于平衡状态
C．t1～t2时间内v正(乙)<v逆(甲)
D．反应进行到t2时刻，改变的条件可能是升高温度
C　[0～t1时间段内，乙的浓度降低了0.2 mol·L－1，甲的浓度增加了0.4 mol·L－1，即发生反应N2O42NO2，甲为NO2，乙为N2O4，A错误；t2～t3时间段内，N2O4浓度在不断增加，a点时对应反应在向生成N2O4的方向进行，反应没有达到平衡，B错误；t1～t2时间段内，反应达到平衡状态，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，即2v正(乙)＝v逆(甲)，C正确；t2时刻，甲的浓度发生突变，然后逐渐减小，乙的浓度在原平衡的基础上逐渐增大，所以改变的条件是增大甲的浓度，D错误。]
7．(2020·沧州模拟)向某密闭容器中加入0.15 mol·L－1 A、0.05 mol·L－1 C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图中甲图所示[t0～t1时c(B)未画出，t1时c(B)增大到0.05 mol·L－1]。
乙图为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。(已知t4时改变的条件为减小压强)

(1)B的起始物质的量浓度为 mol·L－1。
(2)若t5时改变的条件是升温，此时v(正)>v(逆)，若A的物质的量减少0.03 mol时，容器与外界的热交换总量为a kJ，写出反应的热化学方程式：
。
(3)t3时改变的某一反应条件可能是 (填字母)。
a．使用催化剂　　b．增大压强　　c．增大反应物浓度
(4)在恒温恒压下通入惰性气体，v(正) v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。
[解析]　根据题意：A、C的化学计量数之比为0.09∶0.06＝3∶2，再根据改变压强，平衡不移动可知反应为等体反应，所以方程式为3A(g)2C(g)＋B(g)。
(1)c(B)＝(0.05－0.03) mol·L－1＝0.02 mol·L－1。
(2)升温，v(正)>v(逆)，反应为吸热反应，故热化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g)　ΔH＝＋100 a kJ·mol－1。
(3)t3时，改变条件，v正＝v逆且增大，又因反应为等体反应，故条件为增大压强或使用催化剂。
(4)恒温恒压下通入惰性气体，相当于减压，等体反应平衡不移动，v正＝v逆。
[答案]　(1)0.02
(2)3A(g)2C(g)＋B(g)　ΔH＝＋100a kJ·mol－1
(3)ab　(4)＝
8．(2020·淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

(1)0～10 min内该反应的平均速率v(CO)＝ ，从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的 (填字母)。
(2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A．容器内混合气体颜色不再变化
B．容器内的压强保持不变
C．2v逆(NO2)＝v正(N2)
D．容器内混合气体密度保持不变
[答案]　(1)0.03 mol/(L·min)　d　(2)CD

9.(2020·河南南阳一中月考)如图所示，向A、B中均充入1 mol X、1 mol Y，起始时A、B的体积都等于a L，在相同温度、外界压强和催化剂存在的条件下，关闭活塞K，使两容器中都发生反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g)　ΔH<0。达到平衡时，A的体积为1.4a L。下列说法错误的是(　　)

A．反应速率：v(B)>v(A)
B．平衡时的压强：p(B)＝p(A)
C．A容器中X的转化率为80%
D．平衡时Y的体积分数：A<B
B　[由题图可知A容器处于恒压状态，B容器处于恒容状态，而X(g)＋Y(g) 2Z(g)＋W(g)是气体分子数增大的反应，则反应过程中A容器内的压强不变，B容器内的压强增大，故平衡时的压强：p(B)>p(A)，B项错误；其他条件相同时，压强越大反应速率越大，A项正确；初始状态下，A容器中共有2 mol气体，体积为a L，则体积为1.4a L时共有2.8 mol气体，设平衡时参加反应的X为x mol，则有
　　　　X(g)＋Y(g) 2Z(g)＋W(g)
起始/mol　　　 1　　 1　　　 0　　　0
变化/mol x x 2x x
平衡/mol 1－x 1－x 2x x
得2(1－x)＋2x＋x＝2.8，x＝0.8，则X的转化率为80%，C项正确；B容器相当于在A容器的基础上进行加压，平衡逆向移动，故平衡时Y的体积分数：A<B，D项正确。 ]
10．(2020·广州模拟)现代工业的发展导致CO2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题：
(1)在催化转化法回收利用CO2的过程中，可能涉及以下化学反应：
①CO2(g)＋2H2O(l)CH3OH(l)＋O2(g)
　ΔH＝＋727 kJ·mol－1　ΔG＝＋703 kJ·mol－1
②CO2(g)＋2H2O(l)CH4(g)＋2O2(g)
ΔH＝＋890 kJ·mol－1　ΔG＝＋818 kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)
　ΔH＝－131 kJ·mol－1　ΔG＝－9.35 kJ·mol－1
④CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(l)
　ΔH＝－253 kJ·mol－1　ΔG＝－130 kJ·mol－1
从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是 ，反应进行程度最大的是 。
(2)反应CO2＋4H2CH4＋2H2O称为Sabatier反应，可用于载人航空航天工业。我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。
①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2再生O2，其反应过程如下图所示，这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充 (填化学式)。

②在1.5 MPa，气体流速为20 mL·min－1时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO2的转化率(%)如下：
催化剂
180 ℃
200 ℃
220 ℃
280 ℃
300 ℃
320 ℃
340 ℃
360 ℃
Co4N/
Al2O3
8.0
20.3
37.3
74.8
84.4
85.3
86.8
90.1
Co/
Al2O3
0.2
0.7
2.0
22.4
37.6
48.8
54.9
59.8
分析上表数据可知： (填化学式)的催化性能更好。
③调整气体流速，研究其对某一催化剂催化效率的影响，得到CO2的转化率(%)如下：
气体流
速/mL·
min－1
180 ℃
200 ℃
220 ℃
280 ℃
300 ℃
320 ℃
340 ℃
360 ℃
10
11.0
25.1
49.5
90.2
93.6
97.2
98.0
98.0
30
4.9
11.2
28.9
68.7
72.7
79.8
82.1
84.2
40
0.2
5.2
15.3
61.2
66.2
71.2
76.6
79.0
50
0.2
5.0
10.0
50.0
59.5
61.2
64.1
69.1
分析上表数据可知：相同温度时，随着气体流速增加，CO2的转化率 (填“增大”或“减小”)，其可能的原因是
。
④在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是 ，已知初始反应气体中V(H2)∶V(CO2)＝4∶1，估算该温度下的平衡常数为
(列出计算表达式)。
(3)通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物，如利用Co/C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的稳定性，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因 。(已知Co的性质与Fe相似)

[解析]　(1)ΔG越小，越易发生，ΔH越小，反应程度越大。
(2)①反应过程为：CO2＋4H2CH4＋2H2O,2H2O2H2↑＋O2↑，故需补充H2。
②由表格数据可知，Co4N/Al2O3作催化剂时，CO2转化率较高，因此Co4N/Al2O3催化性能更好；
③由表格数据可知，在相同温度下，随着气体流速增加，CO2的转化率逐渐减小；其可能的原因是：气流速度过快时，通入的气体不能及时发生反应，使得反应物的转化率较低；
④气体流速为10 mL/min时，当温度为340 ℃时，CO2的转化率为98%，温度为360 ℃时，CO2的转化率为98%，该反应温度升高的过程中，CO2的转化率逐渐增加，但340 ℃～360 ℃过程中，温度在发生变化，而这两个时刻CO2的转化率相同，说明在温度为340 ℃～360 ℃过程中一定存在CO2的转化率最大值，在达到转化率最大值后，升高温度，平衡逆向移动，因此最可能达到化学平衡状态的温度是360 ℃；
设n(H2)＝4 mol，则n(CO2)＝1 mol，在360 ℃下达到平衡时，CO2的转化率为98%，则
　　　　CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
起始(mol/L)　 1　　　　4　　　　0　　　　0
转化(mol/L) 0.98 4×0.98 0.98 0.98×2
平衡(mol/L) 0.02 4×0.02 0.98 0.98×2
平衡常数为；
(3)在Co/C作为催化剂时，反应后可以得到的产物中含有少量甲酸，甲酸属于一元弱酸，能够与Co发生反应，使催化剂的活性降低。
[答案]　(1)②　④　(2)①H2　②Co4N/Al2O3　③减小　气体流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够　④360 ℃　　(3)反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低