高考總復(fù)習(xí)同步訓(xùn)練:第7章 第20講 化學(xué)平衡狀態(tài) 化學(xué)平衡常數(shù)



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1、高考化學(xué)總復(fù)習(xí)資料整理總結(jié) 1.在一定溫度下的定容容器中,當(dāng)下列哪些物理量不再發(fā)生變化時,表明反應(yīng)A(g)+2B(g) C(g)+D(g)已達到平衡狀態(tài)( ) ①混合氣體的壓強?、诨旌蠚怏w的密度?、跙的物質(zhì)的量濃度?、芑旌蠚怏w總物質(zhì)的量?、莼旌蠚怏w的平均相對分子質(zhì)量 ⑥v(C)與v(D)的比值?、呋旌蠚怏w總質(zhì)量?、嗷旌蠚怏w總體積?、酑、D的分子數(shù)之比為1∶1 A.①②③⑥ B.①③④⑤ C.①②③⑦ D.②⑥⑦⑧⑨ 解析:因為該反應(yīng)在定容容器中進行,且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,所以①混合氣體的壓強;③B的物質(zhì)的量濃度;④混合氣體總物質(zhì)的量;⑤混合氣體的平均
2、相對分子質(zhì)量不再變化,均能證明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡。而②中ρ=始終不變化;⑥中沒指明方向;⑦m(氣)始終未變化;⑧混合氣體是在定容容器中,體積始終不變;⑨反應(yīng)未達到平衡時,C、D氣體的分子數(shù)之比為1∶1。 答案:B 2.在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中,建立下列化學(xué)平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 不能確定上述可逆反應(yīng)在一定條件下已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是( ) A.體系的壓強不再發(fā)生變化 B.v正(CO)=v逆(H2O) C.生成n mol CO的同時生成n mol H2 D.1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H—O鍵 解析:反應(yīng)無論達到平衡,
3、還是未到達平衡,生成n mol CO的同時都會生成n mol H2。 答案:C 3.將固體NH4I置于密閉容器中,在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng): ①NH4I(s) NH3(g)+HI(g); ②2HI(g)H2(g)+I2(g) 達到平衡時,c(H2)=0.5 mol·L-1, c(HI)=4 mol·L-1,此溫度下反應(yīng)①的平衡常數(shù)為( ) A.9 B.16 C.20 D.25 解析:反應(yīng)的先后順序為先①后②,由②知c(H2)=c(I2)=0.5 mol·L-1,則反應(yīng)②分解的c(HI)=1.0 mol·L-1,由①知c(NH3)=c(HI)總=1.0
4、 mol·L-1+4 mol·L-1=5 mol·L-1,則反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)為K=c(NH3)·c(HI)=5×4=20。 答案:C 4.一定溫度下在容積恒定的密閉容器中,進行如下可逆反應(yīng):A(s)+2B(g) C(g)+D(g),當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時,能表明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是( ) ①混合氣體的總質(zhì)量?、谌萜鲀?nèi)氣體的壓強?、刍旌蠚怏w的總物質(zhì)的量?、蹷的物質(zhì)的量濃度 ⑤混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化 A.①④⑤ B.②④⑤ C.②③④ D.只有④ 答案:A 5.汽車尾氣凈化的反應(yīng):2NO(g)+2CO(g) N2(g)+ 2CO2(g),已知該反應(yīng)
5、速率極慢,570 K時平衡常數(shù)為1×1059。下列說法正確的是( ) A.將有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO和CO B.提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度 C.提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研究高效催化劑 D.570 K時該反應(yīng)正向進行的程度很大,故使用催化劑無實際意義 解析:已知反應(yīng)為可逆反應(yīng),故排出的氣體含有CO2、N2、NO、CO;汽車尾氣處理時升高溫度不現(xiàn)實;使用催化劑可以加快反應(yīng)速率,達到尾氣凈化的目的。 答案:C 6.(多選)I2在KI溶液中存在下列平衡: I2(aq)+I-(aq) I(aq)。某I2、KI混合溶液中,I的物質(zhì)的量濃度c(I)與溫
6、度T的關(guān)系如圖所示(曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài))。下列說法正確的是( ) A.反應(yīng)I2(aq)+I-(aq)I(aq)的ΔH>0 B.溫度為T1、T2時,反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1>K2 C.若反應(yīng)進行到狀態(tài)D時,一定有v正>v逆 D.狀態(tài)A與狀態(tài)B相比,狀態(tài)A的c(I2)大 解析:隨著溫度的不斷升高,I的濃度逐漸地減小,說明反應(yīng)向逆方向移動,也就意味著該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以ΔH<0,所以A項錯;因為K=,T2>T1,所以當(dāng)溫度升高時,反應(yīng)向逆方向移動,即K1>K2;C項,從圖中可以看出D點并沒有達到平衡狀態(tài),所以它要向A點移動,這時I的濃度在增加,所以v正>
7、v逆,C項正確;D項,從狀態(tài)A到狀態(tài)B,I的濃度在減小,那么I2的濃度就在增加。 答案:BC 7.現(xiàn)在一容器中加入一定量的A和B,發(fā)生化學(xué)反應(yīng):A+2B3C。如果在反應(yīng)中用vA、vB、vC表示正反應(yīng)速率,用v′A,v′B、v′C表示逆反應(yīng)速率,下列描述中正確的是( ) A.在容器中,任何時候vA=vB=vC B.在任何時候容器中都必然存在著:vA∶vB∶vC=v′A∶v′B∶v′C=1∶2∶3 C.當(dāng)vA=vB=v′A=v′B時,表示反應(yīng)已達到平衡狀態(tài) D.當(dāng)v′A=1/2v′B時,表示反應(yīng)已達平衡 解析:在可逆反應(yīng)中實際上有兩個反應(yīng),即正反應(yīng)和逆反應(yīng),兩個反應(yīng)中的反應(yīng)速率之
8、比總是等于其系數(shù)之比,所以vA∶vB∶vC=v′A∶v′B∶v′C=1∶2∶3。當(dāng)某物質(zhì)的正向反應(yīng)速率與其逆向反應(yīng)速率相等時,表示反應(yīng)達到平衡。 答案:B 8.某溫度下在密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2M(g)+N(g)2E(g),若開始時只充入2 mol E(g),達平衡時,混合氣體的壓強比起始時增大了20%;若開始時只充入2 mol M和1 mol N的混合氣體,達平衡時M的轉(zhuǎn)化率為( ) A.20% B.40% C.60% D.80% 解析:開始時只充入2 mol E(g)與開始時只充入2 mol M和1 mol N的混合氣體等效。 若開始時只充入2 mol E(g)
9、: 設(shè)生成N(g)的物質(zhì)的量為x。 2M (g)+N(g)2E(g) 起始物質(zhì)的量: 0 0 2 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量: 2x x 2x 平衡物質(zhì)的量: 2x x 2-2x n(平總)=2x+x+2-2x=(2+x)mol 20%=×100%,x=0.4 mol; M的含量=×100%=×100%。 若開始時只充入2 mol M和1 mol N的混合氣體: 設(shè)發(fā)生反應(yīng)的N(g)的物質(zhì)的量為y。 2M(g)+N(g)2E(g) 起始物質(zhì)的量: 2 1 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量: 2y y 2y 平衡物質(zhì)的量: 2-2y
10、1-y 2y n(平總)=2-2y+1-y+2y=(3-y)mol 既然是等效平衡,則: M的含量=×100%=×100%, y=0.6 mol; 達平衡時M的轉(zhuǎn)化率=×100%=60%。 答案:C 9.氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ),在某催化劑作用下只發(fā)生主反應(yīng)①和副反應(yīng)②,有關(guān)物質(zhì)產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示。 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g); ΔH= -905 kJ·mol-1?、? 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g); ΔH= -1 268 kJ·mol-1?、? 下列說法中正確的是( ) A.工業(yè)上氨催化氧
11、化生成NO時,溫度應(yīng)控制在780 ℃~840 ℃ B.工業(yè)上采用物料比n(O2)/n(NH3)在1.7~2.0,主要是為了提高反應(yīng)速率 C.加壓可提高NH3生成NO的轉(zhuǎn)化率 D.N2氧化為NO的熱化學(xué)方程式為:N2(g)+O2(g)2NO(g);ΔH= -1 086.5 kJ·mol-1 解析:因為氨催化氧化的主要目的是生成NO,而非N2,所以必須控制副反應(yīng)②的發(fā)生。從圖中可以看出,在溫度為780 ℃~840 ℃ 時,NO的產(chǎn)率最高、N2的產(chǎn)率最低,故A正確;采用物料比n(O2)/n(NH3)在1.7~2.0,主要是為了提高反應(yīng)中氨氣的轉(zhuǎn)化率,而由于氨氣轉(zhuǎn)化為NO的反應(yīng)是氣體體積增大
12、的反應(yīng),加壓會抑制NH3向NO的轉(zhuǎn)化,故B、C錯誤;D中,(①-②)/2可得:N2(g)+O2(g)2NO(g);ΔH= +181.5 kJ·mol-1,故D錯誤。 答案:A 10.(多選)將等物質(zhì)的量的F2和ClF混合,在密閉容器中發(fā)生反應(yīng):F2(g)+ClF(g)ClF3(g) ΔH<0。下列敘述中,正確的是( ) A.恒溫恒容時,當(dāng)ClF轉(zhuǎn)化40%時,容器內(nèi)的壓強為初始時的0.8 B.若c(F2)∶c(ClF)∶c(ClF3)=1∶1∶1,則反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài) C.達到平衡后,若增大容器體積,則正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大,平衡左移 D.平衡后再降低溫度,保持恒容
13、,達到新的平衡,則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大 解析:設(shè)F2和ClF的物質(zhì)的量均為1 mol, F2(g)+ClF(g) ClF3(g) 開始(mol) 1 1 0 反應(yīng)(mol) 0.4 0.4 0.4 平衡(mol) 0.6 0.6 0.4 ===0.8,A項正確;不同條件下的平衡,轉(zhuǎn)化率不同,反應(yīng)物與產(chǎn)物的比例不同,故B項錯;增大體積,正、逆反應(yīng)速率都減小,C項錯;降溫,平衡向正反應(yīng)方向移動,D項對。 答案:AD 11.下列①~⑩的說法中可以證明2HI(g) H2(g)+I2(g)已達平衡狀態(tài)的是________;在⑥~⑩的說法中能說明2NO2
14、N2O4已達平衡狀態(tài)的是________。 ①單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成n mol HI; ②一個H—H鍵斷裂的同時有兩個H—I鍵斷裂; ③百分組成:w(HI)=w(I2); ④容器內(nèi)HI、H2、I2(g)共存; ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1; ⑥溫度和體積一定時,容器內(nèi)壓強不再變化; ⑦溫度和體積一定時,N2O4的濃度不再變化; ⑧條件一定,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化; ⑨溫度和壓強一定時,混合氣體的顏色不再變化; ⑩溫度和壓強一定時,混合氣體的密度不再變化。 解析:對于2HI(g)H2(g)+I2(g)來講,不管反應(yīng)是否
15、達到平衡,HI、H2、I2總是共存,且容器體積一定時容器內(nèi)壓強、氣體的平均相對分子質(zhì)量和密度總是不變,④⑥⑧⑩不能證明反應(yīng)已達到平衡;③和⑤也與是否達到平衡無關(guān);若生成n mol H2的同時生成2n mol HI則說明達到平衡,①錯;斷裂1個H—H鍵和斷裂2個H—I鍵表示兩個相反的方向的速率相等,H2或I2的濃度不變(顏色不變)表示各物質(zhì)濃度一定,它們可以說明反應(yīng)達到平衡。 對于反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g),由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化,必然在體積不變時帶來壓強變化,在壓強不變時帶來體積變化,若未達到平衡,混合氣體的、ρ和顏色均將發(fā)生變化。所以這5種說法都可以證明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)
16、。 答案:②⑨?、蔻撷啖幄? 12.已知可逆反應(yīng):3A(g)+B(g) xC(g) ΔH<0。T ℃時,在體積為2 L的密閉容器中(容積不變)通入3 mol A和1 mol B,經(jīng)過2 min的時間該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)(假設(shè)溫度不變),剩余的B的物質(zhì)的量為0.8 mol,并測得C的濃度為0.4 mol·L-1。 請回答下列問題: (1)整個反應(yīng)過程中,生成B的平均反應(yīng)速率為________。 (2)x=________,平衡常數(shù)K=________,升高溫度時,K________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (3)如果向該平衡體系中通入少量氦氣,增大反應(yīng)體系的壓強,那么化學(xué)
17、平衡的移動方向是________。 (4)若溫度不變,再向原平衡混合物的容器中再充入a mol C,在T ℃時達到新的平衡,此時B的物質(zhì)的量為n mol,則C的物質(zhì)的量為________(用n表示),平衡常數(shù)K________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 解析:(1)B的平均反應(yīng)速率可直接用物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度的變化值除以時間來求解。 (2)C的物質(zhì)的量n(C)=2 L×0.4 mol·L-1=0.8 mol,而B的物質(zhì)的量變化為0.2 mol,所以x=4;可以求得A、B、C的濃度分別為c(A)=1.2 mol·L-1、c(B)=0.4 mol·L-1、c(C)=0.4 mol·
18、L-1,所以代入平衡常數(shù)式可得平衡常數(shù)。 (3)加入氦氣,盡管反應(yīng)體系的壓強增加,但該物質(zhì)不與體系中的其他物質(zhì)反應(yīng),不會導(dǎo)致其他物質(zhì)濃度的變化,所以平衡不會移動。 (4)達到新的平衡時A、B、C的平衡濃度之比不變,仍為1.2∶0.4∶0.4=3∶1∶1,故n(C)=n mol,平衡常數(shù)K不變。 答案:(1)0.05 mol·L-1·min-1 (2)4 (≈0.037) 減小 (3)不移動 (4)n mol 不變 13.一定條件下,在體積為3 L的密閉容器中化學(xué)反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)達到平衡狀態(tài)。 (1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=________;根據(jù)下圖,
19、升高溫度,K值將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (2)500 ℃時,從反應(yīng)開始到達到化學(xué)平衡,以H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是______(用nB、tB表示)。 (3)判斷該可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是________(填字母)。 a.v生成(CH3OH)=v消耗(CO) b.混合氣體的密度不再改變 c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變 d.CO、H2、CH3OH的濃度均不再變化 解析:(1)根據(jù)所給圖象判斷500 ℃時CH3OH的量比300 ℃時CH2OH的量少,說明升高溫度平衡逆向移動,K值減小。 (2)由于v(CH3OH)∶v(H2)=
20、1∶2可先求出v(CH3OH)再導(dǎo)出v(H2)。 (3)a項中均為同一方向的速率,故不可判斷。b項中由于氣體的總質(zhì)量為定值,且容器的體積保持不變,故密度一直不變,不可判斷。 答案:(1) 減小 (2) mol/(L·min) (3)cd 14.在一恒容密閉容器中發(fā)生某化學(xué)反應(yīng)2A(g) B(g)+C(g),在三種不同條件下進行,其中實驗Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃,實驗Ⅲ在850 ℃,B、C的初始濃度都為0,反應(yīng)物A的濃度(mol·L-1)隨時間(min)的變化如圖的示: 試回答下列問題: (1)在800 ℃時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。 (2)在實驗Ⅰ中,反應(yīng)在2
21、0 min至40 min內(nèi)A的化學(xué)反應(yīng)速率為________。 (3)實驗Ⅱ和實驗Ⅰ相比,可能隱含的反應(yīng)條件是________。 (4)根據(jù)實驗Ⅲ和實驗Ⅰ的比較,可推測該反應(yīng)降低溫度,平衡向________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動,該正反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。 (5)與實驗Ⅰ相比,若實驗Ⅰ中的A的初始濃度改為0.8 mol·L-1,其他條件不變,則達到平衡時所需用的時間________實驗Ⅰ(填“等于”、“大于”或“小于”)。 解析:(1)由圖象知,在800 ℃時該反應(yīng)達到平衡時A、B、C的平衡濃度分別為0.5 mol·L-1、0.25 mol·L-
22、1、0.25 mol·L-1,則800 ℃時的化學(xué)平衡常數(shù)K===0.25。 (2)由圖象知,在實驗Ⅰ中反應(yīng)在20 min至40 mim內(nèi)A的濃度從0.65 mol·L-1減小到0.5 mol·L-1,因此這段時間內(nèi)A的化學(xué)反應(yīng)平均速率為: v(A)= =0.007 5 mol·L-1·min-1。 (3)實驗Ⅱ和實驗Ⅰ達到平衡時A的濃度相同,且此反應(yīng)前后氣體體積不變,則在實驗Ⅱ中采取的措施是在實驗Ⅰ的基礎(chǔ)上加入了催化劑或增大壓強。 (4)由實驗Ⅲ和實驗Ⅰ可看到升溫后A的平衡濃度減小,即升高溫度平衡向正反應(yīng)方向反應(yīng)移動,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 (5)在恒容密閉容器中,A的起始濃度改為0.8 mol·L-1,相當(dāng)于減小了反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率減慢,達到平衡時所需用的時間增長。 答案:(1)0.25 (2)0.007 5 mol·L-1·min-1 (3)加入了催化劑或增大壓強 (4)逆 吸熱 (5)大于 7
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