考點規(guī)范練20化學平衡狀態(tài)化學平衡常數(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題只有一個選項符合題目要求)1.對于可逆反應4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列敘述正確的是()A.達到化學平衡時,4v正(O2)=5v逆(NO)B.若單位時間內生成x mol NO的同時,消耗x mol NH3,則反應達到平衡狀態(tài)C.達到化學平衡時,若增加容器容積,則正反應速率減小,逆反應速率增大D.化學反應速率關系是2v正(NH3)=3v正(H2O)2.只改變一個影響因素,平衡常數K與化學平衡移動的關系敘述正確的是()A.K值有變化,平衡一定移動B.平衡向正反應方向移動時,K值一定增大C.K值不變,平衡不可能移動D.相同條件下,同一個反應其化學方程式的計量數增大到原來的2倍,K值也增大到原來的2倍3.已知某密閉容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他條件不變,平衡時c(CO2)與溫度t的關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.平衡狀態(tài)A與C相比,平衡狀態(tài)A的c(CO)較小B.在t2時,D點的反應速率:v(逆)>v(正)C.反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H>0D.若t1、t2時的平衡常數分別為K1、K2,則K1<K24.PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入容積為2 L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10 min時達到平衡。有關數據如下:物質PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始濃度/(molL-1)2.01.00平衡濃度/(molL-1)c1c20.4下列判斷不正確的是()A.10 min內,v(Cl2)=0.04 molL-1min-1B.升高溫度(T1<T2),反應的平衡常數減小,平衡時PCl3的物質的量變化n(T1)n(T2)<1C.當容器中Cl2為1.2 mol時,反應達到平衡D.平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,相同條件下再達平衡時,c(PCl5)<0.2 molL-15.用于凈化汽車尾氣的反應:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),已知該反應在570 K時的平衡常數為11059,但反應速率極慢。下列說法正確的是()A.裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COB.提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C.增大壓強,上述平衡右移,故可通過增壓的方法提高尾氣凈化效率D.提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑6.下列有關平衡常數的說法中,正確的是()A.改變條件,反應物的轉化率增大,平衡常數也一定增大B.反應2NO2(g)N2O4(g)H<0,升高溫度,該反應平衡常數增大C.對于給定可逆反應,溫度一定時,其正、逆反應的平衡常數相等D.平衡常數為K=c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)的反應,化學方程式為CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)7.一定條件下,向一密閉容器中充入一定量的NH3,反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)達到平衡時N2的體積分數與溫度、壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是()A.壓強:p1>p2B.F、G兩點對應的平衡常數:KF<KGC.E點:2v正(NH3)=3v逆(H2)D.E點:NH3的轉化率為138.氮氣是制備含氮化合物的一種重要物質,而氮的化合物用途廣泛。兩個常見的固氮反應的平衡常數的對數值(lg K)與溫度的關系如圖所示:N2+3H22NH3和N2+O22NO根據圖中的數據判斷下列說法正確的是()A.反應和均為放熱反應B.升高溫度,反應的反應速率減小C.在標準狀況下,利用反應固氮和利用反應固氮反應程度相差很大D.在1 000 時,反應和反應體系中N2的濃度一定相等9.以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)H<0。某壓強下的密閉容器中,按CO2和H2的物質的量比為13投料,不同溫度下平衡體系中各物質的物質的量百分數(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是()A.A點的平衡常數小于B點B.B點,v正(CO2)=v逆(H2O)C.A點,H2和H2O物質的量相等D.其他條件恒定,充入更多H2,v(CO2)不變10.某溫度時,在容積為2 L的密閉容器中,氣態(tài)物質A、B、E、F的物質的量n隨時間t的變化如圖甲所示,在一定條件下達到平衡,反應進程中正反應速率隨時間的變化情況如圖乙所示,在t2、t4時刻分別只改變一個條件(溫度、壓強或某反應物的量)。下列說法錯誤的是()A.t2時刻一定是增大壓強B.平衡狀態(tài)和,平衡常數K一定相同C.平衡狀態(tài)、和中,狀態(tài)中F的濃度最大D.t4時刻改變的條件是降低溫度二、非選擇題(本題共3個小題,共50分)11.(2018全國,節(jié)選)(16分)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術,在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}:(1)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25 時N2O5(g)分解反應:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示t=時,N2O5(g)完全分解:t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)H1=-4.4 kJmol-12NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJmol-1則反應N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的H= kJmol-1。研究表明,N2O5(g)分解的反應速率v=210-3pN2O5(kPamin-1),t=62 min時,測得體系中pO2=2.9 kPa,則此時的pN2O5= kPa,v= kPamin-1。若升高反應溫度至35 ,則N2O5(g)完全分解后體系壓強p(35 )(填“大于”“等于”或“小于”)63.1 kPa,原因是。25 時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數Kp= kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數,計算結果保留1位小數)。(2)對于反應2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應歷程:第一步 N2O5NO2+NO3快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2慢反應第三步 NO+NO32NO2快反應其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是(填標號)。A.v(第一步的逆反應)>v(第二步反應)B.反應的中間產物只有NO3C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D.第三步反應活化能較高12.(16分)研究氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時,涉及如下反應:2NO2(g)+NaCl(g)NaNO3(g)+ClNO(g)K1H<02NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2H<0請回答下列問題:(1)4NO2(g)+2NaCl(g)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數K=(用K1、K2表示)。(2)若反應在絕熱密閉容器中進行,實驗測得NO2(g)的轉化率隨時間變化的示意圖如圖所示,t3t4時刻,NO2(g)的轉化率降低的原因是。(3)若反應在恒溫、恒容條件下進行,下列能判斷該反應一定達到平衡狀態(tài)的是。A.容器內壓強不再變化B.n(ClNO)=n(NO)C.混合氣體密度不變D.v正(NO)=v逆(ClNO)(4)在一定溫度和壓強下,反應達到平衡,當NO和Cl2的比例不同時,對Cl2的轉化率及平衡混合物中ClNO的體積分數都有影響。設NO和Cl2起始物質的量之比為x,平衡時Cl2的轉化率為a,平衡混合物中ClNO的體積分數為y,判斷a、x、y三者的相互關系,用含a和x的代數式表示y,y=。13.(18分)(1)甲醇制氫方式主要有以下三種。反應甲醇水蒸氣重整制氫:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H1=+49.4 kJmol-1;反應甲醇分解制氫:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)H2=+90.6 kJmol-1;反應氣態(tài)甲醇氧化重整制氫同時生成二氧化碳和氫氣。已知CO的燃燒熱為283.0 kJmol-1,則反應的熱化學方程式為。該三種制氫方式中,等量的甲醇產生氫氣最多的是反應。(填“”“”或“”)(2)實驗室模擬反應甲醇水蒸氣重整制氫,合成氣組成n(CH3OH)n(H2O)=11時,體系中甲醇的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如下圖所示。該反應的平衡常數表達式為。當溫度為250 、壓強為p2時,反應達平衡時H2的體積分數為。圖中的壓強由小到大的順序是。(3)MFC30燃料電池是以氫氣為燃料,Li2CO3與K2CO3混合碳酸鹽為電解質的高溫型燃料電池,其負極的電極反應式為,正極上通入的氣體為?？键c規(guī)范練20化學平衡狀態(tài)化學平衡常數1.AA項,4v正(O2)=5v逆(NO)能證明化學反應的正、逆反應速率是相等的,達到了化學平衡狀態(tài);B項,單位時間內生成xmolNO,同時消耗xmolNH3,均為正反應速率,不能說明化學反應的正、逆反應速率相等;C項,若增加容器容積即減小壓強,正、逆反應速率都減小;D項,反應速率之比等于方程式中各物質的化學計量數之比,因此應是3v正(NH3)=2v正(H2O)。2.AK值是溫度的函數,K值變化,說明溫度發(fā)生了改變,則平衡一定發(fā)生移動,A項正確;若在其他條件不變時,增大反應物的濃度或減小生成物的濃度,有利于反應正向進行,平衡向右移動,但K值只與溫度有關,故K值不變,B項錯誤;增大反應物的濃度或減小生成物的濃度,有利于正反應的進行,若體系溫度不變,則K值不變,但平衡發(fā)生移動,C項錯誤;相同條件下,同一個反應,其化學方程式的計量數增大到原來的2倍,K值應變?yōu)樵瓟抵档钠椒?D項錯誤。3.A由題圖可知題給反應正反應吸熱,C項正確;升高溫度平衡正向移動,CO濃度減小,所以A點CO濃度大,A項錯誤;由于t2時反應進行到狀態(tài)D,c(CO2)高于平衡濃度,所以反應向逆反應方向進行,則一定有v(正)<v(逆),B項正確;由于正反應是吸熱反應,升高溫度平衡向正反應方向移動,化學平衡常數增大,故K1<K2,D項正確。4.B10min內,PCl5的濃度變化量為0.4molL-1,故Cl2的濃度變化量為0.4molL-1,所以v(Cl2)=0.04molL-1min-1,A項正確;升高溫度(T1<T2),反應的平衡常數減小,說明正反應為放熱反應,高溫不利于反應向正反應方向移動,PCl3的物質的量變化較小,比值大于1,B項錯誤;平衡時Cl2的濃度為0.6molL-1,體積為2L,故Cl2為1.2mol,C項正確;平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,壓強減小,平衡逆向移動,相同條件下再達平衡時,c(PCl5)<0.2molL-1,D項正確。5.D因為該反應是可逆反應,且反應速率極慢,在有限的時間內反應不能達到平衡,A項錯誤;由題干知570K時反應速率極慢,故可推斷出升高溫度對化學反應速率的影響不大,B項錯誤;因平衡常數已經較大,增大壓強雖然平衡正向移動,但對設備要求更高,故C項錯誤;高效催化劑可提高反應速率,解決反應極慢的問題,有利于尾氣的轉化,故D項正確。6.DA項,當溫度不變時,平衡常數不變;B項,反應2NO2(g)N2O4(g)H<0,升高溫度,平衡逆向移動,該反應平衡常數變小;C項,對于給定的可逆反應,溫度一定時,其正、逆反應的平衡常數互為倒數;D項,可以根據平衡常數的表達式寫出反應物和生成物以及各物質的化學計量數。7.B相同溫度下,壓強越大,N2的體積分數越小,所以p2>p1,A項錯誤;由圖像可知該反應為吸熱反應,所以溫度越高,K越大,B項正確;E點為平衡點,應為3v正(NH3)=2v逆(H2),C項錯誤;假設E點反應后氣體總體積為1L,則N2為0.1L、H2為0.3L,未反應的NH3為0.6L,參加反應的NH3為0.2L,所以氨氣的轉化率為0.20.6+0.2100%=25%,D項錯誤。8.C反應的K值隨溫度升高而減小,反應是放熱反應,反應的K值隨溫度升高而增大,反應是吸熱反應,A項錯誤;升高溫度,兩個反應的反應速率都增大,B項錯誤;在標準狀況下,反應K1010,反應K10-30,相差很大,故利用反應固氮和利用反應固氮反應程度相差很大,C項正確;在1000時,反應、反應的K值相等,即c2(NH3)c(N2)c3(H2)=c2(NO)c(N2)c(O2),而體系中N2的濃度不一定相等,D項錯誤。9.C從圖像可知,溫度越高氫氣的含量越高,說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,溫度升高平衡常數減小,則平衡常數A點大于B點,A項錯誤;B點只能說明該溫度下,CO2和H2O的濃度相等,不能說明v正(CO2)=v逆(H2O),B項錯誤;從圖像可知,A點H2和H2O的物質的量百分數相等,故物質的量相等,C項正確;其他條件恒定,充入更多H2,反應物濃度增大,正反應速率增大,v(CO2)也增大,D項錯誤。10.A由圖甲分析可知,根據變化的量等于化學方程式的化學計量數之比,此溫度下該反應的化學方程式為2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)。該反應前后體積不變,若改變壓強,平衡不會發(fā)生移動,故t2時刻不可能是增大壓強,A項錯誤;平衡常數K只與溫度有關,平衡狀態(tài)和的溫度相同,故K相等,B項正確;平衡狀態(tài)、和中,狀態(tài)向正向反應進行最徹底,F的濃度最大,C項正確;根據方程式知,反應前后氣體體積不變,故不可能是壓強的變化,t4時刻速率減小,且變化的點不連續(xù),因此是降低溫度的結果,D項正確。11.答案(1)+53.130.06.010-2大于溫度升高,體積不變,總壓強增大;NO2二聚為放熱反應,溫度升高,平衡左移,體系物質的量增加,總壓強增大13.4(2)AC解析(1)由蓋斯定律可知,(第一個已知反應2)-(第二個已知反應)可得反應:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g),則該反應的H=-4.4kJmol-12-(-55.3kJmol-1)=+53.1kJmol-1。依據反應:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質的量與其形成的壓強成正比,生成的O2的壓強p(O2)=2.9kPa,則剩余N2O5形成的壓強p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa2=30.0kPa。則N2O5的分解速率v=210-330.0kPamin-1=6.010-2kPamin-1。若升高反應溫度至35,由于體積不變,但溫度升高,總壓強增大,且2NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3kJmol-1為放熱反應,溫度升高,平衡左移,氣體的物質的量增大,總壓強增大,所以N2O5完全分解后體系壓強p大于63.1kPa。當t=時,體系的總壓強為63.1kPa,此時N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強為p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。若NO2不生成N2O4,則此時的總壓強應為35.8kPa52=89.5kPa,而實際壓強為63.1kPa,壓強差為89.5kPa-63.1kPa=26.4kPa2NO2N2O4壓強差21126.4kPa26.4kPa則平衡時NO2的分壓為63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa由此可求反應N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數為(18.8kPa)226.4kPa13.4kPa。(2)根據第一步能“快速平衡”及第二步“慢反應”可判斷A項正確;反應的中間產物有NO3及NO,B項錯誤;根據第二步反應:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2沒有參加反應,C項正確;第三步為“快反應”,則該步反應的活化能較低,D項錯誤。12.答案(1)K12K2(2)反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器,隨著反應的進行,體系的溫度升高,故再次達平衡時的轉化率會降低(3)AD(4)2ax+1-a100%解析(1)反應4NO2(g)+2NaCl(g)2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)可由2-得到,則K=K12/K2。(2)根據反應2NO2(g)+NaCl(g)NaNO3(g)+ClNO(g)H<0,因該反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器,所以隨著反應的進行,體系的溫度升高,故再次達到平衡時的轉化率會降低。(3)根據反應2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)H<0,在恒溫、恒容條件下進行。容器的容積不變,但氣體的物質的量發(fā)生變化,因此壓強不再變化,能判斷反應達到平衡狀態(tài),A正確;平衡時各物質物質的量之間沒有必然聯(lián)系,n(ClNO)=n(NO)不能判斷反應達到平衡狀態(tài),B錯誤;容器的容積和氣體的質量均不變,因此混合氣體密度始終不變,不能判斷反應達到平衡狀態(tài),C錯誤;v正(NO)=v逆(ClNO)能判斷反應達到平衡狀態(tài),D正確。(4)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)起始(mol)x10反應(mol)2aa2a平衡(mol)x-2a1-a2a平衡混合物中ClNO的體積分數等于物質的量分數,即y=2ax+1-a100%。13.答案(1)CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.4 kJmol-1(2)K=c(CO2)c3(H2)c(CH3OH)c(H2O)67.6%或0.676或0.68p1<p2<p3(3)H2+CO32-2e-H2O+CO2O2(或空氣)和CO2解析(1)已知反應CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H1=+49.4kJmol-1;反應CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)H2=+90.6kJmol-1;由CO的燃燒熱為283.0kJmol-1可知:CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0kJmol-1。由蓋斯定律,+得反應的熱化學方程式為CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.4kJmol-1;1mol甲醇在反應、中產生氫氣的物質的量分別為3mol、2mol、2mol,產生H2最多的是反應。(2)反應甲醇水蒸氣重整制氫:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H1=+49.4kJmol-1的平衡常數表達式為K=c(CO2)c3(H2)c(CH3OH)c(H2O)。CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)起始/mol1100反應/mol0.820.820.8230.82平衡/mol0.180.180.822.46反應達平衡時H2的體積分數為2.460.18+0.18+0.82+2.46100%=67.6%。由反應方程式CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)可知,相同溫度時,減小壓強,平衡正向移動,CH3OH轉化率增大。由圖像可以看出,溫度一定,從p3到p1,CH3OH轉化率增大,故壓強由小到大的順序是p1<p2<p3。(3)燃料電池中通入燃料的電極是負極,通入氧化劑的電極是正極,負極是H2作還原劑,電極反應式為H2+CO32-2e-H2O+CO2,正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子,電極反應式為O2+2CO2-4e-2CO32-,故正極要不斷通入O2(或空氣)和CO2。