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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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)
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(shí),表明反應(yīng)A(g)+2B(g) C(g)+D(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)( )
①混合氣體的壓強(qiáng) ②混合氣體的密度?、跙的物質(zhì)的量濃度 ④混合氣體總物質(zhì)的量?、莼旌蠚怏w的平均相對(duì)分子質(zhì)量 ⑥v(C)與v(D)的比值?、呋旌蠚怏w總質(zhì)量 ⑧混合氣體總體積?、酑、D的分子數(shù)之比為1∶1
A.①②③⑥ B.①③④⑤
C.①②③⑦ D.②⑥⑦⑧⑨
解析:因?yàn)樵摲磻?yīng)在定容容器中進(jìn)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(qiáng);③B的物質(zhì)的量濃度;④混合氣體總物質(zhì)的量;⑤混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化,均能證明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡。而②中ρ=始終不變化;⑥中沒(méi)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(dá)到平衡時(shí),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(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是( )
A.體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同時(shí)生成n mol H2
D.1 mol H—H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2 mol H—O鍵
解析:反應(yīng)無(wú)論達(dá)到平衡,還是未到達(dá)平衡,生成n mol CO的同時(shí)都會(huì)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);?、?HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)
達(dá)到平衡時(shí),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?yàn)橄娶俸螈?,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 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(jìn)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(shí),能表明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
①混合氣體的總質(zhì)量 ②容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)?、刍旌蠚怏w的總物質(zhì)的量 ④B的物質(zhì)的量濃度?、莼旌蠚怏w的平均相對(duì)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(chē)尾氣凈化的反應(yīng):2NO(g)+2CO(g) N2(g)+ 2CO2(g),已知該反應(yīng)速率極慢,570 K時(shí)平衡常數(shù)為1×1059。下列說(shuō)法正確的是( )
A.將有尾氣凈化裝置的汽車(chē)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(shí)該反應(yīng)正向進(jìn)行的程度很大,故使用催化劑無(wú)實(shí)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(chē)尾氣處理時(shí)升高溫度不現(xiàn)實(shí);使用催化劑可以加快反應(yīng)速率,達(dá)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(xiàn)-(aq) I(aq)。某I2、KI混合溶液中,I的物質(zhì)的量濃度c(I)與溫度T的關(guān)系如圖所示(曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài))。下列說(shuō)法正確的是( )
A.反應(yīng)I2(aq)+I(xiàn)-(aq)I(aq)的ΔH>0
B.溫度為T(mén)1、T2時(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1>K2
C.若反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí),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(shuō)明反應(yīng)向逆方向移動(dòng),也就意味著該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以ΔH<0,所以A項(xiàng)錯(cuò);因?yàn)镵=,T2>T1,所以當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)向逆方向移動(dòng),即K1>K2;C項(xiàng),從圖中可以看出D點(diǎn)并沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài),所以它要向A點(diǎn)移動(dòng),這時(shí)I的濃度在增加,所以v正>v逆,C項(xiàng)正確;D項(xiàng),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(shí)候vA=vB=vC
B.在任何時(shí)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(shí),表示反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
D.當(dāng)v′A=1/2v′B時(shí),表示反應(yīng)已達(dá)平衡
解析:在可逆反應(yīng)中實(shí)際上有兩個(gè)反應(yīng),即正反應(yīng)和逆反應(yīng),兩個(gè)反應(yīng)中的反應(yīng)速率之比總是等于其系數(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(shí),表示反應(yīng)達(dá)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(kāi)始時(shí)只充入2 mol E(g),達(dá)平衡時(shí),混合氣體的壓強(qiáng)比起始時(shí)增大了20%;若開(kāi)始時(shí)只充入2 mol M和1 mol N的混合氣體,達(dá)平衡時(shí)M的轉(zhuǎn)化率為( )
A.20% B.40%
C.60% D.80%
解析:開(kāi)始時(shí)只充入2 mol E(g)與開(kāi)始時(shí)只充入2 mol M和1 mol N的混合氣體等效。
若開(kāi)始時(shí)只充入2 mol E(g):
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(kāi)始時(shí)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 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(dá)平衡時(shí)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 ①
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g);
ΔH= -1 268 kJ·mol-1?、?
下列說(shuō)法中正確的是( )
A.工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí),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?yàn)榘贝呋趸闹饕康氖巧蒒O,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(shí),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)是氣體體積增大的反應(yīng),加壓會(huì)抑制NH3向NO的轉(zhuǎn)化,故B、C錯(cuò)誤;D中,(①②)/2可得:N2(g)+O2(g)2NO(g);ΔH= +181.5 kJ·mol-1,故D錯(cuò)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(shí),當(dāng)ClF轉(zhuǎn)化40%時(shí),容器內(nèi)的壓強(qiáng)為初始時(shí)的0.8
B.若c(F2)∶c(ClF)∶c(ClF3)=1∶1∶1,則反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
C.達(dá)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,達(dá)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(kāi)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(xiàng)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(xiàng)錯(cuò);增大體積,正、逆反應(yīng)速率都減小,C項(xiàng)錯(cuò);降溫,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),D項(xiàng)對(duì)。
答案:AD
11.下列①~⑩的說(shuō)法中可以證明2HI(g) H2(g)+I(xiàn)2(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是________;在⑥~⑩的說(shuō)法中能說(shuō)明2NO2N2O4已達(dá)平衡狀態(tài)的是________。
①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol H2的同時(shí)生成n mol HI;
②一個(gè)H—H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)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(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化;
⑦溫度和體積一定時(shí),N2O4的濃度不再變化;
⑧條件一定,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化;
⑨溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的顏色不再變化;
⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再變化。
解析:對(duì)于2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)來(lái)講,不管反應(yīng)是否達(dá)到平衡,HI、H2、I2總是共存,且容器體積一定時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)、氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量和密度總是不變,④⑥⑧⑩不能證明反應(yīng)已達(dá)到平衡;③和⑤也與是否達(dá)到平衡無(wú)關(guān);若生成n mol H2的同時(shí)生成2n mol HI則說(shuō)明達(dá)到平衡,①錯(cuò);斷裂1個(gè)H—H鍵和斷裂2個(gè)H—I鍵表示兩個(gè)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(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡。
對(duì)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(shí)帶來(lái)壓強(qiáng)變化,在壓強(qiáng)不變時(shí)帶來(lái)體積變化,若未達(dá)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(shuō)法都可以證明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。
答案:②⑨ ⑥⑦⑧⑨⑩
12.已知可逆反應(yīng):3A(g)+B(g) xC(g) ΔH<0。T ℃時(shí),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(guò)2 min的時(shí)間該反應(yīng)達(dá)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(cè)得C的濃度為0.4 mol·L-1。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,生成B的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_______。
(2)x=________,平衡常數(shù)K=________,升高溫度時(shí),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(qiáng),那么化學(xué)平衡的移動(dòng)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(shí)達(dá)到新的平衡,此時(shí)B的物質(zhì)的量為n mol,則C的物質(zhì)的量為_(kāi)_______(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(shí)間來(lái)求解。
(2)C的物質(zhì)的量n(C)=2 L×0.4 mol·L-1=0.8 mol,而B(niǎo)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·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(qiáng)增加,但該物質(zhì)不與體系中的其他物質(zhì)反應(yīng),不會(huì)導(dǎo)致其他物質(zhì)濃度的變化,所以平衡不會(huì)移動(dòng)。
(4)達(dá)到新的平衡時(shí)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(dòng) (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(dá)到平衡狀態(tài)。
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=________;根據(jù)下圖,升高溫度,K值將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)500 ℃時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)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(dá)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(duì)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(shí)CH3OH的量比300 ℃時(shí)CH2OH的量少,說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng),K值減小。
(2)由于v(CH3OH)∶v(H2)=1∶2可先求出v(CH3OH)再導(dǎo)出v(H2)。
(3)a項(xiàng)中均為同一方向的速率,故不可判斷。b項(xiàng)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(jìn)行,其中實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃,實(shí)驗(yàn)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(shí)間(min)的變化如圖的示:
試回答下列問(wèn)題:
(1)在800 ℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。
(2)在實(shí)驗(yàn)Ⅰ中,反應(yīng)在20 min至40 min內(nèi)A的化學(xué)反應(yīng)速率為_(kāi)_______。
(3)實(shí)驗(yàn)Ⅱ和實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比,可能隱含的反應(yīng)條件是________。
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅲ和實(shí)驗(yàn)Ⅰ的比較,可推測(cè)該反應(yīng)降低溫度,平衡向________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng),該正反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。
(5)與實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比,若實(shí)驗(yàn)Ⅰ中的A的初始濃度改為0.8 mol·L-1,其他條件不變,則達(dá)到平衡時(shí)所需用的時(shí)間________實(shí)驗(yàn)Ⅰ(填“等于”、“大于”或“小于”)。
解析:(1)由圖象知,在800 ℃時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)A、B、C的平衡濃度分別為0.5 mol·L-1、0.25 mol·L-1、0.25 mol·L-1,則800 ℃時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)K===0.25。
(2)由圖象知,在實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)Ⅱ和實(shí)驗(yàn)Ⅰ達(dá)到平衡時(shí)A的濃度相同,且此反應(yīng)前后氣體體積不變,則在實(shí)驗(yàn)Ⅱ中采取的措施是在實(shí)驗(yàn)Ⅰ的基礎(chǔ)上加入了催化劑或增大壓強(qiáng)。
(4)由實(shí)驗(yàn)Ⅲ和實(shí)驗(yàn)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(dòng),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(dá)到平衡時(shí)所需用的時(shí)間增長(zhǎng)。
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(qiáng) (4)逆 吸熱 (5)大于
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