2021屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)化學(xué)平衡狀態(tài)-化學(xué)平衡常數(shù)作業(yè)

考點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)練20化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)(時(shí)間:45分鐘總分值:100分)考點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)練第40頁一、選擇題(此題共10小題,每題5分,共50分。每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.對(duì)于可逆反響4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()。A.到達(dá)化學(xué)平衡時(shí),4v正(O2)=5v逆(NO)B.假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO的同時(shí),消耗xmolNH3,那么反響到達(dá)平衡狀態(tài)C.到達(dá)化學(xué)平衡時(shí),假設(shè)增加容器容積,那么正反響速率減小,逆反響速率增大D.化學(xué)反響速率關(guān)系是2v正(NH3)=3v正(H2O)答案:A2.某溫度下,在一個(gè)2L的密閉容器中,參加4molA和2molB,發(fā)生反響:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反響一段時(shí)間后到達(dá)平衡狀態(tài),測得生成1.6molC。以下說法正確的選項(xiàng)是()。A.該反響的化學(xué)平衡常數(shù)K=cB.B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%C.增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡常數(shù)增大D.增加B的量,B的平衡轉(zhuǎn)化率增大答案:B解析:化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體物質(zhì),物質(zhì)C是固體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)化學(xué)方程式可知,平衡時(shí)B減少的物質(zhì)的量是0.8mol,B的平衡轉(zhuǎn)化率為40%,B項(xiàng)正確;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),增大壓強(qiáng)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;增加B的量,平衡向正反響方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大,而B的轉(zhuǎn)化率減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.某密閉容器中存在以下平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他條件不變,平衡時(shí)c(CO2)與溫度t的關(guān)系如下圖。以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)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(shí),D點(diǎn)的反響速率:v(逆)>v(正)C.反響CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0D.假設(shè)t1、t2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,那么K1<K2答案:A解析:由題圖可知題給反響正反響吸熱,C項(xiàng)正確;升高溫度平衡正向移動(dòng),CO濃度減小,所以A點(diǎn)CO濃度大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于t2時(shí)反響進(jìn)行到狀態(tài)D,c(CO2)高于平衡濃度,所以反響向逆反響方向進(jìn)行,那么一定有v(正)<v(逆),B項(xiàng)正確;由于正反響是吸熱反響,升高溫度平衡向正反響方向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)增大,故K1<K2,D項(xiàng)正確。4.PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入容積為2L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反響PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10min時(shí)到達(dá)平衡。有關(guān)數(shù)據(jù)如下:物質(zhì)PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始濃度/(mol·L-1)2.01.00平衡濃度/(mol·L-1)c1c20.4以下判斷不正確的選項(xiàng)是()。A.10min內(nèi),v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1B.升高溫度(T1<T2),反響的平衡常數(shù)減小,平衡時(shí)PCl3的物質(zhì)的量變化ΔnC.當(dāng)容器中Cl2為1.2mol時(shí),反響到達(dá)平衡D.平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相同條件下再達(dá)平衡時(shí),c(PCl5)<0.2mol·L-1答案:B解析:10min內(nèi),PCl5的濃度變化量為0.4mol·L-1,故Cl2的濃度變化量為0.4mol·L-1,所以v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1,A項(xiàng)正確;升高溫度(T1<T2),反響的平衡常數(shù)減小,說明正反響為放熱反響,高溫不利于反響向正反響方向移動(dòng),PCl3的物質(zhì)的量變化較小,比值大于1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;平衡時(shí)Cl2的濃度為0.6mol·L-1,體積為2L,故Cl2為1.2mol,C項(xiàng)正確;平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,壓強(qiáng)減小,平衡逆向移動(dòng),相同條件下再達(dá)平衡時(shí),c(PCl5)<0.2mol·L-1,D項(xiàng)正確。5.用于凈化汽車尾氣的反響:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),該反響在570K時(shí)的平衡常數(shù)為1×1059,但反響速率極慢。以下說法正確的選項(xiàng)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(qiáng),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正確途徑是使用高效催化劑答案:D解析:因?yàn)樵摲错懯强赡娣错?且反響速率極慢,在有限的時(shí)間內(nèi)反響不能到達(dá)平衡,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題干知570K時(shí)反響速率極慢,故可推斷出升高溫度對(duì)化學(xué)反響速率的影響不大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;因平衡常數(shù)已經(jīng)較大,增大壓強(qiáng)雖然平衡正向移動(dòng),但對(duì)設(shè)備要求更高,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;高效催化劑可提高反響速率,解決反響極慢的問題,有利于尾氣的轉(zhuǎn)化,故D項(xiàng)正確。6.以下有關(guān)平衡常數(shù)的說法中,正確的選項(xiàng)是()。A.改變條件,反響物的轉(zhuǎn)化率增大,平衡常數(shù)也一定增大B.反響2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,該反響平衡常數(shù)增大C.對(duì)于給定可逆反響,溫度一定時(shí),其正、逆反響的平衡常數(shù)相等D.平衡常數(shù)為K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)的反響,答案:D解析:A項(xiàng),當(dāng)溫度不變時(shí),平衡常數(shù)不變;B項(xiàng),反響2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),該反響平衡常數(shù)變小;C項(xiàng),對(duì)于給定的可逆反響,溫度一定時(shí),其正、逆反響的平衡常數(shù)互為倒數(shù);D項(xiàng),可以根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式寫出反響物和生成物以及各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。7.一定條件下,向一密閉容器中充入一定量的NH3,反響2NH3(g)N2(g)+3H2(g)到達(dá)平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖。以下說法正確的選項(xiàng)是()。A.壓強(qiáng):p1>p2B.F、G兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù):KF<KGC.E點(diǎn):2v正(NH3)=3v逆(H2)D.E點(diǎn):NH3的轉(zhuǎn)化率為1答案:B解析:相同溫度下,壓強(qiáng)越大,N2的體積分?jǐn)?shù)越小,所以p2>p1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖像可知該反響為吸熱反響,所以溫度越高,K越大,B項(xiàng)正確;E點(diǎn)為平衡點(diǎn),應(yīng)為3v正(NH3)=2v逆(H2),C項(xiàng)錯(cuò)誤;假設(shè)E點(diǎn)反響后氣體總體積為1L,那么N2為0.1L、H2為0.3L,未反響的NH3為0.6L,參加反響的NH3為0.2L,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為0.20.6+08.將E(s)和F(g)參加密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反響:E(s)+4F(g)G(g),該反響的平衡常數(shù)如表所示。以下說法正確的選項(xiàng)是()。溫度/℃2580230平衡常數(shù)5×10421.9×10-5A.上述反響是熵增反響B(tài).25℃時(shí),反響G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數(shù)是0.5C.在80℃時(shí),測得某時(shí)刻F、G的濃度均為0.5mol·L-1,那么此時(shí)v(正)>v(逆)D.恒溫恒容下,向容器中再充入少量G(g),達(dá)新平衡時(shí),G的體積分?jǐn)?shù)將增大答案:D解析:由化學(xué)方程式可知,該反響為反響后氣體分子總數(shù)減小的反響,故該反響為熵減反響,A項(xiàng)錯(cuò)誤;正反響和逆反響的平衡常數(shù)互為倒數(shù),故25℃時(shí),反響G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數(shù)是2×10-5,B項(xiàng)錯(cuò)誤;80℃時(shí),濃度商為Q=c(G)c4(F)=0.50.54=8>2,此時(shí)v(逆)>v(正),C項(xiàng)錯(cuò)誤;再充入G9.科學(xué)家研究以太陽能為熱源分解Fe3O4,最終循環(huán)分解水制H2,其中一步重要反響為2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)ΔH=akJ·mol-1。在一定壓強(qiáng)下,Fe3O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的α(Fe3O4)-T曲線如下圖。以下有關(guān)說法不正確的選項(xiàng)是()。A.a>0B.壓強(qiáng)p1>p2C.升高溫度,該反響的平衡常數(shù)增大D.將體系中O2別離出去,能提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率答案:B解析:根據(jù)圖像分析,壓強(qiáng)一定,升高溫度,Fe3O4的平衡轉(zhuǎn)化率升高,因此該反響為吸熱反響,ΔH>0,即a>0,A項(xiàng)正確;溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),Fe3O4的平衡轉(zhuǎn)化率降低,故p1<p2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;升高溫度,平衡正向移動(dòng),反響的平衡常數(shù)增大,C項(xiàng)正確;將體系中O2別離出去,平衡正向移動(dòng),能提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率,D項(xiàng)正確。10.(2021哈爾濱模擬)固體碘化銨置于密閉容器中,加熱至一定溫度后恒溫,容器中發(fā)生反響:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g),②2HI(g)H2(g)+I2(g),測得平衡時(shí)c(I2)=0.5mol·L-1,反響①的平衡常數(shù)為20,那么以下結(jié)論不正確的選項(xiàng)是()。A.平衡時(shí)c(NH3)=5mol·L-1B.平衡時(shí)HI的分解率為20%C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化不可以作為判斷該反響到達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志D.平衡后縮小容器容積,NH4I的物質(zhì)的量增加,I2的物質(zhì)的量不變答案:D解析:設(shè)碘化銨生成氨氣和碘化氫的濃度為xmol·L-1。2HI(g)H2(g)+I2(g)起始/(mol·L-1)x00變化/(mol·L-1)10.50.5平衡/(mol·L-1)x-10.50.5根據(jù)反響①的平衡常數(shù)為20,得x(x-1)=20,解得x=5mol·L-1,c(NH3)=5mol·L-1,A項(xiàng)正確;平衡時(shí)HI的分解率為1mol5mol×100%=20%,B項(xiàng)正確;反響①為由固體生成氣體,氣體的平均摩爾質(zhì)量始終不變,反響②在反響前后氣體分子數(shù)相等,氣體的平均摩爾質(zhì)量始終不變,故混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化不可以作為判斷該反響到達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志,C項(xiàng)正確;平衡后縮小容器容積,反響①平衡逆向移動(dòng),NH4I的物質(zhì)的量增加,HI的物質(zhì)的量減小,反響②平衡逆向移動(dòng),那么I2的物質(zhì)的量減小,D二、非選擇題(此題共3個(gè)小題,共50分)11.(2021全國Ⅱ節(jié)選改編)(16分)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。答復(fù)以下問題:(1)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反響器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反響:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反響可以迅速到達(dá)平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示[t=∞時(shí),N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1那么反響N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。②研究說明,N2O5(g)分解的反響速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1),t=62min時(shí),測得體系中pO2=2.9kPa,那么此時(shí)的pN2③假設(shè)升高反響溫度至35℃,那么N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p∞(35℃)(填“大于〞“等于〞或“小于〞)63.1kPa,原因是。④25℃時(shí)N2O4(g)2NO2(g)反響的平衡常數(shù)Kp=kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計(jì)算結(jié)果保存1位小數(shù))。(2)對(duì)于反響2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反響歷程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2慢反響第三步NO+NO32NO2快反響其中可近似認(rèn)為第二步反響不影響第一步的平衡。以下表述正確的選項(xiàng)是(填標(biāo)號(hào))。A.v(第一步的逆反響)>v(第二步反響)B.反響的中間產(chǎn)物只有NO3C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅局部有效D.第三步反響活化能較高答案:(1)①+53.1②30.06.0×10-2③大于溫度升高,體積不變,總壓強(qiáng)增大;NO2二聚為放熱反響,溫度升高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強(qiáng)增大④13.4(2)AC解析:(1)①由蓋斯定律可知,(第一個(gè)反響×12)-(第二個(gè)反響)可得反響:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g),那么該反響的ΔH=-4.4kJ·mol-1×12-(-55.3kJ·mol-1)=+53.1kJ·mol-1。②依據(jù)反響:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質(zhì)的量與其形成的壓強(qiáng)成正比,生成的O2的壓強(qiáng)p(O2)=2.9kPa,那么剩余N2O5形成的壓強(qiáng)p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa×2=30.0kPa。那么N2O5的分解速率v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。③假設(shè)升高反響溫度至35℃,由于體積不變,但溫度升高,總壓強(qiáng)增大,且2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1為放熱反響,溫度升高,平衡左移,氣體的物質(zhì)的量增大,總壓強(qiáng)增大,所以N2O5完全分解后體系壓強(qiáng)p∞大于63.1kPa。④當(dāng)t=∞時(shí),體系的總壓強(qiáng)為63.1kPa,此時(shí)N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強(qiáng)為p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。假設(shè)NO2不生成N2O4,那么此時(shí)的總壓強(qiáng)應(yīng)為35.8kPa×52=89.5kPa,而實(shí)際壓強(qiáng)為63.1kPa,壓強(qiáng)差為2NO2N2O4壓強(qiáng)差21126.4kPa26.4kPa那么平衡時(shí)NO2的分壓為63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa由此可求反響N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為(18.8kPa)(2)根據(jù)第一步能“快速平衡〞及第二步“慢反響〞可判斷A項(xiàng)正確;反響的中間產(chǎn)物有NO3及NO,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)第二步反響:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,局部NO2沒有參加反響,C項(xiàng)正確;第三步為“快反響〞,那么該步反響的活化能較低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。12.(2021全國Ⅲ節(jié)選)(16分)近年來,隨著聚酯工業(yè)的快速開展,氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。答復(fù)以下問題:(1)Deacon創(chuàng)造的直接氧化法:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。以下圖為剛性容器中,進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系:可知反響平衡常數(shù)K(300℃)(填“大于〞或“小于〞)K(400℃)。設(shè)HCl初始濃度為c0,根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)=(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反響物高轉(zhuǎn)化率,同時(shí)降低產(chǎn)物別離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是。(2)Deacon直接氧化法可按以下催化過程進(jìn)行:CuCl2(s)CuCl(s)+12Cl2(g)ΔH1=83kJ·mol-1CuCl(s)+12O2(g)CuO(s)+12Cl2(g)ΔH2=-20kJ·molCuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1那么4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1。(3)在一定溫度的條件下,進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是。(寫出2種)答案:(1)大于0.422×0.4(2)-116(3)增加反響體系壓強(qiáng)、及時(shí)除去產(chǎn)物解析:此題為熱化學(xué)、電化學(xué)與化學(xué)平衡綜合題,難度中等。(1)分析任意一條平衡曲線可知,在進(jìn)料濃度比固定的條件下,隨著溫度的升高,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低,說明正反響為放熱反響,由于K只與溫度有關(guān),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)K減小,即K(300℃)大于K(400℃)。根據(jù)進(jìn)料濃度比及HCl的平衡轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1的曲線為最上面的那條曲線,由該曲線可知:溫度為400℃時(shí)HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為84%。根據(jù)條件可列三段式如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)初始mol·L-1轉(zhuǎn)化mol·L-1:c0×0.84c0×0.21c0×0.42c平衡mol·L-1:c0×(1-0.84)c0×(1-0.21)c0×0.42cK(400℃)=c2(Cl進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低,導(dǎo)致產(chǎn)品Cl2混有大量O2,那么別離兩氣體時(shí)導(dǎo)致能耗較高。而進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過高,那么導(dǎo)致HCl的轉(zhuǎn)化率過低,浪費(fèi)原料。(2)由蓋斯定律可知,將題給催化過程的三個(gè)反響直接相加可得2HCl(g)+12O2(g)Cl2(g)+H2O(g)ΔH'=(83-20-121)kJ·mol-1=-58kJ·mol-1,那么ΔH=2ΔH'=-116kJ·mol-1(3)在溫度一定時(shí),要增大HCl的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有及時(shí)移走局部產(chǎn)物、增大體系壓強(qiáng)等。13.(18分)(1)甲醇制氫方式主要有以下三種。反響Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH1=+49.4kJ·mol-1;反響Ⅱ甲醇分解制氫:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH2=+90.6kJ·mol-1;反響Ⅲ氣態(tài)甲醇氧化重整制氫同時(shí)生成二氧化碳和氫氣。①CO的燃燒熱為283.0kJ·mol-1,那么反響Ⅲ的熱化學(xué)方程式為。②該三種制氫方式中,等量的甲醇產(chǎn)生氫氣最多的是反響。(填“Ⅰ〞“Ⅱ〞或“Ⅲ〞)(2)實(shí)驗(yàn)室模擬反響Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫,合成氣組成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1時(shí),體系中甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如以下圖所示。①該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式為。②當(dāng)溫度為250℃、壓強(qiáng)為p2時(shí),反響達(dá)平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)為。③圖中的壓強(qiáng)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(zhì)的高溫型燃料電池,其負(fù)極的電極反響式為,正極上通入的氣體為。答案:(1)①CH3OH(g)+12