2023屆新高考化學(xué)一輪分層練案(三十)化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡移動

一輪分層練案（三十）化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡移動（基礎(chǔ)課）一、選擇題(本題包括10小題，每小題只有1個選項符合題意)1．將1molN2和3molH2充入某固定容積的密閉容器中，在一定條件下，發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0并達(dá)到平衡，改變條件。下列關(guān)于平衡移動的說法中正確的是()選項改變條件平衡移動方向A使用適當(dāng)催化劑平衡向正反應(yīng)方向移動B升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動C再向容器中充入1molN2和3molH2平衡不移動D向容器中充入氦氣平衡向正反應(yīng)方向移動【答案】B使用適當(dāng)催化劑，平衡不移動，A錯誤；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即平衡向逆反應(yīng)方向移動，B正確；再向容器中充入1molN2和3molH2相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，C錯誤；向容器中充入氦氣，由于容器的容積不變，N2、H2和NH3的濃度均不變，平衡不移動，D錯誤。2．為探究濃度對化學(xué)平衡的影響，某同學(xué)進(jìn)行如下實驗。下列說法不正確的是()A．該實驗通過觀察顏色變化來判斷生成物濃度的變化B．觀察到現(xiàn)象a比現(xiàn)象b中紅色更深，即可證明增加反應(yīng)物濃度，平衡正向移動C．進(jìn)行Ⅱ、Ⅲ對比實驗的主要目的是防止由于溶液體積變化引起各離子濃度變化而干擾實驗結(jié)論得出D．若Ⅰ中加入KSCN溶液的體積改為2mL也可以達(dá)到實驗?zāi)康摹敬鸢浮緿若Ⅰ中加入KSCN溶液的體積改為2mL，氯化鐵溶液過量，不僅有濃度問題，還有反應(yīng)物的用量問題，故D錯誤。3．化學(xué)反應(yīng)條件的控制具有重要的現(xiàn)實意義。下列選項，反應(yīng)條件的控制不恰當(dāng)?shù)氖?)A．為防止鐵生銹，在其表面涂一層防銹油漆B．為防止火災(zāi)，在面粉廠、加油站等場所要嚴(yán)禁煙火C．為加快KClO3的分解速率而加入MnO2D．降溫加快H2O2的分解速率【答案】DA項，防止鐵生銹，可在其表面涂一層防銹油漆，阻止鐵與潮濕的空氣接觸；B項，面粉廠、加油站周圍的空氣中飄浮著可燃性的氣體或粉塵，遇明火可能會發(fā)生爆炸，所以面粉廠、加油站均要嚴(yán)禁煙火；C項，MnO2對KClO3的分解起催化作用，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率；D項，降溫會減慢H2O2的分解速率。4．下列關(guān)于可逆反應(yīng)A(？)＋2B(s)C(g)ΔH<0，敘述正確的是()A．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡之后，氣體摩爾質(zhì)量不變，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B．平衡后，恒溫下擴(kuò)大容器體積，再次平衡后氣體密度一定減小C．平衡后，恒容下降低溫度，再次平衡后氣體中C的體積分?jǐn)?shù)可能減小D．平衡后，恒溫恒容下，通入氣體C，氣體C的濃度可能不變【答案】D若A不是氣體，氣體摩爾質(zhì)量一直不變，不能判斷是否是平衡狀態(tài)，若A是氣體，可以判斷，故A錯誤；若A不是氣體，溫度不變，平衡常數(shù)不變，氣體C的濃度不變，密度也不變，若A是氣體，氣體化學(xué)計量數(shù)相等，平衡不移動，密度減小，故B錯誤；若A不是氣體，C的體積分?jǐn)?shù)可能一直是100%，若A是氣體，降低溫度，平衡正向移動C的體積分?jǐn)?shù)增加，故C錯誤；若A不是氣體，恒溫恒容下，平衡常數(shù)不變，氣體C的濃度不變，故D正確。5．如圖是關(guān)于反應(yīng)A2(g)＋3B2(g)2C(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))的平衡移動圖像，影響平衡移動的原因可能是()A．升高溫度，同時加壓B．降低溫度，同時減壓C．增大反應(yīng)物濃度，同時減小生成物濃度D．增大反應(yīng)物濃度，同時使用催化劑【答案】C圖中t時刻改變條件，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小，平衡正向移動。升高溫度，同時加壓，v(正)、v(逆)均增大，A錯誤；降低溫度，同時減壓，v(正)、v(逆)均減小，B錯誤；增大反應(yīng)物濃度，同時減小生成物濃度，v(正)瞬間增大而v(逆)瞬間減小，平衡正向移動，C正確；增大反應(yīng)物濃度，同時使用催化劑，v(正)、v(逆)均增大，D錯誤。6．丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。已知：①C4H10(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)＋H2O(g)書ΔH1＝－119kJ·mol－1②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－242kJ·mol－1丁烷(C4H10)脫氫制丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式為C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)ΔH3。下列措施一定能提高該反應(yīng)中丁烯產(chǎn)率的是()A．增大壓強(qiáng)，升高溫度 B．升高溫度，減小壓強(qiáng)C．降低溫度，增大壓強(qiáng) D．減小壓強(qiáng)，降低溫度【答案】B根據(jù)蓋斯定律，由①－②可得：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)，得ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－119kJ·mol－1)－(－242kJ·mol－1)＝＋123kJ·mol－1。提高該反應(yīng)中丁烯的產(chǎn)率，應(yīng)使平衡正向移動，該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的吸熱反應(yīng)，可采取的措施是減小壓強(qiáng)、升高溫度。7．處于平衡狀態(tài)的反應(yīng)：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH>0，不改變其他條件的情況下，下列敘述正確的是()A．加入催化劑，反應(yīng)途徑將發(fā)生改變，ΔH也隨之改變B．升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，H2S的分解率也增大C．增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，將引起體系溫度降低D．若體系保持恒容，充入一定量H2后達(dá)到新平衡，H2的濃度將減小【答案】B加入催化劑，反應(yīng)途徑將發(fā)生改變，活化能改變，但ΔH不變，A錯誤；升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，正、逆反應(yīng)速率增大；升高溫度，平衡正向移動，H2S的分解率增大，B正確；增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系的溫度升高，C錯誤；保持恒容，充入一定量H2，平衡逆向移動，根據(jù)勒夏特列原理，達(dá)到新平衡時，c(H2)仍比原平衡大，D錯誤。8．在密閉容器中投入一定量反應(yīng)物發(fā)生儲氫反應(yīng)：LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s)ΔH＝－301kJ·mol－1。在某溫度下，達(dá)到平衡狀態(tài)，測得氫氣壓強(qiáng)為2MPa。下列說法不正確的是()A．當(dāng)LaNi5的濃度不再變化時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B．若溫度不變，縮小容器的容積至原來的一半，重新達(dá)到平衡時H2的壓強(qiáng)仍為2MPaC．?dāng)U大容器的容積，重新達(dá)到平衡時n(H2)增大D．增大壓強(qiáng)，降低溫度，有利于儲氫【答案】ALaNi5是固體，在反應(yīng)過程中，其濃度始終不變，不能根據(jù)固體的濃度不變判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯誤；溫度不變，縮小容器的容積至原來的一半，平衡常數(shù)Kp＝eq\f(1,p3H2)不變，則重新達(dá)到平衡時H2的壓強(qiáng)仍為2MPa，B正確；擴(kuò)大容器的容積，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則n(H2)增多，C正確；該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子總數(shù)減小的放熱反應(yīng)，因此增大壓強(qiáng)、降低溫度，平衡正向移動，有利于儲氫，D正確。9．納米鈷(Co)常用于CO加氫反應(yīng)的催化劑：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH<0。下列有關(guān)說法正確的是()A．納米技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)化了催化劑的性能，提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率B．縮小容器容積，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的濃度增大C．溫度越低，越有利于CO催化加氫D．從平衡體系中分離出H2O(g)能加快正反應(yīng)速率【答案】B催化劑不能改變反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，A項錯誤；壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，但移動的結(jié)果不能抵消條件的改變，CO的濃度還是增大的，B項正確；工業(yè)生產(chǎn)的溫度應(yīng)考慮催化劑的活性溫度，C項錯誤；從平衡體系中分離出水蒸氣，反應(yīng)速率減慢，D項錯誤。10．已知反應(yīng)：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物質(zhì)的量之比為1∶1充入反應(yīng)物，不同壓強(qiáng)條件下，H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化情況如圖所示(M、N點標(biāo)記為)。下列有關(guān)說法正確的是()A．上述反應(yīng)的ΔH<0B．N點時的反應(yīng)速率一定比M點的快C．降低溫度，H2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100%D．工業(yè)上用此法制取甲烷應(yīng)采用更高的壓強(qiáng)【答案】A根據(jù)題圖，隨著溫度的升高，H2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，A項正確；N點壓強(qiáng)大于M點的，M點溫度高于N點的，因此無法確定兩點反應(yīng)速率的快慢，B項錯誤；此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能完全進(jìn)行到底，C項錯誤；控制合適的溫度和壓強(qiáng)，既能保證反應(yīng)速率較快，也能保證H2有較高的轉(zhuǎn)化率，采用更高的壓強(qiáng)對設(shè)備的要求更高，增加經(jīng)濟(jì)成本，D項錯誤。二、非選擇題11.氫是人們公認(rèn)的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出，氫的獲得及以氫為原料的工業(yè)生產(chǎn)工藝成為科技工作者研究的重要課題。(1)工業(yè)生產(chǎn)中可利用H2還原CO2制備清潔能源甲醇。①已知CO(g)和H2(g)的燃燒熱ΔH分別為－283.0kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1。CO與H2合成甲醇的能量變化如圖所示。則用CO2和H2(g)制備甲醇(l)的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________________。②將一定量的CO2和H2充入某恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，測得在不同催化劑作用下，相同時間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。催化效果最好的催化劑是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，該反應(yīng)在a點達(dá)到平衡狀態(tài)，a點的轉(zhuǎn)化率比b點的高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用CO和水蒸氣可制備H2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入容積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，得到的三組數(shù)據(jù)如下表所示：溫度/℃起始量達(dá)到平衡n(CO)/moln(H2O)/moln(H2)/molCO轉(zhuǎn)化率時間/min650421.6690032eq\f(1,3)3①該反應(yīng)的正反應(yīng)為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。②900℃時，0～3min內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(H2O)＝________，達(dá)到平衡時c(H2)＝________。(保留2位小數(shù))解析：(1)①根據(jù)CO(g)和H2(g)的燃燒熱ΔH，可寫出熱化學(xué)方程式(Ⅰ)CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1；(Ⅱ)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1。根據(jù)圖像曲線變化可寫出熱化學(xué)方程式(Ⅲ)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)ΔH＝－(510－419)kJ·mol－1＝－91kJ·mol－1。根據(jù)蓋斯定律，由(Ⅱ)＋(Ⅲ)－(Ⅰ)，可得CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝－93.8kJ·mol－1。②由圖像可知催化劑Ⅰ的催化效果最佳；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡后，隨溫度升高，平衡逆向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率降低。(2)①650℃時，根據(jù)三段式進(jìn)行計算：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始/mol4200轉(zhuǎn)化/mol1.61.61.61.6平衡/mol2.40.41.61.6故650℃時，平衡時CO轉(zhuǎn)化率為1.6÷4＝0.4>eq\f(1,3)，即溫度越高，CO平衡轉(zhuǎn)化率越低，故該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②900℃時，結(jié)合CO的平衡轉(zhuǎn)化率，根據(jù)三段式進(jìn)行有關(guān)計算：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始/mol3200轉(zhuǎn)化/mol1111平衡/mol21110～3min內(nèi)v(H2O)＝eq\f(1mol,2L×3min)≈0．17mol·L－1·min－1，平衡時c(H2)＝eq\f(1mol,2L)＝0.50mol·L－1。【答案】(1)①CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝－93.8kJ·mol－1②Ⅰ該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(2)①放熱②0.17mol·L－1·min－10.50mol·L－112．丙烯是重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷等?！岸∠┝呀夥ā笔且环N重要的丙烯生產(chǎn)法，生產(chǎn)過程中會有生成乙烯的副反應(yīng)發(fā)生。反應(yīng)如下：主反應(yīng)：3C4H84C3H6；副反應(yīng)：C4H82C2H4。測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w%)隨溫度(T)和壓強(qiáng)(p)變化的趨勢分別如圖1和圖2所示：(1)平衡體系中的丙烯和乙烯的質(zhì)量比eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(mC3H6,mC2H4)))是工業(yè)生產(chǎn)丙烯時選擇反應(yīng)條件的重要指標(biāo)之一，從產(chǎn)物的純度考慮，該數(shù)值越高越好，從圖1和圖2中表現(xiàn)的趨勢來看，下列反應(yīng)條件最適宜的是________(填字母序號)。A．300℃0.1MPa B．700℃0.1MPaC．300℃0.5MPa D．700℃0.5MPa(2)有研究者結(jié)合圖1數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素，認(rèn)為450℃的反應(yīng)溫度比300℃或700℃更合適，從反應(yīng)原理角度分析其理由可能是________________。(3)圖2中，隨壓強(qiáng)增大，平衡體系中丙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢，從平衡角度解釋其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由題可知乙烯越少越好，再結(jié)合圖像1和圖像2可知，最適宜的溫度為300℃，壓強(qiáng)越大，乙烯的含量越低，故選C。(2)450℃比300℃的反應(yīng)速率快，比700℃的副反應(yīng)程度小，丁烯轉(zhuǎn)化為丙烯的轉(zhuǎn)化率高，該溫度下催化劑的選擇性最高，是催化劑的最佳活性溫度。(3)壓強(qiáng)增大，副反應(yīng)C4H82C2H4平衡左移，C4H8的濃度增大，使主反應(yīng)3C4H84C3H6平衡右移。【答案】(1)C(2)450℃比300℃的反應(yīng)速率快，比700℃的副反應(yīng)程度小，丁烯轉(zhuǎn)化為丙烯的轉(zhuǎn)化率高，該溫度下催化劑的選擇性最高，是催化劑的最佳活性溫度(3)壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動，丙烯含量增大13．處理、回收利用CO是環(huán)境科學(xué)家研究的熱點課題?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.處理大氣污染物CO用于處理大氣污染物N2O的反應(yīng)原理為CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－224.0kJ·mol－1有人提出上述反應(yīng)可以用“Fe”作催化劑，其總反應(yīng)分兩步進(jìn)行：(1)第一步：Fe＋＋N2OFeO＋＋N2；第二步：____________________(寫反應(yīng)方程式)。(2)第二步反應(yīng)不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用時間，由此推知，第二步反應(yīng)速率________第一步反應(yīng)速率(填“大于”“小于”或“等于”)。Ⅱ.合成天然氣(SNG)涉及的主要反應(yīng)原理如下：CO甲烷化：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－206.2kJ·mol－1水煤氣變換：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)Δ