课时规范练21 化学平衡状态 化学平衡的移动基础巩固1.(2020黑龙江大庆一中月考)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )A.光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小B.加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气D.增大压强,有利于SO2和O2反应生成SO32.(2020广东广州模拟)在1L定容的密闭容器中,可以证明可逆反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是( )A.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2B.一个N≡N断裂的同时,有3个H—H生成C.其他条件不变时,混合气体的密度不再改变D.v正(N2)=2v逆(NH3)3.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g)。已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )A.Z为0.3mol·L-1 B.Y2为0.4mol·L-1C.X2为0.2mol·L-1D.Z为0.4mol·L-14.天然气与二氧化碳在一定条件下反应制备合成气(CO+H2)的原理是CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH>0。该反应达到平衡之后,为了提高CH4的转化率,下列措施正确的是( )A.增大压强B.升高温度C.增大CO浓度D.更换高效催化剂5.(2020安徽蚌埠第二中学月考)在密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器容积增加1倍,当达到新平衡时,B的浓度是原来的60%,下列说法正确的是( )A.平衡向正反应方向移动了B.物质A的转化率减小了C.物质B的质量分数不变D.a>b6.(2020山东济宁模拟)将0.2mol·L-1的KI溶液和0.05mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合溶液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是( )A.向混合溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红色B.向混合溶液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成C.向混合溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成D.向混合溶液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色7.在一定条件下,可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0达到平衡,当分别改变下列条件时,请填空:(1)保持容器容积不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);保持容器容积不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量 。 (2)保持压强不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量 ;\n保持压强不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量 。 (3)保持容器容积不变,通入一定量氖气,则达到平衡时NO2的转化率 ;保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则达到平衡时NO2的转化率 。 能力提升8.(双选)(2020河北衡水模拟)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。0.1MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图,下列叙述不正确的是( )A.该反应的ΔH<0B.曲线b代表H2O的浓度变化C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样D.其他条件不变,T1℃、0.2MPa下反应达平衡时c(H2)比M点小9.(2020河北正定中学月考)对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH,同时符合下列两图中各曲线的是( )A.a+b>c+d T1>T2 ΔH>0B.a+b>c+d T1<T2 ΔH<0C.a+b<c+d T1>T2 ΔH>0D.a+b<c+d T1<T2 ΔH<010.(双选)(2020山东烟台期末)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)(aq) ΔH。某I2和KI的混合溶液中,I-的物质的量浓度c(I-)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是( )A.该反应ΔH<0B.若在T1、T2温度下,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2\nC.若反应进行到状态D时,一定有v(正)>v(逆)D.状态A与状态B相比,状态A的c()大11.工业生产硝酸的第一步反应为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH。(1)该反应在任何温度下都能自发进行,推知ΔH 0(填“>”“<”或“=”);在常温下,NH3和O2能大量共存,其主要原因是 。 (2)恒温条件下,在1L恒容密闭容器中充入NH3、O2,容器内各物质的物质的量与时间的关系如下表所示:时间/min物质的量/moln(NH3)n(O2)n(H2O)02.002.250第2mina2.000.30第4min1.601.750.60第6minb1.001.50第8minc1.001.50①0~2min内的反应速率v(NO)= 。 ②在该温度下平衡常数K= 。 ③下列措施能提高氨气转化率的是 。 A.向容器中按原比例再充入原料气B.通入一定量空气C.改变反应的催化剂D.向容器中充入一定量氩气12.(1)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH。在温度为T1和T2时,分别将0.40molCH4和1.0molNO2充入体积为1L的密闭容器中,n(CH4)随反应时间的变化如图所示。①根据图判断该反应的ΔH (填“>”“<”或“=”)0,理由是 。 ②温度为T1时,0~10min内NO2的平均反应速率v(NO2)= 。 ③该反应达到平衡后,为了在提高反应速率的同时提高NO2的转化率,可采取的措施有 (填标号)。 A.改用高效催化剂B.升高温度\nC.缩小容器的体积D.增加CH4的浓度(2)为了模拟反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况,控制一定条件,让反应在恒容密闭容器中进行,用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表所示:时间/s012345c(NO)/(10-4mol·L-1)10.04.502.501.501.001.00c(CO)/(10-3mol·L-1)3.603.052.852.752.702.70①前2s内的平均反应速率v(N2)= ,此温度下,该反应的平衡常数K= 。 ②能说明上述反应达到平衡状态的是 。 A.n(CO2)=2n(N2)B.混合气体的平均相对分子质量不变C.气体密度不变D.容器内气体压强不变③当NO与CO浓度相等时,体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是 ,图中压强p1、p2、p3的大小顺序为 。 拓展深化13.(2020河北衡水联考)S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料。已知:Ⅰ.S2(l)+Cl2(g)S2Cl2(g) ΔH1Ⅱ.S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g) ΔH2Ⅲ.相关化学键的键能如下表所示:化学键S—SS—ClCl—Cl键能/(kJ·mol-1)abc请回答下列问题:(1)若反应Ⅱ正反应的活化能E1=dkJ·mol-1,则逆反应的活化能E2= kJ·mol-1(用含a、b、c、d的代数式表示)。 (2)一定压强下,向10L密闭容器中充入1molS2Cl2和1molCl2发生反应Ⅱ。反应过程中Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示。\n①A、B、C、D四点对应状态下,达到平衡状态的有 (填序号),理由为 。 ②ΔH2 (填“>”“<”或“=”)0。 (3)已知ΔH1<0。向恒容绝热的容器中加入一定量的S2(l)和Cl2(g),发生反应Ⅰ,5min时达到平衡,则3min时容器内气体压强 (填“>”“<”或“=”)5min时的压强。 (4)一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,重新达到平衡后,Cl2的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”),理由为 。 课时规范练21 化学平衡状态 化学平衡的移动1.B 氯水中存在化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO,光照使氯水中的次氯酸分解,次氯酸浓度减小,使得平衡向右移动,氢离子浓度变大,溶液的pH减小,能用化学平衡移动原理解释,A项不符合题意;催化剂改变反应速率,不改变化学平衡,不能用化学平衡移动原理解释,B项符合题意;浓氨水中加入氢氧化钠固体,氢氧根离子浓度增大,氢氧化钠固体溶解放热,使一水合氨分解生成氨气,化学平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-逆向进行,能用化学平衡移动原理解释,C项不符合题意;增大压强,平衡2SO2+O22SO3向正反应方向移动,能用化学平衡移动原理解释,D项不符合题意。2.B c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,即各物质的浓度等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,但不能说明各物质的浓度不变,不一定为平衡状态,A项错误;一个N≡N断裂的同时,有3个H—H生成,说明正、逆反应速率相等,反应达到了平衡,B项正确;混合气体的密度ρ=,质量在反应前后是守恒的,体积不变,密度始终不变,所以密度不变的状态不一定是平衡状态,C项错误;v正(N2)=2v逆(NH3)时,正、逆反应速率不相等,未达到平衡状态,D项错误。3.A 运用极端转化法可确定平衡体系中各物质的浓度范围:0<c(X2)<0.2mol·L-1,0.2mol·L-1<c(Y2)<0.4mol·L-1,0<c(Z)<0.4mol·L-1。4.B 增大压强,平衡左移,甲烷转化率降低,A项错误;升高温度,平衡右移,甲烷的转化率增大,B项正确;增大CO浓度,平衡左移,CH4的转化率减小,C项错误;更换催化剂,只能改变化学反应速率,平衡不移动,CH4的转化率不变,D项错误。5.A 将容器体积增加一倍,假设平衡不移动,则B的浓度是原来的50%。但最终平衡时B的浓度是原来的60%,这说明降低压强时平衡向正反应方向移动,A项正确;A的转化率增大,B项错误;B的质量分数增大,C项错误;正反应方向为气体体积增大的反应,D项错误。\n6.A 将0.2mol·L-1的KI溶液和0.05mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合,充分反应后Fe3+完全反应,I-有剩余,若不是可逆反应,Fe3+应全部转化为Fe2+,则溶液中应无Fe3+。但是向反应后混合溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,证明混合溶液中含有Fe3+,该反应为可逆反应,故溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2。7.答案(1)减小 减小 (2)不变 不变 (3)不变 减小解析(1)保持容器容积不变,通入一定量NO2,则增加了NO2的浓度,所以平衡正向移动,且NO2转化率比原来大,NO2的百分含量减小;保持容器容积不变,通入一定量N2O4,则增加了N2O4的浓度,所以平衡逆向移动,但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小,所以NO2的百分含量减小。(2)保持压强不变,通入一定量NO2或N2O4,不影响平衡,所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变,通入一定量氖气,此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变,所以平衡不移动,NO2的转化率不变;保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则相当于减小压强,所以平衡向生成NO2的方向移动,所以NO2的转化率会减小。8.CD 温度升高,H2的浓度增大,平衡左移,故逆向吸热,正向放热,ΔH<0,则曲线a为CO2的浓度变化,根据方程式的比例关系可知,曲线b为H2O的浓度变化,曲线c为C2H4的浓度变化,故A、B项正确;N点和M点均处于同一温度T1℃下,所处状态的c(H2)是一样的,C项错误;其他条件不变,T1℃、0.2MPa相对0.1MPa,增大了压强,体积减小,c(H2)增大,反应达平衡时c(H2)比M点大,故D项错误。9.B 由左图依“先拐先平数值大”可知T1<T2,升高温度平衡时生成物浓度降低,说明平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,则正反应放热,ΔH<0;由右图可知增大压强,两线交叉点后正反应速率大于逆反应速率,说明平衡向正反应方向移动,则a+b>c+d,故选B项。10.BC 温度升高,c(I-)逐渐增大,说明升高温度,化学平衡逆向移动。则I2(aq)+I-(aq)(aq)的ΔH<0,A项正确;K=,温度升高,平衡向逆反应方向移动,由于T2>T1,则K1>K2,B项错误;从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,c(I-)小于该温度下的平衡浓度,所以反应逆向进行,故v(逆)>v(正),C项错误;升高温度,平衡逆向移动,c()变小,T2>T1,所以状态A的c()大,D项正确。11.答案(1)< 反应速率极小(2)①0.1mol·L-1·min-1 ②11.39 ③B解析(1)题给反应是熵增反应,由ΔH-TΔS<0知,ΔH<0;在常温下,氨气和氧气反应的速率极小,所以氨气和氧气在常温下能大量共存。(2)根据同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比,计算可知,a=1.8,b=1.00,c=1.00。①v(NO)=v(NH3)==0.1mol·L-1·min-1。②平衡时,c(NH3)=1.00mol·L-1,c(O2)=1.00mol·L-1,c(H2O)=1.50mol·L-1,c(NO)=1.00mol·L-1。K==1.506≈11.39。③按比例增大投料,相当于将原平衡体系体积缩小,\n平衡向左移动,NH3的转化率降低,A项错误;增大空气浓度,提供更多的O2,平衡向右移动,NH3的转化率增大,B项正确;催化剂不能使平衡移动,氨气的转化率不变,C项错误;在恒温恒容条件下,通入氩气,参与反应的各物质和产物的浓度都不变,平衡不移动,氨气的转化率不变,D项错误。12.答案(1)①< T1<T2,T2温度下达到平衡时CH4的物质的量多,说明升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正反应ΔH<0 ②0.02mol·L-1·min-1 ③D(2)①1.875×10-4mol·L-1·s-1 5000②BD ③该反应的正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,NO的转化率减小(或正反应放热,温度越高,越不利于反应正向进行,NO的平衡转化率越小) p1>p2>p3解析(1)①T2时先达到平衡说明反应速率快,即T2>T1,随着温度的升高,甲烷的物质的量增加,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即正反应方向ΔH<0;②温度为T1时,前10min,消耗甲烷的物质的量为(0.4-0.3)mol=0.1mol,即消耗NO2的物质的量为2×0.1mol=0.2mol,根据化学反应速率的表达式可得,v(NO2)==0.02mol·L-1·min-1;③使用催化剂,只加快反应速率,对化学平衡无影响,A项错误;正反应方向是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO2的转化率降低,但化学反应速率加快,B项错误;缩小容器的体积,相当于增大压强,平衡向逆反应方向进行,NO2的转化率降低,但反应速率加快,C项错误;增加CH4的浓度,平衡向正反应方向移动,NO2的转化率增大,化学反应速率加快,D项正确。(2)①由表中数据可知,前2s内,NO的变化量为(10.0-2.50)×10-4mol·L-1=7.50×10-4mol·L-1,由氮原子守恒可得N2的变化量为3.75×10-4mol·L-1,所以前2s内平均反应速率v(N2)==1.875×10-4mol·L-1·s-1。此温度下,反应在第4s达平衡状态,各组分的平衡浓度分别为c(NO)=1.00×10-4mol·L-1、c(CO)=2.70×10-3mol·L-1、c(N2)=(×10-4)mol·L-1=4.5×10-4mol·L-1、c(CO2)=[(3.60-2.70)×10-3]mol·L-1=9.0×10-4mol·L-1,所以该反应的平衡常数K==5000。②A项,n(CO2)=2n(N2)不能说明反应达到平衡,所以A错误;B项,虽然反应过程中气体的总质量不变,但是气体的总物质的量变小,所以混合气体的平均摩尔质量在反应过程中变大,相对分子质量也变大,因此当气体的相对分子质量不变时,能说明是平衡状态;C项,反应过程中气体的总体积和总质量都不变,所以气体密度不变,因此密度不变不能说明是平衡状态;D项,正反应是气体体积减小的反应,所以反应过程中气体的压强是变量,当容器内气体压强不变时,说明反应达平衡状态。③根据图示可知,NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,NO的转化率减小(或正反应放热,温度越高,越不利于反应正向进行,NO的平衡转化率越小);由反应方程式可知,在相同温度下压强越大,越有利于反应正向进行,NO的转化率越大,所以图中压强p1、p2、p3的大小顺序为p1>p2>p3。\n13.答案(1)(2b+d-a-c)(2)①BD B、D两点对应的状态下,用同一物质表示的正、逆反应速率相等(其他合理答案均可) ②<(3)<(4)不变 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为反应前后气体分子总数相等的反应,压强对平衡没有影响解析(1)根据反应热与键能的关系可得,反应S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)的ΔH=(a+2b+c)kJ·mol-1-4bkJ·mol-1=(a-2b+c)kJ·mol-1;根据ΔH与正、逆反应的活化能的关系可得ΔH=E1-E2=dkJ·mol-1-E2,则有dkJ·mol-1-E2=(a-2b+c)kJ·mol-1,从而可得E2=(2b+d-a-c)kJ·mol-1。(2)①反应S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)达到平衡时,Cl2与SCl2的消耗速率之比为1∶2;图中B点Cl2的消耗速率为0.03mol·L-1·min-1,D点SCl2的消耗速率为0.06mol·L-1·min-1,故B、D两点对应状态下达到平衡状态。②由图可知,B、D达到平衡状态后,升高温度,v(SCl2)消耗>2v(Cl2)消耗,说明平衡逆向移动,则有ΔH2<0。(3)反应Ⅰ是反应前后气体总分子数不变的放热反应,恒容绝热条件下5min时达到平衡,3min时未达到平衡状态,则3min时体系温度低于5min时温度,由于气体总物质的量不变,温度越高,压强越大,故5min时压强大于3min时压强。(4)反应Ⅰ和反应Ⅱ均为反应前后气体分子总数相等的反应,达到平衡后缩小容器容积,平衡不移动,则Cl2的平衡转化率不变。
