提升训练12 化学反应的限度与化学平衡1.(2022·德清中学检测)足量的锌块与一定量的稀硫酸反应,为了减慢反应速率,但不减少氢气的产量,可采取的措施是( ) A.加入CaCO3固体B.加入NaOH固体C.加水D.改为锌粉2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,则下列判断正确的是( )A.c1∶c2=3∶1B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-13.(2022·温州十五校联合体统考)在一定条件下,使一定量的A和B气体混合发生2A(g)+3B(g)4C(g)反应。下列描述中,说明反应已达到平衡状态的是( )A.各物质的浓度之比c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶3∶4B.混合气体中各物质的浓度相等C.单位时间内,若消耗了amolA物质,同时也消耗了2amolC物质D.混合气体的体积是反应开始前的454.(2022·浙江新高考联盟联考)在恒温恒容的密闭容器中通入1molX和2molY,发生下列反应:X(g)+2Y(g)M(g)+2N(g) ΔH=akJ·mol-1(a>0),下列说法中正确的是( )A.到达平衡状态时,加入催化剂,平衡不移动,反应速率也不会发生改变B.反应达到平衡时,X和Y的转化率相等C.v正(X)=2v逆(N)时,反应到达平衡状态D.到达平衡状态时,反应吸收akJ能量5.(2022·温州统考)已知:X(g)+2Y(s)2Z(g)-8-\nΔH=-akJ·mol-1(a>0)。一定条件下,将1molX和2molY加入2L的恒容密闭容器中,反应10min,测得Y的物质的量为1.4mol。下列说法正确的是( )A.第10min时,Z的浓度为0.7mol·L-1B.10min内,反应放出的热量为0.3kJC.10min内,X的平均反应速率为0.03mol-1·L-1·min-1D.若容器中的气体密度不再发生变化,说明上述反应已达平衡状态6.(2022·金华十校联考)在一定条件下发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),将1molSO3气体通入1L容积恒定的密闭容器中,维持容器内温度不变,5min末测得SO3的物质的量为0.4mol。则下列说法正确的是( )A.0~5min内,O2的生成速率v(O2)=0.06mol·L-1·min-1B.若起始时充入3molSO3,起始时SO3分解速率不变C.若某时刻消耗了0.5molSO3,同时生成了0.25molO2,则表明该反应达到了平衡状态D.达到平衡时,SO2和SO3的浓度相等7.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,400℃时体积相同的甲、乙、丙三个容器中,甲容器绝热恒容,充入2molSO2和1molO2,乙容器恒温恒容,充入2molSO3,丙容器恒温恒压,充入2molSO3,充分反应达到平衡,下列说法正确的是( )A.甲和乙中反应的化学平衡常数相同B.乙和丙中的二氧化硫的生成速率相同C.乙中SO2的体积分数大于丙D.转化率:α甲(SO2)+α乙(SO3)<18.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总9.已知反应:2A(l)B(l) ΔH=-QkJ·mol-1,取等量A分别在0℃和20℃下反应,测得其转化率Y随时间t变化的关系曲线(Y-t)如图所示。下列说法正确的是( )A.a代表20℃下A的Y-t曲线B.反应到66min时,0℃和20℃下反应放出的热量相等-8-\nC.0℃和20℃下达到平衡时,反应都放出QkJ热量D.反应都达到平衡后,正反应速率a>b10.一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时φ(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.该反应的焓变ΔH>0B.图中Z的大小为a>3>bC.图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)n(CH4)=3D.温度不变时,图中X点对应的平衡状态在加压后φ(CH4)减小11.一定温度下,在3个容积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡,下列说法正确的是( )容器温度/K物质的起始浓度/(mol·L-1)物质的平衡浓度/(mol·L-1)c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A.该反应的正反应吸热B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大12.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是( )容器编号物质的起始浓度(mol·L-1)物质的平衡浓度(mol·L-1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2Ⅲ00.50.35A.达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5B.达平衡时,容器Ⅱ中c(O2)c(NO2)比容器Ⅰ中的大C.达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%-8-\nD.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2<T113.温度一定时,在密闭容器中发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,若将混合气体的体积压缩到原来的12,当再次达到平衡时,C的浓度是原平衡时的1.9倍,试判断:(1)压缩体积时平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动; (2)反应再次达到平衡后,C气体的体积分数 (填“增大”“减小”或“不变”); (3)反应再次达到平衡后,A气体的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”); (4)m+n p(填“>”“<”或“=”)。 14.在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题:(1)反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为 mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为 。 (2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。①T 100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 。 ②列式计算温度T时反应的平衡常数K2: 。 (3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是 。
参考答案
提升训练12 化学反应的限度与化学平衡1.C A项,CaCO3固体与稀硫酸反应,会减少氢气的产量,错误;B项,加入NaOH固体与稀硫酸发生中和反应,会减少氢气的产量,错误;C项,加水稀释,硫酸浓度变稀,但H+的物质的量不变,故氢气的产量不变,正确;D项,锌块改为锌粉会加快反应速率,错误。2.D 平衡浓度之比为1∶3,转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C项不正确;平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L-1。3.C A项,各物质的浓度之比c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶3∶-8-\n4,无法判断各组分的浓度是否继续变化,则无法判断反应是否达到平衡状态,错误;B项,混合气体中各物质的浓度相等,无法判断各组分的浓度是否还发生变化,则无法判断反应是否达到平衡状态,错误;C项,单位时间内若消耗了amolA物质,同时也消耗了2amolC物质,表示的是正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,正确;D项,混合气体的体积是反应开始前的45,无法判断各组分的百分含量是否变化,则无法判断反应是否达到平衡状态,错误。4.B A项,加入催化剂对化学平衡移动无影响,但化学反应速率加快,故A错误;B项,假设消耗xmolX,同时消耗2xmolY,X的转化率为x,Y的转化率为2x2×100%=x,因此X和Y的转化率相等,故B正确;C项,化学反应速率之比等于化学计量数之比,应是2v正(X)=v逆(N),故C错误;D项,此反应是可逆反应,不能进行到底,达到平衡时,吸收能量小于akJ,故D错误。5.D X(g)+2Y(s)2Z(g)n(始)/mol12n(转)/mol0.30.60.610min/mol0.71.40.6第10min时,Z的浓度为0.6mol2L=0.3mol·L-1,故A错误;1molX完全反应放出热量akJ,则10min内,X和Y反应放出的热量为0.3akJ,故B错误;10min内,X的平均反应速率为0.3mol2L·10min=0.015mol·L-1·min-1,故C错误;该反应是有固体参加的反应,若容器中的气体密度不再发生变化,说明上述反应已达平衡状态,故D正确。6.A 0~5min内消耗的SO3的物质的量为(1-0.4)mol=0.6mol,产生O2的物质的量为12×0.6mol=0.3mol,根据化学反应速率的数学表达式可知,v(O2)=0.3mol1L×5min=0.06mol·L-1·min-1,故A正确;若起始时充入3molSO3,反应物浓度增大,化学反应速率加快,故B错误;消耗SO3、生成O2,表明反应都是向正反应方向进行,不能说明反应达到平衡状态,故C错误;根据题目中所给信息,无法判断SO2和SO3浓度是否相同,故D错误。7.D 甲容器绝热恒容,而SO2与O2的反应为放热反应,所以随着反应的进行甲容器中温度升高,平衡常数随温度的变化而变化,所以甲、乙中反应的平衡常数不同,A错误;B.乙容器恒温恒容,充入2molSO3,丙容器恒温恒压,充入2molSO3,随反应进行,乙容器中,压强增大,反应速率增大,丙容器体积增大,反应速率减小,则乙中反应速率大,B错误;乙容器恒温恒容,充入2molSO3,丙容器恒温恒压,充入2molSO3,随反应进行气体物质的量增大,乙容器中压强增大,丙中维持恒压容器体积增大,最终乙中SO2的体积分数小于丙,C错误;若甲容器恒温恒容,充入2molSO2和1molO2,乙容器恒温恒容,充入2molSO3,最终达到相同的平衡状态,转化率:α甲(SO2)+α乙(SO3)=1,但甲容器是绝热容器,发生的反应是放热反应,温度升高平衡逆向进行,则甲中二氧化硫转化率要小,α甲(SO2)+α乙(SO3)<1,D正确;答案选D。8.B 因容器体积可变,故充入惰性气体,体积增大,与反应有关的气体浓度减小,平衡正向移动,A项错误;设650℃时反应达平衡时气体总物质的量为100mol,则有C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡/mol 60 40反应/mol 20 40-8-\n故CO2的转化率为20÷(60+20)×100%=25.0%,B项正确;由图像可知T℃时,CO和CO2的体积分数相等,故充入等体积的这两种气体,平衡不移动,C项错误;Kp=p2(CO)p(CO2)=(0.96p总)20.04p总=23.04p总,D项错误。9.B A项,温度越高,化学反应速率越大,反应就先达到平衡,即曲线先出现拐点,故b代表20℃下A的Y-t曲线,错误;B项,反应到66min时,0℃和20℃下A的转化率相同,因两条件下A的起始量相同,故此时放出的热量相等,正确;C项,2A(l)B(l) ΔH=-QkJ·mol-1表示2molA完全反应放出QkJ热量,因无法知道具体有多少A物质已经反应,故放出热量也无法计算,错误;D项,b是代表20℃下的Y-t曲线,a是代表0℃下的Y-t曲线,升高温度,化学反应速率加快,故反应都达到平衡后,正反应速率b<a,错误。10.A 升高温度φ(CH4)的体积分数减小,说明升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,故正确;n(H2O)n(CH4)的比值越大,则甲烷的体积分数越小,故a<3<b,故错误;起始时n(H2O)n(CH4)=3,但随着反应的进行甲烷和水是按等物质的量反应,所以达到平衡时h(H2O)h(CH4)≠3,故错误;温度不变时,加压,平衡逆向移动,甲烷的体积分数增大,故错误。11.D 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当,若温度相同,最终建立等效平衡,但溶器Ⅲ温度高,平衡时c(CH3OH)小,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A错误;容器Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量,相当于加压,平衡正向移动,转化率提高,所以Ⅱ中反应物转化率高,B错误;不考虑温度,容器Ⅱ中投料量可看作是Ⅲ的两倍,相当于加压,平衡正向移动,所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍,且Ⅲ的温度比Ⅱ高,相对于Ⅱ,平衡向逆反应方向移动,c(H2)增大,C错误;对比容器Ⅰ和Ⅲ,若温度相同,两者建立等效平衡,两容器中反应速率相等,但Ⅲ温度高,速率更快,D正确。12.C A.Ⅰ中的反应: 2NO2(g)2NO(g)+O2(g)开始/(mol·L-1) 0.6 0 0反应/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.2平衡/(mol·L-1) 0.2 0.4 0.2化学平衡常数K=0.42×0.20.22=0.8容器体积为1L,则平衡时I中气体总物质的量=1L×(0.2+0.4+0.2)mol·L-1=0.8mol。恒容恒温时气体压强之比等于其物质的量之比,如果平衡时Ⅰ、Ⅱ中压强之比为4∶5,则Ⅱ中平衡时气体总物质的量为1mol,Ⅱ中开始时浓度商=0.52×0.20.32=59<0.8,则平衡正向移动,平衡正向移动导致混合气体总物质的量之和增大,大于1mol所以达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比小于4∶5,故A错误;B.如果Ⅱ中平衡时c(NO2)=c(O2),设参加反应的c(NO2)=xmol·L-1,则0.3-x=0.2+0.5x,x=115,平衡时c(NO2)=c(O2)=730mol·L-1,c(NO)=(0.5+115)mol·L-1=1730mol·L-1,此时c2(NO)·c(O2)c2(NO2)=(1730)2×730(730)2≈1.4>0.8,说明Ⅱ中平衡时应该存在c(NO2)>c(O2),容器Ⅰ中达平衡时c(O2)c(NO2)=1,所以达平衡时,容器Ⅱ中c(O2)c(NO2)-8-\n小于1,则比容器Ⅰ中的小,故B错误;如果Ⅲ中NO和氧气完全转化为二氧化氮,则c(NO2)=0.5mol·L-1,且容器中还剩余c(O2)=0.1mol·L-1,与Ⅰ相比,Ⅲ相当于平衡逆向移动,二氧化氮和氧气之和所占体积比大于50%,则达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%,C正确;v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),达到平衡状态时正、逆反应速率相等,则k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2),且k正=k逆,则c2(NO2)=c2(NO)·c(O2),即化学平衡常数K等于1,T2温度下的K大于0.8,且该反应的正反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,所以T2>T1,D错误。13.答案:(1)逆反应 (2)减小 (3)减小 (4)<解析:将混合气体的体积压缩到原来的12,则压强变为原来的2倍,若平衡不移动,则C的浓度为原平衡时的2倍,但实际上C的浓度是原平衡时的1.9倍,说明压缩体积(增大压强)平衡向逆反应方向移动,则m+n<p;平衡向逆反应方向移动,则C气体的体积分数减小,A的转化率减小。14.答案:(1)大于 0.0010 0.36(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高②平衡时,c(NO2)=0.120mol·L-1+0.0020mol·L-1·s-1×10s×2=0.160mol·L-1c(N2O4)=0.040mol·L-1-0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1K2=(0.160)20.020≈1.28(3)逆反应 将反应容器的体积减小一半,即增大压强,当其他条件不变时,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应方向移动解析:(1)由题意及图示知,在1.00L的容器中通入0.100mol的N2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g),随温度升高混合气体的颜色变深,说明反应向生成NO2的方向移动,即向正反应方向移动,所以正反应为吸热反应,即ΔH>0;由图示知60s时该反应达到平衡,Δc(N2O4)=0.100mol·L-1-0.040mol·L-1=0.060mol·L-1,根据v=ΔcΔt可知:v(N2O4)=0.060mol·L-160s=0.0010mol·L-1·s-1;求平衡常数可利用三段式: N2O4(g)2NO2(g)起始量/(mol·L-1)0.1000转化量/(mol·L-1)0.0600.120平衡量/(mol·L-1)0.0400.120K1=c2(NO2)c(N2O4)=(0.12)20.04=0.36。(2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)降低,说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,温度升高,向吸热反应方向移动,即向正反应方向移动,故T>100℃;由c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡,可知此时消耗c(N2O4):0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1,列三段式进行计算: N2O4(g)2NO2(g)起始量/(mol·L-1)0.0400.120转化量/(mol·L-1)0.0200.040平衡量/(mol·L-1)0.0200.160K2=c2(NO2)c(N2O4)=(0.160)20.020≈1.28。-8-\n(3)温度T时反应达到平衡后,将反应容器的容积减小一半,压强增大,平衡会向气体体积减小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。-8-
