1、课时作业20化学平衡状态及其移动时间:45分钟一、选择题1(2020河北黄骅中学月考)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(B)A溴水中有下列平衡:Br2H2OHBrHBrO,当加入少量AgNO3溶液后,溶液的颜色变浅B对2HI(g)H2(g)I2(g),缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深C反应CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)H0,升高温度可使平衡向逆反应方向移动D对于合成NH3反应,为提高NH3的产率,理论上应采取低温措施解析:本题考查勒夏特列原理及应用。溴水中存在平衡:Br2H2OHBrHBrO,加入少量AgNO3溶液,HBr与AgNO3反应生成AgBr沉淀,c(HBr)减小,
2、平衡正向移动,溶液的颜色变浅,A可以用勒夏特列原理解释;2HI(g)H2(g)I2(g)的正反应是反应前后气体总分子数不变的反应,缩小容器的容积,压强增大,平衡不移动,但c(I2)增大,导致平衡体系的颜色变深,由于平衡不移动,故B不能用勒夏特列原理解释;反应CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)的H0)。T 时,在容积为2 L的密闭容器中,起始加入2 mol H2S(g)和1 mol O2(g),达平衡时生成0.6 mol S2。下列说法能说明反应达到平衡状态的是(B)A硫化氢的浓度是氧气浓度的2倍B容器中混合气体的压强不变C反应放出的热量为0.3Q kJD消耗2 mol H2S(g)的
3、同时生成2 mol H2O(g)解析:本题考查化学平衡状态的判断。起始加入2 mol H2S(g)和1 mol O2(g),投料比等于其化学计量数之比,无论是否达到平衡状态,c(H2S)始终是c(O2)的2倍,A错误。该反应中S2是固体,正反应是气体总分子数减小的放热反应,平衡建立过程中,气体总物质的量不断变化,则气体的压强不断变化,当压强不变时,该反应达到平衡状态,B正确。达到平衡时生成0.6 mol S2,当反应放出的热量为0.3Q kJ时,生成0.3 mol S2,故未达到平衡状态,C错误。消耗2 mol H2S(g)的同时必定生成2 mol H2O(g),都代表正反应速率,故不能判断反
4、应是否达到平衡状态,D错误。3(2020陕西榆林质检)反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0,若在恒温恒容的密闭容器中发生,下列选项表明反应一定达到平衡状态的是(B)A容器内的温度不再变化B容器内的压强不再变化C相同时间内,断开HH键的数目和断开NH键的数目相等D容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)132解析:本题考查化学平衡状态的判断。合成氨反应在恒温恒容的密闭容器中进行,体系的温度始终不变,故不能根据温度恒定判断是否达到平衡状态,A错误;反应中,气体的总物质的量和压强不断变化,当容器内的压强不再变化,该反应达到平衡状态,B正确;达到平衡时,断裂3 mol HH键的同时断裂
5、6 mol NH键,故相同时间内,断开HH键的数目和断开NH键的数目相等时,该反应未达到平衡状态,C错误;达到平衡时,c(N2)、c(H2)、c(NH3)均保持不变,当容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)132,该反应不一定达到平衡状态,D错误。4(2020河南信阳一中模拟)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。已知:C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H1119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H2242 kJmol1丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式为C4H10(g)C4H8(g)H2(g)H3。下列措施一定能提高该
6、反应中丁烯产率的是(B)A增大压强,升高温度B升高温度,减小压强C降低温度,增大压强D减小压强,降低温度解析:本题考查温度、压强对平衡移动的影响。根据盖斯定律,由可得:C4H10(g)C4H8(g)H2(g),则H3H1H2(119 kJmol1)(242 kJmol1)123 kJmol1。提高该反应中丁烯的产率,应使平衡正向移动,该反应的正反应为气体分子数增加的吸热反应,可采取的措施是减小压强、升高温度。5(2020河南郑州外国语学校联考)在1 L恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5,发生反应:反应1:N2O5(g)=N2O4(g)O2(g)H28.4 kJmol1;反应2:N2O4(g
7、)2NO2(g)H56.9 kJmol1。现有下列情况:混合气体的密度保持不变;气体压强保持不变;气体的平均摩尔质量保持不变;保持不变;O2的物质的量保持不变;v正(N2O4)v逆(NO2)12。能表明反应2一定达到平衡状态的是(B)ABCD解析:本题考查化学平衡状态的判断。反应中各物质均为气体,混合气体的总质量不变,且反应在恒容条件下进行,则混合气体的密度始终不变,故不能判断是否达到平衡,错误;反应2的平衡建立过程中,气体总物质的量不断变化,则气体压强不断变化,当气体压强保持不变时,反应2达到平衡状态,正确;平衡建立过程中,混合气体的总质量不变,但其总物质的量不断变化,故当气体的平均摩尔质量
8、保持不变时,反应2达到平衡状态,正确;保持不变,则c(NO2)、c(N2O4)均保持不变,反应2达到平衡状态,正确;反应1是不可逆反应,O2的物质的量始终保持不变,不能据此判断反应2是否达到平衡,错误;v正(N2O4)v逆(NO2)12,正、逆反应速率相等,反应2达到平衡状态,正确。6(2020天津静海一中调研)在某一恒温容积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)B(g)2C(g)Hv(逆)B、两过程分别达到平衡时,A的体积分数:Ct2时刻改变的条件可能是向密闭容器中加入A物质D、两过程达到平衡时,平衡常数:解析:本题考查恒温恒压条件下的“等效平衡”原理及应用。由题图可知,t0t1时,v(逆)
9、逐渐增大,t1时刻达到平衡,说明该过程中反应正向进行,则有v(正)v(逆),A正确。、两过程分别达到平衡时,v(逆)相等,说明过程和的平衡是等效平衡,则A的体积分数:,B正确。t2时刻改变条件,v(逆)瞬间增大,随后逐渐减小,再次建立的新平衡与原平衡是等效平衡,则加入的物质应是C,C错误。平衡常数K只与温度有关,、过程在相同温度下达到平衡,则平衡常数:,D正确。7(2020安徽安庆一中阶段考试)一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中加入2 mol A(g)和3 mol B(g)发生反应:A(g)B(g)C(g)H0,达到平衡后容器内压强是开始时的84%。若加入某种催化剂后反应的能量变化如图
10、所示。下列说法正确的是(A)A由图可知,加入催化剂之后,原反应分成了两步,第一步反应较慢B若40 s后达到平衡,则用A表示该反应的速率为0.01 molL1min1C当容器中不再改变时,不能说明该反应达到了平衡状态D达到平衡时,C的体积分数约为25%解析:本题考查催化剂对化学反应的影响,涉及反应速率、平衡状态的判断及体积分数的计算。图中存在两座“山峰”,反应中存在中间态物质,说明加入催化剂后,原反应被分成两步,第一步的“峰值”较高,说明该步反应的活化能较大,则第一步反应较慢,A正确。设A的转化浓度为x molL1,根据“三段式法”计算,则有:A(g)B(g)C(g)起始浓度/(molL1) 1
11、 1.5 0转化浓度/(molL1) x x x平衡浓度/(molL1) 1x 1.5x x根据阿伏加德罗定律,恒温恒容时,气体的压强之比等于其物质的量之比,则有84%,解得x0.4,则有v(A)0.01 molL1s10.6 molL1min1,B错误。开始时1.5,平衡时1.8,说明达到平衡前不断变化,故当容器中不再改变时,该反应达到平衡状态,C错误。根据阿伏加德罗定律,达到平衡时,C的体积分数等于其物质的量分数,则有(C)100%19%,D错误。8(2020山东滨州模拟)对密闭容器中进行的反应:X(g)3Y(g)2Z(g)绘制如下图像,下列说法错误的是(C)A依据图甲可判断正反应为放热反
12、应B在图乙中,虚线可表示使用了催化剂后X的转化率C图丙可表示减小压强,平衡向逆反应方向移动D依据图丁中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的H0解析:本题考查化学平衡图像及分析。图甲中v(正)、v(逆)曲线的交点是平衡点,升高温度,v(正)增大的程度小于v(逆),平衡逆向移动,则该反应的正反应是放热反应,A正确;使用催化剂,可加快反应速率,缩短达到平衡的时间,但平衡不移动,X的转化率不变,故图乙中虚线可表示使用催化剂后X的转化率,B正确;减小压强,v(正)、v(逆)均减小,v(正)减小的程度大于v(逆),平衡逆向移动,与图丙不相符,C错误;X、Y、Z均为气体,混合气体的总质
13、量不变,图丁中随温度升高而逐渐减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应的H0,D正确。9(2020福建德化一中三校联考)某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下,下列判断正确的是(C)A由图甲可知,T1T2,该反应的正反应为吸热反应B由图乙可知,mnv逆的是点ZD图丁中,若mnp,则曲线a一定使用了催化剂解析:本题考查化学平衡图像的分析。题图甲中T2时比T1时先达到平衡状态,说明T2时反应速率快,则温度:T1p,B错误。题图丙中点Y和W处于平衡状态,点X和Z均未达到平衡;保持温度不变,使点Z达到平衡状态,要使B的转化率增大,即该反应向正反应
14、方向进行,则点Z的反应速率:v正v逆;同理,点X的反应速率:v正v逆,C正确。题图丁中,若mnp,曲线a和b达到平衡时,B的百分含量相同,说明平衡未移动,但曲线a先达到平衡,反应速率较快,故曲线a可能是因为使用催化剂或增大压强,D错误。10(2020山东菏泽一中月考)温度为T 时,在两个起始容积都是1 L的恒温密闭容器中发生反应:H2(g)I2(g)2HI(g)H3c(HI,容器)C温度一定,容器中反应达到平衡时(平衡常数为K),则有K成立D达到平衡时,向容器中同时再通入0.1 mol I2和0.1 mol HI,此时v正v逆解析:本题考查恒温恒容、恒温恒压条件下的“等效平衡”原理及应用。H2
15、(g)I2(g)2HI(g)是反应前后气体总分子数不变的反应,反应过程中气体总物质的量不变,则容器的容积不变;容器中0.1 mol H2和0.1 mol I2完全转化至右侧生成0.2 mol HI,根据阿伏加德罗定律可知,容器和中气体的压强之比为0.2 mol0.6 mol13,A错误。容器和中反应达到平衡时,二者是等效平衡,对应物质的物质的量分数相等,则反应达到平衡时,c(HI,容器)3c(HI,容器),B错误。温度一定,容器中反应达到平衡时v正v逆,则有k正c(H2)c(I2)k逆c2(HI),故该反应的平衡常数为K,C正确。容器中反应达到平衡时,K0.735,向容器中同时再通入0.1 m
16、ol I2和0.1 mol HI,此时浓度商QcK,平衡逆向移动,则有v正v逆(NO2)(填“”“”或“”)。解析:本题综合考查化学平衡状态的判断、化学平衡移动及分析、化学平衡浓度和平衡常数的计算等。(1)恒压容器中充入1 mol N2O4进行2NO2(g)N2O4(g)反应,反应逆向进行,气体总物质的量增大,则容器的容积增大,气体的密度变小,当气体密度不变时,该反应达到平衡状态,a正确;H取决于反应物和生成物具有的总能量,与反应进行的方向及程度无关,故不能根据H判断是否达到平衡状态,b错误;图中只有NO2和N2O4的v(正),无法判断v(正)、v(逆)是否相等,故无法判断是否达到平衡状态,c
17、错误;N2O4的转化率不变时,N2O4的v(正)、v(逆)相等,则该反应达到平衡状态,d正确。(2)恒容容器中,充入一定量NO2,相当于增大压强,平衡正向移动,达到新平衡时,NO2的转化率增大,体积分数减小,同理,分离出一定量的NO2,相当于减小压强,平衡逆向移动,达到新平衡时,NO2的转化率减小,体积分数增大,故A错误,B正确;充入一定量N2,平衡不移动,NO2的体积分数不变,C错误;该反应的H0,降低温度,平衡正向移动,NO2的体积分数减小,D错误。(3)恒温恒容时,充入少量NO2,平衡向右移动,根据勒夏特列原理可知,重新达到平衡后,和原平衡相比,c(NO2)仍比原平衡大,故混合气体的颜色
18、变深。恒温恒容时,充入少量NO2,相当于增大压强,平衡正向移动,NO2的转化率增大。(4)设反应中消耗x mol NO2,利用“三段式法”进行计算:2NO2(g)N2O4(g)起始量/mol 1 0转化量/mol x 0.5x平衡量/mol 1x 0.5x平衡时气体总物质的量为(1x0.5x) mol(10.5x) mol,平衡时气体的相对分子质量为69,则有69,解得x,故该反应的化学平衡常数K60 Lmol1。50 min末,NO2、N2O4的物质的量均为 mol,向容器中加入 mol NO2,此时n(NO2)1 mol。若要保持平衡不发生移动,设加入N2O4的物质的量为a mol,则有QcK,即Qc60 Lmol1,解得a。设某时刻容器中NO2、N2O4的物质的量分别为x mol、y mol,则根据气体总质量和平均相对分子质量得46 gmol1x mol92 gmol1y mol9.2 g、56 gmol1,解得x、y;则NO2、N2O4的浓度分别为 molL1、 molL1,该时刻Qc2.16v逆(NO2)。