考點標準練20化學平衡狀態化學平衡常數(時間:45分鐘總分值:100分)考點標準練第40頁一、選擇題(此題共10小題,每題5分,共50分。每題只有一個選項符合題目要求)1.對于可逆反響4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),以下表達正確的選項是()。A.到達化學平衡時,4v正(O2)=5v逆(NO)B.假設單位時間內生成xmolNO的同時,消耗xmolNH3,那么反響到達平衡狀態C.到達化學平衡時,假設增加容器容積,那么正反響速率減小,逆反響速率增大D.化學反響速率關系是2v正(NH3)=3v正(H2O)答案:A2.某溫度下,在一個2L的密閉容器中,參加4molA和2molB,發生反響:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反響一段時間后到達平衡狀態,測得生成1.6molC。以下說法正確的選項是()。A.該反響的化學平衡常數K=cB.B的平衡轉化率是40%C.增大壓強,化學平衡常數增大D.增加B的量,B的平衡轉化率增大答案:B解析:化學平衡常數的表達式中不能出現固體或純液體物質,物質C是固體,A項錯誤;根據化學方程式可知,平衡時B減少的物質的量是0.8mol,B的平衡轉化率為40%,B項正確;化學平衡常數只與溫度有關,增大壓強時化學平衡常數不變,C項錯誤;增加B的量,平衡向正反響方向移動,A的轉化率增大,而B的轉化率減小,D項錯誤。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c(CO2)與溫度t的關系如下圖。以下說法錯誤的選項是()。A.平衡狀態A與C相比,平衡狀態A的c(CO)較小B.在t2時,D點的反響速率:v(逆)>v(正)C.反響CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0D.假設t1、t2時的平衡常數分別為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項正確;升高溫度平衡正向移動,CO濃度減小,所以A點CO濃度大,A項錯誤;由于t2時反響進行到狀態D,c(CO2)高于平衡濃度,所以反響向逆反響方向進行,那么一定有v(正)<v(逆),B項正確;由于正反響是吸熱反響,升高溫度平衡向正反響方向移動,化學平衡常數增大,故K1<K2,D項正確。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,在一定條件下發生反響PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10min時到達平衡。有關數據如下:物質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是()。A.10min內,v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1B.升高溫度(T1<T2),反響的平衡常數減小,平衡時PCl3的物質的量變化ΔnC.當容器中Cl2為1.2mol時,反響到達平衡D.平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相同條件下再達平衡時,c(PCl5)<0.2mol·L-1答案:B解析:10min內,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項正確;升高溫度(T1<T2),反響的平衡常數減小,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,PCl3的物質的量變化較小,比值大于1,B項錯誤;平衡時Cl2的濃度為0.6mol·L-1,體積為2L,故Cl2為1.2mol,C項正確;平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,壓強減小,平衡逆向移動,相同條件下再達平衡時,c(PCl5)<0.2mol·L-1,D項正確。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時的平衡常數為1×1059,但反響速率極慢。以下說法正確的選項是()。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,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:因為該反響是可逆反響,且反響速率極慢,在有限的時間內反響不能到達平衡,A項錯誤;由題干知570K時反響速率極慢,故可推斷出升高溫度對化學反響速率的影響不大,B項錯誤;因平衡常數已經較大,增大壓強雖然平衡正向移動,但對設備要求更高,故C項錯誤;高效催化劑可提高反響速率,解決反響極慢的問題,有利于尾氣的轉化,故D項正確。6.以下有關平衡常數的說法中,正確的選項是()。A.改變條件,反響物的轉化率增大,平衡常數也一定增大B.反響2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,該反響平衡常數增大C.對于給定可逆反響,溫度一定時,其正、逆反響的平衡常數相等D.平衡常數為K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)的反響,答案:D解析:A項,當溫度不變時,平衡常數不變;B項,反響2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,該反響平衡常數變小;C項,對于給定的可逆反響,溫度一定時,其正、逆反響的平衡常數互為倒數;D項,可以根據平衡常數的表達式寫出反響物和生成物以及各物質的化學計量數。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)到達平衡時N2的體積分數與溫度、壓強的關系如下圖。以下說法正確的選項是()。A.壓強:p1>p2B.F、G兩點對應的平衡常數:KF<KGC.E點:2v正(NH3)=3v逆(H2)D.E點:NH3的轉化率為1答案:B解析:相同溫度下,壓強越大,N2的體積分數越小,所以p2>p1,A項錯誤;由圖像可知該反響為吸熱反響,所以溫度越高,K越大,B項正確;E點為平衡點,應為3v正(NH3)=2v逆(H2),C項錯誤;假設E點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,在一定條件下發生反響:E(s)+4F(g)G(g),該反響的平衡常數如表所示。以下說法正確的選項是()。溫度/℃2580230平衡常數5×10421.9×10-5A.上述反響是熵增反響B.25℃時,反響G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數是0.5C.在80℃時,測得某時刻F、G的濃度均為0.5mol·L-1,那么此時v(正)>v(逆)D.恒溫恒容下,向容器中再充入少量G(g),達新平衡時,G的體積分數將增大答案:D解析:由化學方程式可知,該反響為反響后氣體分子總數減小的反響,故該反響為熵減反響,A項錯誤;正反響和逆反響的平衡常數互為倒數,故25℃時,反響G(g)E(s)+4F(g)的平衡常數是2×10-5,B項錯誤;80℃時,濃度商為Q=c(G)c4(F)=0.50.54=8>2,此時v(逆)>v(正),C項錯誤;再充入G9.科學家研究以太陽能為熱源分解Fe3O4,最終循環分解水制H2,其中一步重要反響為2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)ΔH=akJ·mol-1。在一定壓強下,Fe3O4的平衡轉化率隨溫度變化的α(Fe3O4)-T曲線如下圖。以下有關說法不正確的選項是()。A.a>0B.壓強p1>p2C.升高溫度,該反響的平衡常數增大D.將體系中O2別離出去,能提高Fe3O4的轉化率答案:B解析:根據圖像分析,壓強一定,升高溫度,Fe3O4的平衡轉化率升高,因此該反響為吸熱反響,ΔH>0,即a>0,A項正確;溫度一定時,增大壓強,平衡逆向移動,Fe3O4的平衡轉化率降低,故p1<p2,B項錯誤;升高溫度,平衡正向移動,反響的平衡常數增大,C項正確;將體系中O2別離出去,平衡正向移動,能提高Fe3O4的轉化率,D項正確。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,容器中發生反響:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g),②2HI(g)H2(g)+I2(g),測得平衡時c(I2)=0.5mol·L-1,反響①的平衡常數為20,那么以下結論不正確的選項是()。A.平衡時c(NH3)=5mol·L-1B.平衡時HI的分解率為20%C.混合氣體的平均摩爾質量不再發生變化不可以作為判斷該反響到達平衡狀態的標志D.平衡后縮小容器容積,NH4I的物質的量增加,I2的物質的量不變答案:D解析:設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根據反響①的平衡常數為20,得x(x-1)=20,解得x=5mol·L-1,c(NH3)=5mol·L-1,A項正確;平衡時HI的分解率為1mol5mol×100%=20%,B項正確;反響①為由固體生成氣體,氣體的平均摩爾質量始終不變,反響②在反響前后氣體分子數相等,氣體的平均摩爾質量始終不變,故混合氣體的平均摩爾質量不再發生變化不可以作為判斷該反響到達平衡狀態的標志,C項正確;平衡后縮小容器容積,反響①平衡逆向移動,NH4I的物質的量增加,HI的物質的量減小,反響②平衡逆向移動,那么I2的物質的量減小,D二、非選擇題(此題共3個小題,共50分)11.(2021全國Ⅱ節選改編)(16分)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術,在材料、醫藥等工業中得到廣泛應用。答復以下問題:(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平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示[t=∞時,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,測得體系中pO2=2.9kPa,那么此時的pN2③假設升高反響溫度至35℃,那么N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)(填“大于〞“等于〞或“小于〞)63.1kPa,原因是。④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反響的平衡常數Kp=kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數,計算結果保存1位小數)。(2)對于反響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為第二步反響不影響第一步的平衡。以下表述正確的選項是(填標號)。A.v(第一步的逆反響)>v(第二步反響)B.反響的中間產物只有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,總壓強增大;NO2二聚為放熱反響,溫度升高,平衡左移,體系物質的量增加,總壓強增大④13.4(2)AC解析:(1)①由蓋斯定律可知,(第一個反響×12)-(第二個反響)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依據反響:N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質的量與其形成的壓強成正比,生成的O2的壓強p(O2)=2.9kPa,那么剩余N2O5形成的壓強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假設升高反響溫度至35℃,由于體積不變,但溫度升高,總壓強增大,且2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1為放熱反響,溫度升高,平衡左移,氣體的物質的量增大,總壓強增大,所以N2O5完全分解后體系壓強p∞大于63.1kPa。④當t=∞時,體系的總壓強為63.1kPa,此時N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強為p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。假設NO2不生成N2O4,那么此時的總壓強應為35.8kPa×52=89.5kPa,而實際壓強為63.1kPa,壓強差為2NO2N2O4壓強差21126.4kPa26.4kPa那么平衡時NO2的分壓為63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa由此可求反響N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數為(18.8kPa)(2)根據第一步能“快速平衡〞及第二步“慢反響〞可判斷A項正確;反響的中間產物有NO3及NO,B項錯誤;根據第二步反響:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,局部NO2沒有參加反響,C項正確;第三步為“快反響〞,那么該步反響的活化能較低,D項錯誤。12.(2021全國Ⅲ節選)(16分)近年來,隨著聚酯工業的快速開展,氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。答復以下問題:(1)Deacon創造的直接氧化法:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。以下圖為剛性容器中,進料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉化率隨溫度變化的關系:可知反響平衡常數K(300℃)(填“大于〞或“小于〞)K(400℃)。設HCl初始濃度為c0,根據進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數據計算K(400℃)=(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反響物高轉化率,同時降低產物別離的能耗。進料濃度比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,進一步提高HCl的轉化率的方法是。(寫出2種)答案:(1)大于0.422×0.4(2)-116(3)增加反響體系壓強、及時除去產物解析:此題為熱化學、電化學與化學平衡綜合題,難度中等。(1)分析任意一條平衡曲線可知,在進料濃度比固定的條件下,隨著溫度的升高,HCl的平衡轉化率降低,說明正反響為放熱反響,由于K只與溫度有關,升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數K減小,即K(300℃)大于K(400℃)。根據進料濃度比及HCl的平衡轉化率間的關系可知,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HCl的平衡轉化率為84%。根據條件可列三段式如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)初始mol·L-1轉化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進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低,導致產品Cl2混有大量O2,那么別離兩氣體時導致能耗較高。而進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過高,那么導致HCl的轉化率過低,浪費原料。(2)由蓋斯定律可知,將題給催化過程的三個反響直接相加可得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,要增大HCl的平衡轉化率,可采取的措施有及時移走局部產物、增大體系壓強等。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氣態甲醇氧化重整制氫同時生成二氧化碳和氫氣。①CO的燃燒熱為283.0kJ·mol-1,那么反響Ⅲ的熱化學方程式為。②該三種制氫方式中,等量的甲醇產生氫氣最多的是反響。(填“Ⅰ〞“Ⅱ〞或“Ⅲ〞)(2)實驗室模擬反響Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫,合成氣組成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1時,體系中甲醇的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如以下圖所示。①該反響的平衡常數表達式為。②當溫度為250℃、壓強為p2時,反響達平衡時H2的體積分數為。③圖中的壓強由小到大的順序是。(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的高溫型燃料電池,其負極的電極反響式為,正極上通入的氣體為。答案:(1)①CH3OH(g)+12