第五章 第2讲 化学平衡及其影响因素-【金版教程】2025年高考化学一轮总复习首选用卷全书Word（新教材 单选版）

金版教程 高考总复习首选用卷 化学 第2讲　化学平衡及其影响因素 考点1　化学平衡状态 1．在两个恒容的绝热密闭容器中进行下列两个可逆反应： 甲：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 乙：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变；②气体压强不再改变；③各气体组成浓度相等；④反应体系中温度保持不变；⑤断裂氢氧键的速率等于断裂氢氢键速率的2倍；⑥混合气体密度不变；⑦单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量之比为9∶1。其中能表明甲、乙容器中的反应都达到平衡状态的是(　　) A．①②⑤ B．③④⑥ C．②⑥⑦ D．②④⑤ 答案　D 2.(2023·海南卷改编)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．曲线①表示的是逆反应的v­t关系 B．t2时刻体系处于平衡状态 C．反应进行到t1时，Q>K(Q为浓度商) D．催化剂存在时，v2增大，v1不变 答案　B 解析　反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是正反应的v­t关系，曲线②表示的是逆反应的v­t关系，A错误；反应进行到t1时，反应正向进行，故Q＜K，C错误，催化剂存在时，v1、v2都增大，D错误。 3.(2023·广东梅州高三二模)一定温度下，在2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　　) A．X点的v(正)>Y点的v(正) B．Z点时反应达到平衡状态 C．B的平衡转化率为30% D．保持温度、体积不变，5 min时充入1 mol He，正、逆反应速率均增大 答案　A 解析　Z点后反应仍正向进行，则Z点时反应没有达到平衡状态，B错误；B的平衡转化率为×100%＝60%，C错误；保持温度、体积不变，5 min时充入1 mol He，不影响反应中各物质的浓度，正、逆反应速率不变，D错误。 4．(1)反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH<0达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有________(填字母，下同)。 A．加入CH3OH B．升高温度 C．增大压强 D．移出H2O E．使用催化剂 (2)以下说法能说明反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH<0达到平衡状态的有________。 A．H2和CO2的浓度之比为3∶1 B．单位时间内断裂3个H—H同时断裂1个C===O C．恒温恒容条件下，气体的密度保持不变 D．恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变 E．绝热体系中，体系的温度保持不变 答案　(1)D　(2)DE 解析　(1)A项，加入CH3OH，相当于增大压强，由于该反应是反应前后等体积的反应，增大压强，化学平衡不移动，则CH3OCH3产率不变；B项，正反应为放热反应，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，则CH3OCH3产率会降低；C项，该反应是反应前后气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，则CH3OCH3产率不变；D项，移出H2O，生成物浓度减小，化学平衡正向移动，CH3OCH3产率增大；E项，使用催化剂，化学平衡不移动，则CH3OCH3产率不变。 (2)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的正反应为气体体积缩小的放热反应。A项，H2和CO2的浓度之比为3∶1时，反应可能处于平衡状态，也可能未达到平衡状态；B项，CO2分子中含有2个C===O，单位时间内断裂3个H—H同时断裂2个C===O才能表示反应达到平衡状态；C项，恒温恒容条件下，混合气体的密度为定值，不能根据密度判断平衡状态；D项，混合气体的质量不变，混合气体的物质的量为变量，则气体的平均摩尔质量为变量，当气体的平均摩尔质量保持不变时，表明该反应达到平衡状态；E项，该反应为放热反应，绝热体系中，体系的温度为变量，当体系的温度保持不变时，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态。 考点2　化学平衡的影响因素 5．(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是(　　) A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解 B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深 C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体 D．锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生 答案　B 解析　MnO2会催化H2O2分解，与平衡移动无关，A不符合题意；NO2转化为N2O4的反应是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度增大，混合气体颜色加深，与平衡移动有关，B符合题意；铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量NO2，与平衡移动无关，C不符合题意；加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D不符合题意。 6．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH>0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是(　　) A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 答案　D 解析　该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应，增大反应容器的容积，升高反应温度，均能使化学平衡正向移动，A、B能提高乙烷平衡转化率；分离出部分氢气，减少了生成物浓度，平衡正向移动，C可提高乙烷的平衡转化率；等容下通入惰性气体，体系的总压强增大，但各物质的浓度不变，因此化学平衡不移动，D不能提高乙烷的平衡转化率。 7．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(　　) A．X、Y、Z均为气态 B．恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据 C．升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动 D．使用催化剂Z的产率提高 答案　B 解析　由图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中只有一种是气体，A错误；因反应物中有非气体物质存在，所以恒容时只要平衡发生移动，混合气体的质量就会发生变化，则密度必然改变，所以混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据，B正确；升高温度，v正、v逆都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的产率，D错误。 8．(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是(　　) A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 答案　C 解析　由题图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误。 9.(2022·广东高考)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH＜0 B．a为n(H2O)随温度的变化曲线 C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大 答案　C 解析　从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；从图示可以看出，在恒容密闭容器中，H2的起始物质的量为4 mol，达到平衡时小于1 mol，则n(H2O)应大于3 mol，最上边那条曲线应为n(H2O)随温度的变化曲线，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。 10．(2021·辽宁高考)某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　) A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH＞0 B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小 C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大 D．加入一定量氩气，平衡不移动 答案　C 解析　根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而c(Z)增大，说明平衡正向移动，故ΔH＞0，A正确；加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后m(Y)减小，B正确； 由于X、Y均为固体，故K＝c(Z)，达新平衡后温度不变，K不变，故c(Z)不变，C错误；在恒容下加入一定量氩气，Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确。 11．(2023·北京市东城区高三一模)某温度下，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝4。该温度下，在甲、乙、丙、丁4个相同的恒容密闭容器中进行该反应，起始浓度如表所示。 甲 乙 丙 丁 c(H2)/(mol·L－1) 0.01 0.02 0.01 0.02 c(I2)/(mol·L－1) 0.01 0.01 0.01 0.01 c(HI)/(mol·L－1) 0 0 0.02 0.02 下列判断不正确的是(　　) A．化学反应速率：乙>甲 B．平衡时，甲中I2的转化率为50% C．平衡时，丙中c(I2)＝0.01 mol·L－1 D．平衡时，乙和丁中相等 答案　D 12．(2023·浙江绍兴市高三二模)采用相同的微型反应装置，压强为0.78 MPa，探究温度对苯催化加氢的影响，以检验新型镍催化剂的性能(已知氢气与苯的物质的量之比为6.5∶1，该反应ΔH>0)。反应相同时间后取样分离出氢气后，分析成分得到的结果如下表： 温度/℃ 85 95 100 110～240 质量分数/% 苯 96.05 91.55 80.85 1 环己烷 3.95 8.45 19.15 99 温度/℃ 280 300 340 — 温度/℃ 质量分数/% 苯 23.35 36.90 72.37 — 环己烷 76.65 63.10 27.63 — 下列说法不正确的是(　　) A．该催化剂最佳反应温度范围是110～240 ℃，因为催化剂的选择性和活性都比较高 B．280 ℃以上苯的转化率下降，可能因为温度上升，平衡逆向移动 C．在280～340 ℃范围内，适当延长反应时间可以提高苯的转化率 D．在85～100 ℃范围内，温度上升反应速率加快，因此苯的转化率上升 答案　B 解析　该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，从表中数据可知，280 ℃以上苯的转化率下降，可能因为温度上升，催化剂活性降低，B错误。 13．(2022·湖南高考节选)2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： 在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.4 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1 (1)下列说法正确的是________。 A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．平衡时H2的体积分数可能大于 D．将炭块粉碎，可加快反应速率 (2)反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系________(填“吸收”或“放出”)热量________ kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 答案　(1)BD　(2)吸收　31.2　0.02 MPa 解析　(1)在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变各物质的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A不正确；在反应中有固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B正确；若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g)，由C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)可知，H2的体积分数为，由于可逆反应有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此平衡时H2的体积分数不可能大于，C不正确；将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D正确。 (2)反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5 mol，水的平衡量也是0.5 mol，由于CO的物质的量为0.1 mol，则根据O原子守恒可知，CO2的物质的量为0.2 mol，生成0.2 mol CO2时，消耗了0.2 mol CO，故反应Ⅰ中实际生成了0.3 mol CO。根据相关反应的热化学方程式可知，生成0.3 mol CO要吸收热量39.42 kJ ，生成0.2 mol CO2要放出热量8.22 kJ，因此整个体系吸收热量39.42 kJ－8.22 kJ＝31.2 kJ；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5 mol，CO的物质的量为0.1 mol，CO2的物质的量为0.2 mol，水的物质的量为0.5 mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5 mol＋0.1 mol＋0.2 mol＋0.5 mol＝1.3 mol，在恒温恒容条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2 MPa×1.3＝0.26 MPa，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝×p总＝×0.26 MPa＝0.02 MPa。 14．(2023·石家庄市高三一模)向起始温度相同、体积相等的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入1 mol NO(g)和1 mol CO(g)发生反应：2NO(g)＋2CO(g)===2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0；其中一个为绝热容器，另一个为恒温容器。若测得两容器中除0时刻外，任意时刻的正反应速率始终满足v甲>v乙，则下列说法错误的是(　　) A．甲为绝热容器 B．NO的平衡转化率：甲>乙 C．除0时刻外，任意时刻的压强始终满足p甲>p乙 D．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能 答案　B 解析　该反应为放热反应，甲为绝热容器，甲中温度高于乙，温度升高使平衡逆向移动，会降低NO的转化率，因此乙中NO的平衡转化率高于甲，故B错误。 15．(2023·重庆市高三二模)丙烯是三大合成材料的基本原料，由甲醇催化制丙烯的化学方程式为3CH3OH(g)C3H6(g)＋3H2O(g)。反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示，Arrhenius经验公式为Rln k＝－＋C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。下列有关说法正确的是(　　) A．该反应的C为105.4 kJ·mol－1·K－1 B．工业上使用催化剂可以提高丙烯单位时间内的产率 C．在恒容密闭容器中，气体的密度不变，则该反应达到平衡 D．在恒容密闭容器中，增加CH3OH的物质的量，平衡时CH3OH的体积分数减小 答案　B 解析　由图可得两个等式：9.2＝－3.2×10－3Ea＋C和3.0＝－3.4×10－3Ea＋C，解得Ea＝3.1×104 J·mol－1，代入其中计算得C＝108.4 J·mol－1·K－1，A不正确；在恒容密闭容器中，气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡，C不正确；根据勒夏特列原理可知，增加CH3OH的物质的量，平衡时CH3OH的体积分数是增大的，D不正确。 16．在恒容密闭容器中，分别在T1、T2温度下T1<T2，发生反应3A(g)2B(g)　ΔH<0，反应体系中各物质的浓度c随时间t的部分变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．向密闭容器内充入He，平衡逆向移动 B．a曲线条件下，10～30 min内v(B)＝0.05 mol·L－1·min－1 C．曲线b表示T2温度下，反应过程中物质A的浓度变化 D．在工业实际生产中，温度越低，越有利于提高生产效率 答案　C 解析　曲线a、b都在下降，说明a、b都是A物质的浓度变化情况，且b先达到平衡，反应速率更快，故b对应的温度是T2。根据物质的量浓度的变化量，结合反应方程式可知曲线c为T1温度下的B的浓度随时间的变化曲线。恒容条件下充入He，各物质的分压没有发生改变，平衡不移动，A错误；a曲线条件下，10～30 min内v(A)＝＝0.05 mol·L－1·min－1，反应速率之比等于化学计量数之比，则v(B)＝v(A)＝×0.05 mol·L－1·min－1，B错误；结合分析可知，a、b都是A物质的浓度变化情况，b对应的是T2温度，C正确；降低温度，平衡正向移动，反应物的平衡转化率提升，但温度过低会导致反应速率过慢，不利于提高生产效率，D错误。 17．(2023·辽宁省沈阳等三地市高三三模)为实现碳中和，将CO2在一定条件下转化为化工原料，其中CO2和H2可发生如下两个平行反应： ①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41.17 kJ·mol－1 ΔS1＝＋42.08 J·mol－1·K－1 ②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－48.97 kJ·mol－1 ΔS2＝－177.16 J·mol－1·K－1 (1)根据所给信息，若要反应②自发进行，需要控制温度的范围为________(保留一位小数)。 (2)为了提高CH3OH的产率，理论上可采用的措施是________(填标号)。 A．低温低压 B．高温低压 C．合适的催化剂 D．高温高压 E．低温高压 (3)将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应①和反应②，在相同的时间内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下表所示。 已知：X代表CH3OH的选择性＝ ×100%；Y代表甲醇的产率(%)。 温度/K 催化剂A[CZ(Zr－1)T] 催化剂B(CZT) X(甲醇选择性) Y(甲醇产率) X(甲醇选择性) Y(甲醇产率) 483 38 2 19 503 26 4.5 33 523 23 3.9 30 543 18 3 25 563 16 3 25 ⅰ.在上述条件下合成甲醇的工业条件是________。 A．483 K B．503 K C．催化剂B(CZT) D．催化剂A[CZ(Zr－1)T] ⅱ.503 K以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)假设在容器体积不变的条件下只发生上述反应②，下列说法中，一定能判断反应②达到平衡状态的有________(填标号)。 A．混合气体总压强不再变化 B．断裂3 mol H—H键的同时断裂2 mol O—H键 C．CO2和H2的物质的量之比不再变化 D．混合气体的平均相对分子质量不再变化 E．混合气体的密度不再变化 F．c(H2O)保持不变 答案　(1)低于276.4 K　(2)E (3)ⅰ.BD　ⅱ.反应①是吸热反应，反应②是放热反应，503 K以上，升高温度，反应①正向移动，反应②逆向移动，但以反应①为主，故CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低(答案合理即可) (4)ADF 解析　(1)根据反应自发进行的条件，ΔG＝ΔH－TΔS＝－48.97 kJ·mol－1－(－0.17716 kJ·mol－1·K－1)T<0　T<276.4 K。 (4)反应②是气体分子数减小的反应，气体压强不再变化，说明反应达到平衡，A正确；水中和甲醇中都含有O—H，B错误；CO2和H2按物质的量之比1∶3投入时，随着反应的进行，其物质的量之比恒为1∶3，C错误；物质的总质量不变，反应的气体分子数减小，则气体平均相对分子质量不再变化，说明反应达到平衡，D正确；容器的体积不变，且反应物和产物都是气体，总质量不变，则混合气体密度是定值，E错误；c(H2O)浓度保持不变，容器体积不变，即水的物质的量不变，说明反应达到平衡，F正确。 18．(2023·金版原创)水煤气制乙烯的反应原理为2CO(g)＋4H2(g)C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH。在压强为0.5 MPa的条件下，2 mol CO和4 mol H2反应，测得达到平衡时的有关气体体积分数的变化如图所示，下列判断正确的是(　　) A．该反应的ΔH<0 B．X为C2H4(g)的变化曲线，Y为H2O(g)的变化曲线 C．压强为1 MPa时，虚线可能为H2的体积分数变化曲线 D．Z点H2的转化率约为66.7% 答案　D 解析　由题图知，随温度升高，氢气体积分数减小，说明平衡正向移动，升温平衡向吸热反应方向进行，反应的ΔH＞0，A错误；升温平衡正向移动，C2H4(g)和H2O(g)体积分数增大，H2O(g)的体积分数是C2H4(g)的2倍，X为H2O(g)的变化曲线，Y为C2H4(g)的变化曲线，B错误；正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，压强为1 MPa时，H2的体积分数减小，C错误；设Z点时生成a mol C2H4(g)，列三段式： 2CO(g)＋4H2(g)C2H4(g)＋2H2O(g) 起始,(mol)) 2 4 0 0 变化,(mol)) 2a 4a a 2a 平衡,(mol)) 2－2a 4－4a a 2a 由题图知Z点时H2(g)与H2O(g)的体积分数相等，则4－4a＝2a，a≈0.667，所以H2的转化率约为66.7%，D正确。 13 学科网（北京）股份有限公司 $$