2.2化学平衡 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2.2化学平衡同步练习题 一、选择题 1．一定条件下，恒容密闭容器中发生反应：，下列说法中错误的是 A．降低温度会减慢反应速率 B．不可能100%转化为 C．平衡时，正、逆反应速率均为0 D．平衡时，两种气体的浓度保持不变 2．实现碳达峰、碳中和是党中央做出的重大战略决策。恒压、750°C时，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。 下列说法正确的是 A．过程①中，CO2的转化率为50% B．过程②中CO2的吸收，不利于CO还原Fe3O4的平衡正向移动 C．过程③中通入He的作用是催化剂，加快CaCO3分解 D．过程①、②、③均涉及到了氧化还原反应 3．已知：和存在平衡：，在时，平衡常数：。华南理工大学顾成课题组最近开发一种新材料(W)，通过新材料吸附力不同高效分离和。获得相同的吸附量(如)时，需要的时间至少是的2.5倍。下列叙述错误的是 A．时，上述反应的平衡常数 B．达到平衡后增大的量，则上述反应速率增大 C．相同条件下，上述材料对吸附速率小于 D．上述混合物通过W材料，平衡浓度降低 4．下列事实中，能用勒夏特列原理解释的是 A．火电厂中燃烧煤粉以提高燃煤效率 B．工业合成氨时采用较高的温度(400℃~500℃) C．密闭的注射器中装有NO2和N2O4的混合气体，向外拉活塞，最终气体颜色变浅 D．实验室用排饱和食盐水法收集氯气 5．近日，科学家开发自动式沸石纳米片上稳定的高分散Pt用于高效催化丙烷脱氢。反应原理如图1所示，丙烷脱氢的能量变化如图2所示。下列叙述正确的是 A．等物质的量的丙烯和丙烷所含的C-H键数目之比为4：3 B．催化剂能降低正反应活化能(E1)并增大逆反应活化能(E2) C．丙烷脱氢反应 D．升高温度，丙烷脱氢反应的平衡常数K增大 6．图1表示：以相同的滴速分别向同体积的蒸馏水和溶液中滴入溶液，氯离子浓度随氯化钠加入量的变化关系。图2表示：溶液中氯离子浓度随温度变化关系。结合信息，下列推断合理的是 已知：溶液中存在平衡①：(蓝色)溶液呈绿色，溶液中存在平衡②： A．平衡①的存在是图1中两条曲线没有重合的主要原因 B．由图2可知平衡②为放热反应 C．平衡②是无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液颜色不同的原因 D．溶液加水稀释，平衡②溶液逐渐变为蓝色 7．化学链甲烷干重整联合制氢部分工艺的原理如图所示： 将1mol和充入干重整反应器，发生： 重整反应： 积炭反应： 研究发现，增大n(FeO)能减少积炭，并增大的值。下列说法不正确的是 A．X的化学式为，被还原后可循环利用 B．增大n(FeO)能增大，推测发生 C．减少n(FeO)，Fe上的积炭会导致蒸汽反应器中产生的纯度降低 D．干重整反应器中存在： 8．在容积一定的密闭容器中，反应达到平衡后，升高温度容器内气体的密度增大，则下列叙述错误的是 A．正反应吸热 B．平衡常数增大 C．反应速率增大 D．Y的体积分数增大 二、填空题 9．氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。 (1)催化氧化法去除NO是在一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为：4NH3＋6NO 5N2＋6H2O。不同温度条件下，n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3时，得到NO脱除率曲线如图所示。 ①n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比为1:3时，对应的是曲线______(填“a”“b”或“c”)。 ②由图可知，无论以何种比例反应，在温度超过900 ℃时NO脱除率都会骤然下降的原因可能是______。 (2)NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。 I. 2NO(g)―→N2O2(g) ΔH1 II. N2O2(g)＋O2(g)―→2NO2(g) ΔH2 ①化学反应速率由速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是______(填“I”或“II”)。 ②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度______(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图)分析其原因：___________。 (3)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图；研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图，写出脱硝过程的总反应方程式：________。 10．在一定温度下的2L的密闭容器中，加入3 mol A和1 mol B，发生如下反应：，5min达到平衡时，。 (1)0～5min内用B表示的平均反应速率为____________；达到平衡时，A的转化率为______。 (2)达到平衡时容器内气体压强与反应前容器内气体压强之比______。 (3)维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡将向______（填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）。 (4)达到平衡后，若保持温度不变，将C从容器中分离出一部分，则化学平衡常数______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 11．常温下，水溶液中的反应Fe3++SCN-⇌[Fe(SCN)]2+达到平衡时，c(SCN-)=0.10 mol/L，c(Fe2+)=0.040 mol/L；c=0.68 mol/L。回答下列问题： (1)加入少量KSCN固体后，平衡将向___________(“正”或“逆”)方向移动。 (2)该反应的平衡常数K为多少?__________________。 (3)加水稀释至原溶液体积的2倍，平衡将向______________(“正”或“逆”)方向移动。请通过相关计算说明。 12．某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)X的转化率是___________； (2)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为___________； (3)反应从开始至2分钟末，用Z的浓度变化表示的平均反应速率为v(Z)=___________. 13．化学小组探究与溶液的反应，实验如下： 序号 实验方案 实验现象 实验ⅰ 振荡试管，观察到溶液变为蓝色，待反应充分后，试管底部有粉剩余。 实验ⅱ 取实验ⅰ中的上层清液，向其中滴加0.1mol/L溶液 溶液局部变红，同时产生白色沉淀，振荡试管，红色消失。 已知：经检验白色沉淀为 (1)实验ⅰ中发生的离子方程式为_______。 (2)实验ⅱ中检测到，依据的实验现象是_______。 (3)从平衡移动的原理解释实验ⅱ红色消失的原因_______。 (4)对实验ⅱ中产生的原因作如下假设： 假设1：溶液中的被_______氧化 假设2：与的反应是一个可逆反应 假设3：在实验ⅱ的条件下，被氧化 请将假设1补充完整_______。 (5)设计实验验证假设。 实验ⅲ 取2mL溶液a，向其中滴加5滴0.1mol/L溶液，放置较长时间，溶液颜色不变红，证明假设1不成立。 实验ⅳ 实验装置如下图所示，闭合开关K，电流计指针不动。向右侧溶液中滴加0.1mol/L，指针向右大幅度偏转，溶液中有白色浑浊物产生。取出左侧溶液，滴加0.1mol/L，溶液变红。 ①溶液a是_______。 ②假设2不成立的实验证据是_______。 ③实验证明假设3成立。 请结合电极反应式解释实验ⅱ中产生的原因_______。 【参考答案】 一、选择题 1．C 解析：A．降低温度可减慢反应速率，A正确； B．该反应为可逆反应，故不可能100%转化为，B正确； C．平衡时，正、逆反应速率相等，但不为0，C错误； D．平衡时，正、逆反应速率相等，两种气体的浓度保持不变，D正确； 答案选C。 2．D 【分析】根据流程图可知，总反应为：CH4和3CO24CO和2H2O，据此分析解答。 解析：A．过程①中，CO2转化为CO，但并不知道该反应进行的程度，所以无法准确计算转化率，A错误； B．过程ⅱ，吸收，使浓度降低，从而促进CO还原Fe3O4的平衡正移，B错误； C．恒压、750°C时，通入He，是碳酸钙分解反应平衡向正向移动，但He并未参加反应，也不属于催化剂，C错误； D．根据上述反应机理可知，过程①、②、③中元素均有化合价的升降，均涉及到了氧化还原反应，D正确； 故选D。 3．A 解析：A．上述反应的正反应是放热反应，升温，平衡向左移动，K值减小，A项错误； B．增大量，它的浓度增大，反应速率增大，B项正确； C．根据吸附量相同时，吸附所用时间较短，说明吸附速率大于，C项正确； D．W材料能吸附和，促进平衡向左移动，HDO平衡浓度降低，D项正确。 故选A。 4．D 【分析】勒夏特列原理为：如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，使用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，否则勒夏特列原理不适用。 解析：A．火电厂中燃烧煤粉以提高燃煤效率，目的是为了加快反应速率，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，故A错误； B．合成NH3的反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，工业合成氨时采用较高的温度(400℃~500℃)是为了加快反应速率，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，故B错误； C．存在平衡2NO2⇌N2O4，拉动活塞后压强减小，平衡逆向移动，NO2的数目增多，气体颜色变浅是由于体积增大导致NO2的浓度减小所致，不能用勒夏特列原理解释，故C错误； D．氯气和水的反应方程式为：Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO，饱和食盐水中含大量的氯离子，可使平衡向逆向移动，从而降低氯气在水中的溶解，所以可以用勒夏特列原理解释，故D正确； 故答案选D。 5．D 解析：A．1个丙烷中含有8个C-H键，一个丙烯中含有6个C-H键，等物质的量的丙烯和丙烷所含的C-H键数目之比为3：4，A项错误； B．催化剂同倍数降低正、逆反应活化能，B项错误； C．反应热等于正、逆反应活化能之差，丙烷脱氢反应，C项错误； D．脱氢反应是吸热反应，升高温度，平衡正向进行，平衡常数增大，D项正确。 答案选D。 6．D 解析：A．以相同的滴加速度滴加相同浓度的NaCl溶液，CuSO4溶液中Cl-浓度增加的慢，是由于发生反应，消耗了Cl-，A错误； B．由图2可知：升高温度，CuCl2溶液中氯离子浓度降低，说明升高温度，化学平衡正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，B错误； C．无水硫酸铜粉末是白色固体，当固体溶于水时，与水发生反应产生[Cu(H2O)4]2+，使溶液显蓝色，因此平衡的存在导致无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液显示不同的颜色，C错误； D．CuCl2溶液呈绿色，加水稀释，的平衡逆向移动，[Cu(H2O)4]2+的浓度增大，溶液会逐渐变为蓝色，D正确； 故答案选D。 7．D 解析：A．蒸汽反应器中是铁和水蒸气反应得到氢气和X，X的化学式为，被还原后得到铁单质可循环利用，故A正确； B．增大n(FeO)能减少积炭，并增大的值，说明FeO与C反应生成CO，推测发生总反应：，故B正确； C．减少n(FeO)，Fe上的积炭会在蒸汽反应器中与水蒸气反应：，导致蒸汽反应器中产生的中混有CO，纯度降低，故C正确； D．根据题意可知干重整反应器中还存在积炭反应，据元素质量守恒可知存在：，故D错误； 故选D。 8．D 【分析】反应2X(？)Y(g)+Z(g)达到平衡后，升高温度，容器内气体的密度增大，由于混合气体体积为定值，根据ρ=可知，混合气体的总质量变大，说明X为非气态。升高温度，平衡平衡正向移动，该反应为吸热反应。 解析：A．根据分析可知，正反应为吸热反应，A正确； B．正反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大，B正确； C．温度升高，反应速率一定增大，C正确； D．根据分析可知，X是非气态，气体YZ的系数比相等，则Y的体积分数不变，D错误； 故选D。 二、填空题 9．(1) c 催化剂失去活性 (2) II T4 ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响 (3)4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) 解析：（1）①NH3与NO的物质的量之比越大，NO的脱除率越大，相同温度下，n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比为1:3时，对应的是曲线c； ②NO脱除率会受到速率、平衡移动等因素的影响。温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱除率逐渐升高，温度高于900℃，催化剂失去活性，反应速率减慢， NO脱除率下降。 （2）①一个化学反应，活化能越大，反应速率越慢，由于E1< E2，反应II速率较慢，决定化学反应速率快慢的是反应II； ②根据图象T4曲线斜率小于T3，T4时NO的消耗速率较小，则转化相同量的NO，T4耗时更长；根据能量图分析，该反应ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响。 （3）反应物总能量高于生成物总能量，故NH3催化还原NO为放热反应，由右图可知该反应的化学方程式为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)。 10．(1) 60% (2)7:10 (3)正向移动 (4)不变 解析：根据三段式分析可知：，则有：即，解得x=0.6mol，据此分析解题。 (1)0～5min内用B表示的平均反应速率为，达到平衡时，A的转化率为，故答案为：；60%； (2)根据阿伏加德罗定律及推论可知，同温同压下气体的压强之比等于其物质的量之比，故达到平衡时容器内气体压强与反应前容器内气体压强之比为[(3-3x)+(1-x)+2x]：(3+1)=(4-2x):4=(4-2×0.6)：4=7:10，故答案为：7:10； (3)分析反应为一个正反应为气体体积缩小的反应，故维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡将向正向移动，故答案为：正向移动； (4)化学平衡常数仅仅是温度的函数，温度不变平衡常数不变，故达到平衡后，若保持温度不变，将C从容器中分离出一部分，则化学平衡常数不变，故答案为：不变。 11． 正 K==1.7×102(mol‧L-1)-1 逆； Qc==3.4×102(mol‧L-1)-1＞K 【分析】根据勒夏特列原理分析平衡移动的方向；根据化学平衡常数K=进行计算；根据浓度商Qc与K值进行比较，Qc＜K，平衡正向移动，Qc＝K，处于平衡状态；Qc＞K，平衡逆向移动，据此分析。 解析：(1)加入固体KSCN后，溶液中SCN-浓度增大，平衡正向移动； (2)化学平衡常数K=＝=1.7×102(mol‧L-1)-1； (3)加水稀释至原溶液体积的2倍，各离子的浓度均等于原浓度的，浓度商Qc==3.4×102(mol‧L-1)-1＞K，平衡逆向移动。 12． 30% 3X+Y2Z 0.05mol/(L·min) 解析：(1)由图示可知，反应前X的物质的量为1.0mol，平衡后X的物质的量为0.7mol，所以X的转化量为0.3mol，所以X的转化量为，故答案为：30%。 (2)由图示分析可知，、、，根据物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，所以该反应的化学方程式为：3X+Y2Z，故答案为：3X+Y2Z； (3) 由图示可知，Z的变化量为，所以，故答案为：0.05mol/(L·min)。 13．(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (2)加入溶液，溶液局部变红 (3)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，Cu+和SCN-反应生成白色沉淀，平衡向左移动，红色消失 (4)O2 (5) FeSO4溶液 闭合开关K，电流计指针不动 Cu2++e-Cu+，SCN-与Cu+结合生成CuSCN沉淀，导致c(Cu+)降低，有利于电极反应正向移动，Cu2+得电子能力增强，大于Fe3+，使得Fe2+被氧化 解析：（1）由实验现象可知，铜与硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁和硫酸铜，反应的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+； （2）Fe3+遇KSCN溶液变红，由实验ii的上层清液滴加硫氰化钾溶液后，溶液局部变红可知，溶液中存在铁离子； （3）Cu+和SCN-反应生成白色沉淀，SCN-浓度降低，使Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡向左移动，红色消失； （4）亚铁离子具有还原性，可能被空气中氧气氧化生成铁离子，使硫氰化钾溶液变红色，则假设1被空气中氧气氧化； （5）①实验iii的目的是探究假设1是否成立，Fe2+ 是否可以被空气中溶解的氧气氧化，则溶液 a是FeSO4溶液。 ②由实验iv中闭合开关K，电流计指针不动可知，与的反应不是可逆反应，证明假设2不成立； ③闭合开关K，电流计指针不动；由验证在实验ii的条件下，铜离子将亚铁离子氧化可知，铜离子在正极得到电子，发生还原反应，生成亚铜离子，Cu2++e-Cu+，向硫酸铜溶液中滴加硫氰化钾溶液，硫氰酸根离子与亚铜离子结合生成硫氰化亚铜沉淀，导致亚铜离子浓度降低，有利于电极反应，促使亚铁离子在负极被氧化。 学科网（北京）股份有限公司 $$