2025届高考化学一轮复习热点训练-化学平衡状态的判断

2025届高考化学一轮复习热点训练-化学平衡状态的判断 姓名：___________班级：___________ 一、单选题 1．温度T下，向1L真空刚性密闭容器中加入4molH2(g)和1molFe3O4(s)发生如下反应：4H2(g)+Fe3O4(s)3Fe(s)+4H2O(g)。下列说法正确的是 A．气体平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态 B．平衡后再充入1molFe3O4(s)，平衡正向移动 C．平衡后再充入4molH2(g)，H2转化率增大 D．容器内压强不变时，反应达到平衡状态 2．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是 A．H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g)⇌N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变 D．N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持1∶3 3．某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：，下列说法不能说明反应达到平衡状态的是 A．容器内压强不变 B．容器内的百分含量不变 C．X与W的速率之比为2：3 D．容器内混合气体的平均相对分子质量不变 4．工业制硫酸的一步重要反应是若用标记，则下列说法错误的是 A．反应过程中，、和始终共存 B．达到化学平衡状态时，、和中均存在 C．的浓度不再改变，说明该反应达到化学平衡状态 D．和的物质的量之比为，说明该反应达到化学平衡状态 5．一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的说法正确的有几个 ①         ②的体积分数不再变化         ③容器内气体压强不再变化 ④的浓度之比为     ⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化 ⑥混合气体的密度不再改变         ⑦键断裂的同时有键断裂 A．3 B．4 C．5 D．6 6．煤焦与水蒸气的反应C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)(是吸热反应)是煤气化过程中的主要反应之一。若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行，仅通过以下数据可以判断t时刻反应是否达到平衡状态的是 ①t时刻及其前后H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度； ②t时刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度； ③t时刻，消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率； ④t时刻，生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率。 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 7．反应  ，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 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，断开键的数目和生成键的数目相等 D．容器内气体的浓度 8．在2L的恒温密闭容器中充入2.0mol和1.0mol，发生反应：，10min后达到平衡，为0.4mol。下列说法正确的是 A．0~10min内，用表示的平均反应速率为 B．当混合气体的密度不再改变时，可以表示反应达到平衡状态 C．平衡后，如果移走1.0mol和0.5mol，在相同温度下达到平衡时的物质的量小于0.2mol D．若升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时的物质的量变化 9．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生如下反应：  ，下列能说明反应达到平衡状态的是 A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2 10．在恒温恒容密闭容器中加入固体，发生反应：，能说明该反应达到平衡状态的是 A． B．与的物质的量之比为2：1 C．混合气体的密度不再变化 D．混合气体的相对分子质量不再变化 11．某温度下，往一恒容密闭容器中，充入和，发生反应，下列说法正确的是 A．当不再改变，该反应达到平衡 B．当混合气的密度不再改变，该反应达到平衡 C．当混合气体的平均相对分子质量不再改变，该反应达到平衡 D．每断裂键，同时生成键，该反应达到平衡 12．汽车尾气净化的主要原理为  。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列说法正确的是 A．图1可以说明时刻反应达到了平衡状态 B．图2可以说明时刻反应达到了平衡状态 C．图3可以说明时刻反应达到了平衡状态 D．图4中时刻曲线变化表示压强对体系速率的影响 二、解答题 13．积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。用甲烷和水蒸气催化制氢气涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： (1)反应Ⅰ的正反应活化能 逆反应活化能(填“>”或“<”)。 (2)刚性绝热密闭容器中只发生反应Ⅰ，下列一定能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．气体混合物的密度不再变化    B．消耗速率和生成速率相等 C．和的物质的量之比不再变化    D．气体平均相对分子质量不再变化 E．体系的压强不再变化    F．体系的温度不再变化 (3)已知(忽略、随温度的变化)，。反应Ⅱ、Ⅲ的随变化曲线正确的为 (填标号)。在所选图像中画出反应Ⅰ的随变化的曲线 。 A．              B． C．              D． M(s)对反应有催化作用，存在反应。时，刚性密闭容器中加入等物质的量和发生上述三个反应。达平衡时总压强为，含碳物质的物质的量相等，和的物质的量相等。 (4)的平均生成速率为 。 (5)的分解率为 %(保留一位小数)。 (6)下，反应的 。 (7)平衡后，继续向刚性容器中加入含碳物质各，则反应的分解平衡 (填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”)。 14．合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下： 温度(℃) 360 440 520 K值 0.036 0.010 0.0038 (1)①写出工业合成氨的化学方程式 。 ②由上表数据可知该反应为放热反应，理由是 。 ③理论上，为了增大平衡时的转化率，可采取的措施是 。(填序号) a．增大压强    b．使用合适的催化剂    c．升高温度    d．及时分离出产物中的 (2)原料气可通过反应获取，已知该反应中，当初始混合气中的恒定时，温度、压强对平衡混合气含量的影响如右图所示： ①图中，两条曲线表示压强的关系是： (填“>”、“=”或“<”)。 ②该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)原料气还可通过反应获取。 ①T℃时，向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol，反应达平衡后，测得的浓度为，则平衡时的转化率为 ，该温度下反应的平衡常数K值为 。 ②保持温度仍为T℃，改变水蒸气和的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是 (填序号)。 a．容器内压强不随时间改变 b．混合气体的密度不随时间改变 c．单位时间内生成amol的同时消耗amol d．混合气中 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D C D C B A C B C 题号 11 12 答案 C C 1．A 【详解】A．反应中气体的物质的量不变，但气体质量前后不等，气体平均相对分子质量不变时达到平衡状态，A项正确； B．固体的浓度为定值，单纯增加固体的量，速率不变，平衡不移动，B项错误； C．由可知平衡后再充入，平衡正向移动达到新的平衡状态，氢气的转化率不变，C项错误； D．反应前后气体压强不变，无法根据压强判断反应是否达到平衡状态，D项错误 答案选A。 2．D 【详解】A．反应移动，颜色会改变，当恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，达到平衡状态，故A不符合题意； B．反应移动，气体物质的量会改变，压强会改变，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变，达到平衡状态，故B不符合题意； C．反应移动，气体质量会改变，密度会改变，当恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变，达到平衡状态，故C不符合题意； D．反应体系中H2与N2的物质的量之比和是否达到平衡状态无关，故D符合题意； 答案选D。 3．C 【详解】A．恒温恒容下，该反应是气体增加的反应，压强是变量，容器内压强不变是，有达到平衡状态，A不符合题意； B．随着反应的进行，容器中Z的百分含量为变量，容器内的百分含量不变时，反应达到平衡状态，B不符合题意； C．化学反应中速率之比等于计量系数之比，X与W的速率之比为2：3不一定是平衡状态，C符合题意； D．平均相对分子质量数值上等于平均摩尔质量，等于总质量除以气体总物质的量，气体总质量为定值，随着反应的进行，气体总物质的量变大，平均相对分子质量减少，是变量，容器内混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态，D不符合题意； 答案选C。 4．D 【详解】A．反应是可逆反应，故反应物与生成物共存，反应过程中，、和始终共存，故A正确； B．反应是可逆反应，正逆反应方向同时进行，达到化学平衡状态时，、和中均存在，故B正确； C．的浓度不再改变，则正逆反应速率相等，说明该反应达到化学平衡状态，故C正确； D．和的物质的量之比为，但是下一秒是否会变化无法确定，所以不能说明反应达到平衡，故D错误； 答案选D。 5．C 【详解】①中描述的是正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到化学平衡状态，正确； ②CO的体积分数不再变化，表明该反应已达到化学平衡状态，正确； ③温度、容器体积不变，反应前后气体系数和改变的反应，压强不再改变，即达到平衡，正确； ④、的浓度不变是平衡状态，二者一个是反应物一个是生成物，没给起始条件和反应限度，平衡浓度比不确定，不正确； ⑤，气体的质量m和气体的物质的量n均是变量，至平衡时不变，正确； ⑥混合气体的密度，气体的质量m在达平衡前是变量，正确； ⑦键断裂的同时有键断裂，描述的是的消耗速率和的消耗速率相等，未达到平衡，不正确； 综上所述，正确的有5个，答案选C。 6．B 【详解】①t时刻及其前后各种气体的浓度不变时，该反应正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故①可以判断t时刻反应是否达到平衡状态； ②t时刻，各种气体的浓度只是一个数值，无法判断平衡状态，故②无法判断； ③无论反应是否达到平衡状态都存在消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率相等，所以不能据此判断平衡状态，故③无法判断； ④t时刻生成CO(g)的速率是正反应，消耗H2(g)的速率是逆反应，v(正)＝v(逆)可以判断平衡状态，故④可以判断t时刻反应是否达到平衡状态； 答案选B。 7．A 【详解】A．反应在恒压绝热容器中发生，当容器内的温度不再发生变化时，说明放出的热量不再变化，表明反应达到了平衡状态，A项正确； B．反应在恒压条件下进行，反应中压强始终不发生变化，故不能证明反应达到了平衡状态，B项错误； C．断开键，反应正向进行，生成键，反应也是正向进行，不能证明正反应速率等于逆反应速率，故不能证明反应达到了平衡状态，C项错误； D．容器内气体的浓度，不代表浓度不变，故不能证明反应达到平衡状态，D项错误； 答案选A。 8．C 【详解】A．10min后达到平衡，为0.4 mol，则说明消耗了0.4 mol，用表示的平均反应速率=，A错误； B．根据质量守恒，混合气体的质量不变，容器体积也不变，即混合气体的密度是定值，与反应进行的程度无关，不能表示反应达到平衡状态，B错误； C．平衡后，如果移走1.0 mol PCl3和0.5 mol Cl2，重新到达的平衡，可以等效为开始加入1mol PCl3和0.5mol Cl2到达的平衡，与原平衡相比压强减小，平衡向逆反应移动，反应物的转化率减小，达新平衡时PCl5的物质的量小于原平衡的，即小于，C正确； D．若升高温度，反应的平衡常数减小，说明平衡逆向移动，平衡时的转化率，则平衡时PCl3的物质的量变化，D错误； 故选C。 9．B 【详解】A．该反应为反应前后气体化学计量数不变的可逆反应，在反应过程中，气体的总物质的量始终不变，又因为容器恒容，所以容器内压强始终不变，所以体系压强保持不变不能说明反应达到了化学平衡状态，故A错误； B．该反应中NO2为红棕色气体，在恒容容器中，混合气体颜色保持不变说明NO2的浓度已不再变化，则NO2的正逆反应速率相等，即化学反应达到了平衡状态，故B正确； C．将体积比为1:2的NO2和SO2的混合气体置于密闭容器中发生反应，SO3与NO以1:1体积比生成，所以在反应过程中和平衡状态时SO3与NO体积比都是1:1，因此SO3与NO的体积比保持不变不能说明化学反应达到了平衡状态，故C错误； D．消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，不能说明化学反应达到了平衡状态，故D错误； 故选B。 10．C 【详解】A．当v逆(CO2)=v正(NH3)时，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故A不选； B．在反应中，氨气和二氧化碳的物质的量之比始终为，所以此时反应不一定是平衡状态，故B不选； C．混合气体的质量是变量，所以在恒容密闭的条件下，混合气体密度不变时，反应达到平衡状态，故C选； D．无论反应是否达到平衡状态，混合气体的平均相对分子质量始终不变，所以不能判断是否达到平衡状态，故D不选； 故选C。 11．C 【详解】A．反应确定时，为定值，A项错误； B．该反应体系中气体总质量不变，容器体积不变，则密度为定值，B项错误； C．气体总质量恒定，气体的物质的量逐渐减小，则混合气体的平均相对分子质量逐渐增大，当不变时反应达到平衡状态，C项正确； D．断裂H-H键和生成H-O键均为正向反应，同一方向进行的过程不能用来判断反应达到平衡状态，D项错误； 故选：C。 12．C 【详解】A．一个反应的是定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态，A错误； B．与相等，物质之间量的关系不能表示其浓度不变，不能作为达到平衡状态的依据，B错误； C．由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，K值是变量，当值不再改变时，说明反应达到平衡，C正确； D．改变压强，正逆反应速率都改变，时刻曲线图像不连续，D错误； 答案选C。 13．(1)> (2)DEF (3) C (4)7 (5)83.3 (6)2102或44100 (7)不移动 【详解】（1）根据盖斯定律可得反应Ⅰ=（反应Ⅱ+2反应Ⅲ）×1/2，可得反应Ⅰ的焾变ΔH=+206.47kJ⋅mol-1，因ΔH＞0，所以反应Ⅰ的正反应活化能大于逆反应的活化能； （2）A．因为该反应在刚性容器中反应，气体体积不会改变，反应过程中因质量守恒，气体的总质量也不会改变，因为不管该反应是否达到平衡，气体混合物的密度均不变化，故A错误； B．化学平衡的本质特征是正反应速率等于逆反应速率，而题中所给CH4 消耗速率和 CO 生成速率均指正反应速率，用做概念，故B错误； C．如果该反应从正反应方向起始，在反应过程中无论是否达到平衡状态，CO 和 H2 的物质的量之比总是1:3，不会改变，故C错误； D．在反应过程中气体的总质量保持不变，而如未达到平衡状态，气体的物质的量就会不断变化（反应前后气体的分子数不相等），气体的平均相对分子质量就会不断变化。题中讲气体平均相对分子质量不再变化，可以证明反应达到平衡状态，故D正确； E．题中给定的是绝热体系，如果反应体系未达到平衡状态，反应体系的温度变会不断变化。另外如果反应体系未达到平衡状态，反应体系中气体的总物质的量也会不断变化（反应前后气体的分子数不相等），题目中“体系的压强不再变化”，可以证明反应达到平衡状态，故E正确； F．题中给定的是绝热体系，如果反应体系未达到平衡状态，反应体系的温度变会不断变化。题目中“体系的温度不再变化” 可以证明反应达到平衡状态。故F正确； 答案选DEF； （3） 根据ΔH−TΔS=−RTlnK，得到    ,反应Ⅲ的ΔH大于反应Ⅱ，从反应前后气体分子数的变化情况看，反应Ⅲ的ΔS与反应Ⅱ相差不大，故图像选C;同理，反应Ⅰ的ΔH介于反应Ⅲ和反应Ⅱ之间。从反应前后气体分子数的变化情况看，反应Ⅰ的ΔS与反应Ⅱ、Ⅲ相差不大，故画出图像如下：； （4）依据题意，不妨设平衡时CH4、CO、CO2的物质的量均为x，设平衡时H2O和H2的物质的量均为y，设初始加入的M⋅4H2O(s) 和 CH4(g)均为1mol，设M⋅4H2O(s)的分解率为α。综合以上反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ并考虑CO和CO2的物质的量相等。可以写出总的反应关系如下：，从题意“平衡时CH4、CO、CO2的物质的量相等”可判断参加反应的CH4为2/3mol，通过方程可知参加反应的H2O为1mol，判断出平衡体系中得到的H2为7/3mol,则平衡体系中的H2O(g)也是7/3mol，因初始设定加入的M⋅4H2O(s) 为1mol，其中的水分子共4 mol，综上述，可计算出M⋅4H2O(s)的转化率（根据H2O计算）：（1mol+7/3mol）÷4 mol=5/6=83.3%。在平衡体系中，根据碳守恒有：3x=1，根据氢守恒有：4x+4y=4＋8×5/6。解得：x=1/3、 y=7/3。如此可根据平衡混合气体中氢气所占物质的量分数计算生成的氢气的分压：，因为起始氢气的分压为0，于是可得0∼30minH20∼30 minH2的平均生成速率为 7kPa⋅min−1 ； （5）由(4)可知的分解率为83.3%； （6）反应II的Kp表达式为：,如上分析，p(H2)= p(H2O)= 210kPa，同理可计算p(CO)= p(CH4)=1/17×510kPa=30 kPa。将数值代入上式可得Kp=2102或44100； （7）平衡后，继续向刚性容器中加入含碳物质各 0.5 mol ，相当于将一氧化碳、二氧化碳和甲烷增大同等倍数，观察反应Ⅰ，其平衡常数可表达为：,通过平衡常数表达式分析，当同等倍数改变一氧化碳和甲烷的浓度时，常数并不发生改变。即平衡不会发生移动。同理，反应Ⅱ、Ⅲ的平衡也不会发生移动。因为这样改变不会使上述三个化学平衡发生移动，C[H2O(g)]不会发生改变。反应M⋅4H2O(s)M⋅4H2Os的分解平衡不移动。 【点睛】复杂多平衡体系的计算问题关键要从变化中抓不变因素，如从元素守恒角度看问题等。 14．(1) 随温度升高，反应的平衡常数K减小 ad (2) < 吸热 (3) 60% 9/4或2.25 cd 【详解】（1）①工业合成氨的化学方程式为：； ②表中的数据表明升高温度，K值在减小，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以可以推出该反应是放热反应； ③a. 增大压强，平衡向正反应方向（气体体积减小的方向）移动移动，则H2的平衡转化率增大，a正确； b. 催化剂不影响平衡的移动，不会引起H2的平衡转化率的改变，b错误； c. 升高温度，平衡向逆反应方向（吸热反应方向）移动，则H2的平衡转化率减小，c错误； d. 及时分离出NH3，则NH3的浓度减小，平衡正向移动，H2的平衡转化率增大，d正确； 故合理选项为ad。 （2）①温度相同时，压强增大，平衡逆向移动（该反应的逆反应是气体体积减小的反应），CH4的平衡含量升高，所以由图可得P1＜P2； ②压强相同时，升高温度，CH4的平衡含量降低，说明平衡正向移动，则该反应是吸热反应。 （3）①设转化的c(CO)为xmol/L，用三段式计算，0.2-x=0.08，x=0.12，CO的转化率==60%；K===2.25。 ②a.因为反应前后气体系数之和相等，根据PV=nRT，反应过程中压强始终保持不变，因此压强不变，不能说明反应达到平衡，故a错误； b.组分都是气体，因此气体质量不变，容器是恒定，根据，反应过程中密度始终保持不变，因此密度保持不变，不能说明反应达到平衡，故b错误； c.用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应方向一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，消耗氢气，说明反应向逆反应方向进行，生成CO2，说明反应向正反应方向进行，且等于化学计量数之比，反应达到平衡，故c正确； d.根据浓度商进行计算，此时的浓度商为，等于化学平衡常数，说明反应达到平衡，故d正确。 答案选cd。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$