2.2化学平衡同步练习题-2024-2025学年高二上学期人教版化学选择性必修1

2.2化学平衡同步练习题 一、选择题 1．下列反应中属于可逆反应的是 ①N2＋3H22NH3，2NH33H2＋N2 ②2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3 ③2H2O2H2↑＋O2↑和2H2+O22H2O ④2Na＋Cl22NaCl，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ A．只有① B．①②③ C．①②③④ D．①③④ 2．将固体置于恒容密闭容器中，在一定温度下只发生下列反应：，下列叙述能表示反应已达到平衡状态的是 A．单位时间内消耗的的物质的量和产生的的物质的量相等 B．容器内同时存在和 C．容器内混合气体的密度保持不变 D．HI的体积分数保持不变 3．在一定温度下，某容器内的某一反应中，X (g)、Y (g)的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．t1时，Y的浓度是X的浓度的2倍 B．反应的化学方程式为X=3Y C．t2时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态 D．t3时，X、Y的量不再变化，化学反应停止了，正、逆反应速率为零 4．向体积为2L的恒容密闭容器中通入和各1.5mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．该反应是放热反应 B．a、b两点平衡常数： C．时，的平衡转化率是40% D．化学反应速率：v逆(b)<v正(c) 5．在催化剂作用下，氧化可获得。其主要化学反应为： 反应I． 反应Ⅱ． 压强分别为、时，将和的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性[的选择性]如图所示。下列说法正确的是 A．反应 B． C．压强为，温度为210℃时，反应达平衡时，体系中 D．一定温度和压强下，可通过选择合适的催化剂提高反应速率和乙烯的选择性 6．下列反应达到平衡后，升高温度和增大压强，平衡移动方向一致的是 A．C(s) + CO2(g)2CO(g)△H>0 B．Cl2(g) +H2O(l)HCl(aq)+HClO(aq)△H>0 C．H2(g) +I2(g)2HI(g)△H＜0 D．O2(g) +2SO2(g)2SO3(g)△H＜0 7．下列有关反应的说法正确的是 A．该反应的 B．反应物的总能量一生成物的总能量 C．J的生成速率和Q的消耗速率相等说明该反应达到平衡状态 D．该反应的平衡常数表达式 8．工业上常用HCl制取氯气，在某一绝热恒容密闭容器中充入一定量的HCl(g)和(g)，发生反应： ，下列说法正确的是 A．适当增大压强，将增大 B．当不再发生变化时，该反应达到平衡 C．加入合适的催化剂，可增大的平衡转化率 D．若充入足量的，该反应达到平衡后，容器中含的物质仅有 二、填空题 9．在FeCl3(aq)+3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq)的平衡体系中，回答下列问题：(填“正向”、“逆向”、“不”) (1)在溶液中加入少量的KSCN固体，平衡_______移动。 (2)在溶液中加入少量的KCl固体，平衡_______移动。 (3)在溶液中加入少量的NaOH固体，平衡_______移动，理由是：_______。 10． CO2-CH4干气重整反应制合成气(H2、CO)是CO2资源化利用的重要研究方向。其反应主要包括： 反应I 反应II (1)已知 H2(g)、CO(g)的燃烧热分别为285.8 kJ∙mol-1和283kJ∙mol-1，水的汽化热为44kJ∙mol-1，则= kJ∙mol-1；能同时提高CH4(g)的平衡转化率和反应速率的措施为 (写一条即可)。 11．在容器体积可变的密闭容器中，反应在一定条件下达到平衡。 (1)在其他条件不变的情况下，降低温度平衡向正反应方向移动，则正反应为 反应(选填“吸热”、“放热”)。 (2)在一定温度下一定体积的容器中，可逆反应：达到平衡状态的标志是___________。 A．、、的分子数为1∶3∶2 B．容器中气体密度保持不变 C．单位时间内生成n mol ，同时生成2n mol D．混合气体的平均摩尔质量保持不变 (3)如图为反应速率(v)与时间(t)关系的示意图，由图判断，在时刻曲线发生变化的原因是___________(填写编号)。 A．增大的浓度 B．减小的浓度 C．加入催化剂 D．升高温度 12．可逆反应①x(g)+2Y(g)2z(g)、②2M(g)N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦力、可自由滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡时有关物理量的变化如下图：反应前，隔板左边加入1mol X和2mol Y，隔板右边加入2mol M；开始时隔板在“3”处，平衡(1)时隔板在“2.8”处，平衡(II)时隔板在“2.6”处。 (1)求平衡(I)时，体系的压强与反应开始时体系压强之比______。 (2)求平衡(II)时X的转化率______。 13．研究化学反应的速率和限度对于日常生活和工农业生产都具有重要的意义。 (1)一定温度下，在2 L的恒容容器中充入N2与H2各1 mol，H2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。回答下列问题： ①反应0～2 min，以NH3表示的平均反应速率为_______。 ②能说明该反应达到化学平衡状态的是_______。 a.混合气体的密度保持不变 b.容器内的气体压强保持不变 c. d. N2、H2、NH3分子数之比为1：3：2 e.气体的平均相对分子质量保持不变 f. NH3的体积分数保持不变 ③我国科研人员研究发现合成氨的反应历程有多种，其中有一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*表示)。下列说法错误的是_______。 a. N2生成NH3是通过多步还原反应生成的 b.过程Ⅰ和Ⅲ中能量的变化相同 c.适当提高N2分压，可以加快反应速率，提高转化率 d.大量氨分子吸附在催化剂表面，将降低反应速率 (2)一种“碘钟实验”是将浓度均为0.01 mol/L的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。某小组同学在室温下对该实验原理进行探究。资料：该实验的总反应为。反应分两步进行，第i步：，第ii步： …… ①第ii步的离子方程式是_______。对于总反应，的作用相当于_______。 ②为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验I、实验Ⅱ(溶液浓度均为0.01 mol/L)。 实验序号 溶液 溶液 溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 变蓝时间 实验I 5 mL 4 mL 8 mL 3 mL 0 30 min 实验Ⅱ 5 mL 2 mL x mL y mL z mL 40 min 实验Ⅱ中，x、y、z所对应的数值分别是_______。对比实验I、实验Ⅱ，可得出的实验结论是_______。 ③为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅲ(溶液浓度均为0.01 mol/L)。 实验序号 溶液 溶液 溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 实验Ⅲ 4 mL 4 mL 9 mL 3 mL 0 实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。试结合该“碘钟实验”总反应方程式及第i、ii步反应速率的相对快慢关系，解释实验Ⅲ未产生颜色变化的原因_______。 五、解答题 14．二氧化碳的捕集、利用与封存已成为我国能源领域的一个重要战略方向。 (1)工业上与发生反应。已知反应中涉及的化学键的键能(断裂或形成化学键时吸收或放出的能量)数据如表所示。 化学键 键能 413 803 1076 436 则当上述反应生成时， (填“吸收”或“放出”)的热量为 。 (2)恒温条件下，向容积为的恒容密闭容器中，充入和，发生反应：。反应过程中部分物质的物质的量浓度随时间变化如图。 ①时， (填“”“”或“”)内，氢气的平均反应速率为 。 ②时，的转化率为 ，此时容器中 。 ③时容器内压强与反应起始时容器内压强之比为 。 ④化学平衡中一般用平衡常数表示反应限度，平衡常数等于平衡时生成物浓度系数次方的乘积除以平衡时反应物浓度系数次方的乘积。该温度下，上述反应的 。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：可逆反应是指相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应，由反应条件可知，只有①符合可逆反应的定义，故选A。 2．C 解析：A．消耗的和产生的都是指正反应，不能作为判断平衡的标志，A错误； B．反应从开始时容器内就同时存在和，不能作为判断平衡的标志，B错误； C．容器容积固定，平衡后混合气体的质量不发生变化，密度不再发生变化，能作为判断平衡的标志，C正确； D．该反应中无论是否达到平衡，和的体积分数均保持不变，均为，不能作为判断平衡的标志，D错误； 故选C。 3．A 解析：A．由图象知，反应中Y的物质的量减少，X的物质的量增多，则Y为反应物，X为生成物，Y、X的物质的量变化量之比为(8-2)∶(5-2)=6∶3=2∶1，则化学方程式为2Y⇌ X，t1时X的物质的量为3 mol，Y的物质的量为6 mol，因此Y的浓度是X的2倍，故A正确； B．根据A项分析可知，反应的化学方程式为2Y⇌ X，故B错误； C．在t2时，X和Y的物质的量相等，t2时刻后X和Y的物质的量仍然在变化，反应未达到平衡，故正、逆反应速率不相等，故C错误； D．在t3时，X和Y的物质的量不再随时间的变化而变化，反应达到平衡，可逆反应的平衡状态为动态平衡，此时正、逆反应速率相等，但不为零，故D错误； 答案选A。 4．A 解析：A．由图像可知，“先拐先平数值大”，即先达到平衡的温度高，说明温度T1> T2，T1时平衡n(CO)较大，说明升高温度平衡正向移动，则正反应是吸热反应，故A错误； B．根据A项分析，该反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，所以a、b两点平衡常数：，故B正确； C．转化率是参与反应的物质的量与总物质的量的比值，因此CH4的平衡转化率是100%=40%，故C正确； D．由图可知，b点和c点温度相同，b点达到平衡状态，v正(b)=v逆(b)，而c点还没达到平衡状态，v正(c)>v逆(c)，由于由c到b，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，即v正(c)> v正(b)=v逆(b)>v逆(c)，所以v逆(b)<v正(c)，故D正确； 故选A。 5．D 解析：A．根据盖斯定律，2Ⅰ-Ⅱ得到，则ΔH=2ΔH1-ΔH2=2×(177kJ/mol)-(+430kJ/mol)=-76kJ/mol，故A错误； B．反应Ⅰ是个气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，C2H6的转化率降低，从图中可以看出，温度均为210℃时，当压强为P1时，C2H6的转化率为50%；当压强为P2时，C2H6的转化率小于50%，因此P1＜P2，故B错误； C．压强为，温度为210℃时，乙烷的转化率为50%，乙烯的选择性为80%，参与反应Ⅰ的乙烷为2mol×50%×80%=0.8mol，反应Ⅰ生成的乙烯、一氧化碳都是0.8mol，参与反应Ⅱ的乙烷为2mol×50%×20%=0.2mol，反应Ⅱ生成的一氧化碳是0.8mol，则反应达平衡时，故C错误； D．选择合适催化剂，可以加快化学反应速率，同时还可以提高目标产品的选择性，减少副反应的发生，因此一定温度和压强下，可通过选择合适的催化剂提高反应速率和乙烯的选择性，故D正确； 故答案选D。 6．B 解析：A．对于反应C(s) + CO2(g)2CO(g)△H>0，升高温度，平衡正向移动，增大压强，平衡逆向移动，故A不符合题意； B．对于反应Cl2(g) +H2O(l)HCl(aq)+HClO(aq)△H>0，升高温度，平衡正向移动，增大压强，平衡正向移动，故B符合题意； C．对于反应H2(g) +I2(g)2HI(g)△H＜0，升高温度，平衡逆向移动，增大压强，平衡不发生移动，故C不符合题意； D．对于反应O2(g) +2SO2(g)2SO3(g)△H＜0，升高温度，平衡逆向移动，增大压强，平衡正向移动，故D不符合题意； 故选B。 7．D 解析：A．反应为气体分子数减小的反应，为熵减反应，A错误； B．焓变等于生成物能量和减去反应物的能量和，B错误； C．J的生成速率和Q的消耗速率描述的都是正反应，不能说明正逆反应速率相等，不能判断反应是否达到平衡，C错误； D．平衡常数等于生成物浓度系数次方之积与反应物浓度系数次方之积的比；该反应的平衡常数表达式，D正确； 故选D。 8．B 解析：A．该反应的△H不随压强的变化而变化，A项错误； B．当浓度商不再发生变化时，说明浓度商等于化学平衡常数，该反应达到平衡，B项正确； C．催化剂不能改变平衡转化率，C项错误； D．反应为可逆反应，还有，D项错误； 故选B。 二、填空题 9． 正向 不 逆向 Fe3+与OH-生成Fe(OH)3沉淀，导致Fe3+浓度降低，平衡逆向移动 【分析】该反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，根据勒夏特列原理，改变物质的浓度，平衡向着减小这种改变的方向进行，即增大反应物浓度或减小生成物浓度，都可以使平衡正移；反之则平衡逆移。 解析：(1)加入KSCN固体，c(SCN-)增大，根据分析可知，平衡正向移动； (2)加入KCl固体，溶液中Fe3+、SCN-浓度不变，K+和Cl-不参加反应，根据分析可知，平衡不移动； (3) 加入NaOH固体，Fe3+与OH-生成Fe(OH)3红褐色沉淀，导致c(Fe3+)减小，根据分析可知，平衡逆向移动。 10． +41.2 增大CO2的浓度(其他合理答案也正确) 解析：已知 H2(g)、CO(g)的燃烧热分别为285.8 kJ∙mol-1和283kJ∙mol-1，水的汽化热为44kJ∙mol-1，则可得到下列热化学方程式： ①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8kJ∙mol-1 ②CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ∙mol-1 ③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ∙mol-1 反应①-②+③得反应II，由盖斯定律得：ΔH2=-285.8 kJ∙mol-1-(-283 kJ∙mol-1)+44 kJ∙mol-1=+41.2 kJ∙mol-1；增大CO2的浓度，能使平衡正向移动，能同时提高CH4(g)的平衡转化率和反应速率，则措施为：增大CO2的浓度(其他合理答案也正确)。 11．(1)放热 (2)CD (3)C 解析：（1）降低温度平衡向正反应方向移动，所以正反应为放热反应，故答案为：放热。 （2）A．、、的分子数为1∶3∶2，与反应初始加入的量有关，与化学计量数无直接关系，不能说明反应达到平衡，故A错误； B．该反应一定体积的容器，说明V不变，该反应均为气体，因此反应前后的总质量不变，则气体的密度为，一直不变，不能说明达到平衡，故B错误； C．单位时间内生成nmol为逆向反应，生成2n mol为正向反应，符合计量数之比，说明此时达到平衡状态，故C正确； D．该反应均为气体，因此反应前后的总质量不变，反应前后气体计量数在改变，根据可知，混合气体的平均摩尔质量保持不变时说明达到平衡，故D正确； 故答案选CD。 （3）t1时刻，正逆反应速率同等程度的增大，且该反应前后气体的化学计量数之和不等，则改变的条件为催化剂，答案选C。 12．3% 解析：(1)由右反应室内反应2M(g)N(g)+P(g)可知，右室内气体的物质的量不变，由图可知到达平衡(I)时，体系的压强与反应开始时体系压强之比为，故为； (2)平衡(II)时，右边气体的物质的量不变，仍是2mol，左右气体压强相等，设平衡时左边气体的物质的量为xmol，则有，解得x= mol，即物质的量减少了3-=mol，由反应x(g)+2Y(g)2z(g)可知，反应中减少的量等于反应的x的量，所以平衡(II)时X的转化率为×100%=83.3%，故为83.3%。 13．(1) bef bc (2) 催化剂 8、3、2 其他条件相同，增大浓度可以加快该化学反应速率 混合溶液中小于，第ⅰ步反应速率小于第ⅱ步反应，所以未出现蓝色现象 解析：（1）①由题干图示可知，反应0～2 min，=，根据反应速率之比等于其化学计量系数之比，故以NH3表示的平均反应速率为=，故答案为：； ②a.反应前后气体的质量不变、气体的体积不变，即混合气体的密度一直保持不变，则混合气体的密度保持不变，不能说明反应达到平衡，a不合题意； b. 反应前后气体的系数发生改变，即反应过程中容器的气体压强一直在改变，则容器内的气体压强保持不变，说明反应达到平衡，b符合题意； c.根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，，则当时反应的正逆反应速率不相等，反应未达到化学平衡，c不合题意； d.化学平衡的特征之一为各组分的浓度、百分含量保持不变，而不是相等或成比例，即 N2、H2、NH3分子数之比为1：3：2不能说明反应达到化学平衡，d不合题意； e. 反应前后气体的系数发生改变，而气体的质量保持不变，则反应过程中气体的平均相对分子质量一直在变，即气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应达到化学平衡，e符合题意； f. 化学平衡的特征之一为各组分的浓度、百分含量保持不变，则NH3的体积分数保持不变说明反应达到化学平衡，f符合题意； 故答案为：bef； ③ a. 由题干反应历程图示信息可知，N2生成NH3的过程，N元素化合价是逐渐降低的，即通过多步还原反应生成NH3，a正确； b. 过程1是断裂氮氮三键中的一个键，而过程3与过程1断键不同，所以所需能量不同，过程Ⅰ和Ⅲ中能量的变化不相同，b错误； c. 适当提高N2分压，可以加快N2（g）→*N2反应速率，但N2在此步骤的转化率降低，c错误； d. 氨气分子的脱附可留下继续反应的空间，而增加催化剂的活性位，如果大量氨分子吸附在催化剂表面，就将降低反应速率，d正确； 故答案为：bc； （2）①该“碘钟实验”的总反应：①H2O2+2+2H+═+2H2O，反应分两步进行：反应A：②H2O2+2I-+2H+═I2+2H2O，反应B：①-②得到反应的离子方程式：I2+2=2I-+，对于总反应，I-的作用相当于催化剂，故答案为：I2+2=2I-+；催化剂； ②为了方便研究在反应中要采取控制变量方法进行研究，即只改变一个反应条件，其它条件相同，依据表格数据可知，实验Ⅱ跟实验Ⅰ比硫酸体积减少，所以其它条件都相同，而且混合后总体积也要相同，故实验Ⅱ中，x、y、z所对应的数值分别是：8、3、2，对比实验Ⅰ、实验Ⅱ，可得出的实验结论是：其它条件不变，溶液酸性越强，氢离子浓度越大，增大氢离子浓度可以加快反应速率，故答案为：8、3、2；其它条件不变，增大氢离子浓度可以加快反应速率； ③对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可知溶液总体积相同，该变量是过氧化氢、Na2S2O3溶液，过氧化氢减少，Na2S2O3增大，混合溶液中小于，第ⅰ步反应速率小于第ⅱ步反应，所以未出现蓝色现象，故答案为：混合溶液中小于，第ⅰ步反应速率小于第ⅱ步反应，所以未出现蓝色现象。 五、解答题 14．(1) 吸收 234 (2) > 0.5 75% 1：1 5：8 解析：（1）ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和，则上述反应的ΔH=(413×4+803×2-2×1076-436×2)kJ/mol=234kJ/mol，则生成2mol氢气时，吸收热量为234kJ。 （2）①3min时，CO2浓度呈减小趋势，甲醇浓度呈增大趋势，说明此时反应仍在正向进行，v正>v逆。0-3min内，CO2的平均反应速率为0.5mol/L÷3min=mol·L-1·min-1，根据反应速率之比等于化学计量数之比，H2的平均反应速率为0.5 mol·L-1·min-1。 ②10min时反应达到平衡，消耗CO2物质的量为0.75mol，则CO2的转化率为75%。根据图示可列出三段式，则此时容器中n(H2)：n(H2O)=0.75mol：0.75mol=1：1。 ③初始时气体总物质的量为4mol，10min时反应达到平衡，气体总物质的量为2.5mol，恒温恒容条件下，容器内压强之比等于气体总物质的量之比，则10min时容器内压强与反应起始时容器内压强之比为2.5：4=5：8。 ④根据前述三段式计算可知，平衡时c(CO2)=0.25mol/L，c(H2)=0.75mol/L，c(CH3OH)=0.75mol/L，c(H2O)=0.75mol/L，则K==。 学科网（北京）股份有限公司 $$