2021届高三化学一轮复习重点考点逐个练习化学平衡状态（含详解）

2021 届高三化学一轮复习重点考点逐个练习:化学平衡状态（含详解） 命题角度 通常以实际生产或生活中的具体反应来重点考查化学平衡的状态、化学平衡的移动以及化学平衡与化学反 应速率的图像 备考启示 在复习中,要重点理解化学平衡状态的判断方法,掌握化学平衡移动原理并能灵活运用,有意识地培养识图解 题的能力 1. 一定条件下,对于可逆反应 X(g)+3Y(g) 2Z(g),若 X、Y、Z 的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、 Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是(　　)。 A.c1∶c2=3∶1 B.平衡时,Y 和 Z 的生成速率之比为 2∶3 C.X、Y 的转化率不相等 D.c1 的取值范围为 0v 正,平衡向逆反应方向移动,说 明正反应为气体物质的量增大的反应。综合上述分析可知,符合条件的可逆反应正反应为吸热反应且正反应为气体物 质的量增大的反应。 【答案】B 10. 向密闭容器中充入物质 A 和物质 B,发生反应 aA(g)+bB(g) cC(g)。反应过程中,物质 A 的体积分数和物质 C 的 体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是(　　)。 A.该反应在温度为 T1、T3 时达到化学平衡 B.该反应在温度为 T2 时达到化学平衡 C.该反应的逆反应是放热反应 D.升高温度,平衡向正反应方向移动 【解析】在 T1 和 T3 时,A 的体积分数均与 C 的体积分数相等,但 T1 时反应没有达到平衡状态,A 项错误;T2 之前 A 的体积分数减小,C 的体积分数增大,是因为反应未达到平衡,T2 之后 A 的体积分数增大,C 的体积分数减小,是因为反应 在 T2 时达到平衡后,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故 B 项正确,C、D 两项均错误。 【答案】B11. 密闭容器中进行的可逆反应 aA(g)+bB(g) cC(g)在不同温度(T1 和 T2)及压强(p1 和 p2)下,混合气体中 B 的质量分 数 w(B)与反应时间(t)的关系如图所示,下列判断正确的是(　　)。 A.T1T2,p1c,正反应为放热反应 【解析】当图像中有三个变量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,这叫作“定一议二”。解答该题要 综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(T1,p1)和(T1,p2)两条曲线可以看出:①温度相同(T1),但压强为 p2 时达到 平衡所需的时间更短,即反应速率大,所以 p2>p1;②压强较大(即压强为 p2)时对应的 w(B)较大,说明增大压强时平衡逆 向移动,则 a+bT2;②温度较高(即温度为 T1)时对应的 w(B)较小,说明升高温度平衡正向移动,故正反应为吸热反应。 【答案】B 12. 下列事实能用勒夏特列原理来解释的是(　　)。 A.将 SO2 氧化为 SO3 的反应,往往需要使用催化剂:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) B.500 ℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH0,H2 的物质的量随时间的变化 曲线如图所示,下列有关说法中正确的是(　　)。 A.平衡时,I2 蒸气的体积分数为 25% B.若在 1.5 min 时降低温度,则反应将向左进行 C.平衡后若升高温度,v 正增大,v 逆减小 D.平衡后向容器中加入一定量的 H2 后,平衡向左移动,H2 的体积分数减小 　　【解析】该反应的反应前后气体体积不变,由图可知,平衡时 n(H2)=0.4 mol,则有 n(I2)=0.4 mol,故 I2 蒸气的体积分 数为0.4mol 1.6mol×100%=25%,A 项正确;1.5 min 时反应未达到平衡状态,降低温度,反应速率减慢,但反应仍向右进行,直至平衡,B 项错误;平衡后若升高温度,v 正、v 逆均增大,但 v 正增大的程度大于 v 逆,平衡向右移动,C 项错误;平衡后加入 H2,平衡向 左移动,根据勒夏特列原理可知,达到新平衡后,c(H2)仍比原来大,则新平衡后 H2 的体积分数增大,D 项错误。 【答案】A 15.在容积均为 1 L 的 a、b、c 三个密闭容器中,分别放入铁粉并充入 1 mol CO,控制在不同温度下发生反 应:Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)5(g)。当反应进行到 5 min 时,测得 CO 的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确 的是(　　)。 A.反应进行到 5 min 时,b 容器中 v(正)=v(逆) B.正反应为吸热反应,平衡常数:K(T1)>K(T2) C.b 中 v(正)大于 a 中 v(逆) D.达到平衡时,a、b、c 中 CO 的转化率为 b>c>a　　【解析】根据图像可知,随着温度的升高,φ(CO)先减小后增大,若三个容器都未达到平衡状态,则应该是随着温度 的升高,φ(CO)一直减小,但 b 容器中 φ(CO)小于 c 容器,所以可以确定反应在 T2 到 T3 之间,先达到了平衡状态,然后随着 温度升高,平衡向逆反应方向移动,所以可知该反应的正反应为放热反应,B 项错误。若三个容器都达到平衡状态,因为 是放热反应,a 容器的 φ(CO)应小于 b 容器,但实际上 a 容器的 φ(CO)大于 b 容器,所以确定 a 容器还未达到平衡状态,b 容器的状态不确定,所以 v(正)、v(逆)不一定相等,A 项错误。a 容器中反应还没达到平衡,反应向正反应方向进行,所以 va(正)>va(逆);因 b 容器的温度高于 a 容器的温度,所以相同时间内,vb(正)>va(正),所以 vb(正)>va(逆),C 项正确。因为该 反应是放热反应,所以三容器达到平衡时,CO 的转化率为 a>b>c,D 项错误。 【答案】C 16.一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:xA(g)+yB(g) zC(g),达到平衡后测得 A 的浓度为 0.5 mol·L-1,保持温度 不变,将密闭容器的容积压缩为原来的一半再次达到平衡后,测得 A 的浓度为 0.8 mol·L -1,则下列叙述正确的是(　　)。 A.平衡向正反应方向移动　　B.x+yz,平衡向正反应方向移动,C 的体积分数增 大,因为压缩了容器的容积,则 B 的物质的量浓度增大,故 A 项正确,B、C、D 三项错误。 【答案】A 17.一定温度下,将 1 mol A(g)和 1 mol B(g)充入 2 L 密闭容器中发生反应:A(g)+B(g) xC(g)+D(s),在 t1 时达到平衡。 在 t2、t3 时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中 C(g)的浓度随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　)。 A.化学方程式中 x=2 B.t2 时刻改变的条件是使用催化剂 C.t3 时刻改变的条件是移去少量 D D.t1~t3 间该反应的平衡常数不相同 　　【解析】 t2 时刻改变条件,浓度增大而平衡不移动,催化剂只改变反应速率,不影响平衡,即各物质浓度不变,则只能 是改变容器的体积,使浓度增大且平衡不移动,所以反应前后气体体积不变,故 x=2,A 项正确,B 项错误;由于 D 是固体,D 的量不影响反应速率和化学平衡,故 C 项错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故 D 项错误。 【答案】A 18.当 1,3-丁二烯和溴单质 1∶1 加成时,其反应机理及能量变化如图所示:不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如下表: 实验 编号 反应 条件 反应 时间 产物中 A 的物质 的量分数 产物中 B 的物质 的量分数 1 -15 ℃ t min 62% 38% 2 25 ℃ t min 12% 88% 下列分析不合理的是(　　)。 A.产物 A、B 互为同分异构体,由中间体生成 A、B 的反应互相竞争 B.相同条件下由活性中间体 C 生成产物 A 的速率更快 C.实验 1 测定产物组成时,体系已达平衡状态 D.实验 1 在 t min 时,若升高温度至 25 ℃,部分产物 A 会经活性中间体 C 转化成产物 B 　　【解析】产物 A、B 互为同分异构体,由中间体生成 A、B 的反应互相竞争,A 项正确;由中间体生成 A 的活化能 较低,故相同条件下由活性中间体 C 生成产物 A 的速率更快,B 项正确;实验 1 测定产物组成时,无法判断体系已达平衡 状态,C 项不合理;由图像可知,由 C 生成 A 和 B 的反应皆为放热反应,由表中数据可知,在较高的温度下,C 转化为 B 有 竞争优势,故实验 1 在 t min 时,若升高温度至 25 ℃,部分产物 A 会经活性中间体 C 转化成产物 B,D 项正确。 【答案】C 19. CO 常用于工业冶炼金属,如图是在不同温度下 CO 还原四种金属氧化物达平衡后气体中 lg 푐(CO) 푐(CO2)与温度(t)的关系曲 线图。下列说法正确的是(　　)。A.工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和 CO 接触的时间,减少尾气中 CO 的含量 B.CO 不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr) C.工业冶炼金属铜(Cu)时较高的温度有利于提高 CO 的利用率 D.CO 还原 PbO2 的反应 ΔH >0 【解析】增高炉的高度,增大 CO 与铁矿石的接触,不能影响平衡移动,CO 的利用率不变,A 项错误;由图像可知,用 CO 冶炼金属铬时,lg 푐(CO) 푐(CO2)一直很高,说明 CO 的转化率很低,故不适合用 CO 冶炼金属铬,B 项正确;由图像可知,冶炼金 属 Cu 时,温度越低,lg 푐(CO) 푐(CO2)越小,故 CO 的转化率越高,C 项错误;由图像可知 CO 还原 PbO2 的温度越高,lg 푐(CO) 푐(CO2)越高,说明 CO 的转化率越低,平衡逆向移动,故 ΔHa B.压强大小顺序: p1>p2>p3 C.当混合气体的密度不变时反应达到了平衡 D.其他条件不变,增大起始投料 푛(H2O) 푛(C2H4),可提高乙烯的转化率 　　【解析】平衡常数只受温度影响,与其他因素无关,a、b 两点温度相同,故 a、b 两点平衡常数相等,A 项错误;该反 应为气体体积减小的反应,增大压强,乙烯的转化率增大,则压强大小顺序为 p1v(p2)>v(p3)。该反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡 正向移动,乙酸乙酯的产率增大,故 p1>p2>p3,对于有气体参与的反应,其他条件相同时,压强越大,反应速率越快。②乙烯与乙酸乙酯的化学计量数相等,故乙烯的转化率与乙酸乙酯的产率相等。④根据题图,p1、80 ℃时乙酸乙酯的产率 最大,为较适宜的生产条件。根据平衡移动原理,通入乙烯气体或增大压强,均可提高乙酸乙酯的合成速率和产率。 【答案】(1)BD (2)①v(p1)>v(p2)>v(p3)　其他条件相同时,对于有气体参与的反应,压强越大化学反应速率越快　②30%　③由图 像可知,压强为 p1,温度为 80 ℃时,反应已达平衡,且正反应放热,故压强不变升高温度平衡逆向移动,产率下降　④p1、 80 ℃　通入乙烯气体(或增大压强) 5.甲醇是重要的化工原料,发展前景广阔。 (1)利用甲醇可制成微生物燃料电池(利用微生物将化学能直接转化成电能的装置)。某微生物燃料电池装置如图所示: A 极是　　　　　　极(填“正”或“负”),其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。 (2)研究表明 CO2 加氢可以合成甲醇。CO2 和 H2 可发生如下两个反应: Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1 Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2 ①反应Ⅰ的化学平衡常数表达式为 K=　　　　　。 ②有利于提高反应Ⅰ中 CO2 的平衡转化率的措施有　　　　　　　(填字母)。 a.使用催化剂 b.增大压强 c.增大 CO2 和 H2 的初始投料比 ③研究温度对甲醇产率的影响。在 210 ~290 ℃,保持原料气中 CO2 和 H2 的投料比不变,按一定流速通过催化剂甲,主 要发生反应Ⅰ,得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如图所示。 ΔH1　　(填“>”“=”或“p2>p1。压强为 p4 时,b 点未达到平衡,反应正向进行,故 v(正)>v(逆)。③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知,用平衡压强表示的平衡常数 Kp=푝2(CO)·푝2(H2) 푝(CO2)·푝(CH4)。p4 时 a 点 CH4 的 平衡转化率为 80%,则平衡时 c(CH4)=c(CO2)=0.2 mol·L-1,c(CO)=c(H2)=1.6 mol·L-1,则 p(CH4)=p(CO2)=p4× 0.2 0.2 × 2 + 1.6 × 2= 1 18p4,p(CO)=p(H2)=p4× 1.6 0.2 × 2 + 1.6 × 2= 8 18p4,故 K= ( 8 18푝4)2 × ( 8 18푝4)2 1 18푝4 × 1 18푝4 =84 × 푝24 182 =1.64。④(ⅰ)CH4 的浓度由 1.0 mol·L-1 逐渐减小,而 CO 的浓度由 0 逐渐增加,故 v 正~c(CH4)相对应的曲线为乙。(ⅱ)降低温度,正、逆反应速率均减小,平衡向逆反应方向 移动,则 CH4 的浓度增大,而 CO 的浓度减小,故相应的平衡点分别为 B、F。 【答案】(1)CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l)　 ΔH=-442 kJ·mol-1 (2)①> ②p4>p3>p2>p1　> ③푝2(CO)·푝2(H2) 푝(CO2)·푝(CH4)　1.64 ④(ⅰ)乙　(ⅱ)B、F 31. X、Y、Z、W、R 是短周期元素,原子序数依次增大。X 原子核外各层电子数之比为 1∶2,Y 原子和 Z 原子的核外 电子数之和为 20,W 和 R 是同周期相邻元素,Y 和 R 均有能形成酸雨的氧化物。请回答下列问题: (1)元素 X 的最高价氧化物的电子式为　　　　　　　;元素 Z 的离子结构示意图为　。 (2)单质铜和元素 Y 的最高价氧化物对应水化物的稀溶液发生反应的化学方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)元素 W 位于周期表的第　　　　族,其非金属性比 R 弱,用原子结构的知识解释原 因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)R 的一种氧化物能使品红溶液褪色,工业上用 Y 的气态氢化物的水溶液作该氧化物的吸收剂,写出吸收剂与足量该 氧化物反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)Y 和 Z 组成的化合物 ZY,被大量用于制造电子元件。工业上用 Z 的氧化物、X 单质和 Y 单质在高温下制备 ZY,其 中 Z 的氧化物和 X 单质的物质的量之比为 1∶3,则该反应的化学方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 　　【解析】由 X 原子核外各层电子数之比为 1∶2,推出 X 为 C 元素;由 Y 和 R 均有能形成酸雨的氧化物,且 R 的原 子序数大于 Y,推出 Y 和 R 分别为 N 元素和 S 元素;由 W 和 R 是同周期相邻元素且 R 的原子序数大于 W,推出 W 为 P 元素;由 Y 原子和 Z 原子的核外电子数之和为 20,推出 Z 为 Al 元素。(4)氨水与足量 SO2 反应生成 NH4HSO3。【答案】(1)· · ·· O · · · ·C· · · · ·· O · ·　 (2)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3)ⅤA　P 原子和 S 原子的电子层数相同,P 原子半径较大,得电子能力较弱 (4)SO2+NH3·H2O HSO-3+NH+4 (5)Al2O3+3C+N2 2AlN+3CO 32.磷化氢(PH3)是一种剧毒气体,是最常用的高效熏蒸杀虫剂,也是一种电子工业原料。 (1)在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂,遇水蒸气放出 PH3 气体,该反应的化学方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)利用反应 PH3+3HgCl2 P(HgCl)3+3HCl,可准确测定微量的 PH3。 ①熔融的 HgCl2 几乎不导电,说明 HgCl2 属于　　　　　　　　(填“共价”或“离子”)化合物。 ②通过测定溶液　　　　变化,可测定一定体积空气中 PH3 的浓度。 (3)PH3 的一种工业制法涉及的物质转化关系如图所示: ①亚磷酸属于　　　　元酸。 ②当反应Ⅰ生成的 n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)=3∶1 时,参加反应的 n(P4)∶n(NaOH)=　　　　。 (4)一种用于处理 PH3 废气的吸收剂的成分为次氯酸钙 80%、锯木屑(疏松剂)15%、活性炭 2.5%、滑石粉(防结 块)2.5%。 ①次氯酸钙将 PH3 氧化为 H3PO4 的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ②空气中的水蒸气可加快 PH3 的氧化过程,其原因可能是　　　　　　　　　　　　。 (5)从(4)中的吸收残留物中回收磷酸氢钙(CaHPO4)的方法如下: ①试剂 X 为　　　　(填化学式)。 ②已知 25 ℃时,H3PO4 的 Ka1=7.5×10-3、Ka2=6.3×10-8、Ka3=4.4×10-13。加入 Y 时,应控制悬浊液 pH　　　　(填“>”“=” 或“Ka(HPO2- 4 ),说明 HPO2- 4 的水解程度大于其电离 程度,溶液呈碱性,故应控制悬浊液 pH 大于 7。 【答案】(1)AlP+3H2O Al(OH)3+PH3↑ (2)①共价　②电导率(或 pH) (3)①二　②3∶10 (4)①2Ca(ClO)2+PH3 H3PO4+2CaCl2 ②次氯酸钙与水蒸气接触,水解得到氧化能力更强的 HClO (5)①Ca(OH)2(或 CaO)　②> Ka(HPO2- 4 )= 푐(H+)·푐(PO3- 4 ) 푐(HPO2- 4 ) =4.4×10-13; Kh(HPO2- 4 )=푐(H2PO-4)·푐(OH-) 푐(HPO2- 4 ) = 1 × 10-14 6.3 × 10-8>Ka(HPO2- 4 ),HPO2- 4 的水解程度大于其电离程度,溶液呈碱性