高考化学一轮总复习化学平衡状态、化学平衡常数课时训练题

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第六章　化学反应速率和化学平衡
第二节　化学平衡状态　化学平衡常数
题号 1 1－1 1－2 2 3 4 5 6 7 7－1 7－2 8
答案            
　
一、单项选择题
1．(2011•山东高考)反应NO2(g)＋SO2(g)  SO3(g)＋NO(g)。一定条件下，将NO2与SO2以体积比1︰2置于密闭容器中发生上述反应，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1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
1题变式
1－1.(2012•合肥一模)一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)  C(g)＋D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是(　　)
①混合气体的密度　②容器内气体的压强　③混合气体的总物质的量　④B的物质的量浓度　⑤混合气体的摩尔质量
A．①④⑤　　    B．②③
C．②③④      D．只有④
1－2.向2 L固定容积的密闭容器中加入一定量的NH3、H2和N2三种气体。一定条件下发生反应2NH3 N2＋3H2，能证明反应达到平衡状态的是(　　)
A．容器内压强不再发生变化
B．生成1 mol N2同时生成3 mol H2
C．容器内气体质量不再发生变化
D．容器内气体密度不再发生变化
2．(2012•莱芜期末)在一定温度下，向2 L体积固定的密闭容器中加入1 mol HI,2HI H2＋I2　ΔH＞0，H2的物质的量随时间的变化如图示，下列说法正确的是(　　)
 
A．该温度下，反应的平衡常数是116
B．0～2 min内的HI的平均反应速率为0.05 mol•L－1•min－1
C．恒压下向该体系中加入N2，平衡不移动，反应速率不变
D．升高温度，平衡向正反应方向移动，只有正反应速率加快
3．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质 X Y Z
初始浓度/mol•L－1 0.1 0.2 0
平衡浓度/mol•L－1 0.05 0.05 0.1
下列说法错误的是(　　)
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为X＋3Y 2Z，其平衡常数为1 600
C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
4．14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C 2CO，达到化学平衡后，混合物中含14C的微粒有(　　)
A．14CO2　　    B．14CO2、14CO
C．14CO2、14CO、14C   D．14CO
5．(2011•潍坊摸底)t ℃时，某一气态平衡体系中含有X(g)、Y(g)、Z(g)、W(g)四种物质，此温度下该反应的平衡常数表达式为K＝cX•c2Yc2Z•c2W，有关该平衡体系的说法正确的是(　　)
A．升高温度，平衡常数K一定增大
B．增大压强，W(g)质量分数增加
C．该反应的化学反应方程式为X＋2Y 2Z＋2W
D．增大X(g)浓度，平衡向逆反应方向移动
6．一定条件下，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、0.3 mol/L、0.08 mol/L，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的转化率相等
D．c1的取值范围为0.04 mol/L＜c1＜0.14 mol/L

二、双项选择题
7．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)  C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则(　　)
A．a＝1       B．a＝2
C．B的转化率为40%   D．B的转化率为60%
7题变式
7－1. 可逆反应H2(g)+I2(g)  2HI(g)达到平衡时的标志是（      ）?
A.混合气体密度恒定不变?
B.混合气体的颜色不再改变?
C.H2、I2、HI的浓度相等?
D.I2在混合气体中体积分数不变
7－2. 放热反应CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+ H2(g)在温度t1时达到平衡, c1(CO)= c1(H2O)= 1.0 mol/L?，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则（     ）?
A. K2和K1的单位均为mol/L?
B. K2＜K1?
C. c2(CO)= c2(H2O)?
D. c1(CO)＞c2(CO)
8．(2012•苏锡常镇四市调研)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)  CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝a kJ•mol－1
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
下列说法中正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应，即a＞0
B．当v正(H2)＝v正(H2O)时该反应达到化学平衡状态
C．当其他条件不变时，若缩小容器的体积，则有利于该反应平衡正向移动
D．当平衡浓度符合c(CO2)•c(H2)＝c(CO)•c(H2O)时的温度为830 ℃

三、非选择题
9．(2013•惠州调研)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上采用如下反应合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)  CH3OH(g)，现模拟并分析该反应：
(1)能够说明该反应已达到平衡的是________(填字母)。
a．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
b．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
c．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2 mol H2的同时生成1 mol CH3OH
(2)下图是该反应在不同温度下CO转化率随时间的变化曲线：
 
①该反应的ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)。
②T1和T2温度下的平衡常数：K1________K2(填“>”、“<”或“＝”)。
10．已知：反应①Fe(s)＋CO2(g)  FeO(s)＋CO(g)的平衡常数为K1；反应②Fe(s)＋H2O(g)  FeO(s)＋H2(g)的平衡常数为K2，不同温度下K1、K2的值如表中所示：
温度 K1 K2
973 K 1.47 2.38
1 173 K 2.15 1.67
(1)从表中数据可以推断：反应①是________(填“吸”或“放”)热反应。
(2)现有反应CO2(g)＋H2(g)  CO(g)＋H2O(g)，写出该反应的平衡常数K3的表达式：______________。
(3)根据反应①与②，可推导出K1、K2与K3之间的关系式。据此关系式及表中数据，也能推断出反应③是吸热反应还是放热反应。欲使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采用的措施有________(填序号)。
A．缩小反应容器容积   B．扩大反应容器容积
C．降低温度      D．升高温度
E．使用合适的催化剂  F．设法减少CO的量
11．(2012•江西红色六校联考)汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)＋O2(g)  2NO(g)　ΔH>0，已知该反应在2 404 ℃时，平衡常数K＝64×10－4。
请回答：
(1)某温度下，向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol，5分钟后O2的物质的量为0.5 mol，则N2的反应速率为________。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志________。
A．消耗1 mol N2同时生成1 mol O2
B．混合气体密度不变
C．混合气体平均相对分子质量不变
D．2v(N2)正＝v(NO)逆
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是________(填字母序号)。
 
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量的NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数________(填“变大、“变小”或“不变”)。
(5)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol/L、4.0×10－2 mol/L和3.0×10－3 mol/L，此时反应__________________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是_________。
12．在一定条件下，用Cu2O/ZnO作催化剂，CO与H2可以反应生成甲醇，反应的化学方程式可以表示如下：
CO(g)＋2H2(g)  CH3OH(g)
假设该反应在3 L的密闭容器中进行，下面的两条曲线，一条是300 ℃时的曲线，一条是500 ℃时的曲线。
请你根据下图，回答下列各题：
 
(1)从曲线A和曲线B可以判断ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
(2)在500 ℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率表达式v(H2)＝________________。
(3)该反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝________，升高温度，K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是________________________(用化学方程式表示)。
 
参考答案
一、单项选择题
1．解析：反应NO2(g)＋SO2(g)  SO3(g)＋NO(g)的特点是体积不变的、吸热的可逆反应，因此A项不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此B项可以说明；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1︰1，C项不能说明；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，因此在任何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 mol NO2，因此D项也不能说明。
答案：B
1题变式
1－1.解析：①反应前后气体的体积不变，但气体的总质量发生了变化，所以当混合气体的密度不变时，可说明反应已达到平衡状态；②反应前后气体的体积始终保持不变，容器内气体的压强不变时，不能判断是否达到平衡；③反应前后气体的体积始终保持不变，混合气体的总物质的量也始终保持不变；④由于容积恒定，B的物质的量浓度不变时表明反应达到化学平衡状态；⑤反应前后质量不相等，质量不变时，反应达到平衡，气体物质的量不变，故混合气体的摩尔质量不变，说明反应达平衡。
答案：A
1－2.解析：该反应为气体体积增大的可逆反应，A项正确；生成1 mol N2和生成3 mol H2同为正反应过程，不管是否达到平衡，均满足，B项错误；根据质量守恒定律可知，C、D项无论反应是否达到平衡，均不发生改变。
答案：A
2．解析：　　　　　　　2HI H2＋I2
起始浓度(mol•L－1)：0.5　　0　　0
转化浓度(mol•L－1)：0.1　 0.05 0.05
平衡浓度(mol•L－1)：0.4　 0.05 0.05
该温度下，平衡常数为：0.052/0.42＝1/64，A项不正确；恒压下通入N2，容器体积增大，平衡不移动，但是反应速率降低，C项错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，D项不正确。
答案：B
3．解析：X、Y的反应量分别为0.05 mol•L－1、0.15 mol•L－1，Z的生成量为0.1 mol•L－1，则该反应的化学方程式为X＋3Y 2Z。显然X的转化率为50%；平衡常数K＝0.120.05×0.053＝1 600；平衡常数仅受温度的影响，不受压强、浓度的影响，所以C项错误。故选C项。
答案：C
4．解析：可逆反应中反应物和生成物同时共存于体系中，因此达到平衡状态时，CO2、C、CO均含有14C。
答案：C
5．解析：根据平衡常数的定义可知该反应为2Z＋2W X＋2Y；增大压强，平衡向右移动，W(g)质量分数减小；不知该反应是吸热还是放热，故无法判断温度对平衡常数的影响；增大生成物X(g)浓度，平衡向逆反应方向移动。故选D项。
答案：D
6．解析：参加反应的X、Y分别为(c1－0.1)mol•L－1，(c2－0.3)  mol•L－1，所以有(c1－0.1) mol•L－1 (c2－0.3) mol•L－1＝1 3，整理得：c2＝3c1。平衡时，Y和Z的生成速率之比为3 2。c1的取值范围：0<c1<0.05。故选C项。
答案：C
 二、双项选择题
7．解析：温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A项正确，B项错误；设达平衡时，B的改变量为x mol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2－x) mol、(3－x) mol、x mol、x mol，设容器体积为1 L，则平衡常数K＝1＝x22－x3－x，解得：x＝1.2，B的转化率＝1.2÷3＝40%，所以C项正确，D项错误。
答案：AC
7题变式
7－1.解析：对于氢气与碘蒸气合成碘化氢的反应来说，反应前后气体体积没有发生变化。因此在一固定容积的密闭容器中，不管该可逆反应是从正反应开始还是从逆反应开始，不管该反应是否达到平衡状态，容器中混合气体的密度始终是不变的，显然A项不是平衡时的标志。在H2、I2、HI气体中只有I2蒸气具有颜色(紫红色)，当混合气体的颜色不变时，实质上就意味着I2的浓度不再变化，也就是反应混合物各组成成分的含量保持不变，故B选项正确。H2、I2、HI的浓度相等时，并不表示各物质的浓度保持不变，故C项错误。I2在混合气体中体积分数不变就表示各物质的浓度不再发生变化，
故D选项正确。
答案：BD
7－2.解析：平衡常数数学表达式的分子和分母分别为两个浓度的乘积，因此K的单位不可能为mol/L；该反应是放热反应，升高温度平衡左移，所以K2＜K1,B是正确的；本反应是等摩尔的CO和H2O(g)起反应，因此无论温度升降、压强变化， c (CO)= c (H2O),选项C也正确；升高温度平衡左移，因此c2(CO)比c1(CO)大，D项错误。
答案：BC
8．解析：t越大K越大，说明该反应为吸热反应，即a＞0，A正确；v正(H2)＝v逆(H2O)时该反应才达到化学平衡状态，B错误；方程式左右两边的计量数之和相等，压强对该反应平衡无影响，缩小体积以增大压强，平衡不移动，C错误；830 ℃时，K＝1，故c(CO2)•c(H2)＝c(CO)•c(H2O)，D正确。
答案：AD
三、非选择题
9．解析：(1)该反应为气体体积减小的反应，a正确；根据质量守恒，判断出b错误；平衡时，各成分浓度不变，c正确；消耗H2及生成CH3OH均为正反应，d错误。
(2)T2条件下，反应先达到平衡，故T2>T1，温度越高，CO转化率越低，故该反应为放热反应，即ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，故K1>K2。
答案：(1)ac　(2)①<　②>
10．解析：(1)反应①的平衡常数随温度的升高而增大，说明温度升高，平衡正向移动，反应①的正反应为吸热反应。
(2)K1＝cCOcCO2，K2＝cH2cH2O，故K3＝cCO•cH2OcCO2•cH2＝K1/K2。
(3)当973 K时，K3＝K1K2＝1.472.38≈0.62，而当1 173 K时，K3＝K1K2＝2.151.67≈1.29，反应③的平衡常数随温度升高而增大，故反应③的正反应为吸热反应，升高温度，可使平衡正向移动；由于该反应前后气体分子数不变，改变容器体积，不能使平衡发生移动；使用催化剂也不能使平衡发生移动；减少生成物的量，能使平衡正向移动。
答案：(1)吸　(2)K3＝K1K2或K3＝cCO•cH2OcCO2•cH2　(3)DF
11．解析：(2)该反应是气体体积不变的反应，C项不正确；A项，N2的消耗和O2的生成分别表示正反应和逆反应，比例符合方程式中的化学计量数之比，正确；容器体积不变，反应前后气体的密度始终不变，B项错误。
(3)该反应为吸热反应，随着温度升高，反应速率加快，反应物转化率增大，平衡常数增大，A、C项正确；催化剂不能影响化学平衡，B项错误。
(4)由于该反应前后气体体积不变，故不受压强影响，反应达到平衡后再充入NO，达到平衡后相当于对原平衡的加压过程，故NO的体积分数不变。
(5)该反应的平衡常数表达式为c2NOcN2×cO2，将所给物质浓度带入表达式求浓度商：3.0×10－322.5×10－1×4.0×10－2＝9×10－4<64×10－4，故反应向正反应方向进行。
答案：(1)0.05 mol/(L•min)　
(2)AD
(3)AC
(4)不变
(5)向正反应方向进行　因为浓度商Qc<K
12．解析：(1)由达到平衡所用的时间看，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别是500 ℃和300 ℃时的曲线，所以温度降低，甲醇的物质的量增多，可以认为降低温度时，平衡右移，所以这是一个放热反应，ΔH＜0。
(2)曲线Ⅰ为500 ℃时的曲线，所以甲醇的平均反应速率v(CH3OH)＝nB3tB mol•L－1•min－1，故氢气的平均反应速率v(H2)＝2nB3tB       mol•L－1• min－1。
(3)平衡常数表达式由化学方程式可以直接写出；因为正反应是放热反应，所以温度升高，平衡左移，K值减小。
(4)根据该题特定的反应环境，且由提示信息可知，二氧化碳与铜可以生成Cu2O。
答案：(1)＜　(2)2nB3tB mol•L－1•min－1
(3)cCH3OHcCO×c2H2　减小
(4)Cu2O＋CO 2Cu＋CO2

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