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第四單元 化學(xué)平衡 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題包括16小題，每小題3分，共48分) 1．已知“凡氣體分子總數(shù)增大的反應(yīng)通常是熵增加的反應(yīng)”。下列反應(yīng)不可能自發(fā)進行的是(　　) A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0 B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0 C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0 2．在一密閉容器中進行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L。當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，可能存在的數(shù)據(jù)是(　　) A．SO2為0.4 mol/L、O2為0.2 mol/L B．SO3為0.25 mol/L C．SO2、SO3均為0.15 mol/L D．SO3為0.4 mol/L 3．某一處于平衡狀態(tài)的反應(yīng)：X(g)＋3Y(g)2Z(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。為了使平衡向生成Z的方向移動，下列可以采用的措施是(　　) ①升高溫度?、诮档蜏囟取、墼龃髩簭姟、軠p小壓強?、菁尤氪呋瘎、抟迫 A．①④⑥　　　　　　　　　B．②④⑤　　　　　　　　　 C．①③⑤　　　　　　　　　D．②③⑥ 4．某溫度下，反應(yīng)SO2(g)＋O2(g)SO3(g)的平衡常數(shù)K1＝50，在同一溫度下，反應(yīng)2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)K2的值為(　　) A．2 500 B．100 C．410－4 D．210－2 5．在一密閉容器中充入A、B、C三種氣體，保持一定溫度，在t1～t4時刻測得各物質(zhì)的濃度如下表。 測定時刻/s t1 t2 t3 t4 c(A)/(molL－1) 6 3 2 2 c(B)/(molL－1) 5 3.5 3 3 c(C)/(molL－1) 1 2.5 3 3 據(jù)此判斷下列結(jié)論正確的是(　　) A．在t3時刻反應(yīng)已經(jīng)停止 B．t1～t4時刻，A的轉(zhuǎn)化率比B的轉(zhuǎn)化率低 C．在容器中發(fā)生的反應(yīng)為2A＋B2C D．增大壓強，達平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大 6．一定條件下，通過下列反應(yīng)可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH<0，若反應(yīng)在恒容的密閉容器中進行，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．達到化學(xué)平衡前，容器內(nèi)壓強始終不變 B．達到化學(xué)平衡時，其他條件不變，分離出S(l)，正反應(yīng)速率增大 C．達到化學(xué)平衡時，其他條件不變，升高溫度可提高SO2的轉(zhuǎn)化率 D．其他條件不變，使用不同催化劑，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變 7．在一密閉容器中，反應(yīng)aA(g)bB(g)達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當(dāng)達到新的平衡時，B的濃度是原來的60%，則(　　) A．平衡向逆反應(yīng)方向移動了 B．物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小了 C．物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大了 D．a(chǎn)>b 8．下列敘述及解釋正確的是(　　) A．2NO2(g)(紅棕色)N2O4(g)(無色)　ΔH<0，在平衡后，對平衡體系采取縮小容積、增大壓強的措施，因為平衡向正反應(yīng)方向移動，故體系顏色變淺 B．H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，在平衡后，對平衡體系采取增大容積、減小壓強的措施，因為平衡不移動，故體系顏色不變 C．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3(紅色)＋3KCl，在平衡后，加少量KCl，因為平衡向逆反應(yīng)方向移動，故體系顏色變淺 D．對于N2＋3H22NH3，平衡后，壓強不變，充入O2，平衡左移 9．在一定溫度下，反應(yīng)H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常數(shù)為10。若將1.0 mol的HX(g)通入體積為1.0 L的密閉容器中，在該溫度時HX(g)的最大分解率接近于(　　) A．5% B．17% C．25% D．33% 10．低溫脫硝技術(shù)可用于處理廢氣中的氮氧化物，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH＜0。在恒容的密閉容器中，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．平衡時，其他條件不變，升高溫度可使該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大 B．平衡時，其他條件不變，增加NH3的濃度，廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率減小 C．單位時間內(nèi)消耗NO和N2的物質(zhì)的量比為1∶2時，反應(yīng)達到平衡 D．其他條件不變，使用高效催化劑，廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率增大 11．目前工業(yè)上利用甲烷催化裂解生產(chǎn)不含一氧化碳和二氧化碳的清潔氫氣。該過程多用鐵、鈷和鎳等過渡金屬納米催化劑：CH4(g)C(s)＋2H2(g)，已知溫度升高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率增大。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．甲烷裂解屬于吸熱反應(yīng) B．在反應(yīng)體系中加催化劑，反應(yīng)速率增大 C．增大體系壓強，不能提高甲烷的轉(zhuǎn)化率 D．在1 500 ℃以上時，甲烷的轉(zhuǎn)化率很高，但幾乎得不到炭黑，是因為在高溫下該反應(yīng)為放熱反應(yīng) 12．將1 mol I2(g)和2 mol H2(g)置于2 L密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：I2(g)＋H2(g)2HI(g)　ΔH<0。10 min后達到平衡，HI的體積分?jǐn)?shù)φ(HI)隨時間變化的關(guān)系如圖中曲線Ⅱ所示。若改變反應(yīng)條件，φ(HI)的變化如圖曲線Ⅰ所示，則該條件可能是(　　) A．恒容條件下升高溫度 B．恒溫恒容條件下加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎? C．恒溫條件下擴大容器的容積 D．增大反應(yīng)物中H2的濃度 13．下列事實不能用勒夏特列原理(平衡移動原理)解釋的是(　　) ①溴水中存在化學(xué)平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，當(dāng)加入AgNO3溶液后，溶液顏色變淺?、阼F在潮濕的空氣中易生銹?、鄱趸c四氧化二氮的平衡體系，增大壓強后顏色加深?、芎铣砂狈磻?yīng)，為提高氨的產(chǎn)率，理論上應(yīng)采取降低溫度的措施?、葩c與氯化鉀共融制備鉀：Na(l)＋KCl(l)K(g)＋NaCl(l)?、薹磻?yīng)CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，達到化學(xué)平衡后，升高溫度體系的顏色加深 A．①④ B．②③ C．②⑥ D．②③⑥ 14．電鍍廢液中Cr2O可通過下列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鉻黃(PbCrO4)：Cr2O(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq)　ΔH<0，該反應(yīng)達平衡后，改變橫坐標(biāo)表示的反應(yīng)條件，下列示意圖正確的是(　　) 15．對于可逆反應(yīng)2AB3(g)2A(g)＋3B2(g)　ΔH＞0，下列圖像不正確的是(　　) 16.已知反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJmol－1。一定條件下，向容積為1 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化的曲線如圖所示。下列敘述中正確的是(　　) A．升高溫度能使增大 B．反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為75% C．3 min時，用CO2表示的正反應(yīng)的反應(yīng)速率等于用CH3OH表示的逆反應(yīng)的反應(yīng)速率 D．從反應(yīng)開始到反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)＝0.075 molL－1min－1 題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 二、非選擇題(本題包括4小題，共52分) 17．(14分)(Ⅰ)已知在448 ℃時，反應(yīng)H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1為49，則該溫度下反應(yīng)2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常數(shù)K2為________；反應(yīng)H2(g)＋I2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K3為__________。 (Ⅱ)在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列問題： (1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K＝__________。 (2)該反應(yīng)為__________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。 (3)能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。 A．容器中壓強不變 B．混合氣體中c(CO)不變 C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO) (4)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)＝c(CO)c(H2O)。試判斷此時的溫度為__________℃。 (5)在800 ℃時，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2 mol/L，c(H2)為1.5 mol/L，c(CO)為1 mol/L，c(H2O)為3 mol/L，則下一時刻，反應(yīng)向__________(填“正向”或“逆向”)進行。 18．(10分)工廠利用甲烷與氯氣的反應(yīng)原理制取氯甲烷，為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl4，以減少其對臭氧層的破壞，化學(xué)家研究在催化條件下，通過下列反應(yīng)：CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)，使CCl4轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考慮副反應(yīng))。在固定容積為2 L的密閉容器中，該反應(yīng)達到平衡后，測得如下數(shù)據(jù)： 實驗序號 溫度(℃) 初始n(CCl4)(mol) 初始n(H2)(mol) 平衡時n(CHCl3)(mol) 1 110 0.8 1.2 2 110 2 2 1 3 100 1 1 0.6 (1)此反應(yīng)在110 ℃時平衡常數(shù)為________。 (2)實驗1中，CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率為________。 (3)判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。 19．(10分)在一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容積的密閉容器里，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，進行到一定程度達到平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量(mol)，如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系才能保證達到平衡時，反應(yīng)混合物中三種氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時的完全相同。 請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)若a＝0，b＝0，則c＝__________。 (2)若a＝0.5，則b＝__________，c＝__________。 (3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c)_____________________________ ___________________________、 __________________。 20．(18分)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH<0在恒容條件下進行。改變其他反應(yīng)條件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖所示： 回答問題： (1)反應(yīng)的化學(xué)方程式中，a∶b∶c為________； (2)A的平均反應(yīng)速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列順序為__________________； (3)B的平衡轉(zhuǎn)化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________，其值是________； (4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是________，采取的措施是__________________________； (5)比較第Ⅱ階段反應(yīng)溫度(T2)和第Ⅲ階段反應(yīng)溫度(T3)的高低；T2________T3(填“>”“<”或“＝”)，判斷的理由是___________________________________________________； (6)達到第三次平衡后，將容器的體積擴大一倍，假定10 min后達到新的平衡，請在右圖中用曲線表示第Ⅳ階段體系中各物質(zhì)的濃度隨時間變化的趨勢(曲線上必須標(biāo)出A、B、C)。 參考答案與解析 1．[導(dǎo)學(xué)號75940061]　解析：選B。A為放熱、熵增反應(yīng)，一定可以自發(fā)進行；B為吸熱，熵減反應(yīng)，一定不可以自發(fā)進行；C為放熱、熵減反應(yīng)，低溫時可自發(fā)進行；D為吸熱、熵增反應(yīng)，高溫時可自發(fā)進行。 2．[導(dǎo)學(xué)號75940062]　解析：選B。從可逆反應(yīng)的特點分析解答。A項數(shù)據(jù)表明，題中0.2 mol/L SO3完全轉(zhuǎn)化成了SO2和O2，即達到化學(xué)平衡時，c(SO3)＝0 mol/L，錯誤；C項數(shù)據(jù)表明，SO2、SO3的濃度均減少了0.05 mol/L，錯誤；D項數(shù)據(jù)表明，SO2、O2完全轉(zhuǎn)化成了SO3，即達到化學(xué)平衡時，c(SO2)＝0 mol/L，c(O2)＝0 mol/L，錯誤。 3．[導(dǎo)學(xué)號75940063]　解析：選D。該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，則增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動；該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動。移去Z，平衡向正反應(yīng)方向移動。 4．[導(dǎo)學(xué)號75940064]　解析：選C。K2＝＝＝＝＝410－4。 5．[導(dǎo)學(xué)號75940065]　解析：選D?；瘜W(xué)平衡為動態(tài)平衡，A錯；通過計算可得A的轉(zhuǎn)化率為66.7%，B的轉(zhuǎn)化率為40%，B錯；在容器中發(fā)生的反應(yīng)為2A＋BC，C錯；增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，氣體總物質(zhì)的量減小，而質(zhì)量不變，所以達平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，D正確。 6．[導(dǎo)學(xué)號75940066]　解析：選D。因該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，達到化學(xué)平衡前容器內(nèi)壓強逐漸減小，A項錯誤；硫為液體，分離出硫不影響反應(yīng)速率，B項錯誤；升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，C項錯誤；只有溫度改變，才能影響反應(yīng)的平衡常數(shù)，D項正確。 7．[導(dǎo)學(xué)號75940067]　解析：選C。溫度不變，體積增大一倍，壓強減小，若平衡不移動，c(B)應(yīng)為原來的50%，現(xiàn)為60%，則平衡向正反應(yīng)方向移動了，則av(逆) ，故A正確；ΔH＞0，升高溫度平衡正向移動，AB3%減小，故B正確；增大壓強，平衡逆向移動，AB3%增大，故C正確；升高溫度平衡正向移動，AB3%轉(zhuǎn)化率增大，故D錯誤。 16．[導(dǎo)學(xué)號75940076]　解析：選B。該反應(yīng)ΔH<0，為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，n(CH3OH)減小，n(CO2)增大，減小，A項錯誤；反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為100%＝75%，B項正確；3 min時，c(CH3OH)＝c(CO2)，由于3 min后c(CH3OH)增大，c(CO2)減小，即v正>v逆，因此用CO2表示的正反應(yīng)的反應(yīng)速率大于用CH3OH表示的逆反應(yīng)的反應(yīng)速率，C項錯誤；0～10 min內(nèi)，v(CO2)＝＝0.075 molL－1min－1，根據(jù)同一反應(yīng)中不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，v(H2)＝3v(CO2)＝0.225 molL－1min－1，D項錯誤。 17．[導(dǎo)學(xué)號75940077]　解析：(Ⅰ)第2個反應(yīng)與第1個反應(yīng)互為逆反應(yīng)，平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系，第3個反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)與第1個反應(yīng)相比，縮小為一半，平衡常數(shù)也會發(fā)生變化，則K3＝K1。 (Ⅱ)通過表中K和溫度t的關(guān)系可知，溫度越高，K值越大，反應(yīng)正向進行的程度越大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)c(CO2)c(H2)＝c(CO)c(H2O)時，K＝1.0，此時溫度由表中數(shù)據(jù)可知為830 ℃。判斷反應(yīng)進行的方向時，可根據(jù)Qc與K的大小關(guān)系判斷，此時刻下，Qc＝＝＝1＞0.9，所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。 答案：(Ⅰ)　7 (Ⅱ)(1)　(2)吸熱 (3)BC　(4)830　(5)逆向 18．[導(dǎo)學(xué)號75940078]　解析：設(shè)實驗1中CCl4的轉(zhuǎn)化量為x molL－1， 　　　CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g) (molL－1) 0.4 0.6 0 0 轉(zhuǎn)化 (molL－1) x x x x 平衡 (molL－1) 0.4－x 0.6－x x x 　　　　CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g) (molL－1) 1 1 0 0 轉(zhuǎn)化 (molL－1) 0.5 0.5 0.5 0.5 平衡 (molL－1) 0.5 0.5 0.5 0.5 (1)根據(jù)實驗2中各數(shù)據(jù)得110 ℃時， K＝＝1。 (2)K＝＝1， 解得x＝0.24。 所以CCl4轉(zhuǎn)化率為100%＝60%。 (3)溫度由110 ℃降至100 ℃時，若平衡不發(fā)生移動，平衡時n(CHCl3)＝0.5 mol，現(xiàn)n(CHCl3)＝0.6 mol，說明平衡正向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)(或溫度為100 ℃時K＝2.25，大于110 ℃時的平衡常數(shù)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。 答案：(1)1　(2)60%　(3)放熱 19．[導(dǎo)學(xué)號75940079]　解析：(1)題干所給的條件是恒溫、恒容，反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)不相等的可逆反應(yīng)，改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)換算成化學(xué)方程式同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效，所以a＝0，b＝0時，c＝2。 (2)從正、逆反應(yīng)同時開始，開始時n(O2)＝b，n(SO3)＝c，則b＋＝1，0.5＋c＝2，解之得：b＝0.25，c＝1.5。 (3)對于恒溫、恒容條件下反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)不相等的可逆反應(yīng)，將方程式兩邊的所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為方程式一邊時，要化歸原值才能與原平衡等效，可知a＋c＝2，b＋＝1(或2b＋c＝2)。 答案：(1)2　(2)0.25　1.5 (3)a＋c＝2　b＋＝1(或2b＋c＝2) 20．[導(dǎo)學(xué)號75940080]　解析：本題主要考查化學(xué)平衡知識，意在考查學(xué)生對圖表的分析能力和繪制簡單圖像的能力。 (1)根據(jù)0～20 min，A、B、C三種物質(zhì)濃度的變化量可以確定a∶b∶c＝1∶3∶2。 (2)觀察圖像，第Ⅱ階段在第Ⅰ階段達到平衡的基礎(chǔ)上分離出產(chǎn)物C，恒容條件下壓強減小，平衡正向移動，反應(yīng)速率降低，第Ⅲ階段在第Ⅱ階段達到平衡的基礎(chǔ)上濃度沒有突變，反應(yīng)正向進行，恒容條件下改變的條件為降低溫度，反應(yīng)速率再次降低直至達到平衡。 (3)αⅠ(B)＝100%＝50%， αⅡ(B)＝100%＝38%， αⅢ(B)＝100%≈19.4%。 (6)第Ⅳ階段在第Ⅲ階段的基礎(chǔ)上將容器體積擴大一倍，A、B、C各自的濃度在0 min時變?yōu)樵瓉淼囊话耄w積擴大，壓強減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，直至達到新的平衡狀態(tài)，平衡時各自的濃度均比原平衡的濃度小，進而可畫出各自的濃度隨時間變化的曲線。 答案：(1)1∶3∶2 (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)αⅢ(B)　19.4% (4)正反應(yīng)方向　從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物C (5)>　此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動 (6) (注：只要曲線能表示出平衡向逆反應(yīng)方向移動及各物質(zhì)濃度的相對變化比例即可)