跟踪检测（四十一）关注2大解题关键——平衡状态与平衡移动1．(2021·沈阳段考)下列内容与结论不对应的是(　　)选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)该过程的ΔS＞0B硝酸铵溶于水可自发进行因为ΔS＞0C一个反应的ΔH＞0、ΔS＜0该反应一定不能自发进行DH2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1、ΔS＝8J·mol－1·K－1该反应在任何温度下均可自发进行解析：选A　H2O(g)变成H2O(l)，气体总分子数减小，则有ΔS＜0，A符合题意。硝酸铵溶于水是一个可自发进行的吸热过程，硝酸铵发生电离：NH4NO3===NH＋NO，自由移动的离子数目增多，则有ΔS＞0，B不符合题意。若一个反应的ΔH＞0，ΔS＜0，则有ΔH－TΔS＞0，则该反应一定不能自发进行，C不符合题意。反应H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，则有ΔH－TΔS＜0，该反应在任何温度下均可自发进行，D不符合题意。2．下列事实能用勒夏特列原理来解释的是(　　)A．SO2氧化为SO3，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)　ΔH<0C．H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)＋I2(g)2HI(g)D．实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO解析：选D　加入催化剂有利于加快反应速率，但不会引起平衡移动，不能用勒夏特列原理解释，A错误；合成氨的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应，是从反应速率不能太低和催化剂的活性两方面考虑，不能用勒夏特列原理解释，B错误；在反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡状态下，增大压强，浓度增加，颜色加深，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，C错误；氯气和水的反应是可逆反应，饱和食盐水中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，减小氯气溶解度，实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释，D正确。 3．(2021·湖北八校联考)已知X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH＜0。反应发生后，t1时达到平衡，t2时改变条件，t3时达到新平衡，则t2时改变的条件可能是(　　)A．升高温度　　　　　　B．减小Z的浓度C．增大压强D．增大X或Y的浓度解析：选A　由题图可知，t2时改变条件，X或Y的浓度逐渐增大，Z的浓度逐渐减小，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，X和Y的浓度增大，Z的浓度减小，A符合题意。减小Z的浓度，平衡正向移动，X、Y的浓度逐渐减小，B不符合题意。增大压强，平衡不移动，但容器的体积缩小，X、Y、Z的浓度均增大，C不符合题意。增大X或Y的浓度，平衡正向移动，则Z的浓度增大，D不符合题意。4．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　)A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变解析：选C　该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学反应是否达到平衡状态的标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值(NH3为，CO2为)。5．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)选项改变条件新平衡与原平衡比较A升高温度X的转化率变小B增大压强X的浓度变小C充入一定量YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数变小解析：选A　升高温度，平衡逆向移动，则X的转化率变小，A正确。增大压强，平衡 正向移动，由于容器的体积减小，则达到新平衡后X的浓度仍变大，B错误。充入一定量的Y，平衡正向移动，X的转化率增大，但Y的转化率减小，C错误。使用适当催化剂，可改变化学反应速率，但平衡不移动，则X的体积分数不变，D错误。6．(天津高考)室温下，向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是(　　)A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC．若反应物均增大至2mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D．若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间解析：选D　加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成C2H5Br，B项正确；原反应物按物质的量之比1∶1加入，又按物质的量之比1∶1反应，两者的平衡转化率之比为1∶1；若将反应物均增大至2mol，其平衡转化率之比仍为1∶1，C项正确；温度提高至60℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断反应达到平衡的时间，D项错误。7．向一体积为2L的恒容密闭容器里充入1molN2和4molH2，在一定温度下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。10秒时达到平衡，c(NH3)为0.4mol·L－1。下列说法正确的是(　　)A．该反应达到平衡时H2的转化率为40%B．降低温度能使混合气体的密度增大C．向该容器中充入N2，平衡正向移动D．研发高效催化剂可大大提高NH3的产率解析：选C　A项，根据题中数据可知，NH3的生成量为0.8mol，则H2的减少量为1.2mol，α(H2)＝×100%＝30%，错误；B项，降低温度，平衡正向移动，但气体总质量不变，容器体积不变，则密度不变，错误；C项，体积不变，充入N2，c(N2)增大，平衡正向移动，正确；D项，催化剂不能使平衡发生移动，因此各物质的转化率不变、产率不变，错误。8．(2021·衡阳八中月考)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0，在一定条件下达到平衡状态，时间为t1时改变条件。化学 反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．维持温度、容积不变，t1时充入SO3(g)B．维持压强不变，t1时升高反应体系温度C．维持温度、容积不变，t1时充入一定量ArD．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)解析：选D　维持温度、容积不变，t1时充入SO3(g)，此时正、逆反应速率均增大，A项错误；维持压强不变，t1时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，平衡逆向移动，B项错误；维持温度、容积不变，t1时充入一定量Ar，正、逆反应速率都不变，C项错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)，该时刻反应物的浓度均减小，生成物的浓度增大，则逆反应速率增大，正反应速率减小，D项正确。9．处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)　ΔH>0，不改变其他条件，下列说法正确的是(　　)A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析：选B　焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因该反应的正反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C错误；向体系中注入H2，平衡将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度比原来大，D错误。10．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在①中加入CaO，在②中不加其他任何物质，在③中加入NH4Cl晶体，发现①中红棕色变深，③中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]下列叙述正确的是(　　)A．2NO2N2O4是放热反应B．NH4Cl溶于水时放出热量 C．烧瓶①中平衡混合气体的相对分子质量增大D．烧瓶③中气体的压强增大解析：选A　加CaO的烧杯①中温度升高，①中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的相对分子质量减小；③中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯③中温度降低，由此可说明2NO2N2O4是放热反应，NH4Cl溶于水时吸收热量。11．PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2L密闭容器中，在一定条件下发生下述反应，并于10min时达到平衡：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)　ΔH<0。有关数据如下：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始浓度/(mol·L－1)2.01.00平衡浓度/(mol·L－1)c1c20.4下列判断不正确的是(　　)A．10min内，v(Cl2)＝0.04mol·L－1·min－1B．当容器中Cl2为1.2mol时，反应达到平衡C．升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时PCl3的转化率升高D．平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)<0.2mol·L－1解析：选C　由题意可知c1＝1.6，c2＝0.6。A项，v(Cl2)＝＝0.04mol·L－1·min－1；B项，反应达到平衡时Cl2的物质的量为0.6mol·L－1×2L＝1.2mol；C项，正反应是放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率降低；D项，平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2相当于压强减小一半，平衡向逆反应方向移动，c(PCl5)<0.2mol·L－1。12.某温度下，将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0，容器中H2的物质的量随时间的变化关系如图中的实线所示。图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H2的物质的量随时间的变化关系。下列说法正确的是(　　)A．从反应开始至a点，v(CO2)＝0.9mol·L－1·min－1B．曲线Ⅰ对应的条件改变可能是减小压强C．曲线Ⅱ对应的条件改变可能是充入氢气D．该温度下，此反应的化学平衡常数的数值为0.5 解析：选D　由题图可知，a点氢气的物质的量为4.4mol，参加反应的氢气的物质的量为8mol－4.4mol＝3.6mol，氢气的浓度变化量为＝1.8mol·L－1，故v(H2)＝＝0.9mol·L－1·min－1，速率比等于化学计量数之比，则v(CO2)＝v(H2)＝0.3mol·L－1·min－1，A项错误；由题图可知，曲线Ⅰ到达平衡的时间缩短，反应速率加快，平衡时氢气的物质的量增大，平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，说明是升高温度，B项错误；条件改变如果是充入氢气，平衡正向移动，反应速率加快，但氢气的总量应比条件改变前多，而曲线Ⅱ速率加快，氢气的量变少，C项错误；由题图可知，该温度平衡时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气的物质的量为8mol－2mol＝6mol，氢气的浓度变化量为3mol·L－1，则：　　　　　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)开始/(mol·L－1)3　　　4　　　　0　　　　0变化/(mol·L－1)1311平衡/(mol·L－1)2111故该温度下平衡常数K＝＝0.5，D项正确。13．在一个体积为2L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量随时间的变化关系如图所示。(1)反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝____________________________。(2)反应进行至2min时，若只升高温度，曲线发生的变化如图所示，3min时再次达到平衡，则ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。(3)5min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是________(填字母)。A．v正先增大后减小　　　　B．v正先减小后增大 C．v逆先增大后减小D．v逆先减小后增大表示n(CO2)变化的曲线是_____(填图中曲线的字母编号)。(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：________________________________________________________________________。解析：(1)Fe―→FeO，固体质量增加3.2g，说明生成了FeO0.2mol，由物质的量之比等于化学计量数之比知，n(CO2)＝0.2mol，v(CO2)＝＝0.1mol·L－1·min－1。(2)由于建立新平衡时CO物质的量增加，可知升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热，ΔH>0。(3)充入一定量CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5min时CO2浓度不变，正反应速率不变，充入CO后，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。答案：(1)0.1mol·L－1·min－1　(2)>　(3)C　b　(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变；或固体总质量保持不变14．肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。(1)800℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0，若开始向容器中加入1mol·L－1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图中曲线Ⅰ所示。①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言，改变的条件可能是________。②请在图中绘制出在其他条件与反应Ⅰ相同，反应在820℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。(2)已知N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57.20kJ·mol－1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：时间/min051015202530c(X)/(mol·L－1)0.2c0.60.61.0c1c1c(Y)/(mol·L－1)0.6c0.40.40.4c2c2①c(X)代表________(填化学式)的浓度。②前10min内用NO2表示的反应速率为___________________________________； 20min时改变的条件是________________________________________________；重新达到平衡时，NO2的百分含量________(填字母)。a．增大　　b．减小　　c．不变　　d．无法判断解析：(1)①由于Ⅱ达到平衡时产率与Ⅰ相同但所用时间减少，故改变的条件是使用催化剂；②温度升高，反应速率加快且有利于平衡正向移动，因此达到平衡所用时间比Ⅰ少但比Ⅱ多，NO的产率高于0.6。(2)①由表中数据知，X代表的物质浓度增加值是Y代表的物质浓度减小值的二倍，故X代表NO2，Y代表N2O4；②0～10min内，NO2浓度增加了0.4mol·L－1，故v(NO2)＝0.04mol·L－1·min－1；20min时，NO2浓度增大而N2O4浓度不变，故改变的条件是向容器中加入0.8molNO2；由于温度保持不变，故K是定值，将平衡常数表达式变换为＝，由于c(NO2)肯定增大，故减小，故减小，所以混合物中NO2百分含量减小。答案：(1)①使用催化剂②(2)①NO2　②0.04mol·L－1·min－1　向容器中加入0.8molNO2(其他合理答案也可)　b15．氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是________。A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2C．容器内的总压强不再随时间而变化D．混合气体的密度不再随时间变化(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：时间/minCH4/molH2O/molCO/molH2/mol00.401.0000 5a0.80c0.6070.20b0.20d100.210.810.190.64①分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？______(填“是”或“否”)，前5min反应的平均反应速率v(CH4)＝____________________。②反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是________。A．减少CH4的物质的量B．降低温度C．升高温度D．充入H2(3)氨的催化氧化：4NH3＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1L密闭容器中充入4molNH3(g)和5molO2(g)，保持其他条件不变，测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0；T0℃下，NH3的转化率为________。解析：(1)3v逆(NH3)＝2v正(H2)时反应达到平衡，A项错误；生成mmolN2，必生成3mmolH2，但反应不一定达到平衡，B项错误；此反应为反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变可以说明反应达到平衡状态，C项正确；混合气体总质量不变，容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。(2)①根据反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，结合表中数据5min时H2为0.60mol，可知CO为0.20mol，即c＝0.20，则a＝0.20,7min时，各物质的物质的量与5min时相同，所以5min时反应达到平衡；v(CH4)＝＝0.02mol·L－1·min－1。②10min时，只有CO的物质的量减少，其他物质的物质的量都增加，所以原因只能是充入氢气，使平衡逆向移动，选D。(3)由图像可知，NO的浓度达到最大值后，随温度升高，NO的浓度又逐渐减小，所以该反应的ΔH＜0；T0℃时，c(NO)＝3.0mol·L－1，则反应消耗的n(NH3)＝3.0mol，NH3的转化率为×100%＝75%。答案：(1)C　(2)①是　0.02mol·L－1·min－1　②D　(3)＜　75%