高考化学平衡综合练习题

高考化学平衡综合练习题一、化学平衡状态的判断与特征例题1：在一定温度下的恒容密闭容器中，发生反应：2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)。下列哪些物理量不再发生变化时，不能表明该反应已达到平衡状态？A.混合气体的颜色B.混合气体的压强C.混合气体的密度D.混合气体的平均摩尔质量提示：化学平衡状态的本质是正逆反应速率相等，宏观表现是各组分的浓度（或含量）保持不变。判断依据需结合反应特点（气体分子数变化、有无颜色变化等）及物理量是否为“变量”。解析：A项，NO₂为红棕色气体，N₂O₄为无色，颜色不变意味着NO₂浓度不变，可判断平衡；B项，该反应前后气体分子数不等，压强不变说明各气体浓度不变，可判断平衡；C项，恒容条件下，反应体系中气体总质量不变（质量守恒），体积不变，故密度始终不变，不能作为平衡标志；D项，混合气体总质量不变，总物质的量随反应进行而变化，平均摩尔质量（m/n）不变时，说明n不变，可判断平衡。答案：C。例题2：在一个固定容积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A(g)+B(g)⇌3C(g)+D(g)，达到平衡时，C的浓度为wmol/L。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为wmol/L的是（）A.4molA+2molBB.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molD提示：本题考查化学平衡的建立与等效平衡思想。对于反应前后气体分子数不变的反应（Δn(g)=0），只要起始投料“相当”，即可建立等效平衡；对于Δn(g)≠0的反应，需“等量”投料（恒温恒容）。解析：原反应Δn(g)=(3+1)-(2+1)=1≠0，恒温恒容下，需起始投料与原平衡完全相同（或通过“一边倒”转化后相同）才能达到相同平衡状态，C浓度才为wmol/L。A项，投料为原两倍，平衡时C浓度大于w；B项，将3molC和1molD完全转化为A和B，得2molA+1molB，与原起始相同，再加原起始的A和B，总量为4molA+2molB，与A项类似；C项，转化后得2molA+2molB，B过量；D项，3molC+1molD完全转化恰好为2molA+1molB，与原起始相同。答案：D。二、影响化学平衡移动的因素及勒夏特列原理的应用例题3：对于可逆反应：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)ΔH<0，下列说法正确的是（）A.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向逆反应方向移动B.增大压强，正反应速率增大，逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动C.加入催化剂，正逆反应速率同等程度增大，平衡不移动D.增大N₂的浓度，平衡向正反应方向移动，H₂的转化率一定增大，N₂的转化率一定减小提示：勒夏特列原理指出，改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强），平衡将向减弱这种改变的方向移动。需注意速率变化与平衡移动的关系，以及转化率的变化分析。解析：A项，升高温度，正逆反应速率均增大，因正反应放热，平衡向逆反应方向移动，A错误；B项，增大压强，气体反应速率均增大，该反应正方向气体分子数减少，平衡正向移动，B正确；C项，催化剂同等程度改变正逆反应速率，平衡不移动，C正确；D项，增大N₂浓度，平衡正向移动，H₂转化率增大，N₂自身转化率因总量增加而减小，D正确。答案：BCD。例题4：某温度下，在密闭容器中发生反应：2M(g)+N(g)⇌2E(g)。若开始时只充入2molE(g)，达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%。若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，达平衡时M的转化率为（）A.20%B.40%C.60%D.80%提示：本题可通过“等效平衡”思想，将两种投料方式联系起来，利用压强变化求出平衡时各物质的量，进而计算转化率。解析：设开始只充入2molE时，达平衡时转化的E为2xmol。2E(g)⇌2M(g)+N(g)起始：2mol00转化：2x2xx平衡：2-2x2xx总物质的量n总=(2-2x)+2x+x=2+x。依题意，压强增大20%，即n总=2mol×(1+20%)=2.4mol，故2+x=2.4，x=0.4mol。平衡时M为0.8mol，N为0.4mol，E为1.2mol。该平衡状态与起始充入2molM和1molN达平衡时是等效的（因反应前后气体分子数不等，恒温恒容下，“一边倒”后投料相同）。设开始充入2molM和1molN时，M的转化率为α。2M(g)+N(g)⇌2E(g)起始：210转化：2αα2α平衡：2-2α1-α2α由等效平衡知，平衡时M的物质的量应相等：2-2α=0.8，解得α=0.6，即60%。答案：C。三、化学平衡常数（K）的计算与应用例题5：已知反应：CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)ΔH。某温度下，在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO和1molH₂O(g)，达平衡时测得CO₂为0.5mol。（1）计算该温度下此反应的平衡常数K。（2）若保持温度不变，再充入0.5molCO和0.5molH₂O(g)，平衡将如何移动？再次达到平衡时，CO的转化率是多少？提示：平衡常数K只与温度有关，表达式中各物质的浓度为平衡浓度。Qc（浓度商）与K的相对大小可判断平衡移动方向。解析：（1）反应在1L容器中进行，各物质浓度数值等于其物质的量。CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)起始浓度(mol/L)：1100转化浓度(mol/L)：0.50.50.50.5平衡浓度(mol/L)：0.50.50.50.5K=[CO₂][H₂]/([CO][H₂O])=(0.5×0.5)/(0.5×0.5)=1。（2）再充入0.5molCO和0.5molH₂O(g)后，初始浓度变为：[CO]=0.5+0.5=1mol/L，[H₂O]=0.5+0.5=1mol/L，[CO₂]=0.5mol/L，[H₂]=0.5mol/L。Qc=(0.5×0.5)/(1×1)=0.25<K=1，平衡正向移动。设再次达到平衡时，CO又转化了ymol/L。CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)新起始浓度(mol/L)：110.50.5转化浓度(mol/L)：yyyy新平衡浓度(mol/L)：1-y1-y0.5+y0.5+yK=[(0.5+y)(0.5+y)]/[(1-y)(1-y)]=1，解得y=0.25。CO的总转化率=(初始转化0.5+再次转化0.25)/(初始1+再充0.5)×100%=0.75/1.5×100%=50%。（或直接根据K=1，该反应起始投料比等于计量数比时，转化率始终为50%）。答案：（1）K=1；（2）平衡正向移动，CO转化率为50%。四、综合分析与图像题例题6：在密闭容器中进行如下反应：X₂(g)+Y₂(g)⇌2Z(g)，已知X₂、Y₂、Z的起始浓度分别为amol/L、bmol/L、0.2mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是（）A.X₂为0.3mol/LB.Y₂为0.4mol/LC.Z为0.3mol/LD.X₂为0.2mol/L、Y₂为0.2mol/L提示：本题考查可逆反应的限度，即各物质浓度的取值范围应介于完全正向反应和完全逆向反应的极值之间（不包括极值）。解析：采用“极端假设法”。若反应完全正向进行：X₂+Y₂⇌2Z起始：ab0.2正向转化：0.10.10.2(使Z变为0.4)平衡极值：a-0.1b-0.10.4若反应完全逆向进行：逆向转化：0.10.10.2(使Z变为0)平衡极值：a+0.1b+0.10故平衡时：a-0.1<[X₂]<a+0.1b-0.1<[Y₂]<b+0.10<[Z]<0.4由于a、b初始浓度未知，但选项D中X₂和Y₂浓度均为0.2mol/L，若a=0.1，b=0.1，则正向完全转化后X₂、Y₂浓度为0，逆向完全转化后为0.2、0.2，故平衡时可能为0.2、0.2（此时Z为0）。但通常认为可逆反应不能进行到底，Z浓度不可能为0，故D选项需谨慎。而C选项Z为0.3mol/L，在0-0.4之间，是可能的。答案：C。例题7：某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应A₂(g)+3B₂(g)⇌2AB₃(g)ΔH<0的化学平衡状态的影响，得到如下图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量）。（此处应有图像：横坐标为B₂的起始物质的量，纵坐标为AB₃的平衡体积分数，图中有两条曲线，分别对应T₁和T₂，且T₁曲线在T₂曲线上方，两条曲线均随n(B₂)增大先增后趋平）根据上图可得出的判断结论正确的是（）A.正反应一定是放热反应B.T₁>T₂C.若T₂不变，增大压强，AB₃的体积分数减小D.达到平衡时，AB₃的体积分数随n(B₂)的增大而增大提示：分析图像时，需明确横纵坐标含义，控制变量（如温度、压强、浓度），结合勒夏特列原理判断曲线变化趋势及对应条件。解析：A项，由图可知，相同n(B₂)时，T₁下AB₃体积分数大于T₂，即温度低有利于AB₃生成，正反应为放热反应（ΔH<0），升温平衡逆向移动，AB₃体积分数减小，故T₁<T₂，A正确，B错误；C项，该反应正方向气体分子数减少，增大压强平衡正向移动，AB₃体积分数增大，C错误；D项，由图可知，AB₃体积分数随n(B₂)增大先增大后趋于平缓（因A₂浓度逐渐减小，B₂转化率降低），并非一直增大，D错误。答案：A。五、备考建议与总结化学平衡的复习应注重以下几点：1.夯实基础：深刻理解化学平衡状态的定义、特征及判断依据，熟练掌握勒夏特列原理的内涵。2.理清关系：明确浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和化学平衡的影响，区分“速率变化”与“平衡移动”的关系。3.掌握方法：熟练运用“三段式”进行平衡常数、转化率等的计算；学会用“等效平衡”思想分析复杂平衡问题；