化学选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡习题

这是一份化学选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡习题，共13页。试卷主要包含了化学反应速率与平衡相关图像类型，化学平衡常数，化学平衡常数的有关计算等内容，欢迎下载使用。
化学平衡一、化学反应速率与平衡相关图像类型类型图像示例图像描述浓度─时间图各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。速率─时间图AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，导致反应速率减小。含量─时间─温度(压强)图在不同的温度下进行的反应，速率（斜率）不一致，达到平衡的时间不同、平衡时C%有差异（拐点呈现）恒压(温)线随着温度变化，转化率(α)的整体走势相同，但在等温不等压强时，转化率(α)存在差异【解题方法】该类图像题多涉及化学反应速率、化学平衡的有关问题。解决该类试题的关键是分析变化数据之间的关系以及曲线中的特殊点，如起点、开始变化点、平衡点等。具体步骤是：（1）看图象；（2）依据图象信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征；（3）)先拐先平；（4）定一议二。二、化学平衡常数1．化学平衡常数的概念与表达式（1）概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号K表示。（2）表达式对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝。  （3）应用已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)N2(g)＋H2(g)的平衡常数为K3。①写出K1和K2的关系式：K1＝K； ②写出K2和K3的关系式：K2·K3＝1；③写出K1和K3的关系式：K1·K＝1。（4）化学平衡常数表达式书写注意事项①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。3．化学平衡常数的意义已知：25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数KF2＋H22HF6.5×1095Cl2＋H22HCl2.57×1033Br2＋H22HBr1.91×1019I2＋H22HI8.67×102 请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。4．化学平衡常数的影响因素及应用已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下：T/K373473573673773K3.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×103 由上表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为放热(填“吸热”或“放热”)反应。三、化学平衡常数的有关计算1．计算模型——三段式法aA(g) ＋ bB(g) cC(g)＋dD(g)c(初)/mol·L－1               n1        n2        0     0Δc/mol·L－1                 x       x        x    xc(平)/mol·L－1               n1－x   n2－x     x    x2．计算思路（1）巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。（2）确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按1中“模式”列表。（3）解题设问题：明确“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。3．平衡转化率①含义：平衡时已转化了的某反应物的量与转化前(初始时)该反应物的量之比。②表达式对于可逆反应：aA＋bBcC＋dDαA＝×100%＝×100%αA＝×100%＝×100%【注意】平衡转化率与平衡常数均能表示化学反应进行的程度，但平衡常数不直观，转化率能更直观地表示化学反应进行的程度。   1．对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)反应的化学平衡常数的表达式为A．K＝ B．K＝C．K＝ D．K＝【答案】D【解析】化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，在表达式中不能出现固体或纯液体，则3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)反应的化学平衡常数的表达式为K＝，答案选D。2．可逆反应：2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商)A．Q不变，K变大，O2转化率增大          B．Q不变，K变大，SO2转化率减小C．Q变小，K不变，O2转化率减小          D．Q增大，K不变，SO2转化率增大【答案】C【解析】当可逆反应2SO2+O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，氧气的浓度增大，浓度商Q变小，平衡向右移动，氧气转化率减小，二氧化硫转化率增大，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，答案选C。【点睛】本题的易错点为氧气转化率的判断，要注意平衡状态下，增大一种物质的浓度，其余物质的转化率增大，自身的转化率反而减小。3．某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和 2molB进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)。反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，则下列说法正确的是A．该反应的化学平衡常数表达式是 K＝B．此时，B的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D．增加 B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大【答案】B【解析】可逆反应3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)的平衡常K=，A项错误；达到平衡，测得生成1.6mol C，由方程式可知，参加反应的B的物质的量为1.6mol×＝0.8mol，故B的转化率为×100%＝40%，B项正确；该反应正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，即向右移动，化学平衡常数只受温度影响，增大压强平衡常数不变，C项错误；增加B的浓度增大，平衡向正反应移动，A的转化率增大，B的转化率降低，D项错误。答案选B。4．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)（正反应为放热反应），673K、30MPa下，n（NH3）和n（H2）随时间t变化的关系如图所示。下列叙述中正确的是A．c点处正反应速率和逆反应速率相等B．a点的正反应速率比b点的大C．d点（t1时刻）和e点（t2时刻）处n（N2）不同D．在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率【答案】B【解析】c点反应物和生成物物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正、逆反应速率不相等，A项错误；从a点到b点，氢气的物质的量在逐渐减少，则其物质的量浓度在逐渐减少，所以正反应的反应速率在逐渐减小，即a点的正反应速率比b点的大，B项正确；d点和 e点都处于平衡状态，n（N2）不变，即d点和e点处n（N2）相等，C项错误；在t2时刻，该反应处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D项错误。答案选B。5．Cr2O72－可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O72－（aq）+2Pb2＋（aq）+H2O（l）2 PbCrO4（s）+2H＋（aq） ΔH< 0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是A． B．C．D．【答案】A【解析】△H＜0，升高温度平衡逆向移动，则平衡常数减小，A项正确；pH增大，则H+浓度降低，平衡正向移动，Cr2O72-的转化率会增大，与图象不符，B项错误；PbCrO4是固体，PbCrO4的多少不影响浓度，速率不变，C项错误；增大Pb2+的浓度，平衡正向移动，则Cr2O72-的物质的量会减小，与图象不符，D项错误。答案选A。6．反应mX(g)nY(g)＋pZ(g)    ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示，下列说法错误的是A．该反应的ΔH＞0B．m＜n＋pC．B、C两点化学平衡常数：KB＞KCD．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C)【答案】C【解析】根据图象可知：在压强不变时，升高温度，达到平衡时Y的体积分数增大，说明升高温度化学平衡向正反应方向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，该反应的正反应是吸热反应，所以△H >0，A项正确；根据图象可知，在温度不变时，增大压强，Y的体积分数减小，说明增大压强，化学平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，逆反应方向是气体体积减小的反应方向，所以m<n+p，B项正确；B的反应温度是300℃，C点的温度是500℃，由于该反应的正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，所以B、C两点化学平衡常数：KB<KC，C项错误；A、C两点温度相同，而压强C<A，增大压强，化学反应速率加快，所以A、C两点的反应速率v(A)<v(C)，D项正确。答案选C。7．已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0 ℃和20 ℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Y-t）如图所示。下列说法正确的是  A．b代表下CH3COCH3的Y-t曲线B．反应进行到20min末，H3COCH3的C．升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D．从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的【答案】D【解析】温度越高反应速率就越快，到达平衡的时间就越短，由图象可看出曲线b首先到达平衡，所以曲线b表示的是20℃时的Y-t曲线，A项错误；当反应进行到20min时，从图象中可以看出b曲线对应的转化分数高于a曲线对应的转化分数，这说明b曲线在20℃时对应的反应速率快，所以v(0℃)/v(20℃)＜1，B项错误；根据图象温度越高CH3COCH3转化的越少，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正方应是放热反应，C项错误；根据图象可以看出当反应进行到66min时a、b曲线对应的转化分数均相同，都是0.113，这说明此时生成的CH3COCH2COH（CH3）2一样多，所以从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH（CH3）2的△n(0℃)/△n(20℃)＝1，D项正确。答案选D。8．一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示。则下列对该反应的推断合理的是A．该反应的化学方程式为6A+2D3B+4CB．0～1s内， v(A)=v(B)C．0～5s内，B的平均反应速率为006mol·L-1·s-1D．5s时，v(A)=v(B)=v(C)=v(D)【答案】C【解析】由图像可知，A、D物质增加为生成物，B、C物质减少为反应物，根据变化的物质的量之比与系数之比相等写出化学方程式；v＝,以此计算化学反应速率。【详解】由图可知，反应达到平衡时A物质增加了1.2mol，D物质增加了0.4mol、B物质减少了0.6mol、C物质减少了0.8mol，故A、D为生成物，B、C为反应物，该反应的化学方程式为3B+4C6A+2D，A项错误；0～1s内，A、B的物质的量变化量不等所以v(A)≠v(B)，B项错误；0～5s内，B的平均反应速率v＝＝0.6mol·L-1·s-1，C项正确；5s时反应达到了化学平衡状态，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝6∶3∶4∶2，D项错误。答案选C。9．在2 L恒容密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)图中表示NO2的变化的曲线是________。(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。a．v(NO2)＝2v(O2)b．容器内压强保持不变c．v(NO)逆＝2v(O2)正d．容器内的密度保持不变(3)能够使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。a．及时分离出NO2气体b．增大O2的浓度【答案】(1)b   (2)b、c    (3)b【解析】(1)根据n(NO)随时间的变化可知3 s时反应达到平衡，NO的物质的量减少0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，浓度减小了0.013/2＝0.0065 mol·L－1，所以NO2的物质的量浓度由0增加到0.0065 mol·L－1，故b曲线正确。(2)a项，未指明反应进行的方向，不能判定反应是否达到平衡状态，错误；b项，因该反应前后有气体体积的变化，即未达到平衡时，压强一直在变化，容器内压强保持不变，反应达到平衡状态，正确；c项，用v(NO)、v(O2)表示时，方向相反，大小关系符合化学计量数之比，可以判断反应达到平衡状态，正确；d项，根据密度ρ＝m/V，因反应前后m(气)守恒，V(容)不变，故密度始终不变，无法判断反应达到平衡状态，错误；符合题意的选项只有b、c。(3)a项，及时分离出NO2气体，减小生成物浓度，平衡右移，反应速率减慢，不合题意，错误；b项，增大O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，符合题意，正确。【点睛】针对于有气体参与的反应的可逆反应，当反应前后气体的体积变化不为0时，其它条件不变的条件下，当混合气体的压强保持不变时，反应达到平衡状态；针对于有气体参与的反应的可逆反应，当反应前后气体的体积变化等于0时，当混合气体的压强保持不变时，不能判定反应是否达到平衡状态。因此用压强判定平衡状态时，要注意反应前后气体体积的变化情况。10．在一个体积为1 L的密闭容器中发生某化学反应：2A(g)B(g)+C(g)，三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800℃，实验Ⅲ在950℃。B、C的起始浓度都为0，反应物A的浓度(mol•L-1)随时间(min)的变化如图所示。试回答下列问题：（1）在实验Ⅰ中，反应在20～40 min内A的平均反应速率为________mol• L-1•min-1。实验Ⅱ和实验Ⅰ相比，可能隐含的反应条件是____________。（2）该反应的ΔH___________0，其判断理由是_____________。（3）实验Ⅰ第40 min末，若降低反应温度，达到新的平衡后，A的浓度不可能为________(填序号)。A．0.35 mol·L−1 B．0.4 mol·L−1 C．0.7 mol·L−1 D．0.8 mol·L−1（4）若反应在800℃进行，在该1 L的密闭容器中加入1 mol A、0.2 mol He，达到平衡时A的转化率应____________。A．等于86%             B．等于50%       C．小于50%      D．在50%～86%【答案】（1）7.5×10-3    实验Ⅱ中使用了催化剂    （2）＞    根据实验Ⅲ和实验Ⅰ的比较，可推测该反应升高温度，平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应    （3）AB    （4）B    【解析】（1）在实验Ⅰ中，反应在20～40min内A的平均反应速率为：v(A)＝＝＝7.5×10-3mol·L-1·min-1。实验Ⅱ和实验Ⅰ的平衡状态相同，且在实验Ⅱ中的反应速率更大，说明实验Ⅱ中使用了催化剂。（2）实验Ⅲ和实验Ⅰ相比较，温度升高，A的平衡浓度减小，说明正反应是吸热反应，降低温度，化学平衡向逆反应方向移动。（3）实验Ⅰ在第40 min末，A的平衡浓度为0.5 mol·L-1，降低温度，化学平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡时，A的浓度必大于0.5 mol·L-1，不可能是AB。（4）根据800℃时A的起始浓度为1.0 mol·L-1，达到平衡时A的浓度为0.5 mol·L-1，说明A的转化率为50%。若加入1 mol A和0.2 mol He，则使压强增大，因为是恒容条件，稀有气体对平衡无影响，则A的转化率仍为50%。    1．1000 K时，反应C(s)+2H2 (g)CH4(g)的K =8.28×107，当H2、CH4气体物质的量浓度分别为0.7 mol·L－1 、0.2 mol·L－1 时，上述反应A．正向移动 B．逆向移动 C．达到平衡 D．不一定【答案】A【解析】当H2、CH4气体物质的量浓度分别为0.7 mol·L－1 、0.2 mol·L－1 时，Q＝＝0.41＜K＝8.28×107，所以反应正向移动，答案选A。【点睛】本题考查化学平衡常数的应用，会根据Q、K的大小关系判断反应方向，若Q<K平衡正向移动；Q=K处于平衡状态；Q>K平衡逆向移动。2．已知合成氨反应N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) △H＜0，当反应器中按n(N2): n(H2)=1：3投料后，在不同温度下，反应达到平衡时，得到混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a，b，c如下图所示。下列说法正确的是A．曲线a对应的反应温度最高B．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)=K(Q)<K(N)C．相同压强下，投料相同，达到平衡所需时间关系为c>b>aD．N点时 c(NN3)=0.2 mol/L，则 N点的c(N2): c(NH3)=1:1【答案】D【解析】正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小，而a点氨的体积分数最大，所以曲线a对应的反应温度最低，A项错误；K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，所以K(M)=K(Q)，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，Q点的温度低于N，所以K(Q)＞K(N)，B项错误；相同压强下，投料相同，温度越高反应速率越快，达到平衡消耗时间越短，c、b、a的温度依次降低，所以达到平衡消耗时间关系为a＞b＞c，C项错误；N点时氨的物质的量的分数为20%，利用三段式，设N2转化率是b，N2的起始浓度为a，根据反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始        a        3a         0转化       ab      3ab      2ab平衡      a-ab    3a-3ab     2ab根据题意有＝20%，2ab＝0.2mol•L−1，所以a=0.3mol•L-1，b=，则N点的c(N2)：c(NH3)=(0.3-0.3×)：2×0.3×=0.2：0.2=1：1，D项正确。答案选D。3．425℃时，在两个1L密闭容器中分别发生化学反应，物质的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是A．图①中t0时，三种物质的物质的量相等B．图①中时，反应达到平衡状态C．图②中的可逆反应为2HI(g)H2(g)+I2(g)D．图①②中，当c(HI)=3.16mol/L时，两容器中的反应均达到平衡状态【答案】B【解析】图①中t0时，三种物质的物质的量浓度相等，此时还未达到平衡；由图②可知该图表示的可逆反应为2HI(g)H2(g)+I2(g)，当浓度不再变化时反应达到平衡状态。【详解】图①中t0时，三种物质的物质的量浓度相等，由于体系恒容，所以三者的物质的量也相等，A项正确；图①中t0时，三种物质的物质的量浓度相等，但t0后各物质的物质的量浓度发生改变，即t0时反应没有达到平衡状态，B项错误；由图②可知，该图表示的可逆反应为2HI(g)H2(g)+I2(g)，C项正确；图①、②中，当c(HI)=3.16mol/L时，两容器中的反应均达到平衡状态，D项正确。答案选B。4．对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H<0，下列研究目的和示意图相符的是 ABCD研究目的压强对反应的影响（p2＞p1）温度对反应的影响平衡体系中增加N2的浓度对反应的影响催化剂对反应的影响示意图    【答案】C【解析】该反应的反应前后为气体分子数减小的反应，压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，氨气体积分数增大，p2＞p1，p2速率大于p1，研究目的和示意图相不相符，A项错误；该反应正反应为放热反应，温度增大，平衡逆向移动，氮气转化率减小，研究目的和示意图不相符，B项错误；增加N2的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，研究目的和示意图相相符，C项正确；加入催化剂，反应速率加快，研究目的和示意图相不相符，D项错误。答案选C。5．反应：aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：回答问题：（1）反应的化学方程式中，a∶b∶c为　；（2）A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为　　　　　　　　　　　　　；（3）B的平衡转化率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，平衡移动的方向是　　　　　，采取的措施是　　　　；（5）比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低：T2　　　T3(填“>”“<”或“=”)，判断的理由是　；（6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。【答案】（1）1∶3∶2 （2）vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) （3）αⅢ(B) 0．19(或19%)（4）向正反应方向　从反应体系中移出产物C （5）>　此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动（6）(注：只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)【解析】试题分析： （1）Ⅰ阶段，20 min内，Δc(A)=2．0 mol·L-1-1．00 mol·L-1=1．00 mol·L-1，Δc(B)=6．0 mol·L-1-3．00 mol·L-1=3．00 mol·L-1，Δc(C)=2．00 mol·L-1，则a∶b∶c=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=1∶3∶2。（2）vⅠ(A)==0．05 mol·L-1·min-1，vⅡ(A)=≈0．025 mol·L-1·min-1，vⅢ(A)==0．012 mol·L-1·min-1。则vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。（3）αⅠ(B)=×100%=50%，αⅡ(B)=×100%=38%，αⅢ(B)=×100%=19%。故αⅢ(B)最小。（4）由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，A、B的浓度减小，说明平衡正向移动。由物质C的浓度变化可知，导致平衡正向移动的措施是从反应体系中移出了产物C。（5）由图示可知，Ⅱ→Ⅲ，平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故Ⅱ→Ⅲ是降温过程，即T2>T3。（6）第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，则各物质的浓度减半，由于容器的体积扩大，压强减小，平衡会向逆反应方向(气体体积增大的方向)移动，故平衡后，0．25 mol·L-1<c(A)<0．50 mol·L-1，0．75 mol·L-1<c(B)<1．50 mol·L-1，0<c(C)<0．50 mol·L-1。注意各物质浓度的相对变化应符合化学计量数的比例。