苏教版高考化学一轮复习专题练7化学反应速率与化学平衡第22讲化学平衡的移动含答案

第22讲 化学平衡的移动

1．(2021·上海黄浦调研)如图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图，有关叙述错误的是(　　)

A．状态Ⅰ和状态Ⅱ时，反应均处于平衡状态

B．状态Ⅰ变化为状态Ⅱ的过程，称为化学平衡移动

C．t1时刻平衡向正反应方向移动，平衡常数增大

D．同一种反应物在状态Ⅰ和状态Ⅱ时，浓度不相等

解析：状态Ⅰ和状态Ⅱ时，正、逆反应速率相等，反应均处于平衡状态，A正确；状态Ⅰ改变条件瞬间正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行到达平衡状态Ⅱ，化学平衡发生移动，B正确；t1时刻平衡正向移动，根据图像可知，正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间没变，所以是增大反应物浓度，温度没变，平衡常数不变，C错误；由于平衡移动．所以反应物、生成物浓度均发生变化，D正确。

答案：C

2．勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．NO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅

B．对2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)平衡体系加压，颜色迅速变深

C．合成氨工业采用高温、高压工艺提高氨的产率

D．配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑以防止氧化

解析：2NO2(g)⇌N2O4(g)的反应体系中，加压时平衡向正反应方向移动，但加压的瞬间c(NO2)浓度增大，颜色变深，然后浓度再逐渐减小，颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释，故A正确；反应2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)是气体体积不变的反应，加压时平衡不移动，但因体积减小，c(I2)增大，颜色加深，不能用勒夏特列原理来解释，故B错误；N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH<0，加压有利于反应正向进行，但升温却抑制反应的正向进行，不能用勒夏特列原理解释，故C错误；配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑来防止Fe2＋的氧化，发生的反应是不可逆过程，故D错误。

答案：A

3．(2021·福建漳州统考)一定温度下，在恒容的密闭容器中建立下列平衡：C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是(　　)

A．混合气体的平均密度不再发生变化

B．v正(CO)＝v逆(H2O)

C．生成n mol CO的同时生成n mol H2

D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键

解析：A项，碳是固体，混合气体的平均密度＝总质量/体积，体积一定，气体的总质量可变，密度可变，所以混合气体的平均密度不再发生变化，能说明已达到化学平衡状态；B项，根据反应可知，v正(CO)＝v正(H2O)，若v正(CO)＝v逆(H2O)，则v正(H2O)＝v逆(H2O)，说明反应达到平衡状态；C项，生成n mol CO的同时生成n mol H2，不能说明反应达到平衡状态，故选C；D项，1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键，断裂2 mol H—O键同时生成l mol H—H键，说明反应达到平衡状态。

答案：C

4．合成氨所需的氢气可用煤和水做原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是(　　)

A．增大压强　　　　　　    B．降低温度

C．增大CO的浓度        D．更换催化剂

解析：该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响，A错误；该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向正反应方向移动，提高CO的转化率，B正确；增大CO的浓度会降低CO的转化率，C错误；更换催化剂不能使化学平衡发生移动，D错误。

答案：B

5.如图是关于反应：A2(g)＋3B2(g)⇌2C(g)　ΔH<0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因是(　　)

A．升高温度，同时加压

B．降低温度，同时减压

C．增大反应物浓度，同时使用催化剂

D．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度

解析：升高温度，同时加压，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，故A错误；降低温度，同时减压正、逆反应速率都降低，正反应速率应在原速率的下方，故B错误；增大反应物浓度，同时使用催化剂，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，但正反应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，故C错误；增大反应物浓度，同时减小生成物浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动，图像符合，故D正确。

答案：D

6．在密闭容器中的一定量的混合气体发生反应：xA(g)＋yB(g)⇌zC(g)，平衡时测得C的浓度为1 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的1倍，再达到平衡时，测得C的浓度为0.6 mol·L－1，下列有关判断正确的是(　　)

A．x＋y>z          B．平衡向逆反应方向移动

C．B的转化率降低       D．A的体积分数减小

解析：新平衡时C的浓度大于原来的0.5倍，说明平衡向正反应方向移动，所以x＋y<z，A和B的转化率增大，A的体积分数减小，故D正确。

答案：D

7．在密闭容器中，反应X2(g)＋Y2(g)⇌2XY(g)　ΔH>0，达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是(　　)

A．图Ⅰ是升高温度的变化情况

B．图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况

C．图Ⅲ是增大压强的变化情况

D．图Ⅲ是升高温度的变化情况

解析：升高温度，正、逆反应速率均增大，从平衡右移可知，正反应速率更大，A项正确；扩大容器体积，即减小体系压强，正、逆反应速率均减小，因是气体分子数不变的反应，故平衡不移动，B项错误；增大压强，反应速率加快，到达平衡的时间缩短，但平衡不移动，C项错误；升高温度，反应速率加快，到达平衡的时间缩短，平衡右移，新平衡时XY%应增大，D项错误。

答案：A

8．(双选)将2 mol SO2和1 mol O2分别置于相同容积的甲、乙两密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)并达到平衡。在该过程中，甲容器保持恒温恒容，乙容器保持恒温恒压，达到平衡时，下列说法正确的是(　　)

A.达到平衡所需的时间：甲>乙

B．甲中SO2的转化率<乙中SO2的转化率

C．混合气体中SO3的含量：甲>乙

D．气体的总物质的量：甲<乙

解析：A.反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)正向进行，气体物质的量减小，甲容器保持恒温恒容，则压强逐渐减小，乙容器恒压，反应中压强乙>甲，乙中反应速率大，达到平衡所需的时间为：甲>乙，A正确；B.达到平衡时，乙容器压强大于甲容器压强，压强增大平衡正向移动，则乙的转化率比甲的大，故B正确；C.乙的转化率大，则混合气体中生成物的含量较多，故C错误；D.达到平衡时，乙容器压强大于甲容器压强，压强增大平衡向气体体积减小的方向移动，则气体的总物质的量：甲>乙，故D错误。

答案：AB

9．向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4，建立了平衡：N2O4(g)⇌2NO2(g)，测知N2O4的转化率为a%，在其他条件不变时再通入1 mol N2O4，待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a与b的大小关系为(　　)

A．a<b         B．a>b

C．a＝b         D．无法确定

解析：不少同学认为，增加反应物的量，能提高反应物的转化率，故选择A项导致错误。若在新、旧平衡之间设置一个中间过程，则有利于问题的分析与解决。

假设将状态Ⅰ的容器的容积扩大为原来的2倍，再加入1 mol N2O4，即构成其他条件不变时与之等效的中间状态Ⅲ，N2O4的转化率相同。将状态Ⅲ压缩到状态Ⅱ，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小。

答案：B

10．(双选)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)⇌CH3OH(g)达到平衡，下列说法不正确的是(　　)

A.该反应的正反应放热

B．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的小

C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中的两倍

D．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小

解析：A.对比Ⅰ、Ⅲ，若温度相同，0.10 mol/L的CH3OH相当于0.20 mol/L的H2和0.10 mol/L的CO，为等效平衡，但Ⅲ温度较高，平衡时CH3OH较低，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，故A正确；B.达到平衡时，容器Ⅲ内反应物浓度大、温度高，所以容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大，故B错误；C.对比Ⅰ、Ⅲ，Ⅲ中H2的浓度大于Ⅰ中的；对比Ⅰ、Ⅱ，Ⅱ的投料为Ⅰ的2倍，但Ⅱ压强较高，平衡正向移动，平衡时H2的浓度小于Ⅰ的2倍，所以容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中的两倍，故C错误；D.对比Ⅰ、Ⅱ，Ⅱ的投料为Ⅰ的2倍，但Ⅱ压强较高，平衡正向移动，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小，故D正确。

答案：BC

11．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600 ℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：

(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：________________________________________________________________________。

(2)控制反应温度为600 ℃的理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：(1)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果

(2)600 ℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大

12．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。

如图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2O∶nC2H4＝1∶1)。

(1)图中压强(p1、p 2、p 3、p 4)的大小顺序为__________________________________________________________，

理由是___________________________________________________________。

(2)气相直接水合法常用的工艺条件为磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6.9 MPa，nH2O∶nC2H4＝0.6∶1，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

解析：(1)C2H4(g)＋H2O(g)⇌C2H5OH(g)是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，C2H4的转化率提高，所以p 4> p 3> p 2> p 1。

(2)依据反应特点及平衡移动原理，提高乙烯转化率还可以增大H2O与C2H4的比例，将乙醇及时分离出去等。

答案：(1) p 4> p 3> p 2> p 1　反应分子数减少，相同温度下，压强增大，乙烯转化率提高

(2)将产物乙醇液化移去　增加nH2O∶nC2H4比

13．利用化学反应原理研究化学反应有重要意义。

CO2的减排和综合利用是解决温室效应及能源问题的有效途径。一定温度下，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，此时压强为p0 kPa，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

(1)0～4 min，H2的平均反应速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1。

(2)下列能说明该反应已达到平衡状态的是______(填字母)。

A．v正(CH3OH)＝3v逆(H2)

B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1∶3∶1∶1

C．恒温恒容下，气体的密度不再变化

D．恒温恒压下，气体的体积不再变化

(3)测得某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 mol/L，则此时v(正)______(填“>”“<”或“＝”)v(逆)。

(4)可逆反应的平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算，已知：分压＝总压×物质的量分数，则该温度下Kp＝________kPa－2(用含有p0的式子表示，保留1位小数)。

解析：(1)由题图可知，0～4 min浓度变化量为0.5 mol/L，则CO2的平均反应速率v(CO2)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。根据CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)可知，v(H2)＝3v(CO2)＝0.125 mol·L－1·min－1×3＝0.375 mol·L－1·min－1。

(2)A.根据CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)可知，3v正(CH3OH)＝v逆(H2)时，反应达到平衡状态，故A错误；B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度变化量之比为1∶3∶1∶1，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；C.根据CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)可知，恒温恒容下，气体的密度为定值，所以恒温恒容下，气体的密度不再变化 ，不能作为判断达到平衡状态的依据，故C错误；D.根据CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)可知，恒温恒压下，气体的体积不再变化，说明反应达到了平衡状态，故D正确。

(3)1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，所以初始浓度c(CO2)＝1 mol/L，c(H2)＝3 mol/L。

由题图和CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)可知，达到平衡时K＝≈5.3，当测得某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 mol/L，Q＝＝4<5.3，所以平衡正向移动，则此时v(正)>v(逆)。

(4)根据上述分析可知：平衡时各物质量浓度分别为：c(CO2)＝0.25 mol/L，c(H2)＝0.75 mol/L，c(H2O)＝0.75 mol/L，c(CH3OH)＝0.75 mol/L，根据可逆反应分压＝总压×物质的量分数，则该温度下Kp＝ kPa－2≈ kPa－2。

答案：(1)0.375　(2)D　(3)>　(4)

14．(2021·河北省唐山检测)硫及其化合物在生产生活中有重要的应用：

已知Ⅰ.SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq)　ΔH1＝－130 kJ/mol；

Ⅱ.H2O(g)===H2O(l)　ΔH2＝－44 kJ/mol；

Ⅲ.2H2SO4(aq)===2H2O(g)＋2SO2(g)＋O2(g)　ΔH3＝＋545 kJ/mol。

请回答下列问题：

(1)写出2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH＝______kJ/mol。

(2)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，5 min后达到平衡状态，压强为原来的。从开始到平衡，v(SO3)＝________，O2的平衡转化率为________。

(3)在500 ℃时，起始压强为100 kPa的恒温恒压条件下，平衡时SO3的体积分数随起始投料的变化如图所示，则a＝________，用平衡压强(该物质的体积分数×总压强)代替平衡浓度，则500 ℃时，该反应的Kp＝________ kPa－1。

(4)在V2O5作催化剂的条件下SO2(g)与O2(g)的反应过程如下：

Ⅰ：________________；Ⅱ：O2＋4VO2===2V2O5。

写出第Ⅰ步反应的化学方程式： __________________________________。

解析：(1)根据盖斯定律可知，2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH＝－[(ΔH1＋ΔH2)×2＋ΔH3]＝(＋130 kJ/mol＋44 kJ/mol)×2－545 kJ/mol＝－197 kJ/mol。

(2)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中通入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)发生反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，5 min后达到平衡状态，压强为原来的。在同温同体积时，压强之比等于物质的量之比，即物质的量为原来的，设反应达到平衡时消耗氧气x mol，由此列三段式：

　　　　　  2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)

反应前/mol     2        1      0

变化量/mol     2x       x     2x

平衡时/mol    2－2x    1－x    2x

根据题目可知，＝＝，

即x＝0.5，故从开始到平衡，

v(SO3)＝＝＝0.1 mol·L－1·min－1，O2的平衡转化率×100%＝50%。

(3)在500 ℃时，起始压强为100 kPa的恒温恒压条件下，体积之比等于物质的量之比，平衡时SO3的体积分数为40%为体积分数最大值，根据反应系数可知，起始投料＝a＝2，

设起始氧气的物质的量为y mol，到达平衡氧气消耗了m mol，则列三段式，

　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)

反应前/mol    2y      y     0

变化量/mol    2m     m     2 m

平衡时/mol    2y－2 m    y－m    2 m

即平衡时SO3的体积分数为×100%＝40%，即y＝2m，则氧气最终占20%，二氧化硫最终占40%，用平衡压强(该物质的体积分数×总压强)代替平衡浓度，则500 ℃时，该反应的Kp＝＝0.05 kPa－1。

(4)已知总反应为2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，故在V2O5作催化剂的条件下SO2(g)与O2(g)的两步分反应，反应历程如下：Ⅰ：SO2＋V2O5===SO3＋2VO2；Ⅱ：O2＋4VO2===2V2O5。

答案：(1)－197　(2)0.1 mol·L－1·min－1　50%

(3)2　0.05　(4)SO2＋V2O5===SO3＋2VO2