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- 第二章 第三节 化学反应的方向 试卷 试卷 0 次下载
- 第二章 第二节 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数 试卷 试卷 0 次下载
- 第二章 第四节 化学反应的调控 试卷 试卷 0 次下载
- 第二章过关检测卷(A) 试卷 0 次下载
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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品第2课时课后测评
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品第2课时课后测评，共13页。试卷主要包含了下列说法不正确的是，恒温下,反应，在一定条件下,反应，在密闭容器中进行如下反应等内容，欢迎下载使用。
第2课时 影响化学平衡的因素
课后·训练提升
基础巩固
1.下列说法不正确的是( )。
A.反应混合物中各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动
B.外界条件的改变引起v正≠v逆,则平衡一定发生移动
C.平衡移动时,反应物的浓度一定减小
D.外界条件发生变化,化学平衡不一定移动
答案:C
解析:外界条件的改变使正、逆反应速率不相等时才能使化学平衡发生移动,升高温度使化学平衡逆向移动时可使反应物的浓度增大。
2.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )。
A.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
B.升高温度有利于反应速率的增大,从而缩短达到平衡所需的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强(减小容器的容积)都有利于该反应平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强(增大容器的容积)都有利于该反应平衡正向移动
答案:B
解析:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的正反应是放热的、气体体积缩小的反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,达到平衡需要的时间减少,但吸热方向的速率增大得更多,所以平衡向逆反应方向移动,A项、C项错误,B项正确;减小压强(增大容器的容积),平衡向逆反应方向移动,D项错误。
3.已知化学反应2A(?)+B(g)2C(?)达到平衡,当增大压强(减小容积)时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )。
A.A是气体,C是固体
B.A、C均为气体
C.A、C均为固体
D.A是固体,C是气体
答案:D
解析:增大压强,平衡逆向移动说明逆反应是气体物质的量减小的反应,故C为气体,A为非气态(如固体)。
4.恒温下,反应:aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器容积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1 mol·L-1增大到0.19 mol·L-1,下列判断正确的是( )。
A.a>b+c
B.a
D.a=b=c
答案:A
解析:由于容积减小一半,而X的浓度增大不到原来的2倍,说明增大压强,平衡向正反应方向移动,正反应气体体积缩小,所以a>b+c。
5.在一定条件下,反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到了平衡,改变某一条件,发生下述变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是( )。
A.v(SO2)增大
B.v(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化
D.SO3的质量不变
答案:C
解析:若正、逆反应速率同等程度地增大或减小,仍然相等,平衡不移动;O2的百分含量发生变化,化学平衡一定发生移动;SO3的质量不变,平衡不移动。
6.已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,如图所示的曲线是其他条件一定时,NO的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标有A、B、C、D四点,其中表示未达到平衡状态,且v正>v逆的点是( )。
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
答案:C
解析:坐标系的纵轴表示NO的转化率,横轴表示温度,曲线上的任意一点表示在该温度下达到平衡状态时对应的NO的转化率。C点时NO的转化率比对应温度下的NO的平衡转化率小,因此需要转化更多的NO,即C点未达到平衡状态,且v正>v逆。A点表示未达到平衡状态,但A点时NO的转化率比对应温度下的NO的平衡转化率大,v正
温度的影响
压强的影响
A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g) ΔH>0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g) ΔH<0
答案:A
解析:由温度的影响图像知,T2>T1,且升高温度,水蒸气含量减少,即平衡逆向移动,正反应为放热反应,B、C两项错误;由压强的影响图像知,p1>p2,且增大压强,水蒸气含量增加,平衡正向移动,正反应是气体分子数减小的反应,A项正确,D项错误。
8.对于可逆反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g) ΔH<0,下列图像正确的是( )。
答案:C
解析:升高温度,正、逆反应速率都增大,平衡向逆反应方向移动,交叉点后,逆反应速率应该大于正反应速率,A项错误;该反应是气体体积减小的可逆反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,所以生成物的含量增大而不是减小,B项错误;该反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则生成物的含量减小,一定温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,则生成物的含量增大,C项正确;温度越高,反应速率越大,则达到平衡所需时间越短,升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应物的含量增大,D项错误。
9.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是( )。
A.工业上制取SO3,通常需要使用催化剂:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B.铁在潮湿的空气中容易生锈
C.减小容器的容积,H2、I2、HI平衡体系混合气体颜色变深: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+H2OH++Cl-+HClO
答案:D
解析:催化剂不会使平衡发生移动,不能用勒夏特列原理解释,A项错误;铁生锈是不可逆过程,不能用勒夏特列原理解释,B项错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)反应后气体体积不变,减小容器的容积,I2(g)浓度增大,气体颜色变深,但平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,C项错误;氯气与水的反应是可逆反应,饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大,有利于化学平衡逆向移动,从而抑制氯气溶解,实验室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项正确。
10.在密闭容器中进行如下反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。每小问中,第一个空填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”;第二个空填“增大”“减小”或“不变”。
(1)增加C(s),则平衡 ,c(CO2) 。
(2)保持温度不变,缩小反应容器的容积,则平衡 ,c(CO2) 。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡 ,c(CO2) 。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡 ,c(CO) 。
答案:(1)不移动 不变 (2)逆向移动 增大
(3)不移动 不变 (4)正向移动 增大
解析:(1)C为固体,增加C的量,其浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。
(2)缩小反应容器的容积,即增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,c(CO2)增大。
(3)通入N2,但容积和温度不变,平衡不会发生移动,c(CO2)不变。
(4)容积不变,升高温度,平衡向吸热方向移动,c(CO)增大。
11.(1)工业上利用H2与CO2合成二甲醚的反应为6H2(g)+2CO2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0;温度升高,反应达到新的平衡后,CH3OCH3的产率将 (填“变大”“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均相对分子质量将 。
(2)某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下,改变起始氧气的物质的量对反应4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g) ΔH<0的影响。
①图像中T1和T2的关系是T1 (填“>”“<”或“=”)T2。
②比较A、B、C三点所处的平衡状态中,反应物NO2的转化率最大的是 。
答案:(1)变小 变小
(2)①> ②C
解析:(1)正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二甲醚的产率变小。气体的质量不变,物质的量增大,因此混合气体的平均相对分子质量将变小。
(2)①正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,生成物含量降低,所以温度是T1>T2。
②增加氧气的浓度,能增大NO2的转化率,所以反应物NO2的转化率最大的是C点。
能力提升
1.在一密闭容器中进行以下可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+2L(?)。在不同的条件下P的质量分数的变化情况如图,则该反应( )。
A.正反应放热,L是固体
B.正反应放热,L是气体
C.正反应吸热,L是气体
D.正反应放热,L是固体或气体
答案:B
解析:依据图像分析,相同条件下,先拐先平温度高,压强大,依据Ⅰ、Ⅱ可知温度越高w(P)越小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应。结合Ⅱ、Ⅲ,压强越大,w(P)越小,说明增大压强平衡逆向移动,增大压强平衡向体积减小的方向移动,则L为气体。
2.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡时,测得A的浓度为0.5 mol·L-1,在温度不变的条件下,将容器的容积扩大到原来的两倍,反应再次达到平衡,测得A的浓度降低为0.3 mol·L-1。下列有关判断正确的是( )。
A.x+y
C.C的体积分数降低
D.B的浓度增大
答案:C
解析:在温度不变的条件下,将容器的容积扩大到原来的两倍,若平衡不移动,则A的浓度为0.25 mol·L-1;容积扩大到原来的两倍再次达到平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1>0.25 mol·L-1,说明减小压强,平衡向逆反应方向移动,x+y>z,C的体积分数降低,B的浓度减小。
3.可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+gD(g)的v-t图像如图甲所示,若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的正催化剂,则其v-t图像如图乙所示。
①a1=a2 ②a1t2 ⑥t1=t2 ⑦两图中阴影部分面积相等 ⑧图乙中阴影部分面积更大。
以上所述正确的组合为( )。
图甲
图乙
A.②④⑤⑦
B.②④⑥⑧
C.②③⑤⑦
D.①③⑥⑧
答案:A
解析:加入正催化剂能同等程度地降低正、逆反应的活化能,同等程度地增大正、逆反应速率,但不改变反应物和生成物的总能量,不改变反应的焓变,不改变化学平衡状态。由此可得:a1t2,②④⑤正确;v正(A)·Δt表示A的消耗浓度,v逆(A)·Δt表示A的生成浓度,两者之差为反应物A浓度的变化量,即图中的阴影面积。催化剂不能使平衡发生移动,则两图中阴影部分面积相等,⑦正确。综上,A项正确。
4.温度为T0时,在容积固定的密闭容器中X(g)与Y(g)发生可逆反应生成Z(g),4 min时达到平衡,各物质浓度随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同,温度分别为T1、T2时发生反应,Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )。
图a
图b
A.发生反应时,各物质的反应速率大小关系为v(X)=v(Y)=2v(Z)
B.图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%
C.T0时,该反应的平衡常数为33.3
D.该反应正反应的反应热ΔH<0
答案:C
解析:根据题图a可知,0~4 min时,X、Y的浓度分别减少0.25 mol·L-1、0.25 mol·L-1,Z的浓度增加0.5 mol·L-1,则化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),同一反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,则2v(X)=2v(Y)=v(Z),A项错误;题图a中,Y的起始浓度为0.4 mol·L-1,平衡浓度为0.15 mol·L-1,则Y的转化率为(0.4-0.15)mol·L-10.4mol·L-1×100%=62.5%,B项错误;达到平衡时,c(X)=0.05 mol·L-1,c(Y)=0.15 mol·L-1,c(Z)=0.5 mol·L-1,则平衡常数K=c2(Z)c(X)·c(Y)≈33.3,C项正确;根据题图b可知,T1条件下反应先达到平衡,则T1>T2,T2→T1,温度升高,c(Z)增大,则平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,ΔH>0,D项错误。
5.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律图像,其图像和实验结论表达正确的是( )。
注:①对应的反应为A(g)+3B(g)2C(g);②对应的反应为A(g)+B(g) 2C(g);③对应的反应为A(g)+3B(g) 2C(g);④对应的反应为A(g)+B(g) 2C(g)。
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应ΔH<0
B.②是其他条件一定时,化学平衡常数随温度的变化图像,正反应ΔH<0
C.③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像,a是使用催化剂的曲线
D.④是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像,压强p1>p2
答案:C
解析:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,正、逆反应速率都增大,正反应速率大于逆反应速率,化学平衡向正反应方向移动,所以正反应是吸热反应,即正反应ΔH>0,A项错误;升高温度,平衡向吸热反应方向移动,平衡常数随着温度的升高而增大,说明平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,即正反应ΔH>0,B项错误;催化剂能改变化学反应速率但不影响化学平衡,只是缩短反应达到平衡的时间,反应物的体积分数不变,C项正确;一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时,平衡向正反应方向移动,能提高A物质的转化率,该反应是一个反应前后气体体积不变的化学反应,增大压强,平衡不移动,D项错误。
6.氨是一种重要的化工原料,请回答下列各题:
已知合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。图1表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图2表示在其他条件不变的情况下,改变初始氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
图1
图2
(1)图1中反应开始至10 min内该反应的平均反应速率v(H2)= ;11 min时,在其他条件不变的情况下,压缩容器的容积为1 L,则n(N2)的变化曲线为 (填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)图2中,E、F、R三点对应的平衡状态中,N2的转化率最高的是 点。
(3)图2中,T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则T1 (填“>”“=”或“<”,下同)T2,K1 K2。
(4)若开始时向容器中加入1 mol N2和3 mol H2,充分反应后,放出的热量 (填“<”“>”或“=”)92.4 kJ,理由是 。
(5)为有效提高氢气的转化率,实际生产中宜采取的措施有 。
A.降低温度
B.不断补充氮气
C.恒容时,充入氦气
D.升高温度
E.原料气不断循环
F.及时移出氨
(6)氨催化氧化制NO在热的铂铑合金催化下进行,4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),反应过程中合金始终保持红热,当升高温度时,化学平衡常数K会 (填“增大”“减小”或“不变”)。NH3的转化率在温度为T1时随反应时间(t)的变化曲线如图3所示。其他条件不变,仅改变温度为T2(T2>T1),在图中画出温度为T2时,NH3的转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
图3
答案:(1)0.045 mol·L-1·min-1 d
(2)R
(3)< >
(4)< 该反应为可逆反应,反应物不能全部变为生成物,故放出的热量小于92.4 kJ
(5)BEF
(6)减小
解析:(1)v(N2)=-(0.3-0.6)mol2 L×10min=0.015 mol·L-1·min-1,所以v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1。压缩容器的容积即为增大体系压强,平衡正向移动,n(N2)减小,压缩的瞬间,n(N2)不变,与压缩前曲线有连接点,曲线d符合。(2)由于其他条件未发生变化,所以氢气的浓度越大,氮气的转化率越高,即EK2。(4)该反应为可逆反应,反应物不能全部转化为生成物,故放出的热量小于92.4 kJ。(5)温度过低,反应不能正常进行,温度过高,平衡逆向移动,充入氦气,平衡不发生移动,因此改变这几个条件,均不能增大氢气转化率;补充氮气或移除氨气,平衡均正向移动,氢气转化率增大;循环利用原料气,氢气可充分反应,转化率增大。(6)整个反应中合金始终保持红热,故为放热反应,温度升高时,平衡向逆反应方向移动,K减小。作图要点:因为T2>T1,温度升高,平衡向逆反应方向移动,NH3的转化率下降,T2温度下达到平衡时NH3的转化率要低于T1的;另外温度越高,越快达到平衡,所以T2温度下达到平衡所用的时间要小于T1。
7.利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在容积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示。现有两个容积相同的恒容密闭容器甲和乙,向甲中加入1 mol CO和2 mol H2,向乙中加入2 mol CO和4 mol H2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示。
图1
图2
(1)该反应的ΔH (填“>”“<”或“=”,下同)0,p1 p2。
(2)达到平衡时,反应速率:A点 B点,平衡常数:C点 D点。
(3)在C点时,CO的转化率为 。
(4)L、M两点容器内压强:p(M) 2p(L)。
答案:(1)< > (2)< = (3)75% (4)>
解析:(1)从图示可以看出,随温度升高,平衡混合物中CH3OH的体积分数不断减小,说明该反应为放热反应,ΔH<0;因为该反应是气体体积缩小的反应,图示中从C点到B点,平衡混合物中CH3OH的体积分数增大,平衡向正反应方向移动,所以p1>p2。(2)A点与B点相比较,B点压强大、温度高,反应速率大;C点与D点相比较,虽然压强不同,但温度相同,所以平衡常数相同。(3)假设CO的转化率为x,CO、H2的起始物质的量分别为1 mol、2 mol,
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始物质的量: 1 mol 2 mol 0
变化物质的量: x mol 2x mol x mol
平衡物质的量: (1-x)mol (2-2x) mol x mol
根据题意:xmol(1-x)mol+(2-2x)mol+xmol×100%=50%,解得x=0.75。(4)如果不考虑平衡移动,容器乙中气体总物质的量是容器甲中气体总物质的量的两倍,p(M)=2p(L),但现在容器乙温度高,反应又是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,气体的物质的量增加,所以p(M)>2p(L)。
8.(1)在一定温度和压强下,有如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),将1.6 mol SO2和0.8 mol O2放入一容积可变的密闭容器中,测得容器的起始容积为100 L。经一段时间后,反应达到平衡,测得混合气体的密度为1.6 g·L-1。请回答下列问题。
①达平衡时混合气体的体积为 ,SO2的转化率为 。
②若起始时加入a mol SO2、b mol O2,且a∶b=2∶1,在同样温度和压强下,反应达到平衡时,测得混合气体的容积为120 L。则a、b的值分别为a= ,b= 。
(2)600 ℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示,反应处于平衡状态的时间是 。
(3)据上图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是 (用文字表达);10 min到15 min的曲线变化的原因可能是 (填字母)。
A.加了催化剂
B.缩小容器容积
C.降低温度
D.增加SO3的物质的量
答案:(1)①80 L 60% ②2.4 1.2
(2)15~20 min和25~30 min
(3)增加了O2的量 AB
解析:(1)①设达到平衡时SO2转化的物质的量为x mol,则有
2SO2+ O2 2SO3
起始量/mol 1.6 0.8 0
转化量/mol x x2 x
平衡量/mol 1.6-x 0.8-x2 x
ρ=mV=m(SO2)+m(O2)V,即1.6 g·L-1=1.6mol×64 g·mol-1+0.8 mol×32 g·mol-1V
解得:V=80 L。再根据题意知:n(始)n(平)=100 L80 L,1.6+0.82.4-x2=10080,解得x=0.96,SO2的转化率为0.96mol1.6mol×100%=60%。
②温度不变,SO2的转化率不变。
2SO2 + O2 2SO3
起始量/mol 2b b 0
转化量/mol 1.2b 0.6b 1.2b
平衡量/mol 0.8b 0.4b 1.2b
由①知平衡时体积为80 L时,气体总物质的量为1.92 mol,则:1.92mol2.4bmol=80 L120 L,解得:b=1.2,则a=2×1.2=2.4。
(2)反应处于平衡状态时,各组分的物质的量保持不变,由图知:15~20 min和25~30 min这两个时间段内,反应处于平衡状态。
(3)由图知,20 min时,O2的物质的量突然增大,SO2和SO3的物质的量此时没有改变,随后O2和SO2物质的量减少,SO3的物质的量增加,反应正向进行,说明20 min时曲线发生变化的原因为增加了O2的量。由图知10~15 min,反应仍继续向正方向进行,但反应速率明显增大,故A、B均符合图像变化。
第2课时 影响化学平衡的因素
课后·训练提升
基础巩固
1.下列说法不正确的是( )。
A.反应混合物中各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动
B.外界条件的改变引起v正≠v逆,则平衡一定发生移动
C.平衡移动时,反应物的浓度一定减小
D.外界条件发生变化,化学平衡不一定移动
答案:C
解析:外界条件的改变使正、逆反应速率不相等时才能使化学平衡发生移动,升高温度使化学平衡逆向移动时可使反应物的浓度增大。
2.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )。
A.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
B.升高温度有利于反应速率的增大,从而缩短达到平衡所需的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强(减小容器的容积)都有利于该反应平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强(增大容器的容积)都有利于该反应平衡正向移动
答案:B
解析:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的正反应是放热的、气体体积缩小的反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,达到平衡需要的时间减少,但吸热方向的速率增大得更多,所以平衡向逆反应方向移动,A项、C项错误,B项正确;减小压强(增大容器的容积),平衡向逆反应方向移动,D项错误。
3.已知化学反应2A(?)+B(g)2C(?)达到平衡,当增大压强(减小容积)时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )。
A.A是气体,C是固体
B.A、C均为气体
C.A、C均为固体
D.A是固体,C是气体
答案:D
解析:增大压强,平衡逆向移动说明逆反应是气体物质的量减小的反应,故C为气体,A为非气态(如固体)。
4.恒温下,反应:aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器容积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1 mol·L-1增大到0.19 mol·L-1,下列判断正确的是( )。
A.a>b+c
B.a
D.a=b=c
答案:A
解析:由于容积减小一半,而X的浓度增大不到原来的2倍,说明增大压强,平衡向正反应方向移动,正反应气体体积缩小,所以a>b+c。
5.在一定条件下,反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到了平衡,改变某一条件,发生下述变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是( )。
A.v(SO2)增大
B.v(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化
D.SO3的质量不变
答案:C
解析:若正、逆反应速率同等程度地增大或减小,仍然相等,平衡不移动;O2的百分含量发生变化,化学平衡一定发生移动;SO3的质量不变,平衡不移动。
6.已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,如图所示的曲线是其他条件一定时,NO的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标有A、B、C、D四点,其中表示未达到平衡状态,且v正>v逆的点是( )。
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
答案:C
解析:坐标系的纵轴表示NO的转化率,横轴表示温度,曲线上的任意一点表示在该温度下达到平衡状态时对应的NO的转化率。C点时NO的转化率比对应温度下的NO的平衡转化率小,因此需要转化更多的NO,即C点未达到平衡状态,且v正>v逆。A点表示未达到平衡状态,但A点时NO的转化率比对应温度下的NO的平衡转化率大,v正
温度的影响
压强的影响
A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g) ΔH>0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g) ΔH<0
答案:A
解析:由温度的影响图像知,T2>T1,且升高温度,水蒸气含量减少,即平衡逆向移动,正反应为放热反应,B、C两项错误;由压强的影响图像知,p1>p2,且增大压强,水蒸气含量增加,平衡正向移动,正反应是气体分子数减小的反应,A项正确,D项错误。
8.对于可逆反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g) ΔH<0,下列图像正确的是( )。
答案:C
解析:升高温度,正、逆反应速率都增大,平衡向逆反应方向移动,交叉点后,逆反应速率应该大于正反应速率,A项错误;该反应是气体体积减小的可逆反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,所以生成物的含量增大而不是减小,B项错误;该反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则生成物的含量减小,一定温度下,增大压强,平衡向正反应方向移动,则生成物的含量增大,C项正确;温度越高,反应速率越大,则达到平衡所需时间越短,升高温度,平衡向逆反应方向移动,反应物的含量增大,D项错误。
9.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是( )。
A.工业上制取SO3,通常需要使用催化剂:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B.铁在潮湿的空气中容易生锈
C.减小容器的容积,H2、I2、HI平衡体系混合气体颜色变深: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+H2OH++Cl-+HClO
答案:D
解析:催化剂不会使平衡发生移动,不能用勒夏特列原理解释,A项错误;铁生锈是不可逆过程,不能用勒夏特列原理解释,B项错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)反应后气体体积不变,减小容器的容积,I2(g)浓度增大,气体颜色变深,但平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,C项错误;氯气与水的反应是可逆反应,饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大,有利于化学平衡逆向移动,从而抑制氯气溶解,实验室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项正确。
10.在密闭容器中进行如下反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。每小问中,第一个空填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”;第二个空填“增大”“减小”或“不变”。
(1)增加C(s),则平衡 ,c(CO2) 。
(2)保持温度不变,缩小反应容器的容积,则平衡 ,c(CO2) 。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡 ,c(CO2) 。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡 ,c(CO) 。
答案:(1)不移动 不变 (2)逆向移动 增大
(3)不移动 不变 (4)正向移动 增大
解析:(1)C为固体,增加C的量,其浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。
(2)缩小反应容器的容积,即增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,c(CO2)增大。
(3)通入N2,但容积和温度不变,平衡不会发生移动,c(CO2)不变。
(4)容积不变,升高温度,平衡向吸热方向移动,c(CO)增大。
11.(1)工业上利用H2与CO2合成二甲醚的反应为6H2(g)+2CO2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0;温度升高,反应达到新的平衡后,CH3OCH3的产率将 (填“变大”“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均相对分子质量将 。
(2)某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下,改变起始氧气的物质的量对反应4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g) ΔH<0的影响。
①图像中T1和T2的关系是T1 (填“>”“<”或“=”)T2。
②比较A、B、C三点所处的平衡状态中,反应物NO2的转化率最大的是 。
答案:(1)变小 变小
(2)①> ②C
解析:(1)正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二甲醚的产率变小。气体的质量不变,物质的量增大,因此混合气体的平均相对分子质量将变小。
(2)①正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,生成物含量降低,所以温度是T1>T2。
②增加氧气的浓度,能增大NO2的转化率,所以反应物NO2的转化率最大的是C点。
能力提升
1.在一密闭容器中进行以下可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+2L(?)。在不同的条件下P的质量分数的变化情况如图,则该反应( )。
A.正反应放热,L是固体
B.正反应放热,L是气体
C.正反应吸热,L是气体
D.正反应放热,L是固体或气体
答案:B
解析:依据图像分析,相同条件下,先拐先平温度高,压强大,依据Ⅰ、Ⅱ可知温度越高w(P)越小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应。结合Ⅱ、Ⅲ,压强越大,w(P)越小,说明增大压强平衡逆向移动,增大压强平衡向体积减小的方向移动,则L为气体。
2.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡时,测得A的浓度为0.5 mol·L-1,在温度不变的条件下,将容器的容积扩大到原来的两倍,反应再次达到平衡,测得A的浓度降低为0.3 mol·L-1。下列有关判断正确的是( )。
A.x+y
C.C的体积分数降低
D.B的浓度增大
答案:C
解析:在温度不变的条件下,将容器的容积扩大到原来的两倍,若平衡不移动,则A的浓度为0.25 mol·L-1;容积扩大到原来的两倍再次达到平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1>0.25 mol·L-1,说明减小压强,平衡向逆反应方向移动,x+y>z,C的体积分数降低,B的浓度减小。
3.可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+gD(g)的v-t图像如图甲所示,若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的正催化剂,则其v-t图像如图乙所示。
①a1=a2 ②a1
以上所述正确的组合为( )。
图甲
图乙
A.②④⑤⑦
B.②④⑥⑧
C.②③⑤⑦
D.①③⑥⑧
答案:A
解析:加入正催化剂能同等程度地降低正、逆反应的活化能,同等程度地增大正、逆反应速率,但不改变反应物和生成物的总能量,不改变反应的焓变,不改变化学平衡状态。由此可得:a1
4.温度为T0时,在容积固定的密闭容器中X(g)与Y(g)发生可逆反应生成Z(g),4 min时达到平衡,各物质浓度随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同,温度分别为T1、T2时发生反应,Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )。
图a
图b
A.发生反应时,各物质的反应速率大小关系为v(X)=v(Y)=2v(Z)
B.图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%
C.T0时,该反应的平衡常数为33.3
D.该反应正反应的反应热ΔH<0
答案:C
解析:根据题图a可知,0~4 min时,X、Y的浓度分别减少0.25 mol·L-1、0.25 mol·L-1,Z的浓度增加0.5 mol·L-1,则化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),同一反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,则2v(X)=2v(Y)=v(Z),A项错误;题图a中,Y的起始浓度为0.4 mol·L-1,平衡浓度为0.15 mol·L-1,则Y的转化率为(0.4-0.15)mol·L-10.4mol·L-1×100%=62.5%,B项错误;达到平衡时,c(X)=0.05 mol·L-1,c(Y)=0.15 mol·L-1,c(Z)=0.5 mol·L-1,则平衡常数K=c2(Z)c(X)·c(Y)≈33.3,C项正确;根据题图b可知,T1条件下反应先达到平衡,则T1>T2,T2→T1,温度升高,c(Z)增大,则平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应,ΔH>0,D项错误。
5.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律图像,其图像和实验结论表达正确的是( )。
注:①对应的反应为A(g)+3B(g)2C(g);②对应的反应为A(g)+B(g) 2C(g);③对应的反应为A(g)+3B(g) 2C(g);④对应的反应为A(g)+B(g) 2C(g)。
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应ΔH<0
B.②是其他条件一定时,化学平衡常数随温度的变化图像,正反应ΔH<0
C.③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像,a是使用催化剂的曲线
D.④是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像,压强p1>p2
答案:C
解析:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,正、逆反应速率都增大,正反应速率大于逆反应速率,化学平衡向正反应方向移动,所以正反应是吸热反应,即正反应ΔH>0,A项错误;升高温度,平衡向吸热反应方向移动,平衡常数随着温度的升高而增大,说明平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,即正反应ΔH>0,B项错误;催化剂能改变化学反应速率但不影响化学平衡,只是缩短反应达到平衡的时间,反应物的体积分数不变,C项正确;一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时,平衡向正反应方向移动,能提高A物质的转化率,该反应是一个反应前后气体体积不变的化学反应,增大压强,平衡不移动,D项错误。
6.氨是一种重要的化工原料,请回答下列各题:
已知合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。图1表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图2表示在其他条件不变的情况下,改变初始氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
图1
图2
(1)图1中反应开始至10 min内该反应的平均反应速率v(H2)= ;11 min时,在其他条件不变的情况下,压缩容器的容积为1 L,则n(N2)的变化曲线为 (填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)图2中,E、F、R三点对应的平衡状态中,N2的转化率最高的是 点。
(3)图2中,T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则T1 (填“>”“=”或“<”,下同)T2,K1 K2。
(4)若开始时向容器中加入1 mol N2和3 mol H2,充分反应后,放出的热量 (填“<”“>”或“=”)92.4 kJ,理由是 。
(5)为有效提高氢气的转化率,实际生产中宜采取的措施有 。
A.降低温度
B.不断补充氮气
C.恒容时,充入氦气
D.升高温度
E.原料气不断循环
F.及时移出氨
(6)氨催化氧化制NO在热的铂铑合金催化下进行,4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),反应过程中合金始终保持红热,当升高温度时,化学平衡常数K会 (填“增大”“减小”或“不变”)。NH3的转化率在温度为T1时随反应时间(t)的变化曲线如图3所示。其他条件不变,仅改变温度为T2(T2>T1),在图中画出温度为T2时,NH3的转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
图3
答案:(1)0.045 mol·L-1·min-1 d
(2)R
(3)< >
(4)< 该反应为可逆反应,反应物不能全部变为生成物,故放出的热量小于92.4 kJ
(5)BEF
(6)减小
解析:(1)v(N2)=-(0.3-0.6)mol2 L×10min=0.015 mol·L-1·min-1,所以v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1。压缩容器的容积即为增大体系压强,平衡正向移动,n(N2)减小,压缩的瞬间,n(N2)不变,与压缩前曲线有连接点,曲线d符合。(2)由于其他条件未发生变化,所以氢气的浓度越大,氮气的转化率越高,即E
7.利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在容积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示。现有两个容积相同的恒容密闭容器甲和乙,向甲中加入1 mol CO和2 mol H2,向乙中加入2 mol CO和4 mol H2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示。
图1
图2
(1)该反应的ΔH (填“>”“<”或“=”,下同)0,p1 p2。
(2)达到平衡时,反应速率:A点 B点,平衡常数:C点 D点。
(3)在C点时,CO的转化率为 。
(4)L、M两点容器内压强:p(M) 2p(L)。
答案:(1)< > (2)< = (3)75% (4)>
解析:(1)从图示可以看出,随温度升高,平衡混合物中CH3OH的体积分数不断减小,说明该反应为放热反应,ΔH<0;因为该反应是气体体积缩小的反应,图示中从C点到B点,平衡混合物中CH3OH的体积分数增大,平衡向正反应方向移动,所以p1>p2。(2)A点与B点相比较,B点压强大、温度高,反应速率大;C点与D点相比较,虽然压强不同,但温度相同,所以平衡常数相同。(3)假设CO的转化率为x,CO、H2的起始物质的量分别为1 mol、2 mol,
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始物质的量: 1 mol 2 mol 0
变化物质的量: x mol 2x mol x mol
平衡物质的量: (1-x)mol (2-2x) mol x mol
根据题意:xmol(1-x)mol+(2-2x)mol+xmol×100%=50%,解得x=0.75。(4)如果不考虑平衡移动,容器乙中气体总物质的量是容器甲中气体总物质的量的两倍,p(M)=2p(L),但现在容器乙温度高,反应又是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,气体的物质的量增加,所以p(M)>2p(L)。
8.(1)在一定温度和压强下,有如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),将1.6 mol SO2和0.8 mol O2放入一容积可变的密闭容器中,测得容器的起始容积为100 L。经一段时间后,反应达到平衡,测得混合气体的密度为1.6 g·L-1。请回答下列问题。
①达平衡时混合气体的体积为 ,SO2的转化率为 。
②若起始时加入a mol SO2、b mol O2,且a∶b=2∶1,在同样温度和压强下,反应达到平衡时,测得混合气体的容积为120 L。则a、b的值分别为a= ,b= 。
(2)600 ℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示,反应处于平衡状态的时间是 。
(3)据上图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是 (用文字表达);10 min到15 min的曲线变化的原因可能是 (填字母)。
A.加了催化剂
B.缩小容器容积
C.降低温度
D.增加SO3的物质的量
答案:(1)①80 L 60% ②2.4 1.2
(2)15~20 min和25~30 min
(3)增加了O2的量 AB
解析:(1)①设达到平衡时SO2转化的物质的量为x mol,则有
2SO2+ O2 2SO3
起始量/mol 1.6 0.8 0
转化量/mol x x2 x
平衡量/mol 1.6-x 0.8-x2 x
ρ=mV=m(SO2)+m(O2)V,即1.6 g·L-1=1.6mol×64 g·mol-1+0.8 mol×32 g·mol-1V
解得:V=80 L。再根据题意知:n(始)n(平)=100 L80 L,1.6+0.82.4-x2=10080,解得x=0.96,SO2的转化率为0.96mol1.6mol×100%=60%。
②温度不变,SO2的转化率不变。
2SO2 + O2 2SO3
起始量/mol 2b b 0
转化量/mol 1.2b 0.6b 1.2b
平衡量/mol 0.8b 0.4b 1.2b
由①知平衡时体积为80 L时,气体总物质的量为1.92 mol,则:1.92mol2.4bmol=80 L120 L,解得:b=1.2,则a=2×1.2=2.4。
(2)反应处于平衡状态时,各组分的物质的量保持不变,由图知:15~20 min和25~30 min这两个时间段内,反应处于平衡状态。
(3)由图知,20 min时,O2的物质的量突然增大,SO2和SO3的物质的量此时没有改变,随后O2和SO2物质的量减少,SO3的物质的量增加,反应正向进行,说明20 min时曲线发生变化的原因为增加了O2的量。由图知10~15 min,反应仍继续向正方向进行,但反应速率明显增大,故A、B均符合图像变化。
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