内容正文:
课时梯级训练(7) 影响化学平衡的因素
1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压(缩小体积)后颜色加深
B.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
C.用高压氧舱治疗CO中毒
D.工业上生产硫酸的过程中,使用过量的空气以提高SO2的利用率
A 解析:由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系,反应前后气体体积不变,加压(缩小体积)后平衡不移动,I2(g)的浓度增大使颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,A符合题意;实验室用排饱和食盐水法收集氯气,加入饱和食盐水,氯离子浓度增大使平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO逆向移动,可以用勒夏特列原理解释,B不符合题意;CO中毒病人血液中存在化学平衡:CO(g)+Hb(O2)O2(g)+Hb(CO),将此病人放入高压氧舱中,使O2浓度增大,平衡逆移,使CO从血红蛋白中脱离出来,为病人解毒,能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中,使用过量的空气,有利于平衡正向移动,可以提高SO2的利用率,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意。
2.向绝热恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g),在一定条件下发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH,该反应的正反应速率随着时间变化的示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.d点:v(正)>v(逆)
B.该反应的ΔH>0
C.c点时CO的转化率最大
D.a、b、c、d四点对应的压强:c>d>b>a
A 解析:绝热恒容体系,开始正反应速率增大,说明体系温度升高,该反应为放热反应,c点后速率减小,主要是浓度影响。d点后反应速率主要受浓度影响,浓度减小,反应速率减小,但平衡正向移动,v(正)>v(逆),A正确;该反应为放热反应,ΔH<0,B错误;平衡一直正向进行,d点CO的转化率最大,C错误;反应过程中气体的总物质的量不变,但温度升高,压强增大,故压强:d>c>b>a,D错误。
3.在恒容密闭容器中进行反应2M(g)+N(g)2Q(g) ΔH<0,下列说法错误的是( )
A.减小压强,平衡向逆反应方向移动
B.升高温度,平衡向正反应方向移动
C.增大N(g)的浓度,M(g)的平衡转化率增大
D.加入催化剂能改变反应速率,但平衡状态不变
B 解析:该反应为气体总物质的量减小的反应,减小压强,平衡向逆反应方向移动,A正确;该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向移动,B错误;增大N(g)的浓度,平衡正向移动,可以使M(g)的平衡转化率增大,C正确;催化剂只能改变反应速率,不能使平衡发生移动,D正确。
4.CuCl2溶液中存在如下平衡:
下列可使黄绿色的CuCl2溶液变成黄色的方法是( )
A.加AgNO3溶液 B.降温
C.加NaCl(s) D.加压
C 解析:加AgNO3溶液,银离子将氯离子沉淀,溶液中氯离子浓度减小,平衡逆向移动,黄绿色变为蓝色,A错误;ΔH>0,正反应吸热,降低温度平衡逆向移动,溶液蓝色加深,B错误;加NaCl(s),溶液中氯离子浓度增大,平衡正向移动,溶液变成黄色,C正确;没有气体参与,压强改变对离子浓度没有影响,D错误。
5.在恒容密闭容器中进行反应2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) ΔH<0,对此反应下列说法正确的是( )
A.分离出S,正、逆反应速率均减小
B.从反应开始至平衡,容器内气体的压强保持不变
C.达平衡后,再充入一定量的CO2,平衡常数K增大
D.若混合气体的密度保持不变,则该反应已达平衡状态
D 解析:S是固体,分离出S,则正、逆反应速率均不变,A错误;平衡建立过程中气体总物质的量不断变化,故气体的压强不断变化,B错误;达平衡后,再充入一定量的CO2,平衡逆向移动,由于温度不变,则平衡常数不变,C错误;该反应中,S是固体,混合气体的总质量不断变化,密度不断变化,当混合气体的密度不变时,该反应达到平衡状态,D正确。
6.在1 L密闭容器中进行如下反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),达到平衡时 X、Y、Z的物质的量分别为0.1 mol、0.3 mol、0.2 mol,保持温度和容器体积不变时,再向容器中充入X、Y、Z的物质的量分别为0.1 mol、0.3 mol、0.2 mol,则下列说法正确的是( )
A.化学平衡常数不变,平衡不移动
B.向正反应方向移动
C.向逆反应方向移动
D.容器内压强始终保持原来的2倍
B 解析:平衡常数只和温度有关,温度不变,平衡常数不变,恒温恒容条件下,再向容器中充入X、Y、Z的物质的量分别为0.1 mol、0.3 mol、0.2 mol,则相当于加压,平衡向正反应方向移动,B正确,A、C错误;平衡向正反应方向移动,气体的物质的量减小,压强也发生改变,D错误。
7.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。2 min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4 mol,同时放出热量Q kJ。下列分析正确的是( )
A.在该条件下,反应前后的压强之比为1∶1
B.若反应开始时容器容积为2 L,则0~2 min内v(SO3)=0.35 mol/(L·min)
C.若把“恒温恒压”改为“恒压绝热条件”反应,平衡后n(SO3)>1.4 mol
D.若把“恒温恒压”改为“恒温恒容”反应,达平衡时放出热量大于Q kJ
A 解析:恒温恒压条件下,平衡前后气体的压强不变,故压强之比为1∶1,A正确;若容积保持不变,则v(SO3)=0.35 mol/(L·min),而事实上容器容积缩小,则有v(SO3)>0.35 mol/(L·min),B错误;该反应为放热反应,在“恒压绝热条件”下,温度升高,平衡逆向移动,平衡后n(SO3)<1.4 mol,C错误;若改为“恒温恒容”,则相比于原平衡,压强减小,平衡逆向移动,放出热量应小于Q kJ,D错误。
8.已知反应X(g)+2Y(g)3Z(g),ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol X(g)和 3 mol Y(g)发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.若容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.t2时改变的条件:向容器中加入Y
C.平衡常数K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ)
D.平衡时X的体积分数φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)
D 解析:该反应为反应前后气体体积不变的反应,反应前后气体的物质的量不变,压强始终不变,故压强不变不能判定平衡状态,A错误;t2时正反应速率瞬间不变,然后逐渐增大,可知改变的条件为向容器中加入Z,B错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,K(Ⅱ)=K(Ⅰ),C错误;X和Y初始物质的量之比为1∶3,t2时加入Z,平衡逆向移动,X和Y物质的量增加比例为1∶2,平衡时X的体积分数增大,故φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ),D正确。
9.汽车尾气是城市主要空气污染物,利用反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2 mol CO和2 mol NO,分别在T1、T2温度下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表:
时间/s
0
2
4
6
8
10
甲容器(T1)
n(CO2)/mol
0
0.72
1.20
1.60
1.60
1.60
乙容器(T2)
n(CO2)/mol
0
0.60
1.00
1.40
1.70
1.70
(1)T1________________________T2(填“>”“<”或“=”,下同),该反应ΔH____________0。
(2)乙容器中,2~4 s内N2的平均反应速率v(N2)=__________________。
(3)甲容器中NO平衡转化率为________,T1温度下该反应的平衡常数为__________。
(4)该反应达到平衡后,为增大反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有________(填标号)。
a.增大NO浓度 b.压缩容器体积
c.移去部分N2 d.改用高效催化剂
答案:(1)> <
(2)0.05 mol/(L·s)
(3)80% 160
(4)b
解析:根据表格数据,甲容器中达到平衡时间短,反应的温度高,结合温度对平衡的影响和v=,利用三段式分析解答。
(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),向甲、乙两个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2 mol CO和2 mol NO,分别在T1、T2温度下,经过一段时间后达到平衡,甲容器达到平衡需要的时间短,则反应速率大,说明反应温度T1>T2;达到平衡状态时,乙中CO2的物质的量大于甲中CO2的物质的量,说明降低温度,平衡正向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;
(2)乙容器中,2~4 s内N2的平均反应速率v(N2)=v(CO2)=×=0.05 mol/(L·s);
(3)甲容器中,
NO平衡转化率=×100%=80%;容器的体积为2 L,则平衡常数K==160;
(4)增大NO浓度,NO的转化率减小,a不选;压缩容器体积,压强增大,反应速率增大,平衡正向移动,NO的转化率增大,b选;移去部分N2,反应速率减小,c不选;改用高效催化剂,平衡不移动,NO的转化率不变,d不选。
10.乙烯是一种重要的基本化工原料,主要用于制造塑料、合成橡胶、合成纤维等。利用CO2氧化乙烷制备乙烯的反应为C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH>0,该反应达到平衡后,下列措施不能提高C2H4的平衡产率的是( )
A.升高温度 B.移除部分C2H4
C.压缩容器体积 D.增大CO2的浓度
C 解析:该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,C2H4的平衡产率增大,A不符合题意;移除部分C2H4,平衡正向移动,C2H4的平衡产率增大,B不符合题意;压缩容器体积相当于加压,平衡向气体分子数减少的方向移动,即逆向移动,C2H4的平衡产率减小,C符合题意;增大CO2的浓度,平衡正向移动,C2H4的平衡产率增大,D不符合题意。
11.(2024·河北保定期中联考)恒温时,向如图所示的密闭容器中(活栓已经固定住活塞)加入10 mol A(s)和1 mol B(g),进行反应2A(s)+3B(g)2C(g)+3D(g) ΔH<0。下列叙述正确的是( )
A.其他条件不变,将图示容器换成绝热容器,B的平衡转化率会增大
B.混合气体的密度不再改变时,反应达到平衡状态
C.若反应达到平衡后,拔去活栓,再充入适量He(不参与反应),平衡逆向移动
D.若反应达到平衡后拔去活栓,再次达到平衡时,C的体积分数会减小
B 解析:在绝热容器中,体系温度会升高,不利于反应正向进行,B的平衡转化率会减小,A错误;该反应中,A为固体,且为恒容容器,则密度随着反应的进行一直在改变,则密度不变时可以证明反应达到平衡,B正确;拔去活栓,充入He,容器体积增大,相当于减压,平衡正向移动,C错误;拔去活栓,混合气体总体积增大,平衡正向移动,C的体积分数增大,D错误。
12.(2024·山东德州期中)在密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g)pC(g),反应体系中A的百分含量(A%)与温度(T)的关系和vt图像如下图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应
B.a点:v正<v逆
C.t2~t4,C的百分含量最小
D.t3时刻改变的条件一定是加入催化剂
D 解析:随着反应进行,A的含量逐渐减小,最低点A的含量最小,继续升高温度,A的含量增加,说明平衡后升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,最低点及之后各点都是平衡点。该反应为放热反应,A错误;a点A的含量高于平衡点,平衡向正反应方向移动:v正>v逆,B错误;t2~t4反应速率加快,平衡未移动,C的百分含量不变,C错误;t3时刻,反应速率加快,平衡未移动,改变的条件是加入催化剂,D正确。
13.在容积为2 L的密闭容器中,进行如下反应:A(g)+2B(g)C(g)+D(g),最初加入1.0 mol A和2.2 mol B,在不同温度下,D的物质的量n(D)和时间t的关系如图所示。试回答下列问题:
(1)800 ℃时,0~5 min内,以B表示的平均反应速率为________。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据有________。
a.容器中压强不变
b.混合气体中c(A)不变
c.2v正(B)=v逆(D)
d.c(A)=c(C)
(3)利用图中数据计算:800 ℃时A物质的平衡转化率为________,800 ℃时的平衡常数K=__________(填数值),该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)下列措施既能提高反应物A(g)的平衡转化率,又能增大反应速率的是________(填标号)。
a.升高温度
b.恒容条件充入氩气
c.加入催化剂
d.增大初始投料比
(5)800 ℃时,某时刻测得体系中各物质的量如下:n(A)=0.9 mol,n(B)=2.0 mol,n(C)=0.9 mol,n(D)=0.9 mol,则此时该反应________________________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
答案:(1)0.12 mol/(L·min) (2)ab (3)60% 1.8 吸热
(4)a (5)向正反应方向进行
解析:(1)800 ℃时,5 min 时D的物质的量是0.6 mol,根据化学方程式中B与D的关系可知:消耗B的物质的量是1.2 mol,所以0~5 min内,以B表示的平均反应速率为v(B)==0.12 mol/(L·min)。
(2)由于该反应是反应前后气体化学计量数不等的反应,所以若容器中压强不变,则反应达到平衡,a正确;由于该反应是反应前后气体化学计量数不等的反应,所以若反应未达到平衡,则任何物质的浓度都会发生变化,所以若混合气体中c(A)不变,反应达到平衡,b正确;B是反应物,D是生成物,若反应达到平衡,v正(B)=2v逆(D),c错误;c(A)=c(C)时,该反应不一定达到平衡状态,d错误。
(3)根据题给信息,列出三段式:
则A物质的平衡转化率为×100%=60%,K===1.8;由图像可知,随着温度的升高,D的含量增多,依据勒夏特列原理,温度升高有利于向吸热方向进行,则正反应为吸热反应。
(4)结合第(3)问可知A(g)+2B(g)C(g)+D(g)为气体分子数减小的吸热反应。升高温度,反应速率增大,平衡正向移动,A(g)的平衡转化率增大,a正确;恒容条件充入氩气,则容器体积不变,浓度不变,反应速率不变,b错误;加入催化剂,平衡不移动,A(g)的平衡转化率不变,c错误;增大初始投料比,则A的平衡转化率减小,d错误。
(5)根据已知可得:c(A)=0.45 mol/L,c(B)=1.0 mol/L,c(C)=0.45 mol/L,c(D)=0.45 mol/L,Q==0.45<1.8,所以此时该反应向正反应方向进行。
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