内容正文:
课时梯级训练(13) 温度变化对化学平衡的影响
一 温度变化对化学平衡移动的影响
1.当反应2X+Y⥫⥬2Z ΔH<0达到平衡时,若升高温度则能使 ( )
A.Z的质量分数增大
B.X的转化率增大,Y的转化率减小
C.X的转化率减小,Y的转化率增大
D.Y的质量分数增大
答案:D
2.工业制硫酸中的一步重要反应是SO2的催化氧化:2SO2+O2⥫⥬2SO3 ΔH<0,下列说法正确的是 ( )
A.升高温度只提高逆反应速率
B.降低温度可提高正反应速率
C.升高温度,平衡向正反应方向移动
D.降低温度,平衡向正反应方向移动
答案:D
二 勒夏特列原理
3.下列不能用勒夏特列原理解释的事实是 ( )
A.红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B.氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D.合成氨工业使用高压以提高氨的产量
答案:B
4.下列叙述及解释正确的是 ( )
A.2NO2(g)(红棕色)⥫⥬N2O4(g)(无色) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅
B.H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变
C.对于N2+3H2⥫⥬2NH3,平衡后,压强不变,充入Ar,平衡左移
D.FeCl3+3KSCN⥫⥬Fe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
答案:C
三 化工生产中实际反应条件的选择
5.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压,下列叙述正确的是 ( )
A.都能提高反应速率,都对化学平衡无影响
B.都对化学平衡有影响,但都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有施加高压对化学平衡有影响
D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而施加高压无此效果
答案:C
6.有平衡体系:CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) ΔH<0,为了增加甲醇(CH3OH)单位时间的产量,应采用的正确措施是 ( )
A.高温、高压
B.适宜温度、高压、催化剂
C.低温、低压
D.高温、高压、催化剂
答案:B
7.在刚性容器中发生反应:2CO2(g)+6H2(g)⥫⥬C2H5OH(g)+3H2O(g),一定压强下,平衡时H2的转化率α(H2)随温度T、投料比(a、b、c)的变化关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.投料比的大小关系是a>b>c
B.图中M点对应的平衡,若容积不变,充入He,则α(H2)不变
C.该反应的平衡常数K(600 ℃)>K(500 ℃)
D.若上图表示相同投料时,不同压强下α(H2)随T的变化关系,则压强最大的是a
答案:C
8.已知:A(g)+2B(g)⥫⥬3C(g) ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B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.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C
C.平衡时A的体积分数φ:φ( Ⅱ )<φ( Ⅰ )
D.平衡常数K:K( Ⅱ )<K( Ⅰ )
答案:B
9.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是 ( )
A.图 Ⅰ 表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图 Ⅱ 表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图 Ⅲ 表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图 Ⅲ 表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
B 解析:图 Ⅰ 改变的条件应是增大压强,A错误;由于同等程度地加快正、逆反应速率,所以应是加入了催化剂,B正确;由于平衡发生了移动,所以改变的条件不是加入催化剂,C错误;改变的条件应是温度,且乙的温度较高,D错误。
10.某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s)⥫⥬Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是 ( )
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
C 解析:根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而c(Z)增大,说明平衡向正反应方向移动,故ΔH>0,A正确;加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡向逆反应方向移动,故达新平衡后m(Y)减小,B正确;加入等物质的量的Y和Z,Z的浓度增大,平衡向逆反应方向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),达新平衡后c(Z)不变,C错误;加入一定量氩气,Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,平衡不移动,D正确。
11.对于可逆反应2A(s)+3B(g)⥫⥬2C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列叙述正确的是 ( )
①增加A的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
④增大B的浓度,v正>v逆
⑤加入催化剂,平衡向正反应方向移动
A.①② B.④ C.③ D.④⑤
B 解析:A是固体,增大A的量对平衡无影响,①错误;升高温度,v正、v逆均增大,但v逆增大的程度大,平衡向逆反应方向移动,②错误;压强增大,平衡向逆反应方向移动,但v正、v逆均增大,③错误;增大B的浓度,平衡向正反应方向移动,v正>v逆,④正确;加入催化剂,平衡不移动,⑤错误。
12.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)+CO(g)⥫⥬Fe(s)+CO2(g),已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题:
(1)该反应正反应是________(填“吸”或“放”)热反应。
(2)欲提高反应中CO的平衡转化率,可采取的措施是________(填标号)。
A.减少Fe的量
B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2
D.加入合适的催化剂
E.增大容器的容积
(3)在一个容积为1 L的密闭容器中,1 000 ℃ 时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各2.0 mol,反应经过5 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率:v(CO2)=________、CO的平衡转化率=________。如果此时向密闭容器中加入CO和CO2各2 mol,平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(4)在恒温恒容下,下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________(填标号)。
A.压强不再变化
B.气体密度不再变化
C.CO的消耗速率与CO2的消耗速率之比为1∶1
D.气体平均摩尔质量不再变化
E.CO与CO2的浓度相等
答案:(1)放 (2)C (3)0.24 mol·L-1·min-1 60% 向正反应方向 (4)BCD
解析:(1)随着温度升高,平衡常数减小,可知升高温度,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应。
(2)欲提高反应中CO的平衡转化率,需要让平衡向正反应方向移动。Fe是固体,减少Fe的量,平衡不移动,A错误;Fe2O3是固体,增加Fe2O3的量,平衡不移动,B错误;移出部分CO2,平衡向正反应方向移动,CO的转化率提高,C正确;加入合适的催化剂,平衡不移动,D错误;该反应是气态物质分子数不变的反应,增大容器的容积,平衡不移动,E错误;选C。
(3)设平衡时CO转化的物质的量为x mol,用三段式法解题,则
1 000 ℃时K=4.0,则有 =4.0,解得x=1.2,即CO2的浓度变化量为c(CO2)=1.2 mol·L-1,则用二氧化碳表示的反应速率为=0.24 mol·L-1·min-1,CO的转化率为×100%=60%。
(4)该反应是气体体积不变的反应,体系压强一直不变,压强不再变化不能说明反应达到平衡状态,A错误;反应Fe2O3(s)+CO(g)⥫⥬Fe(s)+CO2(g)向正反应方向进行时,气体质量增大,密度增大,当气体密度不再变化时,说明反应达到平衡状态,B正确;CO的消耗速率与CO2的消耗速率之比为1∶1,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C正确;气体总物质的量不变,平衡向正反应方向移动时,气体质量增大,气体平均摩尔质量增大,当气体平均摩尔质量不再变化时,说明反应达到平衡状态,D正确;CO与CO2的浓度相等不能说明反应达到平衡状态,E错误。
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