内容正文:
第4课时 温度对化学平衡的影响
题组一 探究温度对化学平衡的影响
1.(2024·衡水高二月考)为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响,某同学在5支试管中分别加入5 mL H2O2溶液,并测量收集V mL气体(相同状况)时所需的时间,实验记录如下:
实验序号
H2O2溶液浓度
反应温度
催化剂
反应时间
①
2%
20 ℃
无
t1
②
2%
40 ℃
无
t2
③
5%
20 ℃
MnO2
t3
④
5%
40 ℃
MnO2
t4
⑤
5%
20 ℃
FeCl3
t5
下列说法中错误的是( )
A.实验①、②研究温度对反应速率的影响
B.实验②、③研究催化剂对反应速率的影响
C.实验③、⑤研究不同催化剂的催化效果
D.获得相同体积的O2所需时间:t1>t2>t4
2.(2025·宜春高二月考)如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别装在盛有水的三个烧杯中,在①烧杯中加入CaO,在②烧杯中不加其他任何物质,在③烧杯中加入NH4Cl晶体,发现①中红棕色变深,③中红棕色变浅。已知:2NO2(红棕色)N2O4(无色),下列叙述正确的是( )
A.2NO2N2O4是吸热反应
B.NH4Cl溶于水时吸收热量
C.③烧瓶中气体的压强增大
D.①烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量增大
题组二 温度、催化剂对化学平衡的影响
3.(2025·白城一中高二期末)有一处于平衡状态的反应:3A(s)+2B(g)3C(g) ΔH>0。为了使平衡向生成C的方向移动,应选择的条件是( )
A.增大压强 B.升高温度
C.使用催化剂 D.增大A的物质的量
4.(2025·北京中关村中学高二月考)一定条件下,2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是( )
A.温度0 ℃、压强50 kPa
B.温度130 ℃、压强300 kPa
C.温度25 ℃、压强100 kPa
D.温度130 ℃、压强50 kPa
5.(教材改编题)将一定量的CO2和H2充入恒容密闭容器中,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1,H2的物质的量随时间的变化如实线甲所示,若变为虚线乙,可能改变的条件是( )
A.加催化剂 B.升高温度
C.充入N2 D.增大CO2的浓度
6.某可逆反应平衡常数表达式为K=。达到平衡状态时,如果升高温度(其他条件不变),则c(NO)减小。下列说法正确的是( )
A.该反应的化学方程式为NO(g)+SO3(g)NO2(g)+SO2(g)
B.升高温度K增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.一定条件下达到平衡后,缩小容器容积,使体系压强增大,气体颜色加深
7.根据下列实验操作,判断其现象和结论均正确的是( )
选项
实验操作
现象
结论
A
向一密闭容器充入NO2,保持温度不变,扩大容器容积
容器中气体颜色先变浅后变深
平衡2NO2(g)N2O4(g)先正向移动再逆向移动
B
向2 mL 5% H2O2溶液中分别滴加5滴等浓度的FeCl3和KMnO4溶液
加入
KMnO4溶液的反应更剧烈
KMnO4比FeCl3催化效果好
C
将充满NO2的密闭玻璃球浸泡在热水中
玻璃球中红棕色加深
反应2NO2(g)N2O4(g)的ΔH<0
D
在KSCN与FeCl3的混合液中再加入KCl固体
溶液红色变浅
增大生成物浓度,平衡逆向移动
题组三 勒夏特列原理的应用
8.(2025·南昌高二月考)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.新制氯水在光照下溶液颜色变浅
B.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出以提高其产量
C.工业生产硫酸的过程中将黄铁矿粉碎后加入沸腾炉
D.实验室可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
9.(2025·邯郸高二期中)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.工业制取金属钾的反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),将钾蒸气从混合物中分离出来,有利于提高反应物的转化率
B.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)达到平衡后,缩小容积,混合气体颜色变深
C.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
D.合成氨反应为放热反应,降低温度有利于增大反应物的平衡转化率
10.可逆反应M+N(s)R达到平衡后,无论加压或降温,M的转化率都增大,则下列结论正确的是( )
A.M为气体,R为固体或液体,正反应为放热反应
B.M为固体或液体,R为气体,正反应为放热反应
C.M为气体,R为固体或液体,正反应为吸热反应
D.M、R均为气体,正反应为吸热反应
11.(2025·抚州高二期中)一定条件下存在反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0。现有三个容积相同的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,按如图所示投料,在常温下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数相同
B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率相同
C.NO2的体积分数:Ⅱ<Ⅲ
D.容器Ⅰ中NO的转化率与容器Ⅱ中NO2的转化率之和小于1
12.(2025·聊城高二月考)现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
(1)该反应的逆反应为 热反应,且m+n (填“>”“=”或“<”) p。
(2)减压时,A的质量分数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(3)若容积不变加入B,则B的转化率 。
(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将 。
(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量 。
(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(容积不变)时混合物颜色 ;而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色 (填“变深”“变浅”或“不变”)。
13.由γ-羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯()的反应为HOCH2CH2CH2COOH+H2O ΔH<0。
在25 ℃时,溶液中γ-羟基丁酸的初始浓度为0.200 mol·L-1,随着反应的进行,测得γ-丁内酯浓度随时间的变化如表所示。
t/min
21
50
80
100
c/(mol·L-1)
0.024
0.050
0.071
0.081
t/min
120
160
220
∞
c/(mol·L-1)
0.090
0.104
0.116
0.132
(1)该反应达到平衡后,升高温度,平衡 移动(填“正向”“不”或“逆向”)。
(2)在50 min时,γ-羟基丁酸的转化率为 。
(3)为提高平衡时γ-羟基丁酸的转化率,除适当控制反应温度外,还可采取的措施是 。
(4)25 ℃时,该反应的平衡常数K为 (结果保留两位小数),在25 ℃时,当γ-丁内酯与γ-羟基丁酸的物质的量浓度之比保持不变时,反应 达到平衡(填“一定”或“不一定”)。
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第4课时 温度对化学平衡的影响
1.B 实验①、②温度不同,其他条件都相同,即研究温度对反应速率的影响,A正确;实验②无催化剂,实验③有催化剂,但二者过氧化氢浓度不同且反应温度也不同,即无法得出催化剂对反应速率的影响,B错误;实验③、⑤除了催化剂种类不同,其他条件均相同,即可研究不同催化剂的催化效果,C正确;实验①②中,其他条件相同,但②温度高,所以反应时间:t1>t2;实验②④中,温度相同,但④中过氧化氢浓度大且有催化剂,所以反应时间:t2>t4,综上,反应时间:t1>t2>t4,D正确。
2.B 氧化钙与水反应放热,氯化铵溶于水吸收热量,①中红棕色变深,③中红棕色变浅,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,①烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量减小,A、D错误,B正确;③烧杯温度下降,平衡正向移动,气体物质的量减小,气体的压强减小,C错误。
3.B 该反应为气体分子数增加的反应,增大压强,该平衡逆向移动,A不符合题意;该反应为吸热反应,升高温度,该平衡正向移动,即向着生成C的方向移动,B符合题意;使用催化剂只改变反应速率,不能使平衡发生移动,C不符合题意;增大A的物质的量,A的浓度不变,反应速率不变,该平衡不移动,D不符合题意。
4.D 测定二氧化氮的相对分子质量,要使测定结果误差最小,应该使混合气体中NO2的含量越多越好,为了实现该目的,应该改变条件使平衡尽可能逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应,可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动,则选项中,温度高的为130 ℃,压强低的为50 kPa,结合二者选D。
5.D 加入催化剂,平衡不移动,氢气的物质的量不变,A错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,氢气的物质的量增大,B错误;向恒容容器中通入不参与反应的N2,平衡不移动,H2的物质的量不变,C错误;增大反应物CO2的浓度,平衡向正反应方向移动,H2的物质的量减小,D正确。
6.D 由某可逆反应平衡常数K=可知,该反应的化学方程式为NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g),A错误;c(NO)减小,说明升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,B错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,C错误;缩小容器容积,使体系压强增大,化学平衡不发生移动,但由于物质的浓度增大,因此混合气体颜色加深,D正确。
7.C A项,扩大容器容积,NO2浓度减小,容器中气体颜色先变浅,平衡逆向移动,NO2浓度增大,颜色又变深,错误;B项,KMnO4是氧化剂,不是催化剂,错误;C项,玻璃球中红棕色加深,说明升高温度,平衡逆向移动,该反应为放热反应,ΔH<0,正确;D项,反应实质为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入KCl固体,对该平衡没有影响,错误。
8.C 新制氯水中存在平衡:Cl2+H2OHClO+HCl,光照条件下HClO分解,化学平衡向右移动;将乙酸乙酯不断蒸出,减小生成物浓度导致平衡向正反应方向移动,从而提高乙酸乙酯产率;将黄铁矿粉碎后加入沸腾炉,可增大反应物的接触面积,从而增大化学反应速率,与平衡移动原理无关,C符合题意;加入氢氧化钠固体,溶解放热,使一水合氨分解生成氨气,并且增大了OH-浓度,化学平衡NH3+H2ONH3·H2ON+OH-逆向移动,D不符合题意。
9.B 将钾蒸气从混合物中分离出来,生成物浓度减小,平衡正向移动,有利于提高反应物的转化率;缩小容积,平衡不移动,混合气体颜色变深,是因为体积减小而使二氧化氮浓度增大,和化学平衡移动无关,B符合题意;NO2转化为N2O4是放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO2浓度增大,混合气体颜色加深;降低温度,平衡正向移动,有利于增大反应物的平衡转化率。
10.A 可逆反应M+N(s)R达到平衡后,降温,M的转化率增大,说明平衡正向移动,正反应放热;加压,M的转化率增大,说明平衡正向移动,正方向气体分子数减小,则M一定为气体,R一定为非气体,A符合题意。
11.D 容器Ⅰ是绝热容器,反应过程中温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数不相同,A错误;容器Ⅱ是恒容容器,反应过程中压强增大,容器Ⅲ是恒压容器,反应过程中压强不变,两容器的投料相同,故容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率不相同,B错误;容器Ⅱ是恒温恒容,容器Ⅲ是恒温恒压,随着反应的进行,容器Ⅱ中压强大于容器Ⅲ,平衡正向移动,NO2含量增大,NO2的体积分数:Ⅱ>Ⅲ,C错误;若容器Ⅱ恒温恒容,容器Ⅰ也是恒温恒容时,达到相同平衡状态,容器Ⅰ中NO转化率和容器Ⅱ中NO2转化率之和为1,但实际容器Ⅰ是绝热恒容,随反应进行温度升高,平衡逆向移动,NO的转化率减小,因此容器Ⅰ中NO的转化率与容器Ⅱ中NO2的转化率之和小于1,D正确。
12.(1)放 > (2)增大 (3)减小 (4)减小 (5)不变
(6)变深 变浅
解析:(1)当升高温度时,B的转化率变大,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,逆反应放热,当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,m+n>p。(2)当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,所以A的质量分数增大。(3)若保持容器容积不变,加入B,平衡正向移动,A的转化率增大,B的转化率减小。(4)若升高温度,平衡向正反应方向移动,则平衡时B、C的浓度之比将减小。(5)若加入催化剂,平衡不移动,平衡时气体混合物的总物质的量不变。(6)加入C(容积不变)时,平衡向逆反应方向移动,B的浓度增大,颜色加深;维持容器内压强不变,充入氖气时,容器容积增大,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,但B的浓度减小,颜色变浅。
13.(1)逆向 (2)25% (3)移出γ-丁内酯(或减小γ-丁内酯的浓度) (4)1.94 一定
解析:(1)该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动。(2)根据物质反应转化关系可知,在50 min内γ-羟基丁酸浓度变化为0.050 mol·L-1,则其转化率为×100%=25%。(3)为提高平衡时γ-羟基丁酸的转化率,除适当控制反应温度外,还可采取的措施是移出γ-丁内酯(或减小γ-丁内酯的浓度)。(4)在25 ℃时,该反应达到平衡状态时,c(γ-丁内酯)=0.132 mol·L-1,此时c(γ-羟基丁酸)=0.200 mol·L-1-0.132 mol·L-1=0.068 mol·L-1,则该温度下该反应的化学平衡常数为K==≈1.94;γ-丁内酯是生成物,γ-羟基丁酸是反应物,在反应过程中其物质的量浓度之比是一个变量,则当γ-丁内酯与γ-羟基丁酸的物质的量浓度之比保持不变时,反应一定达到平衡。
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