摘要:
**基本信息**
高中化学“化学平衡”同步练,以“基础认知-能力应用-综合拓展”分层,覆盖平衡状态、常数、影响因素及图像分析,强化从概念理解到综合应用的知识巩固路径。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础认知|平衡状态判断、平衡常数表达式|以选择题为主,如平衡状态特征判断(第1题),强化化学观念|
|能力应用|浓度/压强/温度对平衡影响、K与Q比较|结合数据计算(第3题转化率)和图像分析(第4题物质的量分数曲线),培养科学思维|
|综合拓展|平衡图像、实际反应应用|如复合反应机理分析(第1题历程图),体现科学探究与实践|
内容正文:
第二章化学反应速率与化学平衡
第二节化学平衡
一、化学平衡状态
1.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应。A(s)+2B(g)=C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是
①混合气体的密度不变 ②容器内气体的压强不变
③混合气体的总物质的量不变 ④B的物质的量浓度不变
⑤ ⑥
⑦气体的平均摩尔质量不再变化 ⑧B、C、D的物质的量之比为2:1:1不再变化
⑨B、C、D的反应速率之比恒定为2:1:1
〖答案〗①④⑤⑦
〖解析〗
①混合气的密度等于混合气的总质量除以容器体积,A是固体,所以混合气的总质量是一个变量,容器体积是定值,所以混合气密度在未平衡前一直在变化,因此混合气体的密度不变当密度不变时,反应达到平衡状态,①正确;
②该反应是反应前后气体系数之和相等的反应,在温度和容积一定时,压强和气体的总物质的量成正比,所以容器内气体的压强一直不变,则压强不变不能判断该反应是否平衡, ②错误;
③该反应的混合气的总物质的量一直不变,故不能用总的物质的量不变判断是否平衡,③错误;
④B的物质的量浓度不再变化说明达到了平衡状态,④正确;
⑤用C表示的正反应速率等于用D表示的逆反应速率,说明正逆反应速率相等,反应达到了平衡状态,⑤正确;
⑥当各物质浓度不发生变化,反应达到平衡,⑤错误;
⑦气体的质量是变量,气体的物质的量是不变量,因此气体的平均摩尔质量不再变化是判断依据,⑦正确;
⑧当各物质浓度不发生变化,反应达到平衡,⑧错误;
⑨B、C、D的反应速率之比始终恒定为2:1:1,⑨错误;
2. 在10L密闭容器中,1molA和3molB在一定条件下反应:A(g)+xB(g) ⇌2C(g),2min时测得混合气体共4mol且生成了0.4molC,则下列说法错误的是
A.x等于1
B.前2minB的平均反应速率为0.01mol·L-1·min-1
C.2min时A的转化率为20%
D.2min时, n(A)∶n(B)∶n(C)=5∶28∶4
〖答案〗D
〖分析〗
根据题意列三段式:
A(g)+ xB(g) ⇌ 2C(g)
起始量(mol) 1 3 0
转化量(mol) 0.2 0.2x 0.4
平衡量(mol) 0.8 3-0.2x 0.4,
据此解答。
〖解析〗
A.混合气体共4mol=0.8mol+(3-0.2x)mol+0.4mol,解得x=1,A正确;
B.由分析中三段式分析可知,前2minB的平均反应速率为= 0.01mol·L-1·min-1,B正确;
C.由分析中三段式分析可知,2min时A的转化率为0.2mol/(1mol)=20%,C正确;
D.根据方程式知,生成0.4mol C需要0.2mol A、0.2mol B,平衡时,A、B、C的物质的量分别为(1-0.2)mol=0.8mol、(3-0.2)mol=2.8mol、0.4mol,A、B、C的物质的量之比0.8mol:2.8mol:0.4mol=2:7:1,D错误;
故答案为:D。
3. 已知热化学方程式2NO(g)+2CO(g) ⇌N2(g)+2CO2(g) △H=a kJ/mol。T K时,在2 L恒容密闭容器中充入2mol NO 和2mol CO,保持温度不变,5 min后反应达到平衡状态,此时c(N2)=0.4mol/L。下列说法中错误的是
A.若该反应是放热反应,则a<0
B.用NO表示的平均化学反应速率v(NO)为0.16mol/(L·min)
C.达到化学平衡时,CO的转化率是80%
D.保持温度不变,若再向上述达到平衡的体系中充入2mol NO 和2mol CO,则反应重新达到平衡时c(N2)等于0.8mol/L
〖答案〗D
〖分析〗
在2L恒容密闭容器中充入2mol NO和2mol CO,保持温度不变,5min后反应达到平衡状态,此时c(N2)=0.4 mol/L,可知平衡时生成氮气为0.8mol,则
2NO(g)+2CO(g) ⇌N2(g)+2CO2(g)
开始(mol) 2 2 0 0
转化(mol) 1.6 1.6 0.8 1.6
平衡(mol) 0.4 0.4 0.8 1.6
据此分析作答。
〖解析〗
A. 放热反应的焓变为负,则若该反应是放热反应,a<0,A项正确;
B. 用NO表示的平均化学反应速率v(NO)为=0.16mol/(L·min),B项正确;
C. 达到化学平衡时,CO的转化率是1.6mol/(2mol)×100%=80%,C项正确;
D. 保持温度不变,若再向上述达到平衡的体系中充入2mol NO和2mol CO,相当于体积减小一半,且该反应为气体体积减小的反应,则体积减小、压强增大,平衡正向移动,反应重新达到平衡时c(N2)大于0.8mol/L,D项错误;
答案选D。
4. 通过反应2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g)可将CO2转化为CO2,在0.1MPa,反应物起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3的条件下,不同温度下达到平衡时,CO2(g)、H2(g)、C2H4(g)、H2O(g)四种组分的物质的量分数如图所示。下列说法正确的是
A.图中曲线b表示平衡时C2H4的物质的量分数随温度的变化
B.440K时H2的平衡转化率为60%
C.保持其他条件不变,在绝热密闭容器中发生上述反应,达到平衡时,C2H4的物质的量分数比在恒温密闭容器中的高
D.保持其他条件不变,延长反应时间,可将平衡时CO2的物质的量分数从Y点的值升至X点的值
〖答案〗B
〖分析〗
由反应物二氧化碳的物质的量分数与温度变化曲线可知,曲线a表示氢气的物质的量分数随温度变化,由化学方程式可知,曲线b表示水蒸气的物质的量分数随温度变化,曲线c表示乙烯的物质的量分数随温度变化。
〖解析〗
A.由分析可知,曲线b表示水蒸气的物质的量分数随温度变化,故A错误;
B.设起始氢气的物质的量为3mol,平衡时转化率为a%,由440K平衡时氢气和水蒸气的物质的量分数相等可得:3—3×a%=,解得a=60,故B正确;
C.由图可知,升高温度,二氧化碳的物质的量分数增大说明平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,则保持其他条件不变,在绝热密闭容器中发生上述反应,反应放出的热量使反应温度升高,平衡向逆反应方向移动,达到平衡时,生成物乙烯的物质的量分数比在恒温密闭容器中的低,故C错误;
D.一定温度下反应达到平衡时,二氧化碳的物质的量分数不变,则温度不变,延长反应时间,二氧化碳的物质的量分数不变,不可能Y点的值升至X点的值,故D错误;
故选B。
5. 对利用甲烷消除NO2污染进行研究,CH4+2NO2⇌N2+CO2+2H2O。在1L密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50molCH4和1.2molNO2,测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据见表。
组别
温度
间/min
0
10
20
40
50
①
T1
n(CH4)
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n(CH4)
0.50
0.30
0.18
…
0.15
下列说法正确的是
A.组别①中,0~20min内,NO2的反应速率为0.0125mol·L-1·min-1
B.由实验数据可知该反应T1温度时CH4的转化率较高
C.40min时,表格中T2应填的数据为0.18
D.0~10min内,CH4的反应速率①>②
〖答案〗B
〖解析〗
A.组别①中,0~20min内,v(NO2)=2×v(CH4)=2×=0.025 mol·L-1·min-1,v(NO2)= 0.025mol·L-1·min-1,A错误;
B.由图可知,组别①中反应T1温度,CH4在平衡时剩余量较少,CH4的转化率较高,B正确;
C.温度越高,反应速率越快,达到平衡所需时间越短,组别①在40min时达平衡,则组别②在40min也达平衡,则表格中T2应填的数据为0.15,C错误;
D.根据表中数据,0~10min内,组别①中甲烷剩余量大于组别②中的,故CH4的反应速率①<②,D错误;
故选B。
二、化学平衡常数
(一).化学平衡常数
1. 某密闭容器中,发生反应A(s)+B(g) ⇌C(g)+D(g)。该反应的平衡常数表达式为
A.K=c(A)·c(B) B.K= c(C)·c(D)
C.K= D.K=
〖答案〗D
〖解析〗
平衡常数表达式仅包含气态物质和溶液的浓度,固体(如A)和纯液体不写入。反应式为A(s)+B(g) ⇌C(g)+D(g),故K应为生成物C(g)和D(g)的浓度乘积除以反应物B(g)的浓度,故答案为:D。
2. 在某温度下,可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g)平衡常数为K,下列说法正确的是
A.K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大
B.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随着温度的升高而增大
〖答案〗A
〖解析〗
A.根据反应化学平衡常数的意义可知,K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大,A正确;
B.根据反应化学平衡常数的意义可知,K越小,达到平衡时,反应进行的程度越小,即反应物的转化率越小,B错误;
C.化学平衡常数仅仅是温度的函数,即K不随反应物浓度的改变而改变,仅仅随着温度的改变而改变,C错误;
D.题干未告知该反应正反应为吸热反应还是放热反应,故无法判断K随着温度的升高的变化情况,D错误;
故选A。
3. 在某温度下,可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g)平衡常数为K,下列说法正确的是
A.K越小,达到平衡时,反应进行的程度越大
B.K越大,达到平衡时,反应物的浓度越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随着温度的改变而改变
〖答案〗D
〖解析〗
A.根据反应化学平衡常数的意义可知,K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大,A错误;
B.根据反应化学平衡常数的意义可知,K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大,即反应物的转化率越大,反应物的浓度越小,B错误;
C.化学平衡常数仅是温度的函数,即K不随反应物浓度的改变而改变,仅随着温度的改变而改变,C错误;
D.化学平衡常数仅是温度的函数,D正确;
故选D。
4.在容积为2L的密闭容器中,充入1molCO和2molH2,一定条件下反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),测得n(CO)和n(CH3OH)随时间的化曲线如图:
下列有关表述正确的是
A.a点时,v(正)=v(逆)
B.H2的平衡转化率为25%
C.从开始到9min,v(CO)=mol·L-1·min-1
D.该反应的平衡常数:K=12
〖答案〗C
〖解析〗
A.v(正)=v(逆)是化学平衡状态的标志,但是反应进行到a点时未达平衡,A错误;
B.由题干图像信息可知,达到平衡时CO的物质的量变为0.25mol,即CO的变化量为1.00-0.25=0.75mol,根据反应方程式可知,H2的变化量为0.75×2=1.5mol,则H2的平衡转化率为(1.5/2)×100%=75%,B错误;
C.由题干图像信息可知,从开始到9min,达到平衡时CO的物质的量变为0.25mol,即CO的变化量为1-0.25=0.75mol,则v(CO)===mol·L-1·min-1,C正确;
D.由题干图像信息结合B项分析可知,平衡时CH3OH的物质的量为0.75mol,CO的物质的量为0.25mol,H2的物质的量为2-1.5=0.5mol,故该反应的平衡常数:K===48,D错误;
故答案为:C。
5. 已知在25℃时,下列反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2 (g) ⇌2NO (g) K1=1.0×10-30
②2H2O(g)+O2 (g) ⇌2H2O (g) K2=2.0×1081
③2CO2(g) ⇌O2 (g) +2CO(g) K3=4.0×10-92
下列说法正确的是
A.NO分解反应NO (g) ⇌ N2(g)+O2 (g)的平衡常数为1.0×10-30
B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D.2H2(g)+2NO (g) ⇌N2(g)+2H2O (g)的平衡常数K=K1/K2
〖答案〗C
〖解析〗
A.NO分解反应NO (g) ⇌ N2(g)+O2 (g)的平衡常数K==1015,A错误;
B.化学平衡常数表示化学反应进行的程度,但不表示反应难易程度,B错误;
C.化学平衡常数K的数值越大,化学反应进行的程度越大,常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减少,则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2,C正确;
D.反应②-反应①可得2H2(g)+2NO (g) ⇌N2(g)+2H2O (g),则平衡常数K=K1/K2,D错误;
故选C。
6. 将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s) ⇌NH3(g)+HI(g),② 2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)。达到平衡时:c(H2)=0.5mol/L,c(HI)=4mol/L,则此温度下反应①、②的平衡常数分别为
A.20, B.15, C.25, D.12,
〖答案〗A
〖解析〗
平衡时c(H2)=0.5mol/L,则c(I2)=0.5mol/L,可知反应②分解消耗HI的浓度为c(HI)分解=0.5mol/L×2=1mol/L,故反应①生成c(HI)=4mol•L-1+2×0.5mol•L-1=5mol•L-1,由于氨气没有在反应②转化,则c(NH3)平衡=c(HI)=5mol/L,平衡时c(HI)平衡=4mol/L,此温度下反应①的平衡常数为K=c(NH3)平衡•c(HI)平衡=5×4=20,②的平衡常数为K===,故答案为:A。
(二).浓度商与化学平衡常数
1. 平衡常数K能表明化学反应的限度,下列说法正确的是
A.K的数值越大,化学反应的速率越快,反应进行得越彻底
B.升高温度,K值增大
C.当浓度商Q大于K时,平衡向逆反应方向移动
D.在一定温度下,反应3A(s)+2B(g)⇌C(g)达到平衡时,该反应的K=
〖答案〗C
〖解析〗
A.化学反应的速率与K的大小无关。K越大,反应物转化率越大,反应进行得越彻底,A错误;
B.放热反应,升高温度K减小,吸热反应,升高温度K增大,B错误;
C.当浓度商Q大于K时,产物浓度大于平衡时,平衡向逆反应方向移动,C正确;
D.在一定温度下,反应3A(s)+2B(g)⇌C(g)达到平衡时,该反应的K=,D错误;
故选C。
2. 已知某化学反应的平衡常数表达式为 K=在不同温度下该反应的平衡常数如下表。下列有关叙述正确的是
T/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
A.该反应的化学方程式为 CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)
B.上述反应的逆反应是吸热反应
C.若平衡浓度符合下列关系式: 则此时的温度为700℃
D.若在一定容积的密闭容器中通入 CO2和H2各 1mol,5min 后温度升高到830℃,此时得 CO为0.4mol时,该反应达到平衡状态
〖答案〗B
〖解析〗
A.由平衡常数表达式可知,反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g),故A错误;
B.由表格数据可知,升高温度,化学平衡常数减小,说明正反应为放热反应,逆反应是吸热反应,故B正确;
C.由反应的平衡常数K=,可知,平衡浓度符合关系式时,平衡常数K===0.60,则此时的温度为1000℃,故C错误;
D.由方程式可知,830℃条件下生成0.4mol一氧化碳时,二氧化碳和氢气的物质的量都为1mol-0.4mol=0.6mol,水蒸气的物质的量为0.4mol,假设容器体积为VL,则反应的浓度熵Qc==2.25>1.00,则反应未达到平衡,故D错误;
故选B。
3. 有反应X(s)+3Y (g) ⇌Z (g)+nW (g)。一定条件下,将2molX和2molY通入体积为2L的恒容密闭容器中,反应10min达到平衡后,测得生成0.5molZ,W的反应速率为0.05mol·L-1·min-1,放出akJ热量。下列说法正确的是
A.反应的热化学方程式为:X(s)+3Y (g) ⇌Z (g)+2W (g) ΔH=-2akJ·mol-1
B.该温度下,K=5.33
C.平衡后向该容器中再加入1.5molX和0.5molY,平衡不移动
D.增加X的加入量有利于提高Y的转化率
〖答案〗A
〖分析〗
依据题意,10 min达到平衡后,测得生成0.5 molZ,W的反应速率为
0.05 mol⋅L-1⋅min-1,则生成W为1 mol,又变化量之比等于计量数之比,则n=2;
生成0.5 molZ,则ΔH=-2akJ·mol-1;
依据上述分析,列出三段式:
X(s)+3Y (g) ⇌Z (g)+2W (g)
初始c 1 0 0
变化c 0.75 0.25 0.5
末态c 0.25 0.25 0.5;
据此作答。
〖解析〗
A.依据分析,该反应的热化学方程式为
X(s)+3Y (g) ⇌Z (g)+2W (g) ΔH=-2akJ·mol-1,A正确;
B.依据分析,K===4,B错误;
C.X为固体,增加其量不影响平衡;加入0.5 mol Y,Qc===0.5<4=K,反应正向移动,C错误;
D.X为固体,其量的增减不改变平衡状态,Y的转化率不变,D错误;
故答案选A。
4.某温度下,反应 CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g)到达平衡时,各物质的浓度均为:c(CO)=0.2mol/L,c(H2O)=0.5mol/L,c(CO2)=0.4mol/L,c(H2)=0.25mol/L,根据改变的条件,填写平衡的移动方向:
编号
改变的条件
平衡移动的方向
A
减小压强,体积增大为原来的2倍
B
同时充入CO、CO2,使c(CO)=0.4mol/L,c(CO2)=0.6mol/L
C
同时充入H2O、CO2,使c(H2O)=0.6mol/L,c(CO2)=0.5mol/L
D
加入少量NaOH固体,使c(H2O)=0.4mol/L,c(CO2)=0.2mol/L
〖答案〗
编号
改变的条件
平衡移动的方向
A
减小压强,体积增大为原来的2倍
不移动
B
同时充入CO、CO2,使c(CO)=0.4mol/L,c(CO2)=0.6mol/L
正向移动
C
同时充入H2O、CO2,使c(H2O)=0.6mol/L,c(CO2)=0.5mol/L
逆向移动
D
加入少量NaOH固体,使c(H2O)=0.4mol/L,c(CO2)=0.2mol/L
正向移动
〖解析〗
该温度下,平衡常数K===1。
A. 减小压强,体积增大为原来的2倍,浓度均增大为原来的2倍,QC===1=K,不移动。
B. QC===<1=K,正向移动。
C. QC ==≈1.04>1=K,逆向移动。
D. QC ===0.625<1=K,正向移动。
(三).相关计算
1. 830℃下,H2(g)+CO2(g) ⇌ H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=1 。该温度下在甲、乙、丙、丁三个恒容密闭容器中,投入的物质如下表所示。下列判断不正确的是
起始浓度
甲
乙
丙
丁
c (H2)/ mol/L
0.010
0.020
0
0
c (CO2)/ mol/L
0.010
0.010
0
0
H2O(g) / mol/L
0
0
0.020
0.01
CO(g) / mol/L
0
0
0.020
0.01
A.平衡时,甲、丁各物质的浓度相同
B.平衡时,乙中CO2的转化率大于50%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.008mol/L
D.反应达到平衡时,反应速率最快的是丙
〖答案〗C
〖解析〗
A.设甲中CO2的转化量是xmol/L,设丁中CO的转化量是ymol/L, 列出“三段式”,
甲组 H2(g) + CO2(g) ⇌ H2O(g) + CO(g)
起始量mol/L 0.01 0.01 0 0
转化量mol/L x x x x
平衡量mol/L 0.01-x 0.01-x x x
则根据平衡常数可知=1,解得x=0.005,各物质的浓度均为0.005mol/L,
设丁中, 列出“三段式”,
丁组 H2(g) + CO2(g) ⇌ H2O(g) + CO(g)
起始量mol/L 0 0 0.01 0.01
转化量mol/L y y y y
平衡量mol/L y y 0.01-y 0.01-y
则根据平衡常数可知=1,解得y=0.005,各物质的浓度均为0.005mol/L,
A正确;
B.两种方法求解
第一种对比求解,由A可知甲中H2转化率为50%,增大H2的浓度,平衡正向移动。因此CO2的转化率大于50%,B正确;
第二种求解,设变化量为xmol/L,利用三段式:
乙组 H2(g) + CO2(g) ⇌ H2O(g) + CO(g)
起始量mol/L 0.01 0.01 0 0
转化量mol/L x x x x
平衡量mol/L 0.01-x 0.01-x x x
则根据平衡常数可知=1,解得x≈0.0067,CO2转化率约为66.7%。B正确;
C. 丙组 H2(g) + CO2(g) ⇌ H2O(g) + CO(g)
起始量mol/L 0 0 0.02 0.02
转化量mol/L y y y y
平衡量mol/L y y 0.02-y 0.02-y
则根据平衡常数可知=1,解得y=0.01,各物质的浓度均为0.01mol/L,C错误;
D. 反应达到平衡时,丙中各物质的浓度最大,反应速率最快的是丙,D正确;
故选C。
2.在容积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2 (g) ⇌CH3OH (g)+H2O (g),测得n(CO2)和n(CH3OH)随时间的化曲线如图:
下列有关表述正确的是
A.反应达到a点时,v正=v逆
B.反应达到平衡时,H2的转化率为25%
C.从开始到9min,v(H2)=0.125mol·L-1·min-1
D.该反应的平衡常数:K=3
〖答案〗C
〖解析〗
A.v正=v逆是化学平衡状态的标志,但是反应进行到a点时未达平衡,A错误;
B.由题干图像信息可知,达到平衡时CO2的物质的量变为0.25mol,即CO2的变化量为1.00-0.25=0.75mol,根据反应方程式可知,H2的变化量为0.75×3=2.25mol,则H2的平衡转化率为2.25mol/(3mol)×100%=75%,B错误;
C.由题干图像信息可知,从开始到9min,达到平衡时CO2的物质的量变为0.25mol,即CO2的变化量为1-0.25=0.75mol,则v(H2)=3v(CO2)=3=0.125 mol·L-1·min-1,C正确;
D.由题干图像信息结合B项分析可知,平衡时CH3OH、H2O的物质的量为0.75mol,CO2的物质的量为0.25mol,H2的物质的量为3-2.25=0.75mol,故该反应的平衡常数:,D错误;
故答案为:C。
三、影响化学平衡的因素
(一).浓度对化学平衡的影响
1.重铬酸钾(K2Cr2O7)的水溶液中存在以下平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+下列说法错误的是( )
A.向该溶液中加入少量NaOH固体后,溶液呈黄色
B.向该溶液中滴加适量的浓硫酸,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大
C.向该溶液中通入HCl气体,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液小
D.向重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液中加入少量水,平衡正向移动
〖答案〗C
〖解析〗
A项,向该溶液中加入少量NaOH固体后,H+被消耗,Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+衡正向移动,溶液呈黄色,选项A正确;
B项,向该溶液中滴加适量的浓硫酸,氢离子浓度增大,平衡Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大,选项B正确;
C项,通入HCl气体后,溶液中H+浓度增大,一般情况下,当盐酸浓度大于2mol/L时,不需要加热,重铬酸会氧化氯离子,K₂Cr₂O₇ + 14HCl(浓) = 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂↑ + 7H₂O,Cr2O72-+14H++6Cl-=2Cr3++3Cl2↑+7H2O,导致平衡Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+逆向移动,但平衡移动不能抵消H+浓度增大的趋势,即新平衡H+浓度比旧平衡大,选项C错误;
D项,向重铬酸钾溶液中加入少量水,溶液浓度减小,使得Q<K,平衡Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+正向移动,选项D正确;故选C。
2. 在容积不变的密闭容器中进行如下反应:H2O(g)+C(s) ⇌ H2(g)+CO(g)。达到平衡后,改变下列反应条件,相关叙述正确的是
A.加入H2O(g),平衡正向移动,体系压强减小
B.加入少量C,正反应速率增大
C.通入He,使压强增大为原来的2倍,平衡向正反应方向移动
D.加入CO,混合气体的密度增大
〖答案〗D
〖解析〗
A.加入H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,正反应方向又是气体体积增大的方向,所以导致体系压强增大,A错误;
B.碳为固体,加入少量C,对化学反应速率、化学平衡均无影响,B错误;
C.通入He,使压强增大为原来的2倍,体积不变,不改变各物质的浓度,化学平衡不移动,C错误;
D.加入CO,平衡逆向移动,气体总质量增大,体积不变,密度增大,D正确;
本题选D。
3. 由下列事实或现象不能得出相应结论的是
事实或现象
结论
A
Cl2(g)+H2O(l) ⇌HCl(aq)+HClO(aq),加入NaOH溶液,颜色变浅
加入NaOH溶液,与生成物HCl(aq)、HClO(aq)反应,减小生成物浓度,平衡正向移动,则颜色变浅
B
CuCl2溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2++4Cl-⇌[CuCl4]2-+4H2O ΔH>0,把CuCl2溶液中加入大量水,溶液黄色变浅
增大生成物浓度,平衡逆向移动
C
向K2Cr2O7溶液中加入HBr溶液,溶液橙色加深
Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+增大c(H+),平衡逆向移动
D
FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后形成血红色溶液,再加入固体KSCN后颜色变深
增大一种反应物浓度,平衡正向移动
〖答案〗BC
〖解析〗
A.Cl2(g)+H2O(l) ⇌HCl(aq)+HClO(aq),加入NaOH溶液,颜色变浅
,加入NaOH溶液,与生成物HCl(aq)、HClO(aq)反应,减小生成物浓度,平衡正向移动,则颜色变浅,A正确;
B.该反应[Cu(H2O)4]2++4Cl-⇌[CuCl4]2-+4H2O ΔH>0,把CuCl2溶液中加入大量水,主要溶液变稀,导致溶液黄色变浅,B不正确;
C.发生氧化还原反应,Cr2O72-+Br-+8H+=2Cr3++BrO3-+4H2O,故得不到相应结论,C错误;
D.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后形成血红色溶液,再加入固体KSCN后颜色变深,增大一种反应物浓度,平衡正向移动,D正确;
故选BC。
4. 在某恒温恒容的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)⇌2Z(g) ΔH>0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应速率随时间变化的图象如图所示。下列说法正确的是
A.0~t1内,v正>v逆
B.恒温恒容时,容器内压强不变,表明该反应达到平衡状态
C.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加入Z
D.再次达到平衡时,平衡常数K减小
〖答案〗C
〖解析〗
A.0~ t1内,v正逐渐增大,说明反应逆向进行,所以v正<v逆,故A项错误;
B.该反应是气体分子数不变的反应,恒温恒容时,容器内压强不变,不能说明反应达到平衡状态,故B项错误;
C.据题图可知t2时刻逆反应速率瞬间增大,平衡逆向移动,达到的新平衡速率比原平衡大,条件为恒温,说明新平衡时各物质浓度比原平衡大,容器容积不变,所以改变的条件可以是向密闭容器中加入Z,故C项正确;
D.同一反应的平衡常数由温度决定,温度不变,平衡常数K不变,故D项错误;
答案选C。
(二).压强对化学平衡的影响
1.已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0,既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可采取的方法是
A.加压 B.升温 C.及时从平衡混合气中分离出NH3 D.补充N2或H2
〖答案〗AD
〖分析〗
合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0,该反应的特点为:正反应放热且气体分子数减小;据此分析。
〖解析〗
A.加压,反应速率加快,平衡正向移动,NH3的产率增大,A可采取;
B.升温,反应速率加快,平衡逆向移动,NH3的产率减小,B不可采取;
C.及时从平衡混合气中分离出NH3,反应速率减慢,平衡正向移动,NH3的产率增大,C错误;
D.补充N2或H2,反应速率加快,平衡正向移动,NH3的产率增大,D可采取;
故选AD;
2. 密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g),反应平衡后,c(A)=1mol·L-1,恒温条件下将容器体积缩小一半,达到新的平衡后,测得c(A)=1.8mol·L-1,得出以下结论正确的是( )
A.m+n>p+q B.平衡逆向移动 C.A的转化率降低 D.C的质量分数减小
〖答案〗A
〖解析〗
加压对浓度的影响:容器体积缩小一半,各物质浓度瞬间加倍(A从1变为2),新平衡时A的浓度为1.8(低于2),说明平衡正向移动,消耗了部分A。
A项,加压后平衡向气体分子数减少的方向移动(根据分析平衡向正反应方向移动),故m+n>p+q,A正确;
B项,根据分析平衡向正反应方向移动,B错误;
C项,平衡正向移动时,A的转化率提高,C错误;
D项,生成物C的量增加,气体总质量不变,故C的质量分数增大,D错误;
故选A。
3. 可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g),C%(产物C的体积分数)与压强的关系如图所示时,下列结论正确的是
A.p1<p2,a+b<c+d B.p1>p2,a+b>c+d
C.p1>p2,a+b<c+d D.p1<p2,a+b>c+d
〖答案〗B
〖解析〗
A、B、C、D全是气体,根据“先拐先平数值大”,由图可知p1曲线先达到平衡,则p1大于p2,p1达到平衡时C%大于p2,说明压强增大,平衡在往正方向移动,则正反应反应方向是物质的量减小的方向,a+b>c+d。
故答案选B。
4. 已知反应:2NO2(红棕色) ⇌N2O4(无色) ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中并密封,改变活塞位置的过程中,气体透光率随时间的变化如图所示(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法不正确的是
A.b点达到平衡状态
B.b点与a点相比,c平(NO2)、c平(N2O4)均减小
C.d点:v(正)>v(逆)
D.若在c点将温度降低,其透光率将增大
〖答案〗BC
〖解析〗
A.曲线a→b段透光率不变,说明c平(NO2)保持不变,故b点达到平衡状态,A正确;
B.a、b两点的透光率相等,说明这两点中c平(NO2)、c平(N2O4)分别相等,且保持不变,B错误;
C.由图可知,d点后透光率逐渐下降,说明c平(NO2)逐渐增大,即平衡逆向移动,则有v(正)<v(逆),C错误;
D.c点降低温度,平衡正向移动,c平(NO2)减小,则透光率将增大,D正确;
故选:BC。
5. 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s) + CO2(g) ⇌2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×物质的量分数。下列说法正确的是
A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆 均减小,平衡不移动
B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为40.0%
C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡不移动
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0·p总
〖答案〗C
〖解析〗
A.恒温恒压条件下,当550℃时,若充入惰性气体,引起体积增大,使得各气体反应物浓度减小,引起反应速率减慢,因此v正、v逆 均减小;恒温恒压条件下,充入与反应无关的气体,等效于减压,C(s) + CO2(g) ⇌2CO(g)平衡向正反应方向移动,故A错误;
B.根据图像可知在650℃时,反应达平衡后CO的体积分数是40%,则CO2的体积分数为60%,假设平衡时总物质的量是1mol,则反应生成n(CO)=0.4mol,n(CO2)=0.6mol,根据方程式可知Δn(CO)=2Δn(CO2),因此反应消耗的二氧化碳的物质的量Δn(CO2)=0.4mol/2=0.2mol,因此α(CO2)=×100%=25.0%,故B错误;
C.T℃时,平衡时CO2和CO的体积分数都是50%,若充入等体积的CO2和CO,Q=K,化学平衡不移动,故C正确;
D.925℃时,反应达平衡后CO的体积分数是96%,则CO2的体积分数为4%,根据恒温恒压条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,因此化学平衡常数Kp===23.04·p总,故D错误;
选C。
(三).温度对化学平衡的影响
1. NO2和N2O4之间存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH<0,下列分析正确的是
A.反应达到平衡后,总气体1mol时,则反应前气体一定为2mol
B.2mol NO2完全反应后,变成1mol N2O4
C.恒温时,缩小容器体积,压强变大,平衡正向移动,气体颜色变浅
D.恒容时,水浴加热,平衡逆向移动,气体颜色变深
〖答案〗D
〖解析〗
A.反应达到平衡后,总气体1mol时,如果是正向进行,是分子数目减少的反应,必大于1mol,有可能为2mol。如果是逆向进行,是分子数目增加的反应,则反应必少于1mol,所以A错误;
B.可逆反应,不可能完全进行,B错误;
C.气体体积压缩,颜色变深是因为体积减小,浓度变大引起的,然后平衡移动,气体颜色将有所变淡,C错误;
D.放热反应,温度升高,平衡逆向移动,颜色加深,D正确;
答案选D。
2. 已知CuCl2溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-— ⇌ [CuCl4]2-(黄色)+4H2O,下列说法错误的是( )
A.加热0.1mol·L-1CuCl2溶液,溶液变为黄绿色,说明该反应是吸热反应
B.[CuCl4]2-和[Cu(H2O)4]2+浓度不变时,反应达到平衡状态
C.加入少量NaCl固体,平衡向正反应方向移动
D.加水稀释,溶液颜色变浅,由此判断平衡向正反应方向移动
〖答案〗D
〖解析〗
A项,加热,溶液变为黄绿色,说明正向移动,说明反应为吸热反应,A正确;B项, [Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-⇌ [CuCl4]2-(黄色)+4H2O为可逆反应,浓度不变,可以说明反应达到平衡状态,B正确;C项,Cl-离子浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;D项,加水稀释,溶液颜色变浅,不能说明是因为平衡移动导致的,也可能单纯由于水稀释导致的,D错误;故选D。
3. 利用“Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+”研究温度、浓度对化学平衡的影响,进行如图实验。下列关于试管中溶液说法正确的是( )
A.微热试管a中溶液,黄色加深,故ΔH<0
B.试管b加水后,平衡逆向移动
C.试管c比试管b黄色更深,说明试管c中平衡正向移动,平衡常数K增大
D.试管d比试管b橙色更深,原因是c(H+)增大,平衡逆向移动
〖答案〗D
〖解析〗
A项,微热试管a中溶液,黄色加深,升温,平衡正向移动,则该反应的ΔH>0,故A错误;
B项,试管b加水后,反应中所有离子浓度均减小,生成物浓度减小程度较大,平衡正向移动,故B错误;
C项,试管c比试管b黄色更深,平衡正向移动,但平衡常数只受温度的影响,平衡常数K不变,故C错误;
D项,d中加硫酸,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,溶液橙色变深,故D正确;故选D。
4. 已知某密闭容器中发生可逆反应3H2(g) +N2(g)⇌2NH3(g) ΔH <0,t1时刻反应达到平衡,t2时刻改变某条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.t2时刻改变的条件可能是加入了催化剂
B.过程I与过程II达到平衡后,平衡常数相等
C.过程I与过程II达到平衡后,N2的转化率: I< II
D.升高温度,重新达到平衡,H2的转化率会升高
〖答案〗B
〖分析〗
在v-t图象中,v正与v逆是对称的,故完整的图象如图所示,由图象可知,过程I表示从正反应方向达到平衡,t1至t2时保持平衡,t2时改变条件,过程II平衡逆向移动,改变条件瞬间v正不变,v逆瞬间增大,由此可知改变的条件是充入了氨气。
〖解析〗
A.由上述分析可知,t2时改变的条件是充入了氨气,加入催化剂平衡不移动,故A错误;
B.由上述分析可知,t2时改变的条件是充入了氨气,温度不变,平衡常数不变,故B正确;
C.t2时刻改变条件后,平衡逆向移动,N2的转化率减小,N2的转化率:Ⅰ> Ⅱ,故C错误;
D.由于反应是放热反应,升高温度,平衡会发生逆向移动,重新达到平衡,H2的转化率会降低,故D错误;
答案选B。
5.利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2气体和N2气体,在其他条件不变的情况下,只改变温度或加入催化剂对CO浓度的影响结果如图,下列分析不合理的是
A.对比曲线Ⅰ和Ⅱ可知,Ⅱ使用了催化剂
B.对比三条曲线,可知Ⅲ的温度最低
C.该反应:2NO(g)+2CO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) ΔH<0
D.平衡常数:K(Ⅰ)=K(Ⅱ)=K(Ⅲ)
〖答案〗B
〖分析〗
Ⅰ、Ⅱ反应速率不同,但平衡时c(CO)相同,可知平衡未发生移动,故反应温度相同,反应II达到平衡时用时少,反应速率快,则Ⅱ使用了催化剂;对比Ⅰ、Ⅲ,两者平衡时c(CO)浓度不同,平衡发生了移动,说明不是加入催化剂,而是改变了温度,反应速率加快,则温度升高,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,据此分析作答。
〖解析〗
A.由分析可知,Ⅱ使用了催化剂,A项正确;
B.由分析可知,Ⅲ的反应速率加快,则温度升高,说明对比三条曲线,可知Ⅲ的温度最高,B项错误;
C.NO和CO转化成CO2气体和N2气体,同时该反应放热,则该反应的热化学方程式为:2NO(g)+2CO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) ΔH<0,C项正确;
D.Ⅰ、Ⅱ温度相同,则平衡常数相同,Ⅲ温度升高,平衡逆向移动,则平衡常数变小,则平衡常数:K(Ⅰ)=K(Ⅱ)=K(Ⅲ),D项正确;
答案选B。
(四).勒夏特列原理
1.对于任何一个化学平衡体系,采取以下措施,一定会使平衡发生移动的是
A.加入一种反应物 B.增大体系压强
C.升高温度 D.加入催化剂
〖答案〗C
〖分析〗
本题综合考查化学平衡的移动及影响因素,升温向吸热方向移动,加压向气体计量系数减小的方向移动,加入催化剂,平衡不移动,另外改变固体的量,平衡也不移动,以此解题。
〖解析〗
A.在反应中,加入一种固体反应物(或纯液体),固体量的增减不会引起化学平衡的移动,故A错误;
B.对于没有气体参加的反应,或是前后气体体积不变的反应,压强不会引起平衡的移动,也可以根据浓度商进行判断,故B错误;
C.任何化学反应一定伴随能量的变化,升高温度,化学平衡一定是向着吸热方向进行,故C正确;
D.使用催化剂只能改变化学反应的速率,不会引起化学平衡的移动,故D错误;
故答案选C。
2.下列有关化学平衡的描述,不正确的是
A.Cl2(g)+H2O(l)⇌HCl(aq)+HClO(aq),加入NaOH溶液,颜色变浅
B.2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH<0,恒容条件下,升高温度,颜色变深
C.2HI(g) ⇌H2(g)+I2(g),恒温恒容条件下,加入HI,颜色变深
D.CaCO3(s) ⇌CaO(s)+CO2(g),恒温恒容条件下,通入CO2,平衡后c(CO2)增大
〖答案〗D
〖解析〗
A.加入NaOH溶液,与生成物HCl(aq)、HClO(aq)反应,平衡正向移动,则颜色变浅,A正确;
B.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,二氧化氮的浓度增大,颜色加深,B正确;
C.加入HI,体积不变时浓度增大,平衡正向移动,碘的浓度增大,颜色加深,C正确;
D.该反应平衡常数K=c(CO2),温度不变,K=c(CO2)不变,则通入CO2,平衡后c(CO2)不变,D错误;
故选D。
3.下列事实中,不能用勒夏特列原理加以解释的是
A.夏天,打开汽水瓶时会在瓶口逸出气体
B.浓氨水滴加到CaO固体上产生较多的刺激性气味的气体
C.压缩碘化氢分解反应的平衡混合气体,颜色变深
D.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气的密闭容器置于冷水中,混合气体颜色变浅
〖答案〗C
〖解析〗
A、汽水瓶内存在平衡:CO2(g)+H2O(l) ⇌H2CO3(aq) ,当开启瓶盖时,体系压强降低,为了减弱这种改变,平衡逆向移动,产生大量气泡,可用勒夏特列原理解释,故A不符合题意;
B、浓氨水中存在平衡:NH3+H2O⇌NH3.H2O⇌NH4++OH-,均为吸热反应,主要原因:加入到CaO固体上时,CaO与水反应生成Ca(OH)2是放热反应,水减少,放出热量,会使平衡逆向移动,次要原因:OH-的浓度增大,平衡会向逆向移动,会产生较多的刺激性气味的气体,能用勒夏特列原理解释,故B不符合题意;
C、碘化氢分解平衡为2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g),反应前后气体系数和相等,压强对平衡无影响,压缩气体,碘单质的浓度增大,使得颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,故C符合题意;
D、二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器内存在平衡:2NO2(g) ⇌N2O4(g),该反应正反应为放热反应,将密闭容器置于冷水中,温度降低,化学平衡正向移动,NO2的浓度减小,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,故D不符合题意;
综上所述,本题应选C。
4.下列不能用勒夏特列原理解释的是
A.向Fe(SCN)3溶液中加入固体NH4SCN后颜色变深
B.实验室制氯气时,用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,可以减少氯气的损失
C.将FeCl3溶液加热蒸干不能得到FeCl3固体
D.工业上2SO2(g)+O2 (g) ⇌2SO3 (g)的反应,选用常压条件而不选用高压
〖答案〗D
〖解析〗
A.Fe(SCN)3溶液中存在Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3 (红色)平衡状态,加入固体NH4SCN,c(SCN-)增大,平衡正移,颜色变深,能用勒夏特列原理解释,A项正确;
B.实验室制氯气时, Cl2与水反应为可逆反应Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO,在饱和食盐水中, c(Cl-)较大,平衡逆向移动,抑制Cl2和水反应,可以减少氯气的损失,能用勒夏特列原理解释,B项正确;
C.加热蒸干FeCl3溶液过程中,温度升高,FeCl3+3H2O⇌Fe(OH)3+3HCl平衡正向移动,且生成的HCl挥发,故FeCl3溶液加热蒸干不能得到FeCl3固体,能用勒夏特列原理解释,C项正确;
D.常压下的SO2转化率已经很大,增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加成本,故采用常压条件不能用勒夏特列原理解释,D项错误;
答案选D。
四、平衡图像
1.只改变一个条件,化学反应aA(g)+B(g) ⇌cC(g)的变化图象如下,其中α表示平衡转化率,下列说法正确的是
A.反应Ⅰ中,若p1>p2,则此反应的ΔS>0
B.反应Ⅱ中,T1温度下B的转化率高于T2温度下B的转化率
C.反应Ⅲ中,若T1>T2,则该反应在一定条件下能自发进行
D.反应Ⅳ中,该反应正反应为吸热反应
〖答案〗C
〖解析〗
A.若反应Ⅰ中p1>p2,由图可知,压强越大,A的转化率越大,说明平衡向正反应方向移动,则该反应为气体体积减小的熵减的反应,ΔS<0,故A错误;
B.由图可知,反应Ⅱ中T1>T2,升高温度,B的转化率减小,故B错误;
C.由图可知,升高温度,反应Ⅲ中α(A)减小,压强增大,则α(A)不变,则该反应为熵变化较小的放热反应,一定条件下能自发进行,故C正确;
D.由图可知,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则反应Ⅳ正反应为放热反应,故D错误;故选C。
2.已知CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g)。现在容积均为1 L的a、b、c三个密闭容器中分别充入1 mol CO和2 mol H2的混合气体,控制温度进行反应,测得相关数据的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.正反应的ΔH>0
B.反应进行到5 min时,b容器中υ正=υ逆
C.减压可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态
D.达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为b>a>c
〖答案〗C
〖解析〗
A.根据图象可知,温度越高,甲醇的含量越低,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即∆H<0,A不正确;
B.根据图象可知,从a到b甲醇的量在上升,是因为T2的温度较高,反应比T1时快,但不能说明T2温度下经过5min反应已经达到平衡状态,即υ正与υ逆不一定相等,B不正确;
C.减压平衡向逆反应方向移动,生成物的含量降低,C正确;
D.由于正反应是放热的可逆反应,所以达到平衡时CO的转化率是a>b>c,D不正确;
答案选C。
3.对于可逆反应2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g)ΔH>0,下列图象不正确的是
A. B.
C. D.
〖答案〗B
〖解析〗
A.对于可逆反应2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g)ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,AB3的百分含量减小;2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g)正反应气体物质的量增大,增大压强平衡逆向移动,AB3的百分含量增大,故A正确;
B.2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g)正反应气体物质的量增大,增大压强平衡逆向移动,AB3的百分含量增大,故B错误;
C.对于可逆反应2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g),升高温度,平衡正向移动,AB3的百分含量减小,故C正确;
D.对于可逆反应2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g)ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,温度对正反应速率的影响大于逆反应速率,故D正确;选B。
4. CO可用于处理大气污染物N2O,在催化剂作用下该反应(可逆)的具体过程如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。下列说法错误的是( )
A.CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g) ⇌CO2(g)+N2(g)
B. 该总反应的ΔH=-361.22kJ·mol-1
C. 该总反应的决速步是反应②
D. 该反应的催化剂为Zn+,ZnO+为中间产物
〖答案〗C
〖解析〗
A.CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g) ⇌CO2(g)+N2(g),A正确;
B. 该总反应的ΔH=-361.22kJ·mol-1,B正确工;
C. 该总反应的决速步是反应①最大活化能81.9kJ· mol-1-(-67.7) kJ·mol-1=149.6 kJ·mol-1,所以①是决速步骤,C错误;
D. 该反应的催化剂为Zn+,ZnO+为中间产物,D正确;
五、以上知识的综合应用
1. 科学家研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时历程与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物质用*标注。下列说法正确的是
A.基元反应①②③④都是吸热反应
B.该反应的决速步骤是第②步
C.该历程的总方程式为CH3OH*→CO*+2H2
D.过渡态5生成H2时释放能量少,所以过渡态5非常稳定
〖答案〗C
〖解析〗
A.基元反应①吸热②吸热③放热④放热,A错误
B.该反应的决速步骤是第⑤步,B错误;
C.该历程的总方程式为CH3OH*→CO*+2H2,C正确;
D.过渡态5生成H2时释放能量少,所具有的能量高,过渡态5稳定性差,D错误;
2. 金属Ni可活化C2H6放出CH4,其反应历程如图所示。下列说法错误的是
A.反应Ni(s)+C2H6(g)=NiCH2(s)+CH4(g) ΔH=-6.57kJ·mol-1
B.整个过程中中间体2→中间体3的活化能最大,化学反应速率最快
C.增加反应物的浓度,可以使反应物发生有效碰撞的次数增多
D.该反应过程中涉及极性键的断裂和形成、非极性键的断裂
〖答案〗B
〖解析〗
A.反应Ni(s)+C2H6(g)=NiCH2(s)+CH4(g) ΔH=-6.57kJ·mol-1,A正确;
B.整个过程中中间体2→中间体3的活化能最大,化学反应速率最慢,B错误;
C.增加反应物的浓度,可以使反应物发生有效碰撞的次数增多,C正确;
D.该反应过程中涉及极性键的断裂和形成、非极性键的断裂,D正确;
3. 在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2A(g)+B(g) ⇌3C(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时刻增大反应物的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的一定是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
D.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高
〖答案〗C
〖解析〗
A.图Ⅰ中t₁时刻v正、v逆均突然增大,且v正' <v逆'。若增大反应物浓度,v逆应在瞬间不变后逐渐增大,而非突然增大,A错误;
B.图Ⅱ中t₁时刻v正、v逆同等倍数增大,平衡不移动。该反应前后气体体积不变,增大压强也会使正逆反应速率同等增大且平衡不移动,故“一定是加入催化剂”错误,B错误;
C.乙容器先达到平衡,说明其温度高,该反应是放热反应,升高温度,A的平衡转化率降低,与图相符合,C正确;
D.催化剂不影响平衡,A转化率不变,D错误;
答案选C。
4. 一定温度下,某氧化物RO2粉尘与C在一密闭容器中进行反应:
RO2(s)+2C(s) ⇌R(s)+2CO(g),pK~的线性关系如图所示(K为平衡常数,pK =-lgK)。下列说法正确的是
A.该反应的ΔH<0
B.M点时R的消耗速率大于生成速率
C.若反应在绝热容器中进行,重新平衡后CO的浓度将减小
D.温度不变,将N点对应的容器容积扩大,重新达到平衡时,CO的浓度增大
〖答案〗C
〖解析〗
A.由于横坐标代表温度的倒数,所以横轴由左向右表示温度降低,又因为纵坐标代表平衡常数的负对数,所以纵轴由下到上表示平衡常数增大,由题图可知,随温度降低,平衡常数减小,说明该反应的平衡逆向移动,所以正反应是吸热反应,因此该反应ΔH>0,A错误;
B.M点不是平衡点,由题图知此时Qc<K,则M点的反应正向进行,所以R的消耗速率小于生成速率,B错误;
C.由A选项可知,反应为吸热反应,若反应在绝热容器中进行,温度会降低平衡逆向移动,重新平衡后CO的浓度将减小,C正确;
D.反应的平衡常数K=c2(CO),温度不变,平衡常数不变,所以扩大容器容积,CO的浓度不变,D错误;
故选C。
5.在复合组分催化剂作用下,通过反应
CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g),可实现硫的回收,从而减轻环境污染。
已知:①CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g) ΔH=-370kJ·mol-1
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-216kJ·mol-1
③H2O (l) =H2O (g) ΔH=+44kJ·mol-1
(1)CH4的燃烧热的热化学方程式为: 。
(2)某温度下,向容积为2L的密闭容器中充入1.0mol CH4和2.0mol SO2,发生反应①,CH4、CO2、SO2的物质的量随反应时间的变化情况如图所示。
①反应开始至达到平衡时,平均反应速率v(H2O) ;该温度下,该反应的平衡常数K= 。
②5min时,改变的外界条件可能是 (填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.充入CH4(g) D.加入催化剂
③下列物理量不再改变时,一定能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.m(s) B.c(CH4)/c(SO2) C.容器中气体的密度 D.CH4和CO2的浓度之和
(3)为研究某催化剂X的催化活性与温度的关系,在其他条件相同时,改变反应温度,经过相同时间后测得CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g)正反应速率如下图所示。B点至C点反应速率变化的原因可能是 。
〖答案〗(1) CH4(g)+2O2 (g) ⇌CO2 (g) +2H2O (g) ΔH=-890kJ·mol-1
(2) 0.06mol·L-1·min-1 3.375(或27/8) AD AC
(3)温度过高时催化剂的催化活性降低
〖解析〗
(1)已知:①CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g) ΔH=-370kJ·mol-1
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-216kJ·mol-1
③H2O (l) =H2O (g) ΔH=+44kJ·mol-1
由盖斯定律可知,①+②×2-③×2可得方程式CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (l),CH4的燃烧热的热化学方程式为:CH4(g)+2O2 (g) ⇌CO2 (g) +2H2O (g) ΔH=-890kJ·mol-1 。故答案为:CH4(g)+2O2 (g) ⇌CO2 (g) +2H2O (g) ΔH=-890kJ·mol-1 ;
(2)①反应开始至达到平衡时,平均反应速率v(H2O)= v(SO2)== 0.06mol·L-1·min-1;该温度下
CH4(g)+2SO2 (g) ⇌ CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g)
开始(mol)0.5 1 0 0
变化(mol)0.3 0.6 0.3 0.6
平衡(mol)0.2 0.4 0.3 0.6
该反应的平衡常数K====3.375)。故答案为:0.06mol·L-1·min-1;3.375 (或27/8);
②由图可知,5min时,各物质的量没有瞬间改变,但是后续反应速率加快,升高温度、加入催化剂都会加快反应速率,故改变的外界条件可能是AD。故答案为:AD;
③A.m(S)不变说明平衡不再移动,反应达到平衡状态,A正确;
B.不确定两者的投料比,不确定c(CH4)/c(SO2) 不变时反应是否达到平衡,B错误;
C.容器体积不变,气体质量随反应进行发生改变,则混合气体的密度不变,说明反应已达平衡;C正确;
D.反应中CH4和CO2的系数比相等,反应甲烷的量等于生成二氧化碳的量,两者浓度之和是个定值,不能说明反应达到平衡状态,D错误;
故答案为:AC;
(3)一般而言,升高温度,反应速率会加快,但图中B→C的过程中,随着温度升高,正反应速率在不断减小,B点至C点反应速率变化的原因可能是温度过高时催化剂的催化活性降低。故答案为:温度过高时催化剂的催化活性降低。
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第二章化学反应速率与化学平衡
第二节化学平衡
一、化学平衡状态
1.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应。A(s)+2B(g)=C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是
①混合气体的密度不变 ②容器内气体的压强不变
③混合气体的总物质的量不变 ④B的物质的量浓度不变
⑤ ⑥
⑦气体的平均摩尔质量不再变化 ⑧B、C、D的物质的量之比为2:1:1不再变化
⑨B、C、D的反应速率之比恒定为2:1:1
2. 在10L密闭容器中,1molA和3molB在一定条件下反应:A(g)+xB(g) ⇌2C(g),2min时测得混合气体共4mol且生成了0.4molC,则下列说法错误的是
A.x等于1
B.前2minB的平均反应速率为0.01mol·L-1·min-1
C.2min时A的转化率为20%
D.2min时, n(A)∶n(B)∶n(C)=5∶28∶4
3. 已知热化学方程式2NO(g)+2CO(g) ⇌N2(g)+2CO2(g) △H=a kJ/mol。T K时,在2 L恒容密闭容器中充入2mol NO 和2mol CO,保持温度不变,5 min后反应达到平衡状态,此时c(N2)=0.4mol/L。下列说法中错误的是
A.若该反应是放热反应,则a<0
B.用NO表示的平均化学反应速率v(NO)为0.16mol/(L·min)
C.达到化学平衡时,CO的转化率是80%
D.保持温度不变,若再向上述达到平衡的体系中充入2mol NO 和2mol CO,则反应重新达到平衡时c(N2)等于0.8mol/L
4. 通过反应2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g)可将CO2转化为CO2,在0.1MPa,反应物起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3的条件下,不同温度下达到平衡时,CO2(g)、H2(g)、C2H4(g)、H2O(g)四种组分的物质的量分数如图所示。下列说法正确的是
A.图中曲线b表示平衡时C2H4的物质的量分数随温度的变化
B.440K时H2的平衡转化率为60%
C.保持其他条件不变,在绝热密闭容器中发生上述反应,达到平衡时,C2H4的物质的量分数比在恒温密闭容器中的高
D.保持其他条件不变,延长反应时间,可将平衡时CO2的物质的量分数从Y点的值升至X点的值
5. 对利用甲烷消除NO2污染进行研究,CH4+2NO2⇌N2+CO2+2H2O。在1L密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50molCH4和1.2molNO2,测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据见表。
组别
温度
间/min
0
10
20
40
50
①
T1
n(CH4)
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n(CH4)
0.50
0.30
0.18
…
0.15
下列说法正确的是
A.组别①中,0~20min内,NO2的反应速率为0.0125mol·L-1·min-1
B.由实验数据可知该反应T1温度时CH4的转化率较高
C.40min时,表格中T2应填的数据为0.18
D.0~10min内,CH4的反应速率①>②
二、化学平衡常数
(一).化学平衡常数
1. 某密闭容器中,发生反应A(s)+B(g) ⇌C(g)+D(g)。该反应的平衡常数表达式为
A.K=c(A)·c(B) B.K= c(C)·c(D)
C.K= D.K=
2. 在某温度下,可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g)平衡常数为K,下列说法正确的是
A.K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大
B.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随着温度的升高而增大
3. 在某温度下,可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g)平衡常数为K,下列说法正确的是
A.K越小,达到平衡时,反应进行的程度越大
B.K越大,达到平衡时,反应物的浓度越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随着温度的改变而改变
4.在容积为2L的密闭容器中,充入1molCO和2molH2,一定条件下反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),测得n(CO)和n(CH3OH)随时间的化曲线如图:
下列有关表述正确的是
A.a点时,v(正)=v(逆) B.H2的平衡转化率为25%
C.从开始到9min,v(CO)=mol·L-1·min-1
D.该反应的平衡常数:K=12
5. 已知在25℃时,下列反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2 (g) ⇌2NO (g) K1=1.0×10-30
②2H2O(g)+O2 (g) ⇌2H2O (g) K2=2.0×1081
③2CO2(g) ⇌O2 (g) +2CO(g) K3=4.0×10-92
下列说法正确的是
A.NO分解反应NO (g) ⇌ N2(g)+O2 (g)的平衡常数为1.0×10-30
B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D.2H2(g)+2NO (g) ⇌N2(g)+2H2O (g)的平衡常数K=K1/K2
6. 将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s) ⇌NH3(g)+HI(g),② 2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)。达到平衡时:c(H2)=0.5mol/L,c(HI)=4mol/L,则此温度下反应①、②的平衡常数分别为
A.20, B.15, C.25, D.12,
(二).浓度商与化学平衡常数
1. 平衡常数K能表明化学反应的限度,下列说法正确的是
A.K的数值越大,化学反应的速率越快,反应进行得越彻底
B.升高温度,K值增大
C.当浓度商Q大于K时,平衡向逆反应方向移动
D.在一定温度下,反应3A(s)+2B(g)⇌C(g)达到平衡时,该反应的K=
2. 已知某化学反应的平衡常数表达式为 K=在不同温度下该反应的平衡常数如下表。下列有关叙述正确的是
T/℃
700
800
830
1000
1200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
A.该反应的化学方程式为 CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)
B.上述反应的逆反应是吸热反应
C.若平衡浓度符合下列关系式: 则此时的温度为700℃
D.若在一定容积的密闭容器中通入 CO2和H2各 1mol,5min 后温度升高到830℃,此时得 CO为0.4mol时,该反应达到平衡状态
3. 有反应X(s)+3Y (g) ⇌Z (g)+nW (g)。一定条件下,将2molX和2molY通入体积为2L的恒容密闭容器中,反应10min达到平衡后,测得生成0.5molZ,W的反应速率为0.05mol·L-1·min-1,放出akJ热量。下列说法正确的是
A.反应的热化学方程式为:X(s)+3Y (g) ⇌Z (g)+2W (g) ΔH=-2akJ·mol-1
B.该温度下,K=5.33
C.平衡后向该容器中再加入1.5molX和0.5molY,平衡不移动
D.增加X的加入量有利于提高Y的转化率
4.某温度下,反应 CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g)到达平衡时,各物质的浓度均为:c(CO)=0.2mol/L,c(H2O)=0.5mol/L,c(CO2)=0.4mol/L,c(H2)=0.25mol/L,根据改变的条件,填写平衡的移动方向:
编号
改变的条件
平衡移动的方向
A
减小压强,体积增大为原来的2倍
B
同时充入CO、CO2,使c(CO)=0.4mol/L,c(CO2)=0.6mol/L
C
同时充入H2O、CO2,使c(H2O)=0.6mol/L,c(CO2)=0.5mol/L
D
加入少量NaOH固体,使c(H2O)=0.4mol/L,c(CO2)=0.2mol/L
(三).相关计算
1. 830℃下,H2(g)+CO2(g) ⇌ H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=1 。该温度下在甲、乙、丙、丁三个恒容密闭容器中,投入的物质如下表所示。下列判断不正确的是
起始浓度
甲
乙
丙
丁
c (H2)/ mol/L
0.010
0.020
0
0
c (CO2)/ mol/L
0.010
0.010
0
0
H2O(g) / mol/L
0
0
0.020
0.01
CO(g) / mol/L
0
0
0.020
0.01
A.平衡时,甲、丁各物质的浓度相同 B.平衡时,乙中CO2的转化率大于50%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.008mol/L
D.反应达到平衡时,反应速率最快的是丙
2.在容积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2 (g) ⇌CH3OH (g)+H2O (g),测得n(CO2)和n(CH3OH)随时间的化曲线如图:
下列有关表述正确的是
A.反应达到a点时,v正=v逆
B.反应达到平衡时,H2的转化率为25%
C.从开始到9min,v(H2)=0.125mol·L-1·min-1
D.该反应的平衡常数:K=3
三、影响化学平衡的因素
(一).浓度对化学平衡的影响
1.重铬酸钾(K2Cr2O7)的水溶液中存在以下平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+下列说法错误的是( )
A.向该溶液中加入少量NaOH固体后,溶液呈黄色
B.向该溶液中滴加适量的浓硫酸,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大
C.向该溶液中通入HCl气体,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液小
D.向重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液中加入少量水,平衡正向移动
2. 在容积不变的密闭容器中进行如下反应:H2O(g)+C(s) ⇌ H2(g)+CO(g)。达到平衡后,改变下列反应条件,相关叙述正确的是
A.加入H2O(g),平衡正向移动,体系压强减小
B.加入少量C,正反应速率增大
C.通入He,使压强增大为原来的2倍,平衡向正反应方向移动
D.加入CO,混合气体的密度增大
3. 由下列事实或现象不能得出相应结论的是
事实或现象
结论
A
Cl2(g)+H2O(l) ⇌HCl(aq)+HClO(aq),加入NaOH溶液,颜色变浅
加入NaOH溶液,与生成物HCl(aq)、HClO(aq)反应,减小生成物浓度,平衡正向移动,则颜色变浅
B
CuCl2溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2++4Cl-⇌[CuCl4]2-+4H2O ΔH>0,把CuCl2溶液中加入大量水,溶液黄色变浅
增大生成物浓度,平衡逆向移动
C
向K2Cr2O7溶液中加入HBr溶液,溶液橙色加深
Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+增大c(H+),平衡逆向移动
D
FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后形成血红色溶液,再加入固体KSCN后颜色变深
增大一种反应物浓度,平衡正向移动
4. 在某恒温恒容的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)⇌2Z(g) ΔH>0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应速率随时间变化的图象如图所示。下列说法正确的是
A.0~t1内,v正>v逆
B.恒温恒容时,容器内压强不变,表明该反应达到平衡状态
C.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加入Z
D.再次达到平衡时,平衡常数K减小
(二).压强对化学平衡的影响
1.已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0,既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可采取的方法是
A.加压 B.升温 C.及时从平衡混合气中分离出NH3 D.补充N2或H2
2. 密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g),反应平衡后,c(A)=1mol·L-1,恒温条件下将容器体积缩小一半,达到新的平衡后,测得c(A)=1.8mol·L-1,得出以下结论正确的是( )
A.m+n>p+q B.平衡逆向移动 C.A的转化率降低 D.C的质量分数减小
3. 可逆反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g)+dD(g),C%(产物C的体积分数)与压强的关系如图所示时,下列结论正确的是
A.p1<p2,a+b<c+d B.p1>p2,a+b>c+d
C.p1>p2,a+b<c+d D.p1<p2,a+b>c+d
4. 已知反应:2NO2(红棕色) ⇌N2O4(无色) ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中并密封,改变活塞位置的过程中,气体透光率随时间的变化如图所示(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法不正确的是
A.b点达到平衡状态
B.b点与a点相比,c平(NO2)、c平(N2O4)均减小
C.d点:v(正)>v(逆)
D.若在c点将温度降低,其透光率将增大
5. 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s) + CO2(g) ⇌2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×物质的量分数。下列说法正确的是
A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆 均减小,平衡不移动
B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为40.0%
C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡不移动
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0·p总
(三).温度对化学平衡的影响
1. NO2和N2O4之间存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH<0,下列分析正确的是
A.反应达到平衡后,总气体1mol时,则反应前气体一定为2mol
B.2mol NO2完全反应后,变成1mol N2O4
C.恒温时,缩小容器体积,压强变大,平衡正向移动,气体颜色变浅
D.恒容时,水浴加热,平衡逆向移动,气体颜色变深
2. 已知CuCl2溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-— ⇌ [CuCl4]2-(黄色)+4H2O,下列说法错误的是( )
A.加热0.1mol·L-1CuCl2溶液,溶液变为黄绿色,说明该反应是吸热反应
B.[CuCl4]2-和[Cu(H2O)4]2+浓度不变时,反应达到平衡状态
C.加入少量NaCl固体,平衡向正反应方向移动
D.加水稀释,溶液颜色变浅,由此判断平衡向正反应方向移动
3. 利用“Cr2O72-(橙色)+H2O⇌2CrO42-(黄色)+2H+”研究温度、浓度对化学平衡的影响,进行如图实验。下列关于试管中溶液说法正确的是( )
A.微热试管a中溶液,黄色加深,故ΔH<0
B.试管b加水后,平衡逆向移动
C.试管c比试管b黄色更深,说明试管c中平衡正向移动,平衡常数K增大
D.试管d比试管b橙色更深,原因是c(H+)增大,平衡逆向移动
4. 已知某密闭容器中发生可逆反应3H2(g) +N2(g)⇌2NH3(g) ΔH <0,t1时刻反应达到平衡,t2时刻改变某条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.t2时刻改变的条件可能是加入了催化剂
B.过程I与过程II达到平衡后,平衡常数相等
C.过程I与过程II达到平衡后,N2的转化率: I< II
D.升高温度,重新达到平衡,H2的转化率会升高
5.利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2气体和N2气体,在其他条件不变的情况下,只改变温度或加入催化剂对CO浓度的影响结果如图,下列分析不合理的是
A.对比曲线Ⅰ和Ⅱ可知,Ⅱ使用了催化剂 B.对比三条曲线,可知Ⅲ的温度最低
C.该反应:2NO(g)+2CO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) ΔH<0
D.平衡常数:K(Ⅰ)=K(Ⅱ)=K(Ⅲ)
(四).勒夏特列原理
1.对于任何一个化学平衡体系,采取以下措施,一定会使平衡发生移动的是
A.加入一种反应物 B.增大体系压强 C.升高温度 D.加入催化剂
2.下列有关化学平衡的描述,不正确的是
A.Cl2(g)+H2O(l)⇌HCl(aq)+HClO(aq),加入NaOH溶液,颜色变浅
B.2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH<0,恒容条件下,升高温度,颜色变深
C.2HI(g) ⇌H2(g)+I2(g),恒温恒容条件下,加入HI,颜色变深
D.CaCO3(s) ⇌CaO(s)+CO2(g),恒温恒容条件下,通入CO2,平衡后c(CO2)增大
3.下列事实中,不能用勒夏特列原理加以解释的是
A.夏天,打开汽水瓶时会在瓶口逸出气体
B.浓氨水滴加到CaO固体上产生较多的刺激性气味的气体
C.压缩碘化氢分解反应的平衡混合气体,颜色变深
D.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气的密闭容器置于冷水中,混合气体颜色变浅
4.下列不能用勒夏特列原理解释的是
A.向Fe(SCN)3溶液中加入固体NH4SCN后颜色变深
B.实验室制氯气时,用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,可以减少氯气的损失
C.将FeCl3溶液加热蒸干不能得到FeCl3固体
D.工业上2SO2(g)+O2 (g) ⇌2SO3 (g)的反应,选用常压条件而不选用高压
四、平衡图像
1.只改变一个条件,化学反应aA(g)+B(g) ⇌cC(g)的变化图象如下,其中α表示平衡转化率,下列说法正确的是
A.反应Ⅰ中,若p1>p2,则此反应的ΔS>0
B.反应Ⅱ中,T1温度下B的转化率高于T2温度下B的转化率
C.反应Ⅲ中,若T1>T2,则该反应在一定条件下能自发进行
D.反应Ⅳ中,该反应正反应为吸热反应
2.已知CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g)。现在容积均为1 L的a、b、c三个密闭容器中分别充入1 mol CO和2 mol H2的混合气体,控制温度进行反应,测得相关数据的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.正反应的ΔH>0 B.反应进行到5 min时,b容器中υ正=υ逆
C.减压可将b中的平衡状态转变成c中的平衡状态
D.达到平衡时,a、b、c中CO的转化率为b>a>c
3.对于可逆反应2AB3(g) ⇌2A(g)+3B2(g)ΔH>0,下列图象不正确的是
A. B.
C. D.
4. CO可用于处理大气污染物N2O,在催化剂作用下该反应(可逆)的具体过程如图1所示,反应过程中的能量变化如图2所示。下列说法错误的是( )
A.CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)+N2O(g) ⇌CO2(g)+N2(g)
B. 该总反应的ΔH=-361.22kJ·mol-1
C. 该总反应的决速步是反应②
D. 该反应的催化剂为Zn+,ZnO+为中间产物
五、以上知识的综合应用
1. 科学家研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时历程与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物质用*标注。下列说法正确的是
A.基元反应①②③④都是吸热反应
B.该反应的决速步骤是第②步
C.该历程的总方程式为CH3OH*→CO*+2H2
D.过渡态5生成H2时释放能量少,所以过渡态5非常稳定
2. 金属Ni可活化C2H6放出CH4,其反应历程如图所示。下列说法错误的是
A.反应Ni(s)+C2H6(g)=NiCH2(s)+CH4(g) ΔH=-6.57kJ·mol-1
B.整个过程中中间体2→中间体3的活化能最大,化学反应速率最快
C.增加反应物的浓度,可以使反应物发生有效碰撞的次数增多
D.该反应过程中涉及极性键的断裂和形成、非极性键的断裂
3. 在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2A(g)+B(g) ⇌3C(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时刻增大反应物的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的一定是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
D.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高
4. 一定温度下,某氧化物RO2粉尘与C在一密闭容器中进行反应:
RO2(s)+2C(s) ⇌R(s)+2CO(g),pK~的线性关系如图所示(K为平衡常数,pK =-lgK)。下列说法正确的是
A.该反应的ΔH<0
B.M点时R的消耗速率大于生成速率
C.若反应在绝热容器中进行,重新平衡后CO的浓度将减小
D.温度不变,将N点对应的容器容积扩大,重新达到平衡时,CO的浓度增大
5.在复合组分催化剂作用下,通过反应
CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g),可实现硫的回收,从而减轻环境污染。
已知:①CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g) ΔH=-370kJ·mol-1
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-216kJ·mol-1
③H2O (l) =H2O (g) ΔH=+44kJ·mol-1
(1)CH4的燃烧热的热化学方程式为: 。
(2)某温度下,向容积为2L的密闭容器中充入1.0mol CH4和2.0mol SO2,发生反应①,CH4、CO2、SO2的物质的量随反应时间的变化情况如图所示。
①反应开始至达到平衡时,平均反应速率v(H2O) ;该温度下,该反应的平衡常数K= 。
②5min时,改变的外界条件可能是 (填字母)。
A.升高温度 B.降低温度 C.充入CH4(g) D.加入催化剂
③下列物理量不再改变时,一定能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.m(s) B.c(CH4)/c(SO2) C.容器中气体的密度 D.CH4和CO2的浓度之和
(3)为研究某催化剂X的催化活性与温度的关系,在其他条件相同时,改变反应温度,经过相同时间后测得CH4(g)+2SO2 (g) ⇌CO2 (g)+2S (s)+2H2O (g)正反应速率如下图所示。B点至C点反应速率变化的原因可能是 。
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