C.m+n>p+qD.m+n
【解析】 由图象可知:
本题是起始反应物为A、B,生成物为C、D的可逆反应(注意起点),从反应开始到平衡的反应过程。
图象显示,在压强为p1时,在t2达到平衡,生成物C的体积分数为c1;在压强为p2时,在t1达到平衡,生成物C的体积分数为c2。
从横坐标看,t2>t1,说明p2时化学反应速率快,先达到平衡,所以压强p2>p1;从纵坐标看,c1>c2,说明加压将使平衡向逆反应方向移动,即p+q>m+n。
【答案】 BD
7.有一处于平衡状态的反应X(s)+3Y(g)2Z(g)(正反应是放热反应)。
为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是( )
①升高温度 ②降低温度 ③增大压强 ④降低压强 ⑤加入正催化剂 ⑥分离出Z
A.①③⑤B.②③⑤
C.②③⑥D.②④⑥
【解析】 本题全面考查了影响平衡的条件,所以正确理解勒夏特列原理中的“减弱”两字,是解决问题的关键,所以对化学反应原理的学习要深入理解,既要掌握它的内涵也要掌握外延。
对于正反应是放热、气体分子总数减小的可逆反应来说,降温、加压均能使平衡向正反应方向移动;分离出Z,就是减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动。
【答案】 C
8.合成氨反应达到平衡时NH3的体积分数与温度、压强的关系如下图所示。
根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是( )
A.提高分离技术B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
【解析】 由图可知:
NH3%随着温度的升高而显着下降,故要提高NH3%,必须降低温度、但目前所用催化剂铁触媒活性最好时的温度为500℃。
故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
【答案】 C
9.下图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。
图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。
下列叙述正确的是( )
A.上述可逆反应的正反应为放热反应
B.X、Y、Z均为气态
C.X和Y中只有一种为气态,Z为气态
D.上述反应的逆反应的ΔH>0
【解析】 依图可知,压强一定时,温度越高,Z的体积分数增大,则温度升高,向正反应方向移动,正反应为吸热反应,则A、D选项错。
温度一定时,压强越大,Z的体积分数越小,则平衡向逆反应方向移动,逆反应为气体减小的反应,则B错误,答案为C。
【答案】 C
10.将1molCO和1molH2O(g)充入某固定容积的反应器中,在某条件下达到平衡:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),此时有的CO转化为CO2。
若在相同条件下,向容器中充入1molCO2、1molH2和1molH2O(g),达到平衡时,混合物中CO2的体积分数可能是下列中的( )
A.%B.%
C.%D.%
【解析】 本题用极限法:
当充入1molCO2、1molH2和1molH2O,假设不反应,CO2的体积分数为%。
据等效平衡规律,充入1molCO2、1molH2和1molH2O,相当于加入1molCO和2molH2O,假设CO亦有转化为CO2,则CO2的体积分数为%,所以CO2的体积分数介于%和%之间。
【答案】 B
二、非选择题
11.反应mA(g)+nB(g)pC(g)在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如下表所示:
压强/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/mol·L-1
分析表中数据,回答:
(1)当压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡________(填“向左”、“向右”或“不”)移动,理由是____________________________________。
(2)当压强从5×105Pa增加到1×106Pa时,该反应的化学平衡________(填“向左”、“向右”或“不”)移动,判断的依据是________,可能的原因是________________________________________________。
【解析】 若m+n=p时,当压强加倍,则体积减半,即p2=2p1时,V2=V1,各组分浓度加倍。
若c(A)增大倍数比压强增大倍数小,则平衡右移,反之左移。
中学化学中往往通过改变容器体积来增大或减小体系的压强。
为什么一个平衡,加压平衡不移动,即m+n=p,再增大压强,逆向移动呢只能说明左边气体数目比右边小,只能是B的状态发生了改变,压强增大,气体可能变成液态甚至固态。
有时,等倍数的增加各组分浓度也看作压强增大。
【答案】
(1)不 当压强增大到原来倍时,c(A)也增大到原来的倍,说明平衡没有移动,即m+n=p
(2)向左 当压强增大到原来的2倍,c(A)却增大到原来的倍,说明平衡向生成A的方向移动了 增大压强时,B转化为液体或固体
12.合成氨的反应:
N2+3H22NH3,在一定条件下已达到平衡状态。
(1)此时________相等,________保持不变,而________却仍在进行,因此化学平衡是________平衡。
(2)若降低温度,会使上述化学平衡向生成氨的方向移动,则正反应是________反应,生成每摩尔氨的反应热是,则该反应的热化学方程式为____________________________。
(3)合成氨时,选择700K高温的目的是_____________________________________。
(4)若反应容器的体积不变,原反应温度不变,而将平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍,则上述平衡向________移动;若在平衡体系中加入氦气,则上述平衡______移动。
【解析】
(1)根据化学平衡的定义及特点可知,反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,各反应物和生成物的浓度保持不变,而正、逆反应却仍在进行,因此化学平衡是动态平衡。
(2)由温度对化学平衡的影响可知,降低温度使化学平衡向正反应方向移动,则正反应一定是放热反应。
由题意知,生成2mol氨的反应热是×2,即,则合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-·mol-1。
(3)升高温度和加入催化剂都能加快反应速率,但是工业上用的催化剂在该温度时活性最大。
(4)若保持反应容器的体积和反应温度不变,将平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍,其效果相当于增大体系的压强,根据压强对化学平衡的影响原则,可判断上述平衡应该向正反应方向移动。
若在平衡体系中加入氦气,氦气不参与反应,由于反应容器的体积和反应温度都不变,氦气的加入只是增大了容器内总的压强并未改变反应体系的压强,因此氦气的加入对上述平衡没有影响即化学平衡不移动。
【答案】
(1)正、逆反应速率 各反应物和生成物的浓度 正、逆反应 动态
(2)放热
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-·mol-1
(3)加快反应速率,工业上用的催化剂在该温度时活性最大
(4)正反应方向 不
13.在某一容积为VL的密闭容器内,加入等物质的量的X和Y,在一定的条件下发生如下反应:
X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0
(1)该反应的化学平衡常数表达式为______________。
(2)若升高温度,化学反应速率________,Z的浓度________,化学平衡常数K________(均填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)下图中Ⅰ、Ⅱ表示该反应在t1时达到平衡,在t2时因改变某个条件而发生变化的曲线:
由图Ⅰ判断,反应进行至t2min时,曲线发生变化的原因是___________(用文字表示);
由图Ⅱ判断,t2min到t3min的曲线变化的原因可能是________(填字母)。
a.降低温度b.加了催化剂
c.增加Z的量d.缩小容器体积
【解析】
(2)升高温度,v正、v逆都增大,由于该正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,所以Z的浓度减小,K也减小。
(3)由图Ⅰ可知,t2到t3min时,产物浓度增大,反应物浓度减小,说明平衡正向移动,该正反应为气体分子数不变的放热反应,所以曲线变化的原因是温度降低,因为曲线连续,所以不可能是改变浓度,图Ⅱ中,t2→t3,正、逆反应速率增大同样倍数,可以是加入催化剂;该反应气体分子数不变,所以也可以是缩小容器体积即加压。
【答案】
(1)K=
(2)增大 减小 减小
(3)降低温度 bd
14.硫化钠是一种用途广泛的化工原料,制备硫化钠的反应原理可用下式表示:
Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g),已知该可逆反应在1100℃时达到平衡,并保持反应器内恒温恒容,试回答下列问题。
(1)此可逆反应的平衡常数表达式可表示为________。
温度升高后,K值会增大,意味着该反应的正方向为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)下列各种情况下,平衡将发生何种变化(填“正向”、“逆向”或“不”)
①加入少量Na2SO4固体,平衡________移动。
②加入少量Na2SO4·10H2O晶体,平衡________移动。
③加入少量灼热的焦炭,平衡________移动。
(3)若将温度降低100℃,则在降温过程中对恒容反应器内气体总压强[∑p(g)]、氢气物质的量[n(H2)]、恒容反应器内气体的平均摩尔质量[(g)]、气体的总质量[∑m(g)]的变化,描述正确的图象是________。
【解析】 本题从温度、浓度等对平衡的影响出发,结合图象分析,考查同学们对平衡移动原理的理解及应用能力。
(1)固体不列入平衡常数表达式;据K的意义,温度升高,K值增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应。
(2)①加入固体,平衡不移动;②加入Na2SO4·10H2O晶体,在容器内高温使水汽化,即相当于增大H2O(g)的浓度,平衡逆向移动;③加入灼热的焦炭会发生反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),从而使c(H2O)下降,c(H2)增大,则平衡正向移动。
(3)降低温度平衡逆向移动,虽然气体物质的量不变,气体体积不变,但压力与热力学温度成正比,温度降低,气体总压应随之降低,降温后,由于平衡向放热反应方向移动,故n(H2)增大,n[H2O(g)]减少;由于M(H2O)>M(H2),气体平均摩尔质量降低,气体总质量降低。
【答案】
(1)K= 吸热
(2)①不 ②逆向 ③正向 (3)AB