高中化学第2章第3节化学平衡第5课时化学平衡图象等效平衡课后提能层级练新人教版选修4Word格式文档下载.docx
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上述四种情况达到平衡后，n（CO）的大小顺序是（ ）
A．乙＝丁＞丙＝甲 B．乙＞丁＞甲＞丙
C．丁＞乙＞丙＝甲D．丁＞丙＞乙＞甲
选A 根据所给数据，甲、丙为等效平衡，则其中n（CO）相等。
乙相当于甲平衡后，再加入amolCO2，平衡右移，n（CO）增大，丁把CO、H2O折合成反应物相当于2amolCO2、amolH2，和乙等效，所以乙＝丁＞丙＝甲。
4．一定条件下存在反应：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），其正反应放热。
现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。
达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的少
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
选D 因为容器绝热，所给反应的正反应为放热反应，容器Ⅰ的温度升高，容器Ⅱ的温度降低，故反应速率Ⅰ中比Ⅱ中快，A项错误；
由于容器Ⅲ中加入的反应物多，放出的热量也多，容器内温度比Ⅰ高，故二者的平衡常数不同，B项错误；
因容器Ⅰ的温度高，故相当于平衡逆向移动，CO的物质的量比容器Ⅱ中多，C项错误；
如果容器Ⅰ和容器Ⅱ在温度相同的情况下达到平衡，CO、CO2转化率之和等于1，但容器Ⅰ的温度升高，平衡逆向移动，CO的转化率降低，容器Ⅱ温度降低，CO2的转化率也降低，D项正确。
5．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中，p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，t表示反应时间）：
根据以上规律判断（填“＞”“＝”或“＜”）：
（1）反应Ⅰ：
p2________p1，ΔH________0。
（2）反应Ⅱ：
T1________T2，ΔH________0。
（3）反应Ⅲ：
若T2________T1，ΔH________0。
（4）反应Ⅳ：
（1）对反应Ⅰ而言，增大压强，平衡向右移动，A的转化率α（A）增大，所以p2＞p1；
图（a）表示随温度升高，α（A）减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，ΔH＜0。
（2）图（b）表示在两种不同温度下，C的物质的量逐渐增大至达到平衡的过程。
T1温度下n（C）增加得快，且先达到平衡，说明T1＞T2，由T1→T2，降低温度，n（C）增大，说明平衡向右移动，ΔH＜0。
（3）图（c）表示随起始时n（B）的增大，在两种不同温度下C的体积分数φ（C）先增大后减小的变化曲线。
T2时φ（C）高于T1时φ（C），可能有两种情况：
若T2＞T1，即升温平衡右移，ΔH＞0；
若T2＜T1，即降温平衡右移，ΔH＜0。
（4）图（d）所呈现的信息是随压强的增大，A的平衡转化率不变，但T2时α（A）比T1时α（A）大。
若T2＞T1，则升温平衡右移，ΔH＞0；
若T1＞T2，则升温平衡左移，ΔH＜0。
答案：
（1）＞ ＜
（2）＞ ＜（3）＞ ＞（或＜ ＜）（4）＞ ＞（或＜ ＜）
6．如图曲线表示其他条件一定时，反应2NO＋O22NO2（正反应为放热反应）达到平衡时NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正＞v逆的点是（ ）
A．a点B．b点
C．c点D．d点
选C a、c点均未达到化学平衡状态，其中若c点达到平衡状态时，NO的转化率应增大，所以v正＞v逆。
7．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2（g）＋O3（g）N2O5（g）＋O2（g），若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图象作出的判断正确的是（ ）
A
升高温度，平衡常数减小
B
0～3s内，反应速率为v（NO2）＝0.2mol·
L－1
C
t1时仅加入催化剂，平衡正向移动
D
达平衡时，仅改变x，则x为c（O2）
选A A项，从能量变化的图象分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，正确；
B项，依据化学反应速率的计算公式：
v（NO2）＝
＝0.2mol·
L－1·
s－1，单位不对，错误；
C项，催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，错误；
D项，增大c（O2），平衡逆向移动，NO2的转化率降低，错误。
8．已知图一表示的是可逆反应CO（g）＋H2（g）C（s）＋H2O（g） ΔH＞0的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应2NO2（g）N2O4（g） ΔH＜0的浓度（c）随时间（t）的变化情况。
下列说法中正确的是（ ）
A．若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大
B．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小
选B 改变压强不会改变焓变，A错误；
升温、增大压强，v逆均小于v正，B正确；
图二t1时改变的条件应是压缩体积，C错误；
增大压强，2NO2N2O4平衡右移，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，D错误。
9．N2O5是硝酸的酸酐，它也是一种新型的绿色硝化剂。
一定温度下N2O5有如下反应：
2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g） ΔH>
反应达平衡后，改变以下图象中横坐标所表示的条件，其变化情况正确的是（ ）
选A 该反应温度升高时，平衡向正反应方向移动，故平衡常数增大，反应物浓度降低，A项正确，B项不正确；
增大压强，平衡逆向移动，v正、v逆都增大，平均相对分子质量增大，C、D项均不正确。
10．某化学科研小组研究合成氨：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH<
0，在其他条件不变时，改变某一条件时对化学平衡的影响，得到如下图象，以下对应选项中正确的是（ ）
A．甲对应的是在t1时恒压条件下，通入NH3
B．乙对应的是氨气在恒容不同温度下的百分含量
C．丙对应的是在恒容条件下，反应速率与温度的关系
D．丁对应的是N2转化率与温度（T1>
T2）、压强的关系
选B 恒压条件下充入NH3，平衡不移动，v正＝v逆，与题给图象甲不符，故A项不正确；
T2温度反应先平衡，反应速率大，故T2>
T1，升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆向移动，NH3%减小，与题给图象乙相符，故B项正确；
图丙中v正和v逆相交表示v正＝v逆，此时反应达到平衡，升高温度，平衡向吸热方向移动，v正<
v逆，与题给图象不符，故C项不正确；
升高温度，平衡向吸热方向（即逆向）移动，N2的转化率减小，与题给图象不符，D项不正确。
11．汽车尾气中NO产生的反应为N2（g）＋O2（g）===2NO（g）。
一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是（ ）
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变的是温度，可判断该反应的ΔH<
选A N2和O2的起始浓度都为c0，平衡浓度都为c1，NO的起始浓度为0，平衡浓度为2（c0－c1），则K＝
，A正确；
由于反应是在恒容密闭容器中进行，气体总质量和气体总体积都不变，所以密度始终不变，B错误；
如果加入催化剂，化学反应速率会加快，但不会改变平衡浓度，C错误；
据图可知，b比a更早达到平衡，升高温度，达新平衡时N2的浓度减小，表示平衡右移，所以正方向为吸热反应，ΔH>
0，D错误。
12．在温度相同、容积均为2L的3个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温，测得反应达到平衡时的有关数据如下。
下列说法正确的是（ ）
已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·
mol－1
容器
反应物投入量
1molN2、3molH2
2molN2、6molH2
2molNH3
NH3的浓度/mol·
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出Q1kJ
放出Q2kJ
吸收Q3kJ
体系压强/Pa
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A．2p1＝2p3<
p2B．达到平衡时丙容器中NH3的体积分数最大
C．α2＋α3<
1D．Q1＋Q3＝92.4
选D 甲容器投入1molN2、3molH2，丙容器加入2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与丙容器是等效平衡，各组分的物质的量、百分含量完全相等；
而甲容器加入1molN2、3molH2，乙容器加入2molN2、6molH2，乙中加入量是甲中的2倍，如果恒温且乙容器容积是甲容器的2倍，则甲容器与乙容器为等效平衡，所以乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器2倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是气体体积减小的反应，缩小容器体积，相当于增大压强，平衡正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲和丙的，平衡后乙中氨气百分含量最高，B错误；
由上述分析知，甲与丙为等效平衡，p1＝p3，乙中投料量为甲的2倍，恒温恒容下，乙中相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，所以乙中压强减小，小于甲的2倍，即2p1＝2p3>
p2，A错误；
丙容器中加入2molNH3，最后达到和甲相同的平衡状态，若平衡不移动，则转化率α1＋α3＝1；
乙容器投入2molN2、6molH2，相当于增大压强，平衡正向移动，转化率增大，所以转化率α2＋α3>
1，C错误；
甲投入1molN2、3molH2，丙中投入2molNH3，则甲与丙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与丙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故Q1＋Q3＝92.4，D正确。
13．将一定体积的SO3（g）充入恒容的密闭容器中，发生反应2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）并达到平衡；
保持温度不变，再充入相同体积的SO3（g），达到新平衡后，与原平衡相比，下列值减小的是（ ）
A．平均相对分子质量
B．SO3（g）的转化率
C．c（SO3）/c（SO2）
D．c2（SO3）/[c2（SO2）·
c（O2）]
选B 本题可采取等效假设法分析，假设在原容器上增加一个相同的容器（两容器有隔板），保持温度不变，向增加的容器中充入相同体积的SO3（g），则可建立与原平衡一样的平衡，此时A、B、C、D各项的值均不变，然后抽掉隔板，将容器压缩至原容器大小，则压强增大，平衡逆向移动，气体的总物质的量减小，但总质量不变，因此平均相对分子质量增大；
SO3（g）的转化率减小；
c（SO2）、c（SO3）均增大，但c（SO3）增大的程度比c（SO2）增大的程度大，则c（SO3）/c（SO2）增大；
c2（SO3）/[c2（SO2）·
c（O2）]可看作该反应的平衡常数的倒数，而平衡常数只与温度有关，则不发生变化。
14．已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－197kJ·
向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：
（甲）2molSO2和1molO2；
（乙）1molSO2和0.5molO2；
（丙）2molSO3。
恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（ ）
A．容器内压强p：
p甲＝p丙>
2p乙
B．SO3的质量m：
m甲＝m丙>
2m乙
C．c（SO2）与c（O2）之比为k：
k甲＝k丙>
k乙
D．反应放出或吸收热量的数值Q：
Q甲＝Q丙>
2Q乙
选B 因为反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）在恒温、恒容的条件下进行。
根据等效平衡的原理可知，甲与丙最后达到平衡时SO2、O2、SO3的物质的量、容器内的压强、SO2与O2的比值都相同；
乙相当于在甲容器达到平衡后，将容器的体积瞬间扩大为原来的2倍。
设甲达到平衡时容器内的压强为p甲，此时容器内瞬间压强减小为p甲/2，此时平衡向逆反应方向移动，气体的物质的量增加，SO3的质量减小，所以容器内气体的压强增大，则p乙>
p甲/2，则2p乙>
p甲＝p丙，SO3的质量m甲＝m丙>
2m乙，A错、B对；
当甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1，这与开始两者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1不变，C错；
甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错。
1．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。
一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。
（1）相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol（从下列各项中选择，只填字母，下同）；
若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。
A．小于m B．等于m
C．在m～2m之间D．等于2m E．大于2m
（2）相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________molN2和________molH2。
（1）由于甲容器定容，达到平衡时，甲、乙两容器压强相等，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2mmol。
当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2mmol。
（2）当乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为（1－0.5）mol＝0.5mol，H2为（1.5－1.5）mol＝0mol。
（1）D E
（2）0.5 0
2．
（1）对于反应：
2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下温度变化的曲线（如图）。
①比较p1、p2的大小关系：
________。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________（填“增大”或“减小”）。
（2）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
①反应的ΔH________（填“大于”或“小于”）0；
100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。
在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为________mol·
s－1；
反应的平衡常数K1为________。
②100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·
s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。
a．T__________（填“大于”或“小于”）100℃，判断理由是
________________________________________________________________。
b．列式计算温度T时反应的平衡常数K2：
__________________________。
③温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是______________________。
（1）①该反应正反应方向是气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正向移动，即压强越大，NO的转化率越大，根据题图可知，相同的温度下，压强为p1时的NO转化率小于压强为p2时的转化率，故p1<
p2。
②其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动，又根据题图可知，随着温度升高，NO的转化率降低，即升高温度，平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，随着温度的升高，平衡常数减小。
（2）①由题意及图示知，在1.00L的容器中，通入0.100mol的N2O4，发生反应：
N2O4（g）2NO2（g），随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即ΔH>
0；
由图示知60s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100mol·
L－1－0.040mol·
L－1＝0.060mol·
L－1，根据v＝
可知：
v（N2O4）＝
＝0.0010mol·
求平衡常数可利用三段式：
N2O4（g）2NO2（g）
起始量/mol·
L－1 0.100 0
转化量/mol·
L－1 0.060 0.120
平衡量/mol·
L－1 0.040 0.120
K1＝
＝
＝0.36。
②100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）降低，说明平衡N2O4（g）2NO2（g）向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，平衡向吸热的方向移动，即向正反应方向移动，故T>
100℃；
由c（N2O4）以0.0020mol·
s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡，可知此时消耗N2O4为0.0020mol·
s－1×
10s＝0.020mol·
L－1，
由三段式：
N2O4（g）2NO2（g）
L－1 0.020 0.040
L－1 0.020 0.160
K2＝
＝1.28。
③温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。
（1）①p2>
p1 ②减小
（2）①大于 0.0010 0.36 ②a.大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 b．平衡时，c（NO2）＝0.120mol·
L－1＋0.0020mol·
10s×
2＝0.160mol·
L－1，c（N2O4）＝0.040mol·
L－1－0.0020mol·
L－1，K2＝
＝1.28 ③逆反应 将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质化学计量数减小的方向移动，即向逆反应方向移动
3．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下与H2反应制备甲醇：
CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。
请根据图示回答下列问题：
（1）从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）＝________。
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如表：
反应物投入的量
反应物
的转化率
CH3OH
的浓度
能量变化（Q1、
Q2、Q3均大于0）
1molCO和2molH2
放出Q1kJ热量
1molCH3OH
吸收Q2kJ热量
2molCO和4molH2
放出Q3kJ热量
则下列关系正确的是________（填字母）。
A．c1＝c2 B．2Q1＝Q3
C．2α1＝α3D．α1＋α2＝1
E．该反应若生成1molCH3OH，则放出（Q1＋Q2）kJ热量
（3）若在一体积可变的密闭容器中充入1molCO、2molH2和1molCH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则该反应向________（填“正”或“逆”）反应方向移动。
（1）从反应开始到平衡的10min内，CO的浓度减小0.75mol·
L－1，故用H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）＝
×
2＝0.15mol·
min－1。
（2）甲和乙属于等效平衡，只是起始反应方向不同，所以有c1＝c2和α1＋α2＝1，该反应若生成1molCH3OH，则放出（Q1＋Q2）kJ热量；
丙相当于将甲的压强增大一倍，增大压强，平衡CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）右移，但可逆反应不可能完全转化，故有α1<
α3<
2α1和Q1<
Q3<
2Q1，选ADE。
（3）气体的密度与体积成反比，密度增大，说明气体体积减小，平衡CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）向正反应方向移动。
（1）0.15mol·
min－1
（2）ADE（3）正
4．甲醇可以利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成，发生的主要反应如下：
①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1＝－99kJ·
②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH2＝－58kJ·
③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g） ΔH3
（1）ΔH3＝________。
（2）反应①的化学平衡常数K表达式为________；
图甲中能正确反映平衡常数K随温度变化关系
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