化学平衡状态及其移动.docx
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化学平衡状态及其移动
课时2 化学平衡状态及其移动
一、选择题
1．下列关于化学平衡的说法中正确的是（ ）
A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0
C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变
D．化学平衡不可以通过改变条件而改变
解析 可逆反应达到平衡状态后，虽v（正）＝v（逆），但均不为0，是动态平衡，B、C错；通过改变影响化学平衡移动的条件可以改变化学反应的限度，D错。
答案 A
2．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：
NO（g）＋CO（g）
N2（g）＋CO2（g）；ΔH＝－373.2kJ/mol，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是（ ）
A．加催化剂同时升高温度
B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N2
D．降低温度同时增大压强
解析 结合该反应的特点，提高反应速率的措施有升高温度、增大压强、使用催化剂；提高NO的转化率（平衡正方向移动）的措施有降低温度、增大压强。
答案 B
3．在一定条件下，合成氨反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1，反应达到平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减小，平衡正向移动
B．增大压强，平衡正向移动
C．减小反应物浓度，平衡正向移动
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大，平衡正向移动
解析 升高温度，正、逆反应速率均增大，由于合成氨反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，A项错误；该反应是反应后气体分子总数减小的反应，增大压强，平衡正向移动；减小反应物浓度，平衡逆向移动，C项错误；加入催化剂，同等程度地增大正、逆反应的反应速率，平衡不移动，D项错误。
答案 B
4．（2017·合肥一检）在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应：
2NO2（g）N2O4（g）。
当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达平衡状态的是（ ）
A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．混合气体的平均相对分子质量
D.
解析 该反应在恒温、恒容条件下进行，气体物质的质量不变，密度始终保持不变，与反应是否达到平衡状态无关，B项符合题意；该反应为气体分子数减小的反应，反应过程中气体总物质的量减小，压强减小，当压强不变时，说明反应达到平衡状态，A项不符合题意；反应过程中气体总质量不变，气体总物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不变时，说明反应达到平衡状态，C项，不符合题意；
＝Qc，Qc表示浓度商，当浓度商保持不变时，说明反应达到平衡状态，D项不符合题意。
答案 B
5．汽车净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）
2CO2（g）＋N2（g） ΔH<0。
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是（ ）
解析 由于是绝热，恒容密闭体系，随着反应的进行，体系的温度升高，K不断减小，当K不变时，即温度保持不变，该反应达到平衡状态。
答案 B
6．CO和NO都是汽车尾气中的有害物质，它们之间能缓慢地发生如下反应：
2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）
ΔH＜0，现利用此反应，拟设计一种环保装置，用来消除汽车尾气对大气的污染，下列设计方案可以提高尾气处理效率的是（ ）
①选用适当的催化剂 ②提高装置温度 ③降低装置的压强 ④装置中放入碱石灰
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
解析 ①选用适当催化剂虽不能提高反应物的转化率，但能加快反应速率，正确；②因为该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，错误；③该反应的正反应为气体体积减小的反应，因此降低压强，能使平衡向逆反应方向移动，错误；④装置中放入碱石灰能吸收CO2，使CO2的浓度降低，平衡向正反应方向移动，正确。
答案 C
7．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯（烧杯内有水）中：
在
（1）中加入CaO，在
（2）中不加其他任何物质，在（3）中加入NH4Cl晶体，发现
（1）中红棕色变深，（3）中红棕色变浅。
[已知反应2NO2（红棕色）N2O4（无色）]
下列叙述正确的是（ ）
A．2NO2N2O4是放热反应
B．NH4Cl溶于水时放出热量
C．烧瓶
（1）中平衡混合气体的相对分子质量增大
D．烧瓶（3）中气体的压强增大
解析 加CaO的烧杯
（1）中温度升高，
（1）中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的相对分子质量减小；（3）中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯（3）中温度降低，由此可说明2NO2N2O4是放热反应，NH4Cl溶于水时吸收热量。
答案 A
8．相同温度下，有相同容积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。
下列叙述中不正确的是（ ）
A．化学反应速率：
乙＞甲
B．平衡后N2的浓度：
乙＞甲
C．H2的转化率：
乙＞甲
D．平衡混合气中H2的体积分数：
乙＞甲
解析 容器中发生的反应为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）。
相同容积的容器中充入不同量的反应物，乙容器中压强大，化学反应速率：
乙＞甲，A正确；根据勒夏特列原理可知，平衡时乙容器中N2的浓度应大于甲容器，但会小于甲容器中N2浓度的2倍，B正确；乙容器中压强较大，平衡向正反应方向移动，所以H2的转化率：
乙＞甲，C正确；平衡混合气中H2的体积分数：
乙＜甲，D错误。
答案 D
9．（2016·龙岩模拟）利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。
反应一：
Ni（粗，s）＋4CO（g）
Ni（CO）4（g）ΔH<0
反应二：
Ni（CO）4（g）
Ni（纯，s）＋4CO（g）ΔH>0
下列说法错误的是（ ）
A．对于反应一，适当增大压强，有利于Ni（CO）4的生成
B．提纯过程中，CO气体可循环使用
C．升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大
D．对于反应二，在180～200℃，温度越高，Ni（CO）4（g）的转化率越高
解析 反应一的正反应是体积减小的反应，增大压强，平衡右移，有利于Ni（CO）4的生成，A正确；反应一以CO为原料，反应二产生CO，故其可以循环使用，B正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180～200℃，温度越高，反应进行程度越大，Ni（CO）4（g）的转化率越高，D正确。
答案 C
10．恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中，反应2NO2（g）N2O4（g）达到平衡后，再向容器中通入一定量的NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数（ ）
A．不变 B．增大
C．减小 D．无法判断
解析 恒温恒压下，平衡后充入NO2，由于反应物仅有一种，所以新平衡与原平衡是等效平衡，N2O4的体积分数不变。
答案 A
11．（2016·烟台检测）在恒温、恒容下，有反应2A（g）＋2B（g）C（g）＋3D（g），现从两条途径分别建立平衡。
途径Ⅰ：
A、B的起始浓度均为2mol·L－1；途径Ⅱ：
C、D的起始浓度分别为2mol·L－1和6mol·L－1。
以下叙述正确的是（ ）
A．达到平衡时，途径Ⅰ的反应速率等于途径Ⅱ的反应速率
B．达到平衡时，途径Ⅰ所得混合气体的压强等于途径Ⅱ所得混合气体的压强
C．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量相同
D．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量不相同
解析 反应2A（g）＋2B（g）C（g）＋3D（g）可知，反应前后气体的化学计量数相等，压强对平衡移动没有影响，当满足Ⅱ所加物质完全转化为A、B时，与Ⅰ物质的量比值相等。
Ⅱ途径达到平衡时浓度大，压强大，反应速率应较大，A错误；Ⅱ途径达到平衡时浓度大，压强大，反应速率应较大，故B错误；Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到相同平衡状态，体系内混合气的百分组成相同，C正确；两种途径平衡状态相同，各物质的含量相同，则体系内混合气的百分组成相同，D错误。
答案 C
12．（益阳市三模）已知：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH＝－41kJ·mol－1。
相同温度下，在体积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应。
相关数据如下：
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
达平衡过程体系的能量变化
CO
H2O
CO2
H2O
①
1
4
0
0
放出热量：
32.8kJ
②
0
0
1
4
热量变化：
Q
下列说法中，不正确的是（ ）
A．容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%
B．容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C．容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
D．平衡时，两容器中CO2的浓度相等
解析 由反应方程式知，当消耗1molCO时放出的热量为41kJ，当放出的热量为32.8kJ时，消耗0.8molCO，其转化率为80%，A正确；容器①中，该反应的平衡常数K1＝0.8×0.8÷（0.2×3.2）＝1，设容器②中反应达到平衡时消耗xmolCO2，则K2＝x2/（1－x）（4－x）＝1/K1，解得x＝0.8，此时CO2的转化率为80%，B正确；由化学反应速率之比等于其化学计量数之比知C正确；因平衡时容器①中CO2为0.8mol，容器②中为0.2mol，D错误。
答案 D
二、填空题
13．（大连双基测试）在密闭容器中发生反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH<0，该反应达到平衡后，测得如下数据。
实验
序号
温度（℃）
初始CO浓
度（mol·L－1）
初始H2O浓
度（mol·L－1）
CO的平衡
转化率
1
110
1
1
50%
2
100
1
1
x
3
110
0.8
y
60%
（1）实验1中，10h后达到平衡，H2的平均反应速率为________mol·L－1·h－1。
在此实验的平衡体系中，再加入0.5molCO和0.5molH2，平衡将________移动（“向左”、“向右”、“不”或“无法确定”）。
（2）实验2中，x的值________（填序号）。
A．等于50%B．大于50%
C．小于50%D．无法确定
（3）实验3中的y值为________。
（4）在100℃条件下，能说明该反应达到平衡状态的是________。
A．压强不再变化
B．生成H2O的速率和消耗H2速率相等时
C．混合气体的密度不变
D．H2的质量不再变化
解析
（1）根据反应速率的公式可得v（CO）＝1mol·L－1×50%/10h＝0.05mol·L－1·h－1，再根据速率比等于系数比，v（H2）＝v（CO）＝0.05mol·L－1·h－1。
在该平衡体系中同时改变了反应物的生成物浓度，并且变化量一致，则Qc＝K，故平衡不移动。
（2）从题给信息可知，该反应的正反应为放热反应，温度降低，平衡正向移动，故CO的平衡转化率增大，所以选B。
（3）通过反应1可知在110℃时，该反应的K＝
＝1，温度一定，K一定，在反应3中，K＝
＝1，求得y＝1.2。
（4）反应前后压强始终不变，A错误；生成H2O的速率和消耗H2的速率为同一反应方向，B错误；混合气体的密度始终不变，C错误；H2的质量不再变化，说明反应达到平衡，D正确。
答案
（1）0.05 不
（2）B （3）1.2 （4）D
14．运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。
①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡________（填“向左”“向右”或“不”）移动。
②若反应进行到状态D时，v正________（填“>”“<”或“＝”）v逆。
（2）课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH<0，应用此法反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________（填编号）。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨气
D．充入氮气，增大氮气的浓度（保持容器体积不变）
②若在某温度下，2L的密闭容器中发生合成氨的反应，图2表示N2的物质的量随时间的变化曲线。
用H2表示0～10min内该反应的平均速率v（H2）＝________。
从第11min起，压缩容器的体积为1L，则n（N2）的变化曲线为________（填编号）。
解析
（1）①恒压条件下向题述平衡体系中通入氦气，则反应器的体积会增大，各物质的浓度会减小，平衡会向气体分子数增大的方向（向左）移动。
②反应进行到状态D时没有达到平衡，需要反应向右进行，增加SO3的量，所以v正>v逆。
（2）①该反应是一个气体分子数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动；分离出氨气，平衡虽然正向移动，但反应速率减小；充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。
②0～10min时，N2从0.6mol减少到0.2mol，变化量为0.4mol，则H2的变化量为1.2mol，v（H2）＝1.2mol÷2L÷10min＝0.06mol·L－1·min－1。
平衡时压缩容器的体积，气体的压强增大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，图线d符合题意。
答案
（1）①向左 ②>
（2）①D ②0.06mol·L－1·min－1 d
15．工业生产硝酸铵的流程如下图所示：
请回答下列问题：
（1）已知：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1。
①在500℃、2.02×107Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，充分反应后，放出的热量________（填“大于”、“小于”或“等于”）92.4kJ。
②为提高H2的转化率，实际生产中宜采取的措施有________（填字母）。
A．降低温度
B．最适合催化剂活性的适当高温
C．适当增大压强
D．减小压强
E．循环利用和不断补充氮气
F．及时移出氨
（2）该流程中铂—铑合金网上的氧化还原反应为4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）。
①已知铂—铑合金网未预热也会发热，则随着温度升高，该反应的化学平衡常数K________（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是________________________________________________________________。
②若其他条件不变，则下列图像正确的是________（填字母）。
解析
（1）①合成氨反应属于可逆反应，不可能进行到底，该条件下反应放出的热量小于92.4kJ。
②降低温度平衡正向移动，但反应速率降低，不适宜实际生产；升高温度、减小压强平衡逆向移动；适当增大压强既加快反应速率又使平衡正向移动；循环利用和不断补充氮气既加快反应速率又使平衡正向移动；及时移出氨减小了生成物浓度，使得平衡正向移动。
（2）②因为该反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，H2O的含量减少，D错误；压强增大，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，同时压强增大平衡逆向移动，NO的产率减小，NH3的转化率减小，A、C正确；催化剂对平衡没有影响，但能加快反应速率，使达到平衡所需时间缩短，B正确。
答案
（1）①小于 ②CEF
（2）①减小 氨的催化氧化反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K会减小 ②ABC
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