专题72 化学平衡移动高效演练解析版.docx

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专题72化学平衡移动高效演练解析版

第二讲化学平衡移动

1．可逆反应：

2SO2＋O2 ⇌2SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。

下列说法正确的是（K为平衡常数，Qc为浓度商）（　　）

A．Qc不变，K变大，O2转化率增大

B．Qc不变，K变大，SO2转化率减小

C．Qc变小，K不变，O2转化率减小

D．Qc增大，K不变，SO2转化率增大

【答案】C　

【解析】当可逆反应2SO2＋O2 ⇌2SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右进行，但O2转化率减小，浓度商Qc变小，K不变。

2．工业上合成氨一般采用700K左右的温度，其原因是（　　）

①适当提高氨的合成速率　②提高H2的转化率　③提高氨的产率　④催化剂在700K时活性最大

A．只有①　　　　　　　　　　B．①②

C．②③④D．①④

【答案】D　

【解析】工业合成氨是一个放热的反应，从速率角度温度越高越好，但还要考虑平衡后NH3的含量，另外在此时催化剂活性最大，合理的为D。

3．随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。

反应：

2NO（g）＋2CO（g） ⇌2CO2（g）＋N2（g）可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570K时平衡常数为1×10－59。

下列说法正确的是（　　）

A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂

B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度

C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO

D．570K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳

【答案】A　

【解析】提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A正确，B错误；由反应为可逆反应，装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，C错误；570K时及时抽走CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D错误。

4．反应Fe（s）＋CO2（g） ⇌FeO（s）＋CO（g），700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15。

下列说法正确的是（　　）

A．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小

B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝

C．该反应的正反应是吸热反应

D．增大CO2浓度，平衡常数增大

【答案】C　

【解析】A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为

；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。

5．下列对熵的理解不正确的是（　　）

A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小

B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大

C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小

D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）是熵增的反应

【答案】C　

【解析】体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故C错误。

6．在一个容积为2L的密闭容器中，加入0.8molA2气体和0.6molB2气体，一定条件下发生如下反应：

A2（g）＋B2（g） ⇌2AB（g）　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．图中a点的值为0.15

B．该反应的平衡常数K＝0.03

C．温度升高，平衡常数K值减小

D．平衡时A2的转化率为62.5%

【答案】B　

【解析】由题意得，反应开始时A2和B2的浓度分别为0.4mol·L－1和0.3mol·L－1，再结合图像可知平衡时AB的浓度为0.5mol·L－1，则平衡时[A2]＝0.4mol·L－1－

[AB]＝0.4mol·L－1－0.25mol·L－1＝0.15mol·L－1，[B2]＝0.3mol·L－1－0.25mol·L－1＝0.05mol·L－1，则K＝

＝

＝

，又因ΔH<0，故升温平衡常数K值减小；A的转化率为

＝0.625＝62.5%，故B项符合题意。

7．X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：

X＋2Y ⇌2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于（　　）

A．33%　　　　　　　　　　　B．40%

C．50%D．65%

【答案】D　

【解析】由题意知X和Y是按1∶1的物质的量之比混合的，故可取X和Y各1mol，设X的转化量为amol：

X　　＋　　2Y　　　　2Z

起始：

　1mol　　　　1mol　　　　0

转化：

　amol　　　　2amol　　　　2amol

平衡：

　（1－a）mol　（1－2a）mol　　2amol

达到平衡后，反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，即[（1－a）mol＋（1－2a）mol]∶2amol＝3∶2，解得a＝1/3。

则Y的转化率＝2amol/1mol＝2/3，最接近65%。

8．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：

2N2O5（g） ⇌4NO2（g）＋O2（g）　ΔH>0

T1温度下的部分实验数据为：

t/s

0

500

1000

1500

c（N2O5）/mol/L

5.00

3.52

2.50

2.50

下列说法不正确的是（　　）

A．500s内N2O5分解速率为2.96×10－3mol/（L·s）

B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1000s时转化率为50%

C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5（g）浓度为2.98mol/L，则T1

D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1>K3，则T1>T3

【答案】C　

【解析】v（N2O5）＝

≈2.96×10－3mol/（L·s），A正确；1000s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三种量如下：

　　　　2N2O5

4NO2＋O2

起始（mol/L）5.00　　　0　　　0

平衡（mol/L）2.50　　　5.00　　1.25

则K＝

＝

＝125，α（N2O5）＝

×100%＝50%，B正确；T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2K3，则T1>T3，D正确。

9．在一定温度下，反应

H2（g）＋

X2（g） ⇌HX（g）的平衡常数为10。

若将1molHX（g）通入体积为1L的密闭容器中，在该温度下HX（g）的最大分解率接近于（　　）

A．5%B．17%

C．25%D．33%

【答案】B　

【解析】设HX的分解率为x，则

H2（g）　＋　

X2（g）

　HX（g）

起始：

0　　　　　　0　　　　　1mol·L－1

转化：

xmol·L－1　

xmol·L－1　xmol·L－1

平衡：

xmol·L－1　

xmol·L－1　（1－x）mol·L－1

K＝

＝10

解得x＝

，则HX（g）的分解率约为17%。

10．将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：

E（g）＋F（s） ⇌2G（g）。

忽略固体体积，平衡时G的体积分数（%）随温度和压强的变化如下表所示：

压强/MPa

体积分数/%

温度/℃　

1.0

2.0

3.0

810

54.0

a

b

915

c

75.0

d

1000

e

f

83.0

①b＜f　②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%

③该反应的ΔS＞0　④K（1000℃）＞K（810℃）

上述①～④中正确的有（　　）

A．4个　　　　　　　　　．3个

C．2个．1个

【答案】A　

【解析】由题意，增大压强，平衡向逆反应方向移动，因此ba>b，①正确；根据反应：

E（g）＋F（s）

2G（g）

反应前（mol）：

　　1　　　　　　0

转化量（mol）：

　　x2x

反应后（mol）：

　1－x2x

根据915℃时，G的体积分数为2x/（1＋x）×100%＝75%，x＝0.6，此时E的转化率为60%，②正确；该反应为熵增反应，ΔS>0，③正确；升高温度，平衡向正反应方向移动，K（1000℃）>K（810℃），④正确。

故选A。

11.在一定温度下，发生如下反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g），起始时，充入的N2和H2的物质的量分别是3.0mol和6.0mol，平衡时生成NH3的物质的量是2.4mol。

已知容器的容积为5.0L，试求：

（1）H2的转化率是________。

（2）平衡时混合气体中N2的体积分数是________。

【答案】.

（1）60%　

（2）27.3%

【解析】　　　N2（g）　＋　　3H2（g）　

2NH3（g）

起始3.0mol6.0mol0mol

转化1.2mol3.6mol2.4mol

平衡1.8mol2.4mol2.4mol

（1）H2的转化率＝

×100%＝60%。

（2）N2的体积分数＝

×100%≈27.3%。

12.一定温度下，在容积为VL的密闭容器中进行反应：

aN（g） ⇌bM（g），M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示：

（1）此反应的化学方程式中

＝________。

（2）t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为________________________。

（3）下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是______（填字母序号）。

A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1

B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化

C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

D.单位时间内每消耗amolN，同时生成bmolM

E.混合气体的压强不随时间的变化而变化

【答案】

（1）2　

（2）

mol·L－1·min－1　（3）CE

【解析】

（1）化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，所以a∶b＝（8mol－2mol）∶（5mol－2mol）＝2∶1，该反应的化学方程式为2N（g） ⇌

（2）v（M）＝

＝

mol·L－1·min－1。

（3）达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，物质的量之比不变，不能说明物质的量相等，A选项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后，混合气体的质量始终不变，B选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C和E选项正确；消耗amolN和生成bmolM都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D选项错误。

13.在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：

CO（g）＋H2O（g）

 ⇌CO2（g）＋H2（g），反应放出热量。

反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示：

（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应平衡时c（H2）＝________。

（2）判断该反应达到平衡的依据是________（填序号）。

①CO减小的化学反应速率和CO2减小的化学反应速率相等

②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等

③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

④正、逆反应速率都为零

【答案】

（1）0.003mol·L－1·min－1　0.03mol·L－1　

（2）①③

【解析】　

（1）由图可知10min时反应达到平衡，所以v（CO）＝

＝

＝0.003mol·L－1·min－1，反应时转化的浓度之比＝化学方程式中化学计量数之比，所以Δc（H2）＝Δc（CO）＝0.03mol·L－1。

（2）达到平衡的标志是各物质的物质的量分数保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。

CO减小的化学反应速率是正反应速率，CO2减小的化学反应速率是逆反应速率，所以【答案】①③。

14.在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）＋O2（g） ⇌2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）

0

1

2

3

4

5

n（NO）/mol

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

0.007

（1）下图表示NO2的变化的曲线是________。

用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________。

（2）能说明该反应已达到平衡状态的是________（填字母序号，下同）。

a.v（NO2）＝2v（O2）b.容器内压强保持不变

c.v逆（NO）＝2v正（O2）d.容器内密度保持不变

（3）为使该反应的反应速率增大，下列措施正确的是________。

a.及时分离出NO2气体b.适当升高温度

c.增大O2的浓度d.选择高效催化剂

【答案】.

（1）b　1.5×10－3mol·L－1·s－1　

（2）bc　（3）bcd

【解析】　

（1）NO2的起始浓度为c（NO2）＝0,2s时c（NO2）可根据图表中n（NO）的变化量求解，c（NO2）＝

mol·L－1＝0.006mol·L－1，故答案【答案】b。

由图表可求0～2s内v（NO）＝

mol·（L·s）－1＝0.003mol·（L·s）－1，故v（O2）＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。

（2）a：

在任意状态下，都存在v（NO2）＝2v（O2）这样的速率关系，不能作为平衡状态的标志，故a错。

b：

因该反应为气体体积不等的反应，故压强不变可作为平衡状态的标志。

c：

由v逆（NO）＝2v正（O2），可推出v逆（NO）＝v正（NO），说明已达到平衡状态。

d：

由于平衡体系中全是气体，容器体积固定，故任意状态下密度不变，故d错。

（3）及时分离出NO2气体，只能使平衡向正反应方向移动，不能增大反应速率，故a错；因该反应为放热反应，适当升高温度，虽使反应速率增大，但平衡向逆反应方向移动，故b错；增大O2的浓度既能增大反应速率，又能使平衡向正反应方向移动，故c正确；催化剂只能增大反应速率，不能影响化学平衡的移动，故d错。

15．下图是某煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为K＝

，它所对应反应的化学方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）合成甲醇的主要反应是2H2（g）＋CO（g） ⇌CH3OH（g）　ΔH＝－90.8kJ·mol－1，t℃下此反应的平衡常数为160。

此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：

物质

H2

CO

CH3OH

浓度（mol·L－1）

0.2

0.1

0.4

①该时间段内反应速率v（H2）＝________。

②比较此时正、逆反应速率的大小：

v正________v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

③反应达到平衡后，保持其他条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡________（填“逆向”“正向”或“不”）移动，平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”）。

【答案】

（1）C（s）＋H2O（g） ⇌CO（g）＋H2（g）

（2）①0.08mol·L－1·min－1　②＞　③正向　不变

【解析】

（1）化学平衡常数是生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值，所以方程式为C（s）＋H2O（g） ⇌2（g）。

（2）v（H2）＝2v（CH3OH）＝2×

＝0.08mol·L－1·min－1。

由于

＝100＜160，所以反应未达到平衡，v正＞v逆。

压缩体积平衡正向移动，K不变。

16．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO2（g）＋NaCl（s）

NaNO3（s）＋ClNO（g）　K1ΔH1<0（Ⅰ）

2NO（g）＋Cl2（g）

2ClNO（g）　K2　ΔH2<0（Ⅱ）

（1）4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数K＝________（用K1、K2表示）。

（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应（Ⅱ）达到平衡。

测得10min内v（ClNO）＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n（Cl2）＝________mol，NO的转化率α1＝________。

其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1（填“>”“<”或“＝”），平衡常数K2________（填“增大”“减小”或“不变”）。

若要使K2减小，可采取的措施是_________________________________________________________。

【答案】

（1）

（2）2.5×10－2　75%　＞　不变　升高温度

【解析】

（1）将题干中已知的两个方程式做如下处理：

（Ⅰ）×2－（Ⅱ）可得4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g），其平衡常数K＝

。

（2）根据“三段式”：

　　　　　　2NO（g）　＋　Cl2（g）　2ClNO（g）

起始（mol·L－1）　0.1　　　　0.05　　　　　0

转化（mol·L－1）　0.1α1　　　0.05α1　　　　0.1α1

平衡（mol·L－1）　0.1－0.1α1　0.05－0.05α1　0.1α1

v（ClNO）＝

＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n（Cl2）＝（0.05－0.05α1）mol·L－1×2L＝0.025mol。

该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α2>α1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。

16．将0.40molN2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应：

N2O4（g）⇌2NO2（g）　ΔH。

在T1℃和T2℃时，测得NO2的物质的量随时间变化如图所示：

（1）T1℃时，40s～80s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。

（2）ΔH________0（填“>”“<”或“＝”）。

（3）改变条件重新达到平衡时，要使

的比值变小，可采取的措施有________（填字母）。

a．增大N2O4的起始浓度

b．升高温度

c．向混合气体中通入NO2

d．使用高效催化剂

【答案】

（1）0.00125　

（2）>　（3）ac

【解析】

（1）T1℃时，40s～80s内二氧化氮的物质的量从0.40mol变为0.60mol，则用二氧化氮表示该时间段的平均反应速率为v（NO2）＝

＝0.0025mol·L－1·s－1，化学反应速率与化学系数成正比，则v（N2O4）＝

v（NO2）＝0.00125mol·L－1·s－1；

（2）根据图像曲线变化可知，T1℃时反应速率大于T2℃，则温度大小为T1℃>T2℃，而在T2℃达到平衡时二氧化氮的物质的量小于T1℃，说明升高温度，平衡向着正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0；

（3）a.增大N2O4的起始浓度，相当于增大了压强，平衡向着逆向移动，则

的比值变小，故a正确；

b．该反应为吸热反应，升高温度，平衡向着正向移动，则二氧化氮浓度增大、四氧化二氮浓度减小，故该比值增大，故b错误；

c．向混合气体中通入NO2，相当于增大了压强，平衡向着逆向移动，二氧化氮浓度减小、四氧化二氮浓度增大，该比值减小，故c正确；

d．使用高效催化剂，对化学平衡不影响，则该比值不变，故d错误。

17．合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。

（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。

在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为zMHx（s）＋H2（g） ⇌zMHy（s）　ΔH1（Ⅰ）；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。

反应（Ⅰ）中z＝________（用含x和y的代数式表示）。

温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。

反应（Ⅰ）的焓变ΔH1________0（填“＞”“＝”或“＜”）。

（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T1）______η（T2）（填“＞”“＝”或“＜”）。

当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的________点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过________或________的方式释放氢气。

【答案】

（1）

　30　＜　

（2）＞　c　加热　减压

【解析】

（1）在反应（Ⅰ）中，zMHx（s）＋H2（g） ⇌y（s），由方程式两边氢原子个数守恒得zx＋2＝zy，z＝

；温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v＝

＝30mL·g－1·min－1。

因为T1＜T2，温度升高，H2的压强增大，由平衡移动原理知，平衡向吸热方向移动，反应（Ⅰ）的逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，所以ΔH1＜0。

（2）结合图像分析知，随着温度升高，反应（Ⅰ）向左移动，H2压强增大，故η随着温度升高而降低，所以η（T1）＞η（T2）；当反应处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量H2，H2压强增大，H/M逐渐增大，由图像可知，气体压强在B点以前是不改变的，故反应（Ⅰ）可能处于图中的c点；该贮氢合金要释放氢气，应该使反应（Ⅰ）左移，根据平衡移动原理，可以通过升高温度或减小压强的方式使反应向左移动。

18.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。

以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。

其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是_______________________________________________。

（2）反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。

该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2