鲁科版选修4第2章第2节第2课时反应条件对化学平衡的影响作业.docx
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鲁科版选修4第2章第2节第2课时反应条件对化学平衡的影响作业
课时提升作业八
反应条件对化学平衡的影响
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括5小题,每小题6分,共30分)
1.(2019·武汉高二检测)在一定条件下的溶液中,反应FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl达到平衡后,在其他条件不变的情况下,改变下列条件,能使平衡正向移动的是( )
A.加水稀释
B.加入少量FeCl3固体
C.加入少量KCl溶液
D.加入少量氢氧化钠固体
【解析】选B。
加水稀释、加入少量KCl溶液,F
、SCN-、Fe(SCN)3的浓度都减小,平衡逆向移动,A、C不正确;加入少量FeCl3固体,F
的浓度增大,平衡正向移动,B正确;加入少量NaOH固体,F
的浓度减小,平衡逆向移动,D不正确。
2.(2019·临沂高二检测)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·mo
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】选B。
降低温度虽然能提高NO的转化率,但也降低了反应速率,D选项同时采取了降温和增压措施,对提高NO的转化率是一致的,但对加快反应速率是矛盾的,故D项不能保证满足题中条件。
3.在2L的密闭容器中进行如下反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),有如下数据:
实验
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
CO
H2O
CO2
H2
CO2
1
650
2.0
1.0
0
0
0.8
2
800
2.0
2.0
0
0
1.0
下列说法正确的是( )
A.正反应为吸热反应
B.实验1中,CO的转化率为80%
C.650℃时,化学平衡常数K=
D.实验1再加入1.0molH2O,重新达到平衡时,n(CO2)为1.6mol
【解析】选C。
650℃时,根据题表中数据,由“三段式”得:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
起始/(mol·L-1) 1.0 0.5 0 0
转化/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.40.4
平衡/(mol·L-1) 0.6 0.1 0.40.4
CO的转化率为
×100%=40%,B项错误;平衡常数K=
=
C项正确;实验1若再加入1.0molH2O和2.0molCO,重新达到平衡时,n(CO2)为1.6mol,若只再加入1.0molH2O,重新达到平衡时,n(CO2)小于1.6mol,D项错误;再用“三段式”求得800℃时的平衡常数K=1,温度升高,平衡常数减小,说明该反应的正反应为放热反应,A项错误。
【互动探究】
(1)若实验1、2同时开始,哪一个先达到平衡?
提示:
实验2。
实验2中反应物浓度大,温度高,因此反应速率快,到达平衡用时少。
(2)若将上述容器的容积压缩至1L,平衡时CO2的物质的量有何变化?
提示:
无变化。
该反应前后气体的总系数相等,因此加压对平衡没有影响。
4.(2019·南京高二检测)在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)
zC(g),图Ⅰ表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化,图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。
则下列结论正确的是( )
A.200℃时,反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04mol·L-1·min-1
B.图Ⅱ所知反应xA(g)+yB(g)
zC(g)的ΔH<0,且a=2
C.若在图Ⅰ所示的平衡状态下,再向体系中充入He,重新达到平衡前v正>v逆
D.200℃时,向容器中充入2molA和1molB,达到平衡时,A的体积分数小于0.5
【解析】选D。
由图Ⅰ可得该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)
C(g)。
A项,v(B)=
=0.02mol·L-1·min-1,错误;B项,升温,C的体积分数增大,说明平衡右移,正反应为吸热反应,无法确定a值,错误;C项,由于体积不变,He与反应无关,所以平衡不移动,v正仍等于v逆,错误;D项,原平衡时,A的体积分数为
=0.5,再充入2molA、1molB,相当于增大压强,平衡右移,A的体积分数小于0.5,正确。
5.某可逆反应为2X(g)
3Y(g)+Z(g),混合气体中X的物质的量分数与温度的关系如图所示:
下列推断正确的是( )
A.升高温度,该反应平衡常数K减小
B.压强大小有p3>p2>p1
C.平衡后加入高效催化剂使Mr增大
D.在该条件下M点X平衡转化率为
【解析】选D。
根据题图知,升高温度,X的物质的量分数降低,说明正反应为吸热反应,则升温平衡常数增大,A项错误;正反应是气体分子数增大的反应,在同一温度下减小压强,X的物质的量分数减小,所以有p3 设起始加入1LX,转化2xLX,用“三段式”计算: 2X(g) 3Y(g)+Z(g) 起始/L: 1 0 0 转化/L: 2x 3x x 平衡/L: 1-2x 3x x =0.1,解得x= 则X转化率为 = = D项正确。 【方法规律】判断化学平衡移动应注意的几个问题 (1)浓度和压强的改变不一定会使平衡移动,但温度改变,平衡一定发生移动。 (2)压强的改变如果没有引起浓度的改变则平衡不移动,如恒容容器中充入不参加反应的气体。 (3)压强对液体和固体的浓度无影响,若平衡体系中无气体,则压强变化不能改变反应速率,平衡不移动。 (4)对于离子反应,只有改变实际参加反应的离子的浓度才能改变平衡。 (5)通常所指加压即是缩小容积,减压即是增大容积。 (6)催化剂只改变达到平衡所需时间,对平衡移动无影响。 二、非选择题(本题包括2小题,共30分) 6.(15分)(2019·长沙高二检测)铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应,化学方程式及对应的平衡常数如下: ①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) K′ ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) K″ 请回答下列问题: (1)反应①的平衡常数K′表示式为________。 (2)在不同温度下,K′和K″的值如下表所示。 T(K) K′ K″ 973 1.47 2.36 1173 2.15 1.67 a.反应①的正反应是________(填“吸热”或“放热”,下同)反应,反应②的正反应是________反应。 b.现有可逆反应③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其中反应的焓变ΔH________(填“>”或“<”)0。 (3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施为________(填字母)。 A.缩小容器体积 B.降低温度 C.升高温度 D.使用合适的催化剂 【解析】由表中数据知,反应①随温度升高,K′增大,说明反应①为吸热反应;同理知反应②为放热反应,即有 ①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH′>0 ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) ΔH″<0, 将①式减②式整理得CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=ΔH′-ΔH″>0。 答案: (1)K′= (2)吸热 放热 > (3)C 7.(15分)(2019·泉州高二检测)已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下: 温度/℃ 700 800 830 1000 1200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 回答下列问题: (1)该反应的平衡常数表达式K=____________,ΔH____________0(填“<”“>”或“=”)。 (2)830℃时,向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,反应达到平衡时,A的转化率为________,如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气,平衡时A的转化率为________。 (3)判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母)。 a.压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变 c.c(A)不随时间改变 d.单位时间里生成C和A的物质的量相等 (4)1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为________。 (5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g) 2C(g)+D(s)反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高。 简述该反应的平衡常数与温度的变化关系 ____________________________________________。 物质 A B C D 起始投料/mol 2 1 2 0 【解析】 (1)平衡常数K= 因平衡常数随温度的升高而减小,故ΔH<0。 (2)利用三段式计算平衡时各组分的物质的量: 设平衡时A的转化率为x,则 A(g) + B(g) C(g)+ D(g) 开始/mol·L-1: 0.04 0.16 0 0 变化/mol·L-1: 0.04x 0.04x 0.04x 0.04x 6s时/mol·L-1: 0.04-0.04x0.16-0.04x0.04x0.04x K= =1.0,x=80%,因温度和体积没变,加入的氩气不能引起各物质浓度的变化,浓度商和平衡常数均不变,化学平衡不移动,A的转化率仍为80%。 (3)a.该反应前后气体的物质的量不变,压强始终不变,故压强不随时间改变不能说明到达平衡,a错误;b.该反应前后气体的体积不变,混合气体的质量不变,气体的密度始终不变,b错误;c.可逆反应到达平衡时,各物质的浓度不变,c(A)不随时间改变,说明到达平衡,c正确;d.单位时间里生成C和A的物质的量相等,说明单位时间内生成C的物质的量与消耗C的物质的量相等,说明到达平衡,d正确。 (4)同一温度下,同一反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数,故反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的K=1/0.4=2.5。 (5)由起始D的物质的量为0可知,反应向正反应进行建立平衡,正反应是气体体积减小的反应,容器的体积不变,平衡时压强增大,故绝热条件下,混合气体的温度升高,即正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应进行,化学平衡常数减小。 答案: (1) < (2)80% 80% (3)c、d (4)2.5 (5)该反应的平衡常数随温度的升高而减小 8.(6分)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。 230℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。 已知: Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。 第一阶段: 将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4; 第二阶段: 将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。 下列判断正确的是( ) A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大 B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃ C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低 D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO) 【解析】选B。 平衡常数只与温度有关,与浓度无关,A错误;50℃时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,B正确;230℃时,Ni(CO)4分解的平衡常数为5×106,可知分解率较高,C错误;平衡时,4v生成Ni(CO)4=v生成(CO),D错误。 故选B。 9.(14分)汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。 汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。 在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。 据此判断: (1)该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。 (2)当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。 若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。 (3)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填代号)。 【解析】 (1)根据图象知,“先拐先平数值大”得T1大于T2,升高温度,二氧化碳的浓度降低,平衡向逆反应方向移动,说明正反应是放热反应,即ΔH<0。 (2)温度越高反应速率越大,催化剂接触面积越大反应速率越大,反应到达的平衡的时间越短。 (3)a.反应达到平衡状态时,各物质的反应速率不再变化,故错误。 b.该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,相当于升高温度,当温度不变时,化学平衡常数不变,故正确。 c.二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时,该反应不一定达到平衡状态,故错误。 d.反应达到平衡状态时,各物质的质量分数不再发生变化,故正确。 答案: (1)< (2) (3)b、d 10.(20分)在2L带气压计的恒容密闭容器中通入2molX(g)和1molY(g),发生反应: 2X(g)+Y(g) 2Z(g),若达到平衡时气体总物质的量变为原来的0.85倍。 请回答下列问题。 (1)若反应经历5min达到平衡,则Y的平均反应速率为________。 (2)相同条件下进行反应,在t1时刻,只改变下列某一种条件,其曲线图象如图甲。 若c=0.90mol,t1时刻改变的条件是________(填选项编号,A.升温 B.降温 C.加压 D.减压 E.加催化剂),t2______5min(填“>”“<”或“=”)。 (3)若其他条件不变,原容器为恒压容器,达到平衡后Z的物质的量________ 0.90mol(填“>”“<”或“=”)。 (4)若将物质的量均为3.00mol物质X、Y混合于5L容器中发生反应,在反应过程中Z的物质的量分数随温度变化如图乙。 ①A、B两点Z物质正反应速率的大小关系是 __________________________ __________________________________________。 ②温度T _________________________________________。 【解析】设消耗的Y物质的量为x 2X(g)+Y(g) 2Z(g) 起始量(mol)210 变化量(mol)2xx2x 平衡量(mol)2-2x1-x2x 若达到平衡时气体总物质的量变为原来的0.85倍,2-2x+1-x+2x=(2+1)×0.85x=0.45mol,则 (1)若反应经历5min达到平衡,则Y的平均反应速率=(0.45mol÷2L)÷5min=0.045mol·L-1·min-1。 (2)若c=0.90mol,由图象分析可知反应速率增大,但增大点的平衡状态不变,反应是气体体积变化的反应,所以改变的条件是加入了催化剂,t1时刻改变的条件是加入了催化剂,反应速率增大,达到平衡所需要的时间缩短,小于5min。 (3)若其他条件不变,原容器为恒压容器,恒压容器中 反应是气体体积减小的反应,为保持恒压体积缩小相当于平衡正向进行,Z的物质的量增大,达到平衡后Z的物质的量大于0.90mol。 (4)①起始时加入物质的量均为3.00mol的物质X、Y,随着温度的升高,反应向正反应方向进行,当温度达到T0时,Z的物质的量分数最大,说明达到反应的最大限度,即平衡状态,此时正、逆反应速率相等,随着温度的继续升高,Z的物质的量分数逐渐减小,说明温度升高平衡左移,则正反应为放热反应,温度越高,反应速率越大,B点温度大于A点,则A点反应速率小于B点。 ②温度T 答案: (1)0.045mol·L-1·min-1 (2)E < (3)> (4)①B>A ②反应未达到平衡,反应仍在向正反应方向进行,故Z%逐渐增大 【互动探究】 (1)根据上题题干中的数据计算该反应的平衡常数是多少? 提示: 根据题干,设消耗的Y物质的量为x 2X(g)+Y(g) 2Z(g) 起始量(mol)210 变化量(mol)2xx2x 平衡量(mol)2-2x1-x2x 若达到平衡时气体总物质的量变为原来的0.85倍,2-2x+1-x+2x=(2+1)× 0.85 x=0.45mol,则 K= = =2.4mol-1·L。 (2)根据图乙推断该反应的ΔH大于0还是小于0? 提示: T0点是平衡点,所以随着温度的升高,Z的百分含量减小,说明平衡在逆向移动,所以正反应的ΔH<0。
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