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基础课时3 化学平衡的移动
(时间：45分钟)
一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)
1．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，用来消退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果的是
( )。
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由于该反应的正反应为放热反应，所以上升温度，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取CO2，使CO2的浓度降低，平衡向正反应方向移动，正确。
答案 C
2．下列各项与化学平衡移动原理无关的是
( )。
A．收集氯气用排饱和食盐水的方法
B．加催化剂，使N2和H2在确定的条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D．加压条件下有利于SO2和O2反应生成SO3
解析 使用催化剂对化学平衡无影响，与化学平衡移动原理无关，故选B。
答案 B
3．在密闭容器中发生反应：aA(g) cC(g)＋dD(g)，达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡浓度的1.8倍。下列叙述正确的是
( )。
A．A的转化率变大
B．平衡向正反应方向移动
C．D的体积分数变大
D．a<c＋d
解析 将气体体积压缩为原来的一半(即增大压强)，若平衡不移动，则D的浓度应为原来的2倍；再次达到平衡时，D的浓度为原来的1.8倍，说明增大压强平衡逆向移动，则a<c＋d，D正确。
答案 D
4．将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后，转变下列一个条件，其中叙述正确的是
( )。
A．上升温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应
B．渐渐压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅
C．渐渐压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍
D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅
解析 上升温度，颜色加深说明平衡向左移动，所以正反应为放热反应，A错误；首先假设平衡不移动，加压颜色加深，但平衡向右移动，使混合气体颜色在加深后的基础上变浅，但确定比原平衡的颜色深，B错误；首先假设平衡不移动，若体积减小一半，压强为原来的两倍，但平衡向右移动，使压强在原平衡2倍的基础上减小，C正确；体积不变，充入惰性气体，反应物及生成物浓度不变，所以正逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色无变化，D错误。
答案 C
5．对于可逆反应2CO(g)＋2NO(g) N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0，下列说法正确的是
( )。
A．加入催化剂，平衡正向移动
B．在恒温、恒容条件下，加入氢氧化钠，平衡不移动
C．在恒温、恒压条件下，通入He气，平衡不移动
D．降温，平衡正向移动
解析 A项，催化剂不影响化学平衡的移动，A错；B项，加入的NaOH会吸取二氧化碳气体，平衡正向移动，B错；C项，恒温、恒压下通入He气，体系体积会增大，相当于减小压强，则平衡逆向移动，C错。
答案 D
6．利用低温技术可处理废气中的氮氧化物。在恒容密闭容器中发生下列化学反应：
4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝Q kJ/mol(Q<0)。下列有关说法正确的是
( )。
A．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中NO的转化率减小
C．单位时间内生成NH3和H2O的物质的量之比为2∶3时，反应达到平衡
D．平衡时，其他条件不变，上升温度可使该反应的平衡常数增大
解析 催化剂只能转变化学反应的速率，而不能转变反应物的转化率，A不正确；其他条件不变，增加NH3的浓度，平衡正向移动，NO的转化率增大，B不正确；单位时间内生成NH3和H2O的物质的量之比为2∶3，即3v正(NH3)＝2v逆(H2O)，由此可得，v逆(H2O)＝v正(H2O)，反应达到平衡状态，C正确；该反应是放热反应，上升温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D不正确。
答案 C
二、不定项选择题(每小题有1～2个选项符合题意)
7．在确定容积的密闭容器中通入A、B两种气体，确定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH<0，达到平衡后，只转变一个条件(X)，下列量(Y)的变化确定符合右图中曲线的是
( )。
X
Y
A
再加入A
B的转化率
B
加入催化剂
A的体积分数
C
充入氦气
A的转化率
D
上升温度
C的体积分数
解析 催化剂不能影响化学平衡，B项不正确；容器体积不变，充入氦气，反应物和生成物的浓度均不转变，平衡不发生移动，A的转化率不变，C项不正确；该反应为放热反应，上升温度平衡逆向移动，C的转化率降低，D项不正确。
答案 A
8．700 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入确定量的CO和H2O，发生反应：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2＞t1)：
反应时间/min
n(CO)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
0.60
t1
0.80
t2
0.20
下列说法正确的是
( )。
A．反应在t1 min内的平均速率为：v(H2)＝ mol·L－1·min－1
B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡时n(CO2)＝0.40 mol
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大
D．温度上升至800 ℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
解析 本题主要考查了外界条件对平衡的影响、平衡常数的计算和应用等。由于在t1 min中内v(CO)＝ mol·L－1·min－1，依据速率之比等于化学方程式的化学计量数之比可知，A错；依据温度不变平衡常数不变，再结合反应化学方程式可知，B正确；增大反应物的浓度，平衡向右移动，自身的转化率减小，而另一种反应物的转化率增大，C正确；依据表中数据求得700 ℃时该反应的平衡常数为1,800 ℃时该反应的平衡常数为0.64，说明上升温度平衡左移，因此该反应是放热反应，D错。
答案 BC
9．温度为T K时，将0.40 mol的N2O4气体充入2.0 L固定容积的密闭容器中，反应：N2O4(g) 2NO2(g) ΔH＞0，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
时间/s
0
20
40
80
100
n(N2O4)/mol
0.40
－
0.20
－
0.10
n(NO2)/mol
0.00
0.24
－
0.60
0.60
下列说法正确的是
( )。
A．0～40 s的平均速率v(NO2)＝0.01 mol·L－1·s－1
B．T K时该反应的平衡常数为1.8
C．相同条件下，起始时若投入0.8 mol N2O4，达到平衡时，则c(NO2)＜0.60 mol·L－1
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.05 mol N2O4、0.7 mol NO2，反应达到平衡前v(正)＞v(逆)
解析 可见，0～40 s的v(NO2)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，A错误，T K时平衡常数K＝＝1.8，B正确；若起始投料加倍(0.80 mol N2O4)，若达到平衡与原平衡相同，则平衡时c(NO2)＝＝0.60 mol·L－1，考虑到此时平衡会左移，c(NO2)＜0.60 mol·L－1，C正确；D项条件下的Qc＝＞1.8＝K，故反应向逆反应方向进行，即v(正)＜v(逆)，D错误。
答案 BC
10．在容积为2 L的3个密闭容器中发生反应3A(g)＋B(g) xC(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
3 mol A、
2 mol B
6 mol A、
4 mol B
2 mol C
到达平衡的时间(min)
5
8
A的浓度(mol·L－1)
c1
c2
C的体积分数
w1
w3
混合气体密度(g·L－1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是
( )。
A．若x＜4，则2c1＞c2
B．若w3＝w1，可断定x＝4
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．容器甲中反应从开头到达平衡平均速率为v(A)＝0.3 mol·L－1·min－1
解析 对比甲、乙，乙的投料量是甲的2倍，通过“放大缩小”分析。丙的推断是建立x与4的关系上，即该反应是气体体积减小、还是不变、增大。A项，若甲、乙建立等效平衡，则2c1＝c2，但乙对于甲而言，相当于体积减小压强增大，由于x＜4，则平衡正向移动，所以2c1＞c2，正确；B项，起始甲中投入量不成化学计量数比，也没有方法按比例折算相等，故w3不行能等于w1，错；C项，起始乙投入的量是甲的2倍，依据质量守恒定律知，反应前后总质量不变，而容积体积又相等，故有2ρ1＝ρ2，正确；D项，v(A)＝，错误。
答案 AC
三、填空题
11．工业上正在争辩利用CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＝－49.0 kJ/mol
现将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示(图中字母后括号内的数对表示对应的坐标)：
回答下列问题：
(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的是______(填序号)。
a．0～1 min b．1～3 min
c．3～8 min d．8～11 min
(2)仅转变某一条件再进行试验，测得H2的物质的量随时间的变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ转变的条件可能是________________，曲线Ⅱ转变的条件可能是________________。
(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是________(填序号)。
a．容器内压强不再转变
b．容器内气体的密度不再转变
c．容器内气体的平均摩尔质量不再转变
d．容器内各物质的物质的量相等
解析 (1)图像中的斜率越大，速率越大。(2)曲线Ⅰ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时n(H2)较大，转变的条件应是上升温度，使平衡左移；曲线Ⅱ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时n(H2)较小，转变的条件应是增大压强，使平衡右移。(3)反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol是正反应气体体积缩小的放热反应。容器内压强、气体平均摩尔质量不再转变，则气体的总物质的量不再转变，说明反应已达到平衡，a、c符合题意；容器的体积不变，气体质量不变，密度始终不变，b不符合题意；容器内各物质的物质的量相等，不愿定达到平衡，d不符合题意。
答案 (1)a (2)上升温度 增大压强 (3)ac
12．向一容积不变的密闭容器中充入确定量A和B，发生如下反应：
xA(g)＋2B(s)yC(g) ΔH<0
在确定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：
(1)用A的浓度变化表示该反应0～10 min内的平均反应速率v(A)＝______________________。
(2)依据图示可确定x∶y＝________。
(3)0～10 min容器内压强________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)推想第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________K2(填“＞”、“＝”或“＜”)。
解析 (1)v(A)＝ mol·L－1·min－1＝0.02 mol·L－1·min－1。(2)x∶y＝(0.45－0.25)∶0.4＝1∶2。(3)开头反应向正方向进行，正向是气体物质的量增大的方向，容器体积不变，压强增大。(4)10 min时曲线的斜率增大，反应速率加快，可能是升温或使用催化剂；16 min时平衡逆向移动，转变条件只能是升温(正反应为放热反应)。(5)K＝，K1＝＝1.25，K2＝＝0.11，故K1>K2。
答案 (1)0.02 mol·L－1·min－1 (2)1∶2 (3)变大 (4)④⑥ ④ (5)>
13．某合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成甲醚等清洁燃料。由自然 气获得该合成气过程中可能发生的反应有：
①CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
ΔH1＝＋206.1 kJ·mol－1
②CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)
ΔH2＝＋247.3 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH3
请回答下列问题：
(1)在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。
图1
反应进行的前5 min内，v(H2)＝________；10 min时，转变的外界条件可能是____________________。
(2)如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
(3)反应③中ΔH3＝________。800 ℃时，反应③的平衡常数K＝1，测得该温度下密闭容器中某时刻各物质的物质的量见下表：
CO
H2O
CO2
H2
0.5 mol
8.5 mol
2.0 mol
2.0 mol
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是________(填代号)。
a．v正>v逆 b．v正<v逆
c．v正＝v逆 d．无法推断
(4)用该合成气制取甲醚的化学方程式为__________________。
该反应的原子利用率为________(设反应完全进行，用质量百分比表示)。
解析 (1)可依据图像先计算CH4的反应速率，再计算H2的生成速率。10 min时，转变的条件不行能是增大容器的体积(否则转变条件的瞬间CH4浓度应突然减小)，由于c(CH4)减小，平衡右移，故转变的条件可能是上升温度(或充入水蒸气)。(2)甲容器反应开头后压强增大，乙容器压强不变、体积增大，可看成是由甲减压得到乙，故乙容器的反应速率慢，平衡右移，CH4的转化率大。(3)依据盖斯定律，反应①减去反应②即可得到反应③，进而通过计算求得ΔH3。依据浓度商：＝0.94<K＝1，可知反应向正反应方向进行，即v正>v逆。(4)依据质量守恒定律可知，反应的化学方程式为2CO＋4H2===CH3OCH3＋H2O，可以求出甲醚质量占反应物总质量的71.9%。
答案 (1)0.3 mol·L－1·min－1 上升温度(或充入水蒸气)
(2)
(3)－41.2 kJ·mol－1 a
(4)2CO＋4H2===CH3OCH3＋H2O 71.9%
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