资源描述
化学平衡状态和移动
一、选择题(此题包括3小题,每题8分,共24分)
1.(2022·德州模拟)在一定温度下,恒容的密闭容器中,能表示合成氨反响:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)到达平衡状态的标志有 ( )
①容器中的压强不再发生变化;
②H2的生成速率与NH3的消耗速率之比为3∶2;
③混合气体的平均相对分子质量不变;
④容器内混合气体的密度不变;
⑤NH3的物质的量浓度不再变化;
⑥密闭容器中n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=1∶3∶2。
A.①④⑥ B.②③⑤
C.①③⑤ D.②④⑥
【解析】选C。该反响是气体物质的量变小的反响,压强不变说明反响到达平衡,①正确;H2的生成速率和NH3的消耗速率都表示的v(逆),②错误;反响中混合气体的总质量不变,假设平均相对分子质量不变,说明气体物质的量不变,反响已达平衡,③正确;恒容容器中混合气体的总质量和体积均无变化,故气体密度始终不变,④错误;物质的浓度不变,说明已达平衡,⑤正确;容器内气体物质的量之比等于化学计量数之比,与是否到达平衡无关,⑥错误。
2.(2022·余姚模拟)向一体积不变的绝热密闭容器中充入一定量的X(g)和Y(g),发生反响X(g)+2Y(g)3M(g)+N(s) ΔH>0,以下说法正确的选项是 ( )
A.平衡后再充入一定量的稀有气体使容器内压强增大,正、逆反响速率增大
B.容器内压强不再变化不能说明反响到达平衡状态
C.当反响到达平衡后,X和Y的浓度之比一定为1∶2
D.随着反响的进行,气体的平均相对分子质量减小
【解析】选D。充入一定量的稀有气体,压强增大,但参加反响的气体的浓度不变,反响速率不变,故A错误;反响前后体积不变,那么绝热密闭容器中,温度变化,压强变化,当压强不变时,可说明到达平衡状态,故B错误;X和Y的物质的量不确定,不能判断平衡浓度,故C错误;反响生成固体,那么气体的质量减小,物质的量不变,可知随着反响的进行,气体的平均相对分子质量减小,故D正确。
3.(2022·江苏七市联考)甲、乙是体积均为1.0 L的恒容密闭容器,向甲容器中参加0.1 mol CO2和0.3 mol炭粉,向乙容器中参加0.4 mol CO,在不同温度下发生反响:CO2(g)+C(s)2CO(g)。到达平衡时CO的物质的量浓度随温度的变化如下图。以下说法正确的选项是 ( )
A.曲线Ⅰ对应的是甲容器
B.a、b两点对应平衡体系中的压强之比:pa∶pb=14∶9
C.c点对应的平衡体系中,CO的体积分数大于
D.900 K时,起始向容器乙中参加CO、CO2、炭粉各1 mol,此时v正>v逆
【解析】选B。向甲容器中参加0.1 mol CO2和0.3 mol炭粉,发生反响:CO2(g)+C(s)
2CO(g),气体的物质的量增大,极限转化生成0.2 mol CO;向乙容器中参加
0.4 mol CO,那么乙中CO的浓度大,那么曲线Ⅰ对应的是乙容器,故A错误;a、b两点CO的浓度均为0.16 mol·L-1,那么
甲 CO2(g)+C(s)2CO(g)
开始 0.1 0
转化 0.08 0.16
平衡 0.02 0.16
乙 CO2(g)+C(s)2CO(g)
开始 0 0.4
转化 0.12 0.24
平衡 0.12 0.16
a、b两点对应平衡体系中的压强之比为=14∶9,故B正确;c点对应的平衡体系中,CO的浓度为0.08 mol·L-1,那么
甲 CO2(g)+C(s)2CO(g)
开始 0.1 0
转化 0.04 0.08
平衡 0.06 0.08
c点对应的平衡体系中,CO的体积分数为=,故C错误;升高温度,K增大,且1 100 K时平衡常数K=≈0.21,900 K时,起始向容器乙中参加CO、CO2、炭粉各1 mol,Qc=1>K(1 100 K)>K(900 K),平衡逆向移动,可知此时v正<v逆,故D错误。
【加固训练】
(2022·沈阳模拟)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),根据以上规律判断,以下结论正确的选项是 ( )
A.反响Ⅰ:ΔH>0,p2>p1
B.反响Ⅱ:ΔH<0,T1<T2
C.反响Ⅲ:ΔH>0,T2>T1;或ΔH<0,T2<T1
D.反响Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
【解析】选C。由反响Ⅰ的图象可知,温度越高,反响物A的转化率越小,故ΔH<0;由化学方程式中各物质的化学计量数可知,压强越大,A的转化率越高,故p2>p1,A项错误;由反响Ⅱ的图象中反响到达平衡的时间可知T1>T2,由图象信息可知T2时生成物C的物质的量高,即低温有利于平衡正向移动,故ΔH<0,B项错误;反响Ⅲ,假设ΔH<0,温度低,转化率高,由图象信息可知T2时生成物C的平衡体积分数大,故T2<T1;假设ΔH>0,温度高,转化率高,由图象信息可知T2时生成物C的平衡体积分数大,故T2>T1,C项正确;反响Ⅳ,ΔH<0,反响放热,升高温度时,A的平衡转化率降低,故T2<T1,D项错误。
二、非选择题(此题包括2小题,共26分)
4.(14分)(2022·西安模拟)向体积为2 L的固定密闭容器中通入3 mol X气体,在一定温度下发生如下反响:2X(g)Y(g)+3Z(g)
(1)经5 min后反响到达平衡,此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍,那么用Y表示的速率为____________ mol·L-1·min-1。
(2)假设上述反响在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行,在同一段时间内测得容器内的反响速率分别为甲:v(X)=3.5 mol·L-1·min-1;乙:v(Y)=
2 mol·L-1·min-1;丙:v(Z)=4.5 mol·L-1·min-1;丁:v(X)=0.075 mol·L-1·s-1。假设其他条件相同,温度不同,那么温度由高到低的顺序是(填序号)_____________
_________________。
(3)假设向到达(1)的平衡体系中充入氦气,那么平衡____________(填“向左〞“向右〞或“不〞)移动;假设从到达(1)的平衡体系中移走局部Y气体,那么平衡______
_____(填“向左〞“向右〞或“不〞)移动。
(4)假设在相同条件下向到达(1)所述的平衡体系中再充入0.5 mol X气体,那么平衡后X的转化率与(1)的平衡中X的转化率相比拟 ( )
A.无法确定
B.前者一定大于后者
C.前者一定等于后者
D.前者一定小于后者
(5)假设保持温度和压强不变,起始时参加X、Y、Z物质的量分别为a mol、b mol、c mol,到达平衡时仍与(1)的平衡等效,那么:a、b、c应该满足的关系为_________
_______________。
(6)假设保持温度和体积不变,起始时参加X、Y、Z物质的量分别为a mol、b mol、c mol,到达平衡时仍与(1)的平衡等效,且起始时维持化学反响向逆反响方向进行,那么c的取值范围应该为_____________________。
【解析】(1)压强之比等于气体的物质的量之比,那么依据三段式计算。设反响生成Y的物质的量为a。
2X(g) Y(g)+3Z(g)
起始/mol 3 mol 0 0
转化/mol 2a a 3a
平衡/mol 3 mol-2a a 3a
所以有3 mol-2a+a+3a=1.2×3 mol,a=0.3 mol,那么v(Y)=0.3 mol/(2 L×5 min)
=0.03 mol·L-1·min-1。
(2)将各个数据转化为用同一种物质来表示的反响速率,且单位一致,如用X来表示,那么当v(Y)=2 mol·L-1·min-1时,v(X)=4 mol·L-1·min-1;当v(Z)=4.5 mol·L-1·min-1时,v(X)=3 mol·L-1·min-1;丁对应的v(X)=0.075 mol·L-1·s-1×60 s·min-1=
4.5 mol·L-1·min-1,那么可以看出温度的上下顺序为丁>乙>甲>丙。
(3)等温等容条件下通入一种惰性气体,反响体系中的各组分的浓度没有改变,平衡不移动;假设移走局部Y气体,那么压强减小,平衡向气体的物质的量增大的方向移动。
(4)假设在等温等压条件下,通入X气体,那么与原平衡状态互为等效平衡,转化率不变,此时相当于压缩原平衡体系的体积,平衡会逆向移动,X的转化率减小。
(5)温度和压强不变的等效平衡,满足物质的量成比例,即c=3b,对于a的要求只需要a≥0即可。
(6)通过极限转化思想,将3 mol X全部转化到方程式右边,得到4.5 mol Z,即假设要满足等温等体积的等效平衡,那么c的最大值为4.5 mol,而(1)平衡时,Z的物质的量为0.9 mol,如果要求反响逆向进行,那么c必须大于0.9。
答案:(1)0.03 (2)丁>乙>甲>丙 (3)不 向右 (4)D (5)c=3b,a≥0 (6)0.9<c≤4.5
5.(12分)(2022·上饶模拟)党的十九大报告提出:加快生态文明体制改革,建设美丽中国。我国科技工作者掌握了工厂尾气的有毒气体NO无害化处理先进技术,变废为宝。
利用NO与Cl2在通常条件下反响可制得重要化工原料亚硝酰氯(ClNO):2NO(g)
+Cl2(g)2ClNO(g)
(1)在一定温度下,该反响于一恒容密闭容器中到达平衡,继续通入Cl2,逆反响速率____________(填“增大〞“减小〞或“不变〞)。
(2)在1 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图1:
反响开始到10 min时NO的平均反响速率v(NO)=____________。
(3)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随的变化图象如图2,那么A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是____________(填字母,下同)点。当=1.5时,到达平衡状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的____________点。
【解析】(1)在一定温度下,该反响于一恒容密闭容器中到达平衡,继续通入Cl2,有利于反响正向进行,整体反响速率增大,所以逆反响速率增大;
(2)根据图象,从反响开始到达10 min时,ClNO的生成速率v(ClNO)=
=0.1 mol·L-1·min-1,根据化学反响速率之比等于化学计量数之比,那么NO的消耗速率为v(NO)=v(ClNO)=0.1 mol·L-1·min-1;
(3)增大其中一种反响物的含量,有利于提高另一反响物的转化率,根据图象,随着增大,φ(ClNO)增大,即增大了NO的含量,那么其转化率减小,所以NO的转化率最大的为A点,根据图象,随着增大,φ(ClNO)增大,那么当=1.5时,φ(ClNO)最有可能是D点;
答案:(1)增大 (2)0.1 mol·L-1·min-1
(3)A D
一、选择题(此题包括3小题,每题6分,共18分)
1.(2022·保定模拟)可逆反响:3A(g)3B(?)+C(?) ΔH>0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,那么以下判断正确的选项是 ( )
A.B、C可能都是固体
B.B、C一定都是气体
C.假设B为固体,C一定是气体
D.B、C可能都是气体
【解析】选D。升高温度,化学平衡向正反响方向移动。假设要满足气体平均相对分子质量变小,应该有两种情况:①生成物气体的物质的量之和大于3,即B、C都应是气体;②生成物气体的物质的量之和等于3,且另有固体或液态物质生成,即C为固体,B为气体。B、C都是固体不符合;B和C一定都是气体不正确。
2.(双选)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反响:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,在容积为1 L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。以下说法不正确的选项是 ( )
A.H2转化率:c>b>a
B.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3
C.a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH,平衡不移动
D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,新平衡中H2的体积分数减小
【解析】选A、B。由图可知,当n(H2)/n(CO)=1.5时,CO的转化率a>b且大于T3下对应CO的转化率,当在温度为T3时,随着n(H2)/n(CO)增大,CO的转化率增大,H2的转化率减小,所以有a>b>c,故A错误;根据CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
ΔH<0,因为是放热反响,温度升高CO的转化率减小,由图可以看出,当
n(H2)/n(CO)相等时,T3>T2>T1,故B错误;a点时,CO的转化率为50%,起始时CO的物质的量为1 mol,H2的物质的量为1.5 mol,由此计算平衡常数为4,通过计算再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH的浓度商Qc=4,所以平衡不移动,故C正确; c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,在等温等容的条件下,投料比不变,相当于加压,平衡向正反响方向移动,新平衡H2的体积分数减小,故D正确。
3.(2022·合肥模拟)在恒温密闭容器中发生反响:
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH>0,反响到达平衡后,t1时缩小容器体积,x随时间(t)变化的关系如下图。x不可能是 ( )
A.v逆(逆反响速率)
B.ρ(容器内气体密度)
C.m(容器内CaO质量)
D.Qc(浓度商)
【解析】选C。t1时缩小容器体积,二氧化碳浓度增大,平衡逆向移动,逆反响速率先增大后减小,故A正确;t1时缩小容器体积,二氧化碳浓度增大,密度突然增大,随反响进行,二氧化碳质量减小,密度减小,故B正确;t1时缩小容器体积,压强增大,二氧化碳浓度增大,平衡逆向移动,容器内CaO质量减小,故C错误;t1时缩小容器体积,二氧化碳浓度增大,Qc=c(CO2) 先增大后减小,故D正确。
二、非选择题(此题包括2小题,共32分)
4.(14分)处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。
(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反响为
N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH几种物质的相对能量如下:
物质
N2O(g)
CO(g)
CO2(g)
N2(g)
相对能量/kJ·mol-1
475.5
283
0
393.5
①ΔH=____________kJ·mol-1, 改变以下“量〞,一定会引起ΔH发生变化的是____________(填代号)。
A.温度 B.反响物浓度
C.催化剂 D.化学计量数
② 有人提出上述反响可以用“Fe+〞作催化剂。其总反响分两步进行:
第一步:Fe++N2OFeO++N2;第二步:____________________________(写化学方程式)。
第二步反响不影响总反响到达平衡所用时间,由此推知,第二步反响速率______
_________第一步反响速率(填“大于〞或“等于〞)。
(2)在实验室,采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO,发生反响:I2O5 (s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。
①相对曲线a,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是 _____________。
②在此温度下,该可逆反响的平衡常数K=____________(用含x的代数式表示)。
(3)工业上,利用CO和H2合成CH3OH。在1 L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和 n mol H2,在250℃发生反响:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d四点中,CO的平衡转化率最大的点是_______________。
(4)有人提出,利用2CO(g)2C(s)+O2(g)消除CO对环境的污染,你的评价是(并说明原因)__________________(填“可行〞或“不可行〞)。___ _______。
【解析】(1)①ΔH=生成物所具有的总能量-反响物所具有的总能量=(393.5+
0-475.5-283) kJ·mol-1= -365 kJ·mol-1,反响热只与具体反响的化学计量数有关,与温度、压强、催化剂、转化率、反响物浓度等无关,应选D;
②根据催化剂定义,第二步反响中,中间产物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被复原成Fe+,FeO++COFe++CO2,第二步反响对总反响速率没有影响,说明第一步是慢反响,控制总反响速率,第二步反响速率大于第一步反响速率;
(2)①曲线b和曲线a的平衡状态相同,曲线b反响速率较大,对于气体分子数相同的反响,加压可以增大浓度,正、逆反响速率同倍数增大,参加催化剂,正、逆反响速率同倍数增大,平衡不移动,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是参加催化剂(或增大压强);
②设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反响,体积始终不变),平衡时,c(CO)
=(1-x)c mol·L-1,c(CO2)=xc mol·L-1,K==;
(3)图2中,b点代表平衡点,增大H2、CO的投料比,CO的平衡转化率增大,在a、b、c、d四点中,CO的平衡转化率最大的点是d;
(4)该反响是焓增、熵减反响,任何温度下自由能大于0,任何温度下不能自发进行,故不可行。
答案:(1)①-365 D
②FeO++COFe++CO2 大于
(2)①参加催化剂(或增大压强) ②
(3)d
(4)不可行 该反响是焓增、熵减反响,任何温度下自由能大于0,任何温度下不能自发进行,故不可行
5.(18分)(2022·深圳模拟)乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反响:
CH2(g)+H2(g)
(1)一定温度下,将a mol乙苯参加体积为V L的密闭容器中,发生上述反响,反响时间与容器内气体总压强的数据如表。
时间/min
0
10
20
30
40
总压强/100 kPa
1.0
1.2
1.3
1.4
1.4
①平衡时,容器中气体物质的量总和为____________mol,乙苯的转化率为____________;
②列式计算此温度下该反响的平衡常数K。
(2)实际生产时反响在常压下进行,且向乙苯蒸气中掺入水蒸气,利用热力学数据计算得到温度和投料比M对乙苯平衡转化率的影响可用如图表示。[M=]
①比拟图中A、B两点对应的平衡常数大小:KA____________KB;
②图中投料比(M1、M2、M3)的大小顺序为________________________;
③随着反响的进行,催化剂上的少量积炭使其活性减弱,水蒸气有助于恢复催化剂的活性,原因是 ________________(用化学方程式表示)。
【解析】(1)①根据阿伏加德罗定律,温度、体积一定时,压强之比等于气体物质的量之比,可知平衡时容器中气体物质的量总和为1.4a mol,由差量法可知生成H2的物质的量为0.4a mol,反响的乙苯为0.4a mol,故其转化率为40%。
(2)①分析题图中三条曲线,随温度升高,乙苯的转化率均增大,那么该反响为吸热反响,温度越高,化学平衡常数越大,故KA<KB;
②在压强不变的情况下,充入水蒸气,相当于对该反响体系减压,充入的水蒸气越多,压强减小的程度越大,减小压强会使平衡正向移动,乙苯的平衡转化率增大,故M1>M2>M3;③高温下,炭和水蒸气发生反响生成CO和H2。
答案:(1)①1.4a 40%
②设有x mol乙苯发生转化,利用三段式法进行计算,那么
+H2(g)
n(始)
/mol: a 0 0
n(变)
/mol: x x x
n(平)
/mol: a-x x x
a-x+x+x=1.4a x=0.4a
K===
(2)①< ②M1>M2>M3 ③C+H2OCO+H2
- 10 -
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
