2019_2020学年高中化学课时作业10等效平衡及转化率问题含解析新人教版选修.doc

课时作业10等效平衡及转化率问题10基础训练1已知反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H197 kJmol1。在容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，平衡时有关数据如下：容器甲乙丙起始投料2 mol SO2、1 mol O22 mol SO3(g)4 mol SO3(g)平衡时n(SO3)(mol)n1n2n3反应放出或吸收的热量(kJ)Q1Q2Q3体系压强(Pa)p1p2p3平衡转化率123下列各式正确的是()A2n1n3BQ1Q2197C2p1p3D131解析：本题疑难之处是等效平衡的应用。2 mol SO3相当于2 mol SO2、1 mol O2，恒温恒容时，甲和乙完全等效，所以n1n2、p1p2(恒温恒容下气体的p与n成正比)；Q1197，则Q2197，Q1Q2197；1、2，121；将丙分两步完成，先将4 mol SO3充入2倍于乙体积的容器，与乙完全等效，此时丙的压强p3p2，然后将丙的体积压缩至与乙相同(压缩的瞬间p32p2)，增大压强，平衡向右移动，最终p32p2、n32n2、32、Q32Q2。由于n1n2，n32n2，则2n1n3，A项不正确；Q1Q2197，B项正确；p1p2，p32p2，故p32p1，C项错误；131，D项错误。答案：B2(2019年唐山一中调研)在一个真空固定体积的密闭容器内，充入10 mol N2和30 mol H2，发生合成氨反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，在一定温度下达到平衡，H2的转化率为25%。若在同一容器中充入NH3，欲达到平衡时的各成份的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入的NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率是()A15 mol25%B20 mol50%C20 mol75%D40 mol80%解析：恒温恒容下，若开始只充入NH3，欲达到平衡时的各成份的百分含量与原平衡相同，则二者为等效平衡，由于反应前后气体的化学计量数之和不相等，故平衡时对应组分的物质的量相等，需要氨气的物质的量10 mol220 mol，原平衡中参加反应的氢气为30 mol25%7.5mol，由方程式可知平衡时氨气的物质的量7.5 mol2/35 mol，故若开始只充入NH3，氨气的转化率(20 mol5 mol)/20 mol100%75%，故选C。答案：C3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：A4在一恒温、恒容的密闭容器中有如下平衡：H2(g)I2(g) 2HI(g)，已知H2和I2的起始浓度均是0.10 molL1，达到平衡时HI的浓度为0.16 molL1。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 molL1，则平衡时H2的浓度是()A0.16 molL1 B.0.08 molL1C0.04 molL1 D0.02 molL1解析：运用等效平衡规律处理。假设第一种情况反应体系的体积为V L，第二种情况反应体系的体积为2V L，则在等温条件下，两者建立等效平衡。其中H2的平衡浓度相同，为0.02 molL1(由第一种情况平衡时，HI的浓度为0.16molL1，可推知H2的转化浓度为0.08 molL1，则H2的平衡浓度为0.02 molL1)。这样，由第二种情况的体积为2V L压缩到V L时，平衡不移动，但H2、I2的HI的浓度均增大2倍，所以H2的平衡浓度为0.04 molL1。答案：C5(2019年山东烟台二中高二开学考试)体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，并达到平衡。在此过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率()A等于p%B大于p% C小于p%D无法判断解析：平衡后，欲保持乙的压强不变，就需要缩小体积，缩小体积时，乙的压强增大，平衡正向移动，所以，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率将大于甲的，即大于p%。答案：B6在一个盛有催化剂的容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，已知加入1 mol N2和4 mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3，在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变，对的状态，填写表中空白。编号起始状态物质的量平衡时NH3的物质的量N2H2NH3140a1.56010.5amn(n4m)解析：此题为恒温恒压条件，运用把一边“归零”换算成同一半边，要两平衡等效只要各物质的物质的量之比相同即可。以为例：设NH3的起始状态物质的量为x molN2(g)3H2(g) 2NH3(g)起始1(mol): 1 4 0起始2(mol): m n x一边归零为(mol): m n 0由恒温恒压规律可列式：解得：x2(n4m)答案：1.5a00.52(n4m)(n3m)a提高训练7某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)B(g) 2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是()A均减半B均加倍 C均增加1 molD均减小1 mol解析：原平衡A、B、C的物质的量之比为212，选项A、B“均减半”“均加倍”，与原平衡比例一致，为恒温、恒压条件下的等效平衡，因此平衡不移动；C可设想为两步加入，第一次加入1 mol A、0.5 mol B、1 mol C，此时平衡不移动，第二次再加入0.5 mol B(此法与一次性各加入1 mol等效)，增加反应物B的浓度，平衡正向移动；D中均减小1 mol，也可设想为两步进行，先将A减小1 mol、B减小0.05 mol、C减小1 mol，此时平衡不移动，再将B减小0.5 mol，减小反应物B的浓度，平衡逆向移动。答案：C8在体积、温度都相同的条件下，反应2A(g)2B(g) C(g)3D(g)分别从下列两条途径建立平衡：.A、B的起始物质的量均为2 mol；.C、D的起始物质的量分别为2 mol和6 mol。以下叙述中不正确的是()A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的平均相对分子质量相同C达平衡时，途径的反应速率vA等于途径的反应速率vAD达平衡时，途径所得混合气体的密度为途径所得混合气体密度的解析：途径中2 mol C和6 mol D按方程式转化为A、B，相当于4 mol A和4 mol B，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故在恒温、恒容条件下，途径和途径将建立等效平衡，A、B均正确；因为途径达平衡时各组分的浓度为途径的两倍，达平衡时途径的反应速率vA小于途径的反应速率vA，达到平衡时，途径所得混合气体的密度为途径所得混合气体密度的，C错误，D正确。答案：C9(2019年内蒙古赤峰市模拟)如图所示，左室容积为右室的两倍，温度相同，现分别按照如图所示的量充入气体，同时加入少量固体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡，打开活塞，继续反应再次达到平衡，下列说法不正确的是()A第一次平衡时，SO2的物质的量左室更多B通入气体未反应前，左室压强和右室一样大C第一次平衡时，左室内压强一定小于右室D第二次平衡时，SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2倍还要多解析：由于为恒容容器，1 mol Ar对化学平衡无影响，容器中发生的反应为2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。A项，若右室的容积与左室相等，左室和右室在相同条件达到的平衡状态相同，含有的SO2物质的量相等，右室在此平衡时将体积缩小为，增大压强，平衡向正反应方向移动，SO2物质的量减少，第一次平衡时，SO2物质的量左室更多，A项正确；B项，通入气体未反应前，左室气体总物质的量为2 mol1 mol1 mol4 mol，右室气体总物质的量为2 mol，左室容积为右室的两倍，温度相同，则左室压强和右室一样大，B项正确；C项，左室从正反应开始建立平衡，左室平衡时压强小于左室起始压强，右室从逆反应开始建立平衡，右室平衡时压强大于右室起始时压强，左室与右室起始压强相等，则第一次平衡时左室内压强一定小于右室，C项正确；D，若在容积为2倍左室容积的容器中起始充入4 mol SO2、2 mol O2，相同条件下达到平衡时SO2物质的量为左室SO2物质的量的2倍，打开活塞相当于容积为1.5倍左室容积的容器中起始充入2 mol SO2、1 mol O2、2 mol SO3(g)、1 mol Ar，等效于容积为1.5倍左室容积的容器中起始充入4 mol SO2、2 mol O2、1 mol Ar，相对于2倍左室容积的容器缩小体积，增大压强，平衡向正反应方向移动，SO2物质的量减小，即第二次平衡时，SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2物质的量的2倍要少，D项错误。答案：D10.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)B(g) C(g)(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B，到达平衡后，生成a mol C，这时A的物质的量为_mol。(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B，到达平衡后，生成C的物质的量为_mol。(3)若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，则x_mol，y_mol。平衡时，B的物质的量_(选填一个编号)。甲大于2 mol乙等于2 mol丙小于2 mol丁可能大于、等于或小于2 mol作出此判断的理由是_。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是_。.若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生下述反应。(5)开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。将b与(1)小题中的a进行比较_(选填一个编号)。甲ab乙ab丙ab丁不能比较a和b的大小作出此判断的理由是_。解析：.(1)A(g)B(g) C(g)起始量(mol) 1 1 0变化量 a a a平衡后 1a 1a aA的物质的量为(1a)mol。(2)在恒温、恒压下，若投入3 mol A和3 mol B，则所占体积为(1)中体积的3倍，由于A、B的投放比例与(1)相同，所达到的平衡状态与(1)相同，C的物质的量为(1)的3倍，即3a mol。(3)由于达到平衡时C的物质的量为3a mol，说明所达到的平衡状态与(2)中平衡为同一平衡，则若把C的起始量完全转化为A和B，A、B的物质的量应与(2)完全相等。A(g)B(g) C(g)起始量(mol) x 2 1将C完全转化 x1 3 0平衡后(mol) y (33a) 3a根据题意有：x13，x2mol，y(33a)mol，显然平衡时，B的物质的量也为(33a)mol。若投入A、B、C三种物质后，平衡不移动，C的物质的量不变，即3a1 mol时，B的物质的量为2 mol；若平衡向右移动，则3a1 mol，B的平衡量小于2 mol；若平衡向左移动，则3a1 mol，B的平衡量大于2 mol。(4)在(3)的平衡中，再加入3 mol C，所达到的平衡状态与(1)、(2)、(3)皆为等效平衡状态，因此C的物质的量分数为。.(5)中容器容积不变，而(1)中容器的容积缩小，所以(5)容器中的压强小于(1)容器中的压强，有利于逆向反应，故反应达到平衡后ab。答案：(1)1a(2)3a(3)233a丁若3a1，B的物质的量小于2 mol；若3a1，B的物质的量等于2 mol；若3a1，B的物质的量大于2 mol(4)(5)乙因为(5)中容器容积不变，而(1)中容器的容积缩小，所以(5)容器中的压强小于(1)容器中的压强，有利于逆向反应，故反应达到平衡后ab11. (2019年宝鸡模拟)在T 条件下，向1 L固定体积的密闭容器M中加入2 mol X和1 mol Y，发生如下反应：2X(g)Y(g) aZ(g)W(g) HQ kJmol1(Q0，a为正整数)。当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q1 kJ，物质X的转化率为；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，则(1)化学计量数a的值为_。(2)下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是_。A容器内压强一定 B.容器内气体的密度一定C容器内Z分子数一定 D.容器内气体的质量一定(3)温度维持T不变，若起始时向容器M中加入的物质的量如下列各项，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1 kJ的是_(稀有气体不参与反应)。A2 mol X、1 mol Y、1 mol ArBa mol Z、1 mol WC1 mol X、0.5 mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol WD2 mol X、1 mol Y、1 mol Z(4)温度维持T 不变，若起始时向容器M中加入4 mol X和6 mol Y，若达到平衡时容器内的压强减小了10%，则反应中放出的热量为_kJ。(5)温度维持T 不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N 中，加入2 mol X和1 mol Y发生如上反应并达平衡，则_(选填M或N)容器中的反应先达到平衡状态，容器中X的质量分数M_N(选填“”“”“”符号)。(6)已知：该反应的平衡常数随温度的变化如下表：温度/200250300350平衡常数K9.945.210.5若在某温度下，2 mol X和1 mol Y在容器M中反应达平衡， X的平衡转化率为50%，则该温度为_。解析：(1)由于反应物和生成物均为气体，气体的总质量不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，说明平衡向气体体积增大的方向移动，因此a等于1。(2)恒容，且是反应前后气体体积不等的反应，故压强不变，可以作为平衡的标志，A正确；由于反应物和生成物均为气体，气体的总质量固定，容器体积固定，所以密度一定，B、D错误；C项中Z分子数一定，说明平衡不移动，正确。(3)A项，充入“惰性气体”，不影响平衡的移动，正确；B项，从逆反应方向建立平衡，需要吸收能量，错误；C项，不能确定平衡建立的方向，若逆向建立平衡，则吸热，若正向建立平衡，则Q2Q1，错误；D项，增加Z的量，相当于平衡逆向移动，放出热量少，错误。(4)压强减少10%，说明气体的总物质的量减少10%，即1 mol，由2X(g)Y(g)Z(g)W(g)，可知当有2 mol X反应时，气体的总物质的量减少1 mol，说明有2 mol X参加反应，则放出热量为Q kJ。(5)由于这是气体体积减小的反应，所以恒压条件下，气体的体积减小，相对于原平衡，相当于加压，平衡正向移动，X的体积分数减小，化学反应速率加快，先达到平衡。(6)由题X的平衡转化率为50%，则平衡时c(X)1 molL1，c(Y)0.5 molL1，c(Z)c(W)0.5 molL1，K0.5，则温度为350。答案：(1)1 (2)AC (3)A (4)Q (5)N(6)350探究创新12有两个密闭容器A和B，A容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为21的SO2和O2的混合气体，并使A和B的容积相等，在保持400 的条件下使之发生如下反应：2SO2O22SO3。(1)达到平衡时所需要的时间A容器比B容器_，A容器中SO2的转化率比B容器_。(2)达到(1)所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，A容器化学平衡_移动，B容器化学平衡_移动。(3)达到(1)所述平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器SO3物质的量分数_；B容器中SO3的物质的量分数_。(填“增大”“减小”“不变”)答案：(1)短大(2)逆向不(3)不变增大11