化学平衡计算和图像

化学平衡计算和图像

1. 化学平衡的简单计算

2. 化学平衡的图像

 

二. 复习重点

1. 掌握化学平衡和化学平衡常数的有关计算。

2. 能准确识别平衡的图像，理解平衡图象的内在含义。

 

三. 复习过程

（一）化学平衡的简单计算

从高考化学试题分析来看，该类题目的主要特点是一题多点考查，即将反应速率、平均相对分子质量、浓度、压强、转化率、百分含量及化学方程式中系数的确定等问题相互渗透在一起，进行分析计算判断，题目具有较强的综合性和一定的难度。另外有些题目可体现一定的方法技巧，如极值法、差量法、守恒法等。

1、三个基本量：起始量、变化量、平衡量

aA（g） + bB（g）  cC（g） + dD（g）

起始物质的量（mol）  m        n               O      O

转化物质的量（mol）    ax          bx           cx     dx

平衡物质的量（mol）  （m-ax）（n-bx）          cx     dx

（1）反应物的平衡量==起始量－转化量

（2）生成物的平衡量==起始量＋转化量

（3）各物质的变化量（变化浓度）之比等于化学方程式中相应化学计量数之比

2、三个百分数：转化率、产率、百分含量

（1）反应物的转化率：可逆反应达到平衡状态时，某一指定反应物转化的物质的量（或浓度或体积）与起始物质的量（或起始浓度或体积）的比值。

转化率=n（转化）/n（起始）×100%=C（转化）/C（起始）×100%

（2）生成物的产率：可逆反应达到平衡状态时，生成物实际产量占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，则产率也越大。

产率=产物实际产量/理论产量×100%

（3）组分的百分含量：可逆反应不可能完全进行，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，某一指定组分的量占平衡总量的百分数。一般来讲，转化率越大，反应物的百分含量越低，生成物的百分含量越高。

组分的百分含量＝平衡某组分的量/混合物平衡总量×100%

3、三个常用公式

（1）Ｔ、Ｖ相同时，p_１／p_２＝ｎ_１／ｎ_２或p／△p＝ｎ／△ｎ

（2）混合气体的相对分子质量Ｍ^／＝ｍ／ｎ（运用质量守恒定律计算混合气体的质量ｍ，运用方程式的计量数计算混合气体的总物质的量ｎ）

（3）混合气体的密度Ｄ＝ｍ／Ｖ（运用质量守恒定律计算混合气体的质量ｍ，注意恒容和恒压对体积的影响）

 

［典型例题分析］

例1. 在一定条件下，某密闭容器中发生了如下反应：2SO₂（g）+O₂（g） 2SO₃（g）此反应为放热反应，反应达到平衡后，SO₂、O₂、SO₃的物质的量之比为3：2：5。保持其他条件不变，升温后达到新平衡时，SO₂、O₂的物质的量分别为1. 4mol和0. 9mol，此时容器内SO₃的物质的量应为（    ）

A. 1.8mol                     B. 2mol                       C. 2.2mol                            D. 2.4mol

分析：设旧平衡时SO₂、O₂、SO₃的物质的量分别为3x、2x、5x，升温后平衡向逆方向移动，设反应了ymolSO₃，则同时生成ymolSO₂和y／2molO₂，因而平衡时各组分物质的量分别为SO₂（3x+y）mol，O₂（2x+）mol，SO₃（5x—y）mol。所以，3x+y=1.4，2x+=0.9解得x=0.4mol，y=0.2mol。则新平衡时SO₃的物质的量=5×0. 4－0. 2=1. 8mol。答案A

 

例2. 在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO₂+O₂2SO₃,已知反应过程某一时刻SO₂、O₂、SO₃浓度分别为0.2mol·L^-1、0. 1mol·L^-1、0. 2mol·L^-1，达到平衡时浓度可能正确的是（    ）

A. SO₂、O₂分别为0. 4mol·L^-1、0. 2 mol·L^-1

B. SO₂为0. 25mol·L^-1

C. SO₂、SO₃均为0. 15mol·L^-1

D. SO₂为0. 24mol·L^-1、SO₃为0. 14mol·L^-1

分析：利用可逆反应的特点可以从正反应建立也可从逆反应建立即不能完全进行到底，再结合原子守恒即可得出B答案正确。答案B

 

例3. 在相同条件下（T－500K），有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gSO₂和1gO₂，乙容器中充入2gSO₂和2gO₂下列叙述错误的是（  ）

A. 化学反应速率乙>甲                                  B. 平衡后的浓度乙>甲

C. SO₂的转化率乙>甲                                     D. 平衡后SO₂的体积分数乙>甲

分析：将乙容器里的2gSO₂和2gO₂，可分割为两个1gSO和1gO₂，然后分别充入与甲等体积的丙、丁两容器，这样甲、丙、丁三容器建立平衡的途径及平衡状态一样，而乙容器这时可看成丙、丁两容器合并起来，这其实就是一个加压的过程，故平衡2SO₂+O2SO₃向正方向进行，所以乙中化学反应速率快，SO₂的转化率大，平衡后的浓度乙中大，而平衡后的SO₂的体积分数乙中小。答案D

 

例4. 在一密闭容器中，反应aA（g）bB（g）达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则（  ）

A. 平衡向正反应方向移动了                          B. 物质A的转化率减少了

C. 物质B的质量分数增加了                        D. a>b 

分析：假设容器体积增加一倍，平衡不移动，那么B的浓度应是原来的50%，而B的浓度现在是原来的60%，说明平衡向生成B的方向移动了，A的转化率变大，即向正反应方向移动了，体积增加一倍，即减小压强，故向体积扩大的方向进行，所以a<b。答案AC

 

例5. 1molCO和1molH₂O（气）在一定条件下反应达到平衡状态时，生成0.67molCO₂，若在上述相同条件下将H₂O（气）改为4mol，反应达平衡时，生成CO₂的物质的量可能是（   ）

A. 0.52mol                   B. 1.4mol                    C. 2mol                      D. 0.94mol

分析：1molCO全部反应完，应得到CO₂为1mol，故将H₂O（气）改为4mol时，平衡向右移动，生成的二氧化碳应大于0.67mol，但仍小于1mol。答案D

 

例6. 将2mol H₂O和2mol CO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H₂O（g）2H₂＋O₂，2CO＋O₂2CO₂

（1）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是      和      ，或      和      。（填它们的分子式）

（2）若平衡时O₂和CO₂的物质的量分别为 n（O₂）_平＝a mol， n（CO₂）_平＝b mol。试求n（H₂O）_平＝         。（用含a、b的代数式表示）

分析：本题设两问，其特点是从一般到特殊。答题时既可以顺着题序填空，也可以在全面审题后，先解答第（2）问，再解答第（1）问。从一般到特殊或从特殊到一般，都是分析解决各类问题常用的科学方法。（1）题设情境中同时存在两个反应的化学平衡，涉及5种气体。根据物质守恒可以写出3个关系式：

H原子守恒：2n（H₂O）_平+2 n（H₂）_平=4mol                       ①

O原子守恒：n（H₂O）_平+2 n（O₂）_平+ n（CO）_平+2 n（CO₂）_平=4mol  ②

C原子守恒：n（CO）_平+ n（CO₂）_平=2mol                          ③

由①可知，n（H₂O）_平和 n（H₂）_平两个量是直接相关的，知其一，则知其二；由③可知，n（CO）_平和 n（CO₂）_平的关系也是如此。若同时n（H₂O）_平和 n（H₂）_平两个量，或n（CO）_平和 n（CO₂）_平两个量，实际上只相当于增加了一个已知条件。

（2）将“n（O₂）_平＝a mol、n（CO₂）_平＝b mol”代入②、③，即可求n（H₂O）_平。第（2）问也可直接求解。

答案：（1）H₂O  H₂， CO  CO₂    （2）（2－2a－b） mol

 

（二）化学平衡的图像

化学反应速率和化学平衡的有关理论具有一定的抽象性，运用各种图象能直观地反映可逆反应的变化规律及特点，能从定性和定量两方面来分析和研究变化的因素、方向和程度。

1、ν-t图像

（1）分清正逆反应。一般正反应速率在上，平衡向正反应方向移动；逆反应速率在上，平衡向逆反应方向移动。

（2）分清瞬间变化点。一般改变反应物或生成物浓度，图像一点保持连续；改变反应物和生成物的浓度或改变压强或改变温度，两点突变；催化剂使正逆反应速率同等程度的增大而平衡不移动。

［典型例题分析］

例7. （2007年高考全国理综卷I）如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图，下列叙述与示意图不相符合的是（     ）

A. 反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等

B. 该反应达到平衡态I后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态II

C. 该反应达到平衡态I后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态II

D. 同一种反应物在平衡态I和平衡态II时浓度不相等

分析：由题给图示可知：平衡态I被破坏的瞬间正反应速率增加、逆反应速率不变，由此可确定平衡向正反应方向移动，平衡发生移动是增加反应物浓度的缘故。答案C

 

2、c-t图像

（1）分清反应物和生成物：浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物。

（2）分清消耗浓度和增加浓度：反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。

［典型例题分析］

例8. （2006广东）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是（   ）

A. 点a的正反应速率比点b的大 

B. 点c处反应达到平衡

C. 点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）处n（N₂）不一样

D. 其他条件不变，773K下反应至t₁时刻，n（H₂）比上图中d点的值大  

分析：判断瞬时速率一般用斜率法，由于a点斜率最大，反应速率大，A正确；图像纵坐标表示氨和氢气的物质的量，所以C点仅表示二者的物质的量相等，并没有达到平衡，B错；点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）曲线水平，表明已经达到平衡状态，说明两点处n（N₂）应是一样的，C错；该反应放热，温度升高时平衡逆向移动，随温度的升高氢气的转化率降低，则D正确。答案AD

 

3、出现拐点的图像

（1）分清拐点：先出现拐点的曲线先达到平衡，说明温度高或压强大或使用合适的催化剂。

（2）分清平台：不同的平台代表不同的平衡，平台的高低代表平衡的移动方向。

［典型例题分析］

例9. （2005北京）在一定温度不同压强（p₁＜p₂）下，可逆反应2X（g）2Y（g）＋Z（g）中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是（  ）

A             B              C             D

分析：由反应方程式可知，该反应的正反应是一个体积增大的反应，其它条件不变，增大压强时平衡向左移动，Z的体积分数减小，但增大压强时反应速率加快，首先达到平衡，则答案选B。答案B

 

4、两个变量的图像

转化率或百分含量等因素受到压强、温度两个变量的影响，图象中有三个变量，先确定一个变量，分析另外两个量的关系。

［典型例题分析］

例10. （2006江苏）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，下列结论正确的是（   ）

A. 反应Ⅰ：△H＞0，P₂＞P₁ 

B. 反应Ⅱ：△H＜0，T₁＞T₂

C. 反应Ⅲ：△H＞0，T₂＞T₁；或△H＜0，T₂＜T₁

D. 反应Ⅳ：△H＜0，T₂＞T₁

分析：反应Ⅰ的特点是正反应是体积减小的反应，若△H＞0，温度升高时，A的平衡转化率增大，则A错；反应IV为体积不变的反应，当△H＜0时，温度升高，A的平衡转化率减小，则T₂＜T₁，D错。答案B C

 

5. 综合图像

［典型例题分析］

例11. 在密闭容器中，有一定起始浓度的氙（Xe）和F₂反应，可得到三种氟化物。各种生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系如图所示（已知气体的分压之比等于物质的量之比）。

⑴420K时，发生反应的化学方程式为：____________________，若反应中消耗1 mol Xe，则转移电子______mol。

⑵600~800K时，会发生反应：XeF₆（g）XeF₄（g）+F₂（g），其反应热△H________0（填“＞”、“＝”或“＜”），理由是____________________________。

⑶900K时，容器中存在的组分有_________________。

分析：（1）由图像可知420K时主要生成XeF₆，反应方程式为：Xe＋3F₂＝XeF₆，当消耗1molXe时转移6mol电子。（2）因气体的体积之比等于物质的量之比，600K—800K时，XeF₆的分压随温度的升高而减小，说明平衡正向移动△H＞0。（3）根据图像可知，900K时含有的成分为：XeF₆、XeF₄、XeF₂、Xe、F₂。

答案：（1）Xe ＋3F₂＝XeF₆  6  （2）＞  随着温度的升高，XeF₆（g）XeF₄（g）+F₂（g），平衡向右移动，根据温度升高平衡向吸热反应方向移动的原理，该反应的△H＞0。（3）XeF₆、XeF₄、XeF₂、Xe、F₂。

 

例12. （2007年高考江苏卷）一定温度下可逆反应：A（s）＋2B（g）2C（g）＋D（g）；DH＜0。现将1molA和2molB加入甲容器中，将4molC和2molD加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t₁时两容器内均达到平衡状态（如图1所示，隔板K不能移动）。下列说法正确的是（     ）

     图1                      图2                      图3

A. 保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入1molA和2molB，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍

B. 保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均增大

C. 保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍

D. 保持温度和乙中的压强不变，t₂时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示（t₁前的反应速率变化已省略）

分析：由题意可知甲和乙是恒压等效平衡，即甲中C的浓度、体积分数与乙中C的浓度、体积分数相等，保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入1molA和2molB，相当于增加压强，与C选项保持温度不变，移动活塞P变化类似，平衡向气态物质的量减小的方向移动，由于A为固体，所以平衡逆向移动，即甲中C的浓度比乙中C的浓度的2倍要小，乙中C的体积分数比甲中C的体积分数的2倍要小，A、C错。升高温度，平衡逆向移动，B的体积分数均增大，B正确。保持温度和乙中的压强不变，t₂时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲中反应物和生成物浓度不变，不会出现速率差，平衡不移动，乙中反应物生成物浓度减小，相当于减小压强，平衡正向移动，D正确。答案BD

 

【模拟试题】

1. （2004理综）某温度下在密闭容器中发生如下反应：2M（g）+N（g）2E（g）,若开始时只充入2molE（g），达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2molM和1molN的混合气体达平衡时M的转化率为（  ）

A. 20%                        B. 40%                        C. 60%                       D. 80%

2. （2004广东）一定温度下，反应2SO₂+O₂2SO₃，达到平衡时，n（SO₂）:n（O₂）:n（SO₃）=2:3:4。缩小体积，反应再次达到平衡时，n（O₂）=0.8mol，n（SO₃）=1.4mol，此时SO₂的物质的量应是（   ）

A. 0.4 mol                        B. 0.6 mol                    C. 0.8 mol                    D. 1.2 mol

3. 在一定条件下，可逆反应 X（g） +3Y（g）2Z（g）达到平衡时，测得Y的转化率为37.5%,X的转化率为25%，则反应开始时充入容器中的X和Y的物质的量之比是（  ）

A.1:3                            B.3:1                            C.3:2                            D.1:2

4. CO（g）+H₂OCO₂（g）+H₂（g）△H<0，在温度t₁时达到平衡，c₁（CO）=c₁（H₂O）=1.0mol/L，其平衡常数为K₁。升高反应体系的温度至t₂时，反应物的平衡浓度分别为c₂（CO）和c₂（H₂O），平衡常数为K₂，则（  ）

A. K₁和K₂的单位均为mol/L                           B. K₂<K₁

C. c₂（CO）=c₂（H₂O）                                 D. c₁（CO）>c₂（CO）

5. 在某容积为2L的密闭容器内，加入0.2mol的CO和0.2mol的H₂O,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）△H=akJ/mol，反应达到平衡后，测得c（CO）：c（CO₂）=3：2，下列说法正确的是（  ）

A. 判断该反应达到平衡的依据是CO、H₂O、CO₂、H₂的浓度都相等

B. 反应放出的热量为0.04akJ

C. 平衡时H₂O的转化率为40%

D. 若将容器的体积压缩为1L,有利于该反应平衡正向移动

6. 已知在某温度下，将lmolSO₃充入一定容积的密闭容器中，反应达平衡时混合气体的压强比起始时增大了20％。若起始时充入1molSO₂和lmolO₂，在相同温度下建立平衡时，SO₂的转化率为（  ）

A. 20 %                       B. 20％~60 %                     C. 60 %                D. > 60 %

7. 某温度下在密闭容器中发生如下反应：2SO₂+O₂2SO₃（g），若开始时只充入2 molSO₃（g），达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入了2molSO₂和1molO₂的混合气体，达到平衡时SO₂的转化率为（  ）

A. 20%                        B. 40%                               C. 60%                 D. 80%

8. 向甲乙两个容积均为1L的恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB。相同条件下，发生下列反应：A（g）＋B（g）xC（g）；△H＜0。测得两容器中c（A）随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是（    ）

A. x可能等于2也可能等于3

B. 向平衡后的乙容器中充入氦气可使c（A）增大

C. 将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同

D. 若向甲容器中再充入2molA、2molB，则平衡时甲容器中0.78mol/L＜c（A）＜1.56mol/L

9. 一定温度下，某密闭容器中充入1molA₂和2molB₂，发生反应：A₂（g）＋B₂（g）2AB（g）。达到平衡后，生成a mol AB。当温度不变时，若起始加入的A₂、B₂、AB的物质的量分别为x、y、z，则下列说法不正确的是

A. 若保持容器体积不变，当x∶y＜1∶2，z＝0，则达新平衡状态时A的转化率一定升高

B. 若保持容器压强不变，当x∶y＝1∶2，z为任意值，则达新平衡状态时AB的物质的量为（x+y+z）/3

C. 若保持容器体积不变，当x∶y∶z＝1∶1∶a，则达新平衡状态时A的体积分数与原平衡时不同

D. 若保持容器压强不变，当x∶y＜1∶2，z＞0，则达新平衡状态时B的体积分数与原平衡时相同

10. 如图，Ⅰ是恒压密闭容器，Ⅱ是恒容密闭容器。

其它条件相同时，在Ⅰ、Ⅱ中分别加入2mol X和2mol Y，起始时容器体积均为V L，发生如下反应并达到平衡（X、Y状态未知）：2X（?）＋Y（?）aZ（g）。此时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1:3:2，则下列说法一定正确的是（  ）

A. 若X、Y均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：Ⅰ＞Ⅱ

B. 若X、Y不均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：Ⅰ＞Ⅱ

C. 若X为固态，Y为气态，则Ⅰ、Ⅱ中从起始到平衡所需时间相同

D. 平衡时Ⅰ容器的体积小于VL

11. 今有X（g）+Y（g）2Z（g）△H<0。从反应开始经过t₁后达到平衡状态，t₂ 时由于条件改变，平衡受到破坏，在t₃时又达到平衡，引起t₂→t₃曲线变化的原因是（    ）

A. 增大X或Y的浓度                                    B. 增大压强

C. 增大Z的浓度                                           D. 升高温度

12. （2001广东）反应：L（固）＋aG（气）bR（气）达到平衡时，温度和压强对该反应的影响如图所示：图中：压强p₁＞p₂，x轴表示温度，y轴表示平衡混合气中G的体积分数。据此可判断

A. 上述反应是放热反应                                 B. 上述反应是吸热反应

C. a＞b                                                          D. a＜b

13. 在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图，下列表述中正确的是

A. 反应的化学方程式为：2MN

B. t₂时，正逆反应速率相等，达到平衡 

C. t₃时，正反应速率大于逆反应速率

D. t₁时，N的浓度是M浓度的2倍

14. （2004广东18）下图曲线a表示放热反应X（g）＋Y（g）Z（g）＋M（g）＋N（g）进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应的过程按b曲线进行，可采取的措施是（   ）

A. 升高温度                B. 加大X的投入量     C. 加催化剂                D. 增大体积

15. 在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A（g）+3B（g）2C（g）；△H<0某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图，下列判断一定错误的是（  ）

A. 图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高

B. 图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高

C. 图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高

D. 图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高

16. 在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：2NO₂（g）O₂（g）+2NO（g）；ΔH＞0，达到平衡。当改变其中一个条件X，Y随X的变化符合图中曲线的是（   ）

A. 当X表示温度时，Y表示NO₂的物质的量

B. 当X表示压强时，Y表示NO₂的转化率

C. 当X表示反应时间时，Y表示混合气体的密度

D. 当X表示NO₂的物质的量时，Y表示O₂的物质的量

17. 下图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是（  ）

A. 上述可逆反应的正反应为放热反应

B. X、Y、Z均为气态

C. X和Y中只有一种是气态，Z为气态

D. 上述反应的逆反应的△H＞0

18. 在一定温度不同压强（p₁＜p₂）下，可逆反应2X（g）2Y（g）+Z（g）中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（ψ）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是（B）

19. 图中C%表示某反应物在体系中的百分含量，v表示反应速度，P表示压强，t表示反应时间。图（A）为温度一定时压强与反应速率的关系曲线；图（B）为压强一定时，在不同时间C%与温度的关系曲线。同时符合以下两个图像的反应是    

A. 4NH₃（气）+5O₂（气）4NO（气）+6H₂O（气）；△H=-808.7kJ/mol

B. N₂O₃（气）NO₂（气）+NO（气）；△H=+41.8kJ/mol

C. 3NO₂（气）+H₂O（液）2HNO₃（液）+NO（气）；△H=-261.3kJ/mol

D. CO₂（气）+C（固）2CO（气）；△H=+171.4kJ/mol

20. 对于反应A₂（g） + 2B₂（g）2AB₂（g）（正反应为放热反应），下列各图所表示的变化符合勒夏特列原理的是（D）

21. PCl₅的热分解反应为：PCl₅（g） PCl₃（g）＋Cl₂（g）

（1）写出反应的平衡常数表达式：

（2）已知某温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPCl₅，达到平衡后，测得容器内PCl₃的浓度为0.150mol/L。计算该温度下的平衡常数。

22. 一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu₂O/ZnO）：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）

根据题意完成下列各题：

（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝          ，升高温度，K值        （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v （H₂）＝              。

（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是       

a. 氢气的浓度减少

b. 正反应速率加快，逆反应速率也加快

c. 甲醇的物质的量增加

d. 重新平衡时n（H₂）/n（CH₃OH）增大

（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量CO₂有利于维持催化剂Cu₂O的量不变，原因是：_______________________________________（用化学方程式表示）。

23. 氮化硅是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：_□SiO₂＋_□C＋_□N_2□Si₃N₄＋_□CO

（1） 配平上述反应的化学方程式（将化学计量数填在方框内）；

（2）该反应中的氧化剂是__________，其还原产物是_____________。

（3）该反应的平衡常数表达式为K =_______________________；

（4）将知上述反应为放热反应，则其反应热DH________零（填“大于”、“小于”或“等于”）；升高温度，其平衡常数值________（填“增大”、“减小”或“不变”）；

（5）若使压强增大，则上述平衡向_______反应方向移动（填“正”或“逆”）；

（6）若已知CO生成速率为v （CO） =18 mol/（L·min），则N₂消耗速率为v （N₂） =__________mol/（L·min）。

24. 二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。

（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃： 2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g）。某温度下，SO₂的平衡转化率（ ）与体系总压强（p）的关系如图所示。根据图示回答下列问题：

①将2.0molSO₂和1.0molO₂置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于____________。

②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_______K（B）（填“＞”、“＜”或“=”＝。

（2）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：CH₄（g）＋4NO₂（g）=4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）；DH =－574kJ/mol，CH₄（g）＋4NO（g）=2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）；DH=－1160 kJ/mol

若用标准状况下4.48 L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子总数为_____________（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为_________kJ。

（3）新型纳米材料氧缺位铁酸盐（MFe₂O_x，3＜x＜4，M= Mn、Co、Zn或Ni）由铁酸盐（MFe₂O₄）经高温还原而得，常温下，它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去。转化流程如图所示：

请写出MFe₂O_x分解SO₂的化学方程式______________________________________（不必配平）。

25. 恒温下，将a molN₂与bmolH₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）

（1）若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13 mol，n_t（NH₃）=6 mol，计算a的值。

（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L（标准状况），其中NH₃的体积分数为25%。计算平衡时NH₃的物质的量。

（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）∶n（平）=_____________。

（4）原混合气体中，a∶b=_____________。

（5）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比，α（N₂）∶α（H₂）=________。

（6）平衡混合气体中，n（N₂）∶n（H₂）∶n（NH₃）=_____________。

 

 

 

【试题答案】

1. C     2. A        3. D        4. BC      5. C        6. D        7. C        8. D        9. BD      10. AC

11. D   12. BD    13. D      14. C      15. AB     16. AB     17. C      18. B       19. A      20. D

21. （1）K =        （2）K=0.45

22. （1）K＝；减小         （2）mol·（L·min）^－1

（3）b； c                                                 （4）Cu₂O＋CO2Cu＋CO₂

23. （1）3，6，2，1，6              （2）N₂； Si₃N₄

（3）K =                （4）小于；减小

（5）逆                                 （6）6

24. （1）①800 L·mol^－1  ② =

（2）1.60N_A（或1.6N_A）；173.4

（3）MFe₂O_x＋SO₂MFe₂O₄＋S。

25. （1）a＝16        （2）平衡时，n（NH₃）＝8 mol

（3）5∶4         （4）2∶3            （5）1∶2            （6）3∶3∶2