|
第三单元 化学平衡的移动 一、选择题 1．对于达到平衡的可逆反应：X＋YW＋Z，增大压强则正、逆反应速率(v)的变化如图所示，分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是 ( )。 A．Z、W为气体，X、Y中之一为气体 B．Z、W中之一为气体，X、Y为非气体 C．X、Y、Z皆为气体，W为非气体 D．X、Y为气体，Z、W中至少有一种为气体 解析 由题意和图像可知，压强增大，正逆反应速率都增大，且平衡向正反应方向移动，这说明反应物和生成物中都有气体，且正反应是气体体积减小的反应。因此可以得出：X、Y都是气体，W、Z中只有一种为气体，符合这一条件的只有C选项 答案 C 2．在10 L密闭容器中，A、B、C三种气态物质构成了可逆反应体系；某温度时，A、B、C物质的量与时间的关系如图一，C的百分含量与温度的关系如图二。 下列分析不正确的是( ) A．0～4 min时，A的平均反应速率为0.1 mol/(L·min) B．该反应的平衡常数表达式为：K＝ C．由T1向T2变化时，v正>v逆 D．此反应的正反应为放热反应 解析 由图一知在4 min时A消耗0.4 mol，故0～4 min时，A的平均反应速率为：0.4 mol/(10 L×4 min)＝0.01 mol/(L·min)；根据图一所示A、B、C物质的量的变化，可知该可逆反应为：2A(g)＋B(g)C(g)，由此可知B正确；由图二知在T3时反应达到平衡，故在T3前，反应一直正向进行，v正>v逆；由T3升温到T4时，C%减小，说明平衡逆向进行，故可判知正反应为放热反应。 答案 A 3．某温度下的2 L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。下列说法正确的是( )。 X Y W n(起始状态)/mol 2 1 0 n(平衡状态)/mol 1 0.5 1.5 A.该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ B．升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH＞0 C．增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动 D．该温度下，再向容器中通入3 mol W，达到平衡时，n(X)＝2 mol 解析 根据提供数据，平衡建立过程中X、Y减少的物质的量分别为1 mol、0.5 mol，W增加的物质的量为1.5 mol，故该反应的化学方程式为2X(g)＋Y(g)3W(g)，化学平衡常数表达式为K＝，A错误；升高温度，若W的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH＜0，B错误；增大压强，正、逆反应速率均增大，但反应前后气体分子数不变，平衡不移动，C错误；该温度下，再向容器中通入3 mol W，等效于起始时充入4 mol X、2 mol Y，所达平衡与原平衡等效，X的百分含量不变，因此，达平衡时n(X)＝2 mol，D正确。 答案 D 4．H2和CO2在高温下发生反应：CO2(g)＋H2(g)高温(高温下)CO(g)＋H2O(g)。下表是986 ℃时，在容积不变的密闭容器中进行反应的四组数据： 编号 起始浓度/(mol·L－1) 平衡浓度/(mol·L－1) c0(H2) c0(CO2) c0(H2O) c0(CO) c(H2) c(CO2) c(H2O) c(CO) 1 1.0 1.0 0 0 0.44 0.44 0.56 0.56 2 1.0 2.0 0 0 0.27 1.27 0.73 0.73 3 0 0 2.0 2.0 0.88 0.88 1.12 1.12 4 0.2 0.4 0.6 0.8 0.344 0.544 0.456 0.656 下列叙述中正确的是 ( )。 ①该温度下反应的平衡常数约为1.62 ②该反应的平衡常数与反应的起始浓度无关 ③增大CO2的起始浓度，可使CO2的转化率增大 ④从反应开始至达到平衡状态，混合气体的密度没有发生改变 A．②③ B．①②③ C．①②④ D．①③ 解析 此温度下K＝＝＝1.62，平衡常数K只是温度的函数，与起始浓度无关，故①②正确；增大CO2起始浓度，CO2转化率降低，③错误；反应体系中各物质均为气体，且容积不变，故从始至终密度不变，④正确。 答案 C 5．某恒温密闭容器发生可逆反应： Z(？)＋W(？)===X(g)＋Y(？) ΔH，在t1时刻反应达到平衡，在t2时刻缩小容器体积，t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列有关说法中正确的是 ( )。 A．Z和W在该条件下至少有一个是为气态 B．t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等 C．若在该温度下此反应平衡常数表达式为K＝c(X)，则t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等 D．若该反应只在某温度T0以上自发进行，则该反应的平衡常数K随温度升高而增大 解析 从图中看出v(正)不随反应时间和压强改变而改变，说明反应物为固态或液体，则反应过程中生成物的平均摩尔质量也是一定值。所以A、B均不正确；平衡常数只与温度有关，该温度下平衡常数表达式为K＝c(X)，是一定值；C不正确；该反应只能在温度为T0以上才能自发进行，说明该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，D正确。 答案 D 6．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收： SO2(g)＋2CO(g)催化剂(催化剂g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＜0 若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( ) A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变 B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快 C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率 D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变 解析 反应中S为液体(l)两侧气体反应前后不一致，故随着反应的进行压强变化，A项错；平衡时，分离出硫，其他条件不变，正反应速率不变，B项错；平衡时，其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率减小，C项错；平衡常数仅与温度有关，故其他条件不变时，使用不同的催化剂，该反应的平衡常数不变，D项对。 答案 D 7．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．容器甲中反应从开始到达平衡平均速率为v(A)＝0.3 mol·L－1·min－1 解析 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，错误；B项，起始甲中投入量与化学方程式化学计量数比不等，故w3不可能等于w1，x的值也不能确定，错；C项，起始乙投入的量是甲的2倍，根据质量守恒定律知，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 C 二、非选择题 8．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)a Z(g)＋W(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0，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α；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)。 A．2 mol X、1 mol Y、1 mol Ar B．a mol Z、1 mol W C．1 mol X、0.5 mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol W D．2 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/℃ 200 250 300 350 平衡常数K 9.94 5.2 1 0.5 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，符合，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Q2＜Q1，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 mol · L－1，c(Y)＝0.5 mol·L－1，c(Z)＝c(W)＝0.5 mol·L－1，K＝＝0.5，则温度为350 ℃。 答案 (1)1 (2)AC (3)A (4)Q (5)N ＞ (6)350 9．将1 mol I2(g)和2 mol H2(g)置于某2 L的密闭容器中，在一定温度下发生反应： I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH<0，并达到平衡，HI的体积分数φ(HI)随时间变化如曲线(Ⅱ)所示，试回答问题： (1)达平衡时，I2(g)的物质的量浓度为________。 (2)若改变反应条件，在甲条件下φ(HI)的变化如曲线(Ⅰ)所示，在乙条件下φ(HI)的变化如曲线(Ⅲ)所示，则甲条件可能是________，乙条件可能是________(填入下列条件的序号)。 ①恒容条件下，升高温度 ②恒容条件下，降低温度 ③恒温条件下，缩小反应容器体积 ④恒温条件下，扩大反应容器体积 ⑤恒温、恒容条件下，加入适当催化剂 解析：(1)设达平衡时，I2(g)的物质的量浓度为x，依题意，有 I2(g)＋H2(g) 2HI(g) 起始物质的量(mol) 1 2 转化物质的量(mol) 1－2x 1－2x 2(1－2x) 平衡物质的量(mol) 2x 2－(1－2x) 2－4x 所以＝0.60，x＝0.05 mol/L。 (2)由曲线Ⅱ到曲线Ⅰ，缩短了化学平衡到达的时间，但由于HI的体积分数未变，故化学平衡并未发生移动。根据影响化学平衡移动的因素和规律，应选择③⑤。①②化学平衡都要移动，④会减慢反应速率。 答案：(1)0.05 mol/L (2)③、⑤ ④ 10．为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化剂作用下，通过下列反应：CCl4＋H2CHCl3＋HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。此反应伴随有副反应，会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸点为77 ℃，CHCl3的沸点为61.2 ℃。 (1)在密闭容器中，该反应达到平衡状态后，测得如下数据(假设不考虑副反应)。 实验序号 温度℃ 初始CCl4浓度/(mol·L－1) CCl4的平衡转化率 1 110 0.8 1.2 A 2 110 1 1 50% 3 100 1 1 B ①此反应的化学平衡常数表达式为________________，在110 ℃时平衡常数为________。 ②实验1中，CCl4的转化率A________50%(填"大于"、"小于"或"等于")。 ③实验2中，10 h后达到平衡，H2的平均反应速率为________。 ④实验3中，B的值________(选填序号)。 A．等于50% B．大于50% C．小于50% D．从本题资料无法判断 (2)120 ℃时，在相同条件的密闭容器中，分别进行H2的初始浓度为2 mol·L－1和4 mol·L－1的实验，测得反应消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3的百分含量(y%)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线)。 ①在图中的四条线中，表示H2起始浓度为2 mol·L－1的实验消耗CCl4的百分率变化曲线是________(选填序号)。 ②根据上图曲线，氢气的起始浓度为________mol·L－1时，有利于提高CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量。你判断的依据是_________________________________________________。 解析 (1)因CCl4的沸点为77 ℃，CHCl3的沸点为61.2 ℃，所以在110 ℃或100 ℃反应时各物质均为气态，其平衡常数K＝。110 ℃时，由实验2可知反应中各物质的平衡浓度均为0.5 mol·L－1，代入表达式计算得平衡常数为1。实验1和实验2的反应温度相同，所以其平衡常数相同，利用平衡常数相等，可以求出实验1中CCl4的平衡转化率，然后与50%比较，对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小。 (2)氢气浓度越大反应越快，消耗CCl4的百分率变化就越快，相反就比较慢，所以H2起始浓度为2 mol·L－1时，消耗CCl4的百分率变化曲线是c，H2的浓度越大，平衡正向移动的趋势越大，CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量也越大。 答案 (1)①K＝ 1 ②大于 ③0.05 mol·L－1·h－1 ④D (2)①c ②4 H2的浓度越大，平衡正向移动的趋势越大，CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量也越大 11．SiCl4在室温下为无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。如SiCl4先转化为SiHCl3，再经氢气还原生成高纯硅。一定条件下，在20 L恒容密闭容器中发生SiCl4转化为SiHCl3的反应：3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g) ΔH＝Q kJ·mol－1。2 min后达到平衡，H2与SiHCl3的物质的量浓度分别为0.1 mol·L－1和0.2 mol·L－1。 (1)从反应开始到平衡，v(SiCl4)＝________。 (2)该反应的平衡常数表达式为K＝________，温度升高，K值增大，则Q________0(填"＞"、"＜"或"＝")。 (3)若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl4和H2(假设Si足量)，当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H2的体积分数将________(填"增大"、"减小"或"不变")。 (4)原容器中，通入H2的体积(标准状况下)为________。 (5)平衡后，将容器的体积缩为10 L，再次达到平衡时，H2的物质的量浓度范围为________。 (6)图中x轴表示温度，y轴表示平衡混合气中H2的体积分数，a、b表示不同的压强，则压强a________b(填"＞"、"＜"或"＝")。 解析 (1)v(SiHCl3)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，v(SiCl4)∶v(SiHCl3)＝3∶4，v(SiCl4)＝0.075 mol·L－1·min－1。(2)温度升高，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应。(3)平衡后再充入与起始时等量的SiCl4和H2，相当于增大压强，平衡正向移动，H2的体积分数减小。(4)Δc(SiHCl3)＝0.2 mol·L－1，则Δc(H2)＝0.1 mol·L－1，则起始时c(H2)＝0.2 mol·L－1，物质的量为4 mol。标准状况下体积为V(H2)＝4 mol×22.4 L·mol－1＝89.6 L。(5)体积变为原来的一半，若平衡不移动，则浓度变为原来的2倍，压强增大，平衡正向移动，H2浓度减小，所以0.1 mol·L－1＜c(H2)＜0.2 mol·L－1。(6)压强增大，H2的体积分数减小，则A点压强大于B点。 答案 (1)0.075 mol·L－1·min－1 (2) ＞ (3)减小 (4)89.6 L (5)0.1 mol·L－1＜c(H2)＜0.2 mol·L－1 (6)＞ 1 |
|
|
