第2课时 反应条件对化学平衡的影响
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.能引起化学平衡移动的是( )
A.化学反应速率发生了变化
B.有气态物质参加的反应达到平衡后,改变了压强
C.由于某一条件的改变,使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的变化
D.改变了反应物浓度
2.对处于化学平衡的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定发生移动
3.
右图是恒温条件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.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡状态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
C.该反应达到平衡状态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
4.如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅,下列叙述正确的是( )
A.2NO2N2O4是放热反应
B.NH4Cl溶于水时放出热量
C.烧瓶(1)中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D.烧瓶(3)中气体的压强增大
5.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A.Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Cu与浓硫酸能反应,而不与稀硫酸反应
6.在体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y,进行如下可逆反应:X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0下列叙述正确的是( )
A.若继续充入X,平衡向正反应方向移动,Y的转化率增大
B.若继续充入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数减小
C.若移走部分W,平衡正向移动
D.平衡后移走X,上述反应的ΔH减小
7.对于反应X+Y(s)Z的平衡体系,若增大压强,Y的平衡转化率增大,则X和Z可能的状态是( )
A.X为气态,Z为固态
B.X为固态,Z为气态
C.X为气态,Z为气态
D.X为固态,Z为固态
8.向盛有5
mL
0.05
mol·L-1
FeCl3溶液的试管中加入5
mL
0.01
mol·L-1KSCN溶液,充分混匀,溶液颜色深浅不再变化后建立化学平衡FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl。下列叙述中,不正确的是( )
A.加水至溶液的体积加倍,溶液红色变浅,但化学平衡不移动
B.再滴加少量0.1
mol·L-1
KSCN溶液,溶液血红色变深,化学平衡右移
C.再滴加少量0.1
mol·L-1
NaOH溶液,会有红褐色沉淀产生,上部溶液血红色变浅,化学平衡左移
D.再滴加少量0.1
mol·L-1
FeCl3溶液,溶液血红色变深,化学平衡右移
9.铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应,化学方程式及对应的平衡常数如下:
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K'
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K″
请回答下列各题:
(1)反应①的平衡常数K'的表达式为 。?
(2)在不同温度下,K'和K″的值如下表所示:
T/K
K'
K″
973
1.47
2.36
1
173
2.15
1.67
a.反应①的正反应是 (填“吸热”或“放热”,下同)反应,反应②的正反应是 反应。?
b.现有可逆反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其正反应的焓变ΔH (填“>”或“<”)0。?
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施为 (填字母)。?
A.缩小容器容积
B.降低温度
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
关键能力提升练
10.在一容积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=Q
kJ·mol-1。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、容器容积的关系如下表所示:
容器容积/L
c(Y)/(mol·L-1)
T=100
℃
T=200
℃
T=300
℃
1
1.00
1.20
1.30
2
0.75
0.90
1.00
3
0.53
0.63
0.70
下列说法正确的是( )
A.m>n
B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减小
D.容积不变,温度升高,平衡逆向移动
11.工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体,同时有氢气生成。反应中,每生成3
mol
H2时放出30.8
kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是( )
A.Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B.Ⅱ图像中纵坐标可以表示镓的转化率
C.Ⅲ图像中纵坐标可以表示化学反应速率
D.Ⅳ图像中纵坐标可以表示体系内混合气体平均相对分子质量
12.一定条件下,在一个容积可变的密闭容器中充入2
mol
的气体A和1
mol的气体B发生反应:2A(g)+B(g)3C(g) ΔH>0。t1时刻反应达到平衡,并测得反应产物C在容器中的体积分数为φ1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变),反应产物C在容器中的体积分数的变化如图所示,则t2时刻改变的条件是( )
A.加入1
mol氦气
B.加入1
mol
C
C.增大压强
D.升高温度
13.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0 x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入稀有气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入稀有气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
14.将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变,N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
15.
一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.t2时改变的条件:只加入一定量的SO2
B.在t1时平衡常数K1等于t3时平衡常数K3
C.t1时平衡混合气的平均相对分子质量大于t3时的平均相对分子质量
D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数大于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
16.(2020山东德州高二上学期期末)某温度下,在一个2
L的密闭容器中,加入4
mol
A和2
mol
B进行如下反应:2A(g)+B(g)C(s)+3D(g),反应2
min后达到平衡,测得生成1.6
mol
C,下列说法不正确的是( )
A.前2
min
D的平均反应速率为1.2
mol·L-1·min-1
B.此时B的平衡转化率是80%
C.增大该体系的压强,平衡向逆方向移动
D.该温度下平衡常数K=432
17.在水溶液中橙红色的Cr2与黄色的Cr有下列平衡关系:
Cr2+H2O2Cr+2H+。把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈 色,因为 。?
(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈 色,因为 。?
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡 (填“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将 。?
学科素养拔高练
18.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表。
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
试回答下列问题。
(1)上述正向反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。?
(2)在800
℃发生上述反应,按下表中的物质的量投入恒容反应器,其中反应向正反应方向进行的有 (填“A”“B”“C”“D”或“E”)。?
选项
n(CO)
n(H2O)
n(H2)
n(CO2)
A
1
5
2
3
B
2
2
1
1
C
3
3
0
0
D
0.5
2
1
1
E
3
1
2
1
(3)已知在一定温度下,下列反应的平衡常数:
C(s)+CO2(g)2CO(g) K;
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1;
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) K2。
则K、K1、K2之间的关系是 。?
(4)若反应在500
℃时进行,设起始时CO和H2O的浓度均为0.02
mol·L-1,求该条件下CO的平衡转化率。
(5)已知下列反应:
CO(g)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-283
kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH=-286
kJ·mol-1
在V
L密闭容器中通入10
mol
CO和10
mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2
842
kJ,则T℃平衡常数K= 。?
-
11
-第2课时 反应条件对化学平衡的影响
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.能引起化学平衡移动的是( )
A.化学反应速率发生了变化
B.有气态物质参加的反应达到平衡后,改变了压强
C.由于某一条件的改变,使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的变化
D.改变了反应物浓度
答案C
解析对于反应前后气体物质的量不变的反应,体积改变时,压强、反应速率、浓度均发生变化,但平衡不移动。
2.对处于化学平衡的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定发生移动
答案B
解析如果正、逆反应速率改变幅度一样大,则平衡不移动,A错误;化学平衡发生移动,则速率一定改变,B正确;反应进行的程度与反应速率无关,C错误;改变压强,化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器体积不变的反应体系中充入“惰性”气体),平衡也不一定发生移动。
3.
右图是恒温条件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.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡状态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
C.该反应达到平衡状态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
答案C
解析化学反应达到平衡时正、逆反应的速率必定相等,A正确;在平衡状态Ⅰ的基础上瞬时增大了反应物浓度,反应产物浓度在瞬时不变,此时正反应速率瞬时增大,逆反应速率瞬时不变,随后又在新的条件下达到平衡,B正确;对于平衡状态Ⅰ减小反应物的浓度,正反应速率必然减小,显然与所给图示不符,C不正确;对同一种反应物而言只要平衡移动,该物质的量一定会发生变化,D正确。
4.如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅,下列叙述正确的是( )
A.2NO2N2O4是放热反应
B.NH4Cl溶于水时放出热量
C.烧瓶(1)中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D.烧瓶(3)中气体的压强增大
答案A
解析已知反应2NO2N2O4,NO2为红棕色气体,N2O4为无色气体。(1)中红棕色变深说明平衡左移,平均相对分子质量减小,而CaO和水反应放热,则该反应正反应方向为放热反应,A正确,C错误;(3)中红棕色变浅,说明平衡右移,而正反应为放热反应,则证明NH4Cl溶于水要吸收热量,平衡右移时,气体的物质的量减小,压强减小,B、D均错误。
5.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A.Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Cu与浓硫酸能反应,而不与稀硫酸反应
答案A
解析选项B、D为浓度不同所致,选项C为反应条件不同所致,唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
6.在体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y,进行如下可逆反应:X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0下列叙述正确的是( )
A.若继续充入X,平衡向正反应方向移动,Y的转化率增大
B.若继续充入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数减小
C.若移走部分W,平衡正向移动
D.平衡后移走X,上述反应的ΔH减小
答案A
解析B项,通入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数增大;C项,W为固体,改变其用量,平衡不移动;D项,ΔH只和方程式中的化学计量数及状态有关,与反应物的量无关。
7.对于反应X+Y(s)Z的平衡体系,若增大压强,Y的平衡转化率增大,则X和Z可能的状态是( )
A.X为气态,Z为固态
B.X为固态,Z为气态
C.X为气态,Z为气态
D.X为固态,Z为固态
答案A
解析增大压强,Y的平衡转化率增大,说明平衡向右移动,正反应方向是气体体积减小的方向,因此X为气态,Z为非气体。
8.向盛有5
mL
0.05
mol·L-1
FeCl3溶液的试管中加入5
mL
0.01
mol·L-1KSCN溶液,充分混匀,溶液颜色深浅不再变化后建立化学平衡FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl。下列叙述中,不正确的是( )
A.加水至溶液的体积加倍,溶液红色变浅,但化学平衡不移动
B.再滴加少量0.1
mol·L-1
KSCN溶液,溶液血红色变深,化学平衡右移
C.再滴加少量0.1
mol·L-1
NaOH溶液,会有红褐色沉淀产生,上部溶液血红色变浅,化学平衡左移
D.再滴加少量0.1
mol·L-1
FeCl3溶液,溶液血红色变深,化学平衡右移
答案A
解析在溶液中反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加水稀释,Q变大,K不变,即Q>K,平衡向左移动;加入SCN-或Fe3+,Q变小,使Q
K,平衡向左移动。
9.铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应,化学方程式及对应的平衡常数如下:
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K'
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K″
请回答下列各题:
(1)反应①的平衡常数K'的表达式为 。?
(2)在不同温度下,K'和K″的值如下表所示:
T/K
K'
K″
973
1.47
2.36
1
173
2.15
1.67
a.反应①的正反应是 (填“吸热”或“放热”,下同)反应,反应②的正反应是 反应。?
b.现有可逆反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其正反应的焓变ΔH (填“>”或“<”)0。?
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施为 (填字母)。?
A.缩小容器容积
B.降低温度
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
答案(1)K'= (2)a.吸热 放热 b.>
(3)C
解析由表中数据知:反应①随温度升高,K'值增大,说明反应①为吸热反应;同理可知反应②为放热反应。即有
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH'>0
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) ΔH″<0
用①式减去②式整理得反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=ΔH'-ΔH″>0。
关键能力提升练
10.在一容积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=Q
kJ·mol-1。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、容器容积的关系如下表所示:
容器容积/L
c(Y)/(mol·L-1)
T=100
℃
T=200
℃
T=300
℃
1
1.00
1.20
1.30
2
0.75
0.90
1.00
3
0.53
0.63
0.70
下列说法正确的是( )
A.m>n
B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减小
D.容积不变,温度升高,平衡逆向移动
答案C
解析当温度不变时,随着容器容积的扩大,Y物质的浓度不断减小,若平衡不发生移动,在某温度时,容器容积为2L时Y的浓度应为1L时的,但由图表可知事实上容器容积为2L时Y的浓度大于1L时的,即随着容器容积的扩大,压强的减小,平衡正向移动,故m0,故B、D错误。
11.工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体,同时有氢气生成。反应中,每生成3
mol
H2时放出30.8
kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是( )
A.Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B.Ⅱ图像中纵坐标可以表示镓的转化率
C.Ⅲ图像中纵坐标可以表示化学反应速率
D.Ⅳ图像中纵坐标可以表示体系内混合气体平均相对分子质量
答案A
解析由题意可知,反应的热化学方程式为2Ga(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8kJ·mol-1,Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率,升高温度或增大压强,反应速率增大,图像符合题意,A项正确;反应容器恒容,增大压强时平衡可能不移动,即镓的转化率不一定增大,B项错误;Ga是固体,其质量不影响反应速率,C项错误;压强不变,升高温度,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大;温度不变,增大压强,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大,D项错误。
12.一定条件下,在一个容积可变的密闭容器中充入2
mol
的气体A和1
mol的气体B发生反应:2A(g)+B(g)3C(g) ΔH>0。t1时刻反应达到平衡,并测得反应产物C在容器中的体积分数为φ1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变),反应产物C在容器中的体积分数的变化如图所示,则t2时刻改变的条件是( )
A.加入1
mol氦气
B.加入1
mol
C
C.增大压强
D.升高温度
答案D
解析氦气不参与反应,在恒压条件下加入氦气相当于减小压强,但反应前后气体分子数相等,平衡不移动,气体C的体积分数不变,A错误。增加C的物质的量,恒压条件下或恒容条件下都是等效平衡,气体C的体积分数不变,B错误。增大压强平衡不移动,气体C的体积分数不变,C错误。升高温度,平衡正向移动,气体C的体积分数增大,故D正确。
13.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0 x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入稀有气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入稀有气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
答案A
解析等压时,通入稀有气体后,第二个反应平衡向逆反应方向移动,反应器内温度升高,第一个反应平衡向逆反应方向移动,c的物质的量减小,A错误;等压时,通入z气体,第二个反应平衡向逆反应方向(放热反应方向)移动,所以体系温度升高,B正确;由于容器容积不变,通入稀有气体不影响各种物质的浓度,所以各反应速率不变,C正确;等容时,通入z气体,第二个反应平衡向逆反应方向移动,y的物质的量浓度增大,D正确。
14.将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变,N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
答案B
解析正反应是气体体积减小的反应,依据勒·夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动,但氮气的浓度仍然比原平衡大,A项不正确;正反应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,氮气的转化率减小,B项正确;充入一定量的氢气,平衡向正反应方向移动,氮气的转化率增大,而氢气的转化率减小,C项不正确;催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态,D项不正确。
15.
一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.t2时改变的条件:只加入一定量的SO2
B.在t1时平衡常数K1等于t3时平衡常数K3
C.t1时平衡混合气的平均相对分子质量大于t3时的平均相对分子质量
D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数大于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
答案B
解析t2时,v正(SO2)突然增大,且达到平衡后速率恢复至原来的速率,如果只加入一定量的SO2,达到新的平衡后,反应速率会大于原来的速率,A错误;平衡常数只与温度有关,一定温度下,K值不变,B正确;平衡状态相同,各物质的百分含量相同,平均摩尔质量相同,故C、D错误。
16.(2020山东德州高二上学期期末)某温度下,在一个2
L的密闭容器中,加入4
mol
A和2
mol
B进行如下反应:2A(g)+B(g)C(s)+3D(g),反应2
min后达到平衡,测得生成1.6
mol
C,下列说法不正确的是( )
A.前2
min
D的平均反应速率为1.2
mol·L-1·min-1
B.此时B的平衡转化率是80%
C.增大该体系的压强,平衡向逆方向移动
D.该温度下平衡常数K=432
答案C
解析在2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行反应:2A(g)+B(g)C(s)+3D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,则:
2A(g)+B(g)C(s)+3D(g)
开始/mol
4
2
0
0
转化/mol
3.2
1.6
1.6
4.8
平衡/mol
0.8
0.4
1.6
4.8
v(D)==1.2mol·L-1·min-1,故A正确;达到平衡时,参加反应的B的物质的量为1.6mol×2=3.2mol,故B的转化率为×100%=80%,故B正确;该反应为气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,故C错误;该温度下平衡常数K==432,故D正确。
17.在水溶液中橙红色的Cr2与黄色的Cr有下列平衡关系:
Cr2+H2O2Cr+2H+。把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈 色,因为 。?
(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈 色,因为 。?
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡 (填“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将 。?
答案(1)黄 OH-与H+结合生成水,使平衡向右移动,Cr浓度增大,溶液由橙色变为黄色
(2)橙 H+的浓度增大,平衡向左移动,Cr2的浓度增大,溶液又由黄色变为橙色
(3)向右移动 逐渐变浅,直至无色
解析加碱中和溶液中的H+,平衡右移,溶液中Cr的浓度增大;加酸使平衡左移,溶液中Cr2的浓度增大;加Ba(NO3)2溶液发生的反应为Ba2++CrBaCrO4(黄色)↓,平衡向右移动,溶液颜色将由橙色逐渐变浅,直至无色。
学科素养拔高练
18.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表。
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
试回答下列问题。
(1)上述正向反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。?
(2)在800
℃发生上述反应,按下表中的物质的量投入恒容反应器,其中反应向正反应方向进行的有 (填“A”“B”“C”“D”或“E”)。?
选项
n(CO)
n(H2O)
n(H2)
n(CO2)
A
1
5
2
3
B
2
2
1
1
C
3
3
0
0
D
0.5
2
1
1
E
3
1
2
1
(3)已知在一定温度下,下列反应的平衡常数:
C(s)+CO2(g)2CO(g) K;
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1;
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) K2。
则K、K1、K2之间的关系是 。?
(4)若反应在500
℃时进行,设起始时CO和H2O的浓度均为0.02
mol·L-1,求该条件下CO的平衡转化率。
(5)已知下列反应:
CO(g)+O2(g)CO2(g)
ΔH=-283
kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)H2O(l)
ΔH=-286
kJ·mol-1
在V
L密闭容器中通入10
mol
CO和10
mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2
842
kJ,则T℃平衡常数K= 。?
答案(1)放热 (2)BCE
(3)K= (4)75% (5)0.44(或)
解析(1)由表中数据知,化学平衡常数随温度的升高而减小,说明正反应为放热反应。
(2)当Q(3)由反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)减去反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)即可得反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),则K=。
(4)设平衡时CO转化了xmol·L-1,则:
CO(g)+ H2O(g)H2(g)+CO2(g)
0.02
0.02
0
0
x
x
x
x
0.02-x
0.02-x
x
x
K=
==9
解得x=0.015
CO的平衡转化率=×100%=75%。
(5)设平衡时CO转化了ymol,则:
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
初始物质的量/mol
10
10
0
0
转化物质的量/mol
y
y
y
y
平衡物质的量/mol
10-y
10-y
y
y
由题意得:(10-y)×283kJ+286kJ·y=2842kJ,解得y=4
则平衡时CO、H2O、H2、CO2的物质的量分别为6mol、6mol、4mol、4mol,则
K=≈0.44
-
11
-第1课时 化学平衡常数 平衡转化率
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数不是一个常数
B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.反应产物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时,v(正)2.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是( )
A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大
C.温度越高,K一定越大
D.如果m+n=p,则K=1
3.对于化学反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,要使该反应的平衡常数增大,可以采取的措施有( )
A.增大N2O4的浓度
B.增大NO2的浓度
C.升高体系的温度
D.减小压强
4.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡时,c平(H2)=0.5
mol·L-1,c平(HI)=4
mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为
( )
A.9
mol2·L-2
B.16
mol2·L-2
C.20
mol2·L-2
D.25
mol2·L-2
5.在一定温度下,将100
mol
N2、H2的混合气体充入密闭的恒压容器中反应,达到平衡时,测得反应后混合气体的密度是反应前混合气体密度的1.25倍,且反应后混合气体的平均式量为15.5,则平衡时N2转化率为( )
A.20%
B.25%
C.30%
D.40%
6.H2和CO2在高温下发生反应:CO2(g)+H2(g)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)
c始(H2)
c始(CO2)
c始(H2O)
c始(CO)
c平(H2)
c平(CO2)
c平(H2O)
c平(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在986
℃时该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
7.在298
K时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1
600
mol-2·L2
C.增大压强,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
8.某温度下,向容积为2
L的密闭反应器中充入0.10
mol
SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为( )
A.3.2×103
mol·L-1
B.1.6×103
mol·L-1
C.8.0×102
mol·L-1
D.4.0×102
mol·L-1
9.可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749
K时,K=,则:
(1)当CO和H2O的起始浓度均为2
mol·L-1时,达到平衡后CO的转化率为 。?
(2)当CO的起始浓度仍为2
mol·L-1,H2O的起始浓度为6
mol·L-1时,达到平衡后CO的转化率为 。?
关键能力提升练
10.298
K时,各反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) K=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K=2×1081
mol-1·L
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K=4×10-92mol·L-1
则常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放氧的倾向最大的是( )
A.①
B.②
C.③
D.无法判断
11.一定条件下,将一定量的A、B的混合气体充入密闭容器中发生下列反应:2A(g)+2B(g)C(g)+D(g) ΔH>0。当由M点平衡到N点平衡过程中,温度与对应变化及M、N平衡混合气中某些气体的物质的量如图所示。则平衡M点到平衡N点过程中B的转化率是( )
A.24%
B.30%
C.60%
D.48%
12.已知反应①CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在某相同的温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时温度升高,若H2的浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下增大压强,H2浓度一定减小
13.一定温度下,在一个容积为1
L的密闭容器中,充入1
mol
H2(g)和1
mol
I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%,该温度下,在另一个容积为2
L的密闭容器中充入1
mol
HI(g)发生反应HI(g)H2(g)+I2(g),则下列判断正确的是( )
A.后一反应的平衡常数为1
B.后一反应的平衡常数为0.5
C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为0.25
mol·L-1
D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度0.5
mol·L-1
14.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0,在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是( )
A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大
B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时,反应达到平衡
D.其他条件不变,使用高效催化剂,可使废气中氮氧化物的转化率增大
15.CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg与温度(T)的关系曲线如图。下列说法正确的是( )
A.通过升高反应炉的高度,延长矿石和CO接触的时间,能减少尾气中CO的含量
B.CO不适宜用于工业冶炼金属Cr
C.CO还原PbO2的反应ΔH>0
D.工业冶炼金属Cu时,高温有利于提高CO的转化率
16.
一定条件下发生反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH>0,达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
( )
A.压强:p1>p2
B.b、c两点对应的平衡常数:KcC.a点:2v正(NH3)=3v逆(H2)
D.a点:NH3的转化率为
17.已知:MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g) ΔH>0,在密闭容器中投入过量碳酸镁在温度T时反应达到平衡,p(CO2)=4
MPa。
(1)该平衡常数表达式K= 。?
(2)若反应体系的体积不变,升高温度,则p(CO2)将 (填“增大”“减小”或“不变”)。?
(3)若反应温度T不变,将反应体系的体积缩小至原来的一半,则此过程中p(CO2)的变化范围为 。?
学科素养拔高练
18.为了缓解温室效应,科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。其中一种方案是利用CO2制备CH4。300
℃时,向2
L恒容密闭容器中充入2
mol
CO2和8
mol
H2,发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(1)①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)= 。?
②300
℃时,反应的平衡常数K= 。?
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2
mol
CO2和8
mol
H2,重新达到平衡时CH4的浓度 (填字母)。?
A.等于0.8
mol·L-1
B.等于1.6
mol·L-1
C.0.8
mol·L-1mol·L-1
D.大于1.6
mol·L-1
(2)300
℃时,如果该容器中有1.6
mol
CO2、2.0
mol
H2、5.6
mol
CH4、4.0
mol
H2O(g),则v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。?
(3)已知200
℃时,该反应的平衡常数K=61.8
mol-2·L2。则ΔH (填“>”“<”或“=”)0。?
11第1课时 化学平衡常数 平衡转化率
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数不是一个常数
B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.反应产物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时,v(正)答案C
解析平衡常数K是温度的函数,A错误;平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数,如反应H2(g)+I2(g)2HI(g),K(正)=,K(逆)=,所以K(正)=,B错误、C正确;生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K,说明反应未达到化学平衡状态,此时v(正)>v(逆),D错误。
2.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是( )
A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大
C.温度越高,K一定越大
D.如果m+n=p,则K=1
答案A
解析K值越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K值只是温度的函数,温度一定,K值一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,C错误;K=,由m+n=p,无法判断K的大小,D错误。
3.对于化学反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,要使该反应的平衡常数增大,可以采取的措施有( )
A.增大N2O4的浓度
B.增大NO2的浓度
C.升高体系的温度
D.减小压强
答案C
解析浓度、压强不影响平衡常数,题给反应正反应为吸热反应,升高温度时平衡正向移动,平衡常数增大。故选C。
4.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);②2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡时,c平(H2)=0.5
mol·L-1,c平(HI)=4
mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为
( )
A.9
mol2·L-2
B.16
mol2·L-2
C.20
mol2·L-2
D.25
mol2·L-2
答案C
解析根据反应②2HI(g)H2(g)+I2(g)可知,消耗的c(HI)=2c平(H2)=1mol·L-1,再结合反应①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)可知,c平(NH3)=c始(HI)=1mol·L-1+4mol·L-1=5mol·L-1。因此该温度下,反应①的平衡常数K=c平(NH3)·c平(HI)=5mol·L-1×4mol·L-1=20mol2·L-2。
5.在一定温度下,将100
mol
N2、H2的混合气体充入密闭的恒压容器中反应,达到平衡时,测得反应后混合气体的密度是反应前混合气体密度的1.25倍,且反应后混合气体的平均式量为15.5,则平衡时N2转化率为( )
A.20%
B.25%
C.30%
D.40%
答案B
解析设起始时N2物质的量为a,H2物质的量为b,反应掉N2物质的量为x,依题意可得:
N2+ 3H22NH3
起始:
a
b
0
转化:
x
3x
2x
平衡:
a-x
b-3x
2x
解得: α(N2)=×100%=25%。
6.H2和CO2在高温下发生反应:CO2(g)+H2(g)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)
c始(H2)
c始(CO2)
c始(H2O)
c始(CO)
c平(H2)
c平(CO2)
c平(H2O)
c平(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在986
℃时该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
答案C
解析由题中数据可得,在298K时该反应的平衡常数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;反应体系中均为气态物质,且容积不变,故从始至终密度不变,④正确。
7.在298
K时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1
600
mol-2·L2
C.增大压强,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
答案C
解析首先根据表中数据(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2推导出可逆反应:X+3Y2Z。设平衡时转化的X的物质的量浓度为xmol·L-1,依题意可得:
X(g)+3Y(g)2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
转化浓度/(mol·L-1)
x
3x
2x
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
则x=0.05,显然X的转化率为50%,A正确。
反应X(g)+3Y(g)2Z(g)的平衡常数K=,代入数据K=1600mol-2·L2,B正确;增大压强不可能使平衡常数增大,C错误;K只与温度有关,因此改变温度可以改变此反应的平衡常数,D正确。
8.某温度下,向容积为2
L的密闭反应器中充入0.10
mol
SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为( )
A.3.2×103
mol·L-1
B.1.6×103
mol·L-1
C.8.0×102
mol·L-1
D.4.0×102
mol·L-1
答案A
解析 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0
0
0.05
转化浓度/(mol·L-1)
0.01
0.005
0.01
平衡浓度/(mol·L-1)
0.01
0.005
0.04
则平衡常数K=,代入数据可得K=3.2×103mol-1·L,A正确。
9.可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749
K时,K=,则:
(1)当CO和H2O的起始浓度均为2
mol·L-1时,达到平衡后CO的转化率为 。?
(2)当CO的起始浓度仍为2
mol·L-1,H2O的起始浓度为6
mol·L-1时,达到平衡后CO的转化率为 。?
答案(1)60% (2)85%
解析(1)设平衡时CO转化了xmol·L-1,根据“三段式”分析:
CO+H2OCO2+H2
初始浓度/(mol·L-1)
2
2
0
0
转化浓度/(mol·L-1)
x
x
x
x
平衡浓度/(mol·L-1)
2-x
2-x
x
x
K=,解得x=1.2;则平衡时CO的转化率为×100%=60%。
(2)设平衡时CO转化了ymol·L-1,根据“三段式”分析:
CO+H2OCO2+H2
初始浓度/(mol·L-1)
2
6
0
0
转化浓度/(mol·L-1)
y
y
y
y
平衡浓度/(mol·L-1)
2-y
6-y
y
y
平衡常数K=,解得:y≈1.7,则平衡时CO的转化率为×100%=85%。
关键能力提升练
10.298
K时,各反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) K=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K=2×1081
mol-1·L
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K=4×10-92mol·L-1
则常温下,NO、H2O、CO2三种化合物分解放氧的倾向最大的是( )
A.①
B.②
C.③
D.无法判断
答案A
解析要判断NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小。由计算可知:①2NO(g)N2(g)+O2(g)
K=1×1030,②2H2O(g)2H2(g)+O2(g) K=5×10-82,③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K=4×10-92。平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。
11.一定条件下,将一定量的A、B的混合气体充入密闭容器中发生下列反应:2A(g)+2B(g)C(g)+D(g) ΔH>0。当由M点平衡到N点平衡过程中,温度与对应变化及M、N平衡混合气中某些气体的物质的量如图所示。则平衡M点到平衡N点过程中B的转化率是( )
A.24%
B.30%
C.60%
D.48%
答案A
解析由图像知Δn(A)=Δn(B)=1.5mol-0.3mol=1.2mol,所以Δn(B)=1.2mol,α(B)=×100%=×100%=24%,故A正确。
12.已知反应①CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在某相同的温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时温度升高,若H2的浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下增大压强,H2浓度一定减小
答案A
解析在书写平衡常数表达式时,纯固体物质不能出现在平衡常数表达式中,A正确;由于反应③=反应①-反应②,因此反应③的平衡常数K=,B错误;对于反应③,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,因此ΔH<0,C错误;对于反应③,在恒温恒容下增大压强,如充入惰性气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。
13.一定温度下,在一个容积为1
L的密闭容器中,充入1
mol
H2(g)和1
mol
I2(g),发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g),经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%,该温度下,在另一个容积为2
L的密闭容器中充入1
mol
HI(g)发生反应HI(g)H2(g)+I2(g),则下列判断正确的是( )
A.后一反应的平衡常数为1
B.后一反应的平衡常数为0.5
C.后一反应达到平衡时,H2的平衡浓度为0.25
mol·L-1
D.后一反应达到平衡时,HI(g)的平衡浓度0.5
mol·L-1
答案B
解析前一反应达平衡时c平(H2)=c平(I2)=0.5mol·L-1,c平(HI)=1mol·L-1,则平衡常数K1==4,而后一反应的平衡常数K2==0.5,A项错误,B项正确;设后一反应达平衡时c平(H2)=xmol·L-1,则平衡时c平(I2)=xmol·L-1,c平(HI)=(0.5-2x)mol·L-1,K2==0.5,代入相关数据解得x=0.125,故平衡时c平(HI)=0.25mol·L-1,C、D项错误。
14.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0,在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是( )
A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大
B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时,反应达到平衡
D.其他条件不变,使用高效催化剂,可使废气中氮氧化物的转化率增大
答案C
解析升高温度时平衡向逆反应方向移动,平衡常数的值减小,A错误。增大NH3的浓度时,氮氧化物转化率增大,B错误。当v正(NO)∶v逆(N2)=1∶2时,反应达到平衡,C正确。使用催化剂不能改变化学平衡,故使用高效催化剂时氮氧化物转化率不变,D错误。
15.CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg与温度(T)的关系曲线如图。下列说法正确的是( )
A.通过升高反应炉的高度,延长矿石和CO接触的时间,能减少尾气中CO的含量
B.CO不适宜用于工业冶炼金属Cr
C.CO还原PbO2的反应ΔH>0
D.工业冶炼金属Cu时,高温有利于提高CO的转化率
答案B
解析根据图示信息可知,升高反应炉的高度,不是都能减少尾气中CO的含量,增大CO与矿石的接触时间,不能影响平衡移动,不能减少尾气中CO的含量,A项错误;由图像可知用CO冶炼金属铬时,lg值较大,说明CO转化率很低,因此不适宜用CO还原Cr2O3冶炼金属Cr,B项正确;由图像可知用CO还原PbO2的温度越高,lg越大,说明CO转化率越低,则平衡逆向移动,故ΔH<0,C项错误;由图像可知用CO冶炼金属铜时,温度越高,lg值越大,故CO转化率越低,错误。
16.
一定条件下发生反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH>0,达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
( )
A.压强:p1>p2
B.b、c两点对应的平衡常数:KcC.a点:2v正(NH3)=3v逆(H2)
D.a点:NH3的转化率为
答案D
解析该反应正向为气体分子数增大的反应,恒温时,压强越大,N2的体积分数越小,则p1Kb,故B错误;反应速率之比等于化学式前的系数之比,平衡时应是3v正(NH3)=2v逆(H2),故C错误;对于反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g),假设反应前氨的物质的量为1mol,a点时反应的氨的物质的量为xmol,则=0.1,解得x=,因此氨的转化率为,故D正确。
17.已知:MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g) ΔH>0,在密闭容器中投入过量碳酸镁在温度T时反应达到平衡,p(CO2)=4
MPa。
(1)该平衡常数表达式K= 。?
(2)若反应体系的体积不变,升高温度,则p(CO2)将 (填“增大”“减小”或“不变”)。?
(3)若反应温度T不变,将反应体系的体积缩小至原来的一半,则此过程中p(CO2)的变化范围为 。?
答案(1)c平(CO2) (2)增大 (3)4
MPa≤p(CO2)<8
MPa
解析(1)题给反应中只有CO2是气体,其他物质为固体,固体不列入平衡常数表达式。
(2)碳酸镁分解反应是吸热反应,升高温度,平衡向右移动,p(CO2)增大。
(3)反应体系体积缩小至原来的,若平衡不移动,则气体压强为原来的2倍,p(CO2)=8MPa。压强增大,平衡向左移动,气体压强又逐渐减小,由于温度不变,平衡常数K=c平(CO2)不变,则达到新平衡时p(CO2)=4MPa。
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18.为了缓解温室效应,科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。其中一种方案是利用CO2制备CH4。300
℃时,向2
L恒容密闭容器中充入2
mol
CO2和8
mol
H2,发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(1)①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)= 。?
②300
℃时,反应的平衡常数K= 。?
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2
mol
CO2和8
mol
H2,重新达到平衡时CH4的浓度 (填字母)。?
A.等于0.8
mol·L-1
B.等于1.6
mol·L-1
C.0.8
mol·L-1mol·L-1
D.大于1.6
mol·L-1
(2)300
℃时,如果该容器中有1.6
mol
CO2、2.0
mol
H2、5.6
mol
CH4、4.0
mol
H2O(g),则v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。?
(3)已知200
℃时,该反应的平衡常数K=61.8
mol-2·L2。则ΔH (填“>”“<”或“=”)0。?
答案(1)①0.32
mol·L-1·min-1
②25
mol-2·L2 ③D (2)> (3)<
解析(1)①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=4v(CH4)=×4=0.32mol·L-1·min-1。
② CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
1
4
0
0
0.8
3.2
0.8
1.6
0.2
0.8
0.8
1.6
300℃时,反应的平衡常数K=mol-2·L2=25mol-2·L2。
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,相当于增大压强,平衡正向移动,则重新达到平衡时CH4的浓度大于1.6mol·L-1。
(2)Q=mol-2·L2=14mol-2·L2v(逆)。
(3)200℃时,该反应的平衡常数K=61.8mol-2·L2,说明降低温度,平衡常数增大,降温时平衡正向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。
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