高中化学竞赛相关习题及答案

1．在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2＋O2 2SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入SO2、O2、SO3的物质的量。如a、b、c取不同的数值，它们必需满足一定的关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白：
若a＝0，b＝0，则c＝
若a＝0.5，则b＝ ，c＝
a、b、c必需满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，
另一个只含b和c）： 、 。
（1）2 （2）0.25，1.5 （3）a+c=2，2b+c=2
解析：2SO2＋O2 2SO3 方程两边气体体积有变化，所以压强改变，平衡被破坏，会发生移动。则只有正反应起始浓度和逆反应起始浓度相当，在相同条件下，可达到同一平衡状态。则（1）中若a＝0，b＝0，c必等于2,（2）中从正反应开始，现a＝0.5，可看作反应了1.5，b应是1，反应掉了0.75，还余0.25，c应是1.5。（3）中SO3（c）转为SO2仍为c，那么a＋c＝2，SO3(c)转为O2应为, 则b＋＝1,
2b＋c＝2。
2.在一个固定容器的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)，若达平衡时，各物质的浓度分别是：c(H2)＝0.5 mol / L，c(Br2)＝0.1 mol / L，c(HBr) ＝1.6 mol / L。求H2、溴蒸气可能的起绐浓度。
解析：用极限法。若开始时，c(HBr)＝0 mol / L，则c(H2)＝0.5 mol / L＋mol / L＝1.3 mol / L，c(Br2)＝0.1 mol / L＋mol / L＝0.9 mol / L。若开始时c(HBr)最大，则c(Br2)＝0，c(H2)＝0.5 mol / L－0.1 mol / L＝0.4 mol / L，故可得出：0.4 mol / L≤c(H2)≤1.3 mol / L，0≤c(Br2)≤0.9 mol / L。
（一）常见的速率、平衡的图象题：
⑴速率—时间图：横坐标为时间，纵坐标为速率。一般表明从反应开始到建立平衡，从某一时间条件改变而引起速率的突然变化到新平衡的建立的整个过程中正、逆反应速率随时间变化而变化的图象。
⑵浓度—时间图：横坐标为时间，纵坐标为浓度。表示从开始反应到建立平衡过程中浓度随时间的变化而变化的图象。
⑶综合图：横坐标通常为时间、温度、压强等，纵坐标通常为速率、平衡混和物中某物质的百分含量、转化率、浓度、平均相对分子质量等。
（二）化学平衡图像题的解题步骤
（1）看图像：一看面（即纵坐标于横坐标的意义），二看线（即线的走向和变化趋势），三看点（即起点、折点、交点、终点），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如浓度变化、温度变化等）。
（2）想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
（3）作判断：将图像中表现的关系与所学规律对比，作出符合题目要求的判断。
3.下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表反应①③、②、④，则Y轴是指
①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-Q
②H2(g)+I2(g) 2HI(g); △H=+Q
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g); △H=-Q
④2SO3(g)22SO2(g)+O2(g); △H=+Q
A．平衡混合气中一种生成物的百分含量
B．平衡混合气中一种反应物的百分含量
C．平衡混合气中一种生成物的转化率
D．平衡混合气中一种反应物的转化率
【分析解答】该题要求能够运用勒沙特列原理迅速逆向思维，当压强增大时，①③的平衡均右移，而Ⅰ曲线为增大趋势，（A）、（D）符合题意；②所对应的Ⅱ曲线无变化，平衡不移动故与该题的解无关；④在增大压强时平衡逆向移动，Ⅲ曲线为减小趋势，（A）、（D）符合题意。所以，答案为AD。
4.将含1molNH3的密闭容器A加热，部分NH3分解并达到平衡，此时NH3的体积百分数为x％．若在该容器中加入2molNH3后密封，加热到相同温度，当反应达到平衡时，测得NH3的体积百分数为y％．则x和y的正确关系是（ ）
A．x＞y B．x＜y C．x=y D．x≥y
【分析解答】
假设把2molNH3放入容器B中，容器B为容器A体积的2倍，加热到相同温度，达到平衡时NH3的体积百分数二者同为x%．现将容器B加压，使之容积减小至一半，与容器A相同．因NH3的分解反应向逆方向移动，达平衡时，NH3的体积百分数y％必大于x％。答案为B选项。
5.在一固定容积的密闭容器中进行如下反应：N2+3H2 2NH3+Q在一定温度下反应达到平衡状态，若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍，下列叙述正确的是( )
A．化学平衡不发生移动 B．化学平衡向正反应方向移动
C．化学平衡向逆反应方向移动 D．正反应速率增大，逆反应速率减小
6.（1）已达到平衡的可逆反应4NH3（气）+5O2（气）4NO（气）+6H2O（液）+Q要提高NH3转化的百分率，可采取的措施是______（选填A～G有关答案代号）．
A．加压 B．减压 C．升温 D．降温
E．使用催化剂 F．增加O2的量 G．移去NO
（2）升高温度或降低压强均可使已达到平衡的可逆反应mA（气）+nB（固）pC（气）向提高C产率的方向移动．那么这个反应方程式中系数关系是______，正反应一定是______热反应．
1．转化率与浓度变化的关系：
（1）对于多种物质参加的反应，如某反应可写为A（g）＋3B（g）2C（g）＋D（g），只增大A的浓度，B的转化率一定增大，而A的转化率一般是减小．
（2）对于分解反应来说，要视反应前后物质的化学计量数而定．如对2HIH2（g）＋I2（g），不论如何改变HI的浓度（可通过改变体系的压强改变HI的浓度），HI的转化率都不变（即平衡不移动）；而对于2NH3N2＋3H2，增加NH3的浓度，可通过增大体系压强来实现，平衡逆向移动，NH3的转化率减小．
2．转化率与压强变化的关系：
改变压强，若平衡移动，则改变反应物的转化率；若不移动，反应物转化率不变．
注：改变压强的实质是改变气体的浓度，压强的改变可以看作是实现浓度改变的特殊手段．
3．转化率与温度变化的关系：
温度变化，平衡移动，所以转化率改变．如对于N2＋3H22NH3＋Q这一反应来说，升高温度，平衡逆向移动，N2和H2的转化率均降低．
4．转化率与催化剂的关系：
由于加入催化剂不能使化学平衡移动，所以不能改变反应物的转化率．
【分析解答】（1）转化率=×100%。反应物的转化率越高，反应越完全，即正反应程度越大．因此，可选择的答案是：A、D、F、G。
（2）生成物的产率=×1100%，因此化学平衡向正反应方向移动可使生成物的产率提高。答案m＜p，正反应为吸热反应。
7．右图所示，温度不变下某容器分隔AB两部分，A容积固定不变，B有可移动的活塞，现在A中充入2molSO2和1molO2，在B中充入2mol SO3和1mol N2，在相同条件下发生可逆反应：
2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）
根据要求填写空白：
（1）固定活塞位置在3处不动，达到平衡时，设A中压强为PA，B中压强为PB，则PA与PB的关系是 （填“＜”“＝”“＞”）；
（2）若要使A中与B中平衡状态相同，可移动活塞的位置应在 处；
（3）若活塞右移到5处，达到平衡后，B中SO3为x mol，A中SO3为y mol，则x与y之间的关系为 （填“＞”、“＝”、“＜”），理由是 。
（1）＜ （2）右移到3 （3）y＜x。B在3处时，A、B平衡状态相同，当B由3移到5处时，B与A比较，B状态相当于A减小了压强，平衡向正反应方向移动，B中的a大减少了
8．Fe3＋和I－在水溶液中的反应如下：2I－＋2Fe3＋2Fe2＋＋I2
（1）该反应的平衡常数K的表达式为：K＝ 。当上述反应达到平衡后，加入CCl4萃取I2，且温度不变，上述平衡向 移动。
（2）上述反应正向反应速度和I－、Fe3＋的浓度关系为：v＝（k为常数）
CI－（mol/L）
Cfe3＋（mol/L）
v（mol/Ls）
（1）
0.20
0.80
0.032
（2）
0.60
0.40
0.144
（3）
0.80
0.20
0.128
通过所给的数据计算得知：在v＝中，m＝ 、n＝ 。
I－浓度对反应速度的影响 Fe3＋浓度对反应速度的影响（小于、大于、等于）。
（1）K＝[Fe2＋]2/[I－]2[Fe3＋]2 向右 （2）m＝2 n＝1 大于
9.用来表示可逆反应：2A（g）＋B（g）2C（g）（正反应放热） 的正确图象是下图中的

A B C D
A、C
10.对于可逆反应：A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)（正反应放热），下列图象中正确的是

A B C D
A、B
．在一个容积固定的绝热透明反应器中，有一可左右滑动的密封导热隔板，当提起一下销钉，两侧分别进行如图所示的可逆反应。
各物质的起始加入量
物 质
H2
Br2(g)
HBr
X
Y
Z
R
物质的量（mol）
2.0
2.0
5.0
设x
8.0
0.50
1.5
当x在一定范围内变化时，均可以通过隔板调节反应器左右两侧的温度，使两侧反应都达到平衡。在整个反应过程中隔板始终左滑，一段时间后，隔板恰好处于反应器在端1/3处不动，达平衡后保持温度不变。试回答：
（1）若x＝6.5，则右侧反应在起始时向 方向（填“正反应”或“逆反应”）进行；欲使起始反应维持向该方向进行，则x的取值范围为 。
化学方程式中R物质的化学计量数n为（填编号，下同）
A 3 B 4 C 5 D 6
（2）若x分别为6.5和7.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，HBr(g)的物质的量变化是
A 增大 B 减小 C 不变 D 不能确定
并简述所选择答案的理由
（3）当x变动时，Y物质的最大转化率应小于
（4）当x变动时，起始时X与Y物质的物质的量之比的取值范围是
（5）按图示的观察方向，能否观察出两种状态时，左侧容器内颜色深浅的变化？（填“能”或“不能”）；并说明理由
（6）若已知Q1＞0，如果观察到左侧容器内红棕色逐渐变深，则Q2 （说明：如（5）小题中不能观察出左侧容器内颜色深浅的变化，则此小题不用回答）。
A Q2＞0 B Q2＜0 C Q2＝Q1 D 不能确定
并指出左侧反应进行方向与Q2的关系
（7）若已知Q2＞0，右侧反应的正反应为放热过程。x分别为6.5和7.0时，在这两种情况下，反应分别达到平衡状态（Ⅱ）时，请比较H2体积分数（分别记作φ(H2)、φ(H2’)的相对大小
A φ(H2)＞φ(H2’) B φ(H2)＜φ(H2’)
C φ(H2)＝φ(H2’) D 不能确定
并简述所选理由
（8）下列关于对容器两侧混和气体压强在平衡前后变化情况的有关等式可能成立的是
A 左侧：pⅠ＝pⅡ B右侧：pⅠ＝0.8pⅡ
C 状态（Ⅰ）时：p右＝1.8p左 D 状态（Ⅱ）时：2p左＝p右
（9）若x＝6.5时，左右两侧反应体系达平衡后，设法向左侧容器中再充入a mol氢气，当左、右两侧反应体系再次平衡时（隔板平衡点位置不变，下同）a的取值范围是
（10）若x＝6.5时，且左右两侧反应体系均达到平衡后，如向右侧反应体系中充入b mol氦气，片刻后，使容器两侧又均达到平衡。则右侧化学平衡将发生怎样的移动？ ；b的最大值应小于 。
．在一定条件下的下列可逆反应达到平衡时，试填出：xA＋yBzC
（1）若A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z关系是________；
（2）若C是气体，并且x＋y＝z，在加压时化学平衡可发生移动，则平衡必定是向______方向移动；
（3）已知B、C是气体，现增加A物质的量（其他条件不变），平衡不移动，说明A是 ；
（4）如加热后，C的百分含量减小，则正反应是 热反应。
．密闭容器中mA(g)＋nB(g)pC(g)，反应达到平衡，经测定增大压强P时，A的转化率随P而变化的曲线如右图。则：
（1）增大压强，A的转化率____，平衡向____移动，达到平衡后，混合物中C的质量分数________。上述化学方程式中的系数m、n、p的正确关系是____。
（2）当降低温度时，C的质量分数增大，则A的转化率____，正反应是____热反应。
．把N2和H2以1︰1物质的量比混匀后分成四等分，分别同时充入A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器的合成氨反应相继达到化学平衡状态，分析表中实验数据后回答下列问题（用A、B、C、D填空）。
容器代号
A
B
C
D
平衡时混合物的平均相对分子质量
16
17
平衡时N2的转化率
20%
平衡时H2的转化率
30%
（1）都达到平衡时 容器中NH3的物质的量所占比例最大。
（2）达到平衡所需时间最长的容器代号是 。
（3）四个容器的容积由小到大的排列次序是 。
．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：
2SO2（g）＋O2(g)2SO3(g)（正反应放热）
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K＝
（2）降低温度，该反应K值 ，二氧化碳转化率 ，化学反应速度 （以上均填增大、减小或不变）
（3）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化碳和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是 。
（4）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是 （用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是 （填写编号）。
A 加了催化剂 B 缩小容器体积
C 降低温度 D 增加SO3的物质的量
．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝ 。
（2）该反应为 反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 （多选扣分）。
（a）容器中压强不变 （b）混合气体中 c（CO）不变
（c）v正（H2）＝v逆（H2O） （d）c（CO2）＝c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下式： c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为 ℃。
．现有可逆反应：A（g）＋B（g）3C（g），下图甲、乙、丙分别表示在不同的条件下生成物C在反应混合物中的百分含量（C%）和反应时间（t）的关系图。
甲 乙 丙
（1）若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况，则 曲线表示无催化剂时的情况，因为 ；
（2）若乙图中两条曲线分别表示200℃和100℃时的情况，则该可逆反应的正反应是 热反应，因为 ；
（3）若丙图两条曲线分别表示不同压强下的情况，则 曲线表示压强较大的情况，因为 。
．在一定温度下，有1mol A2气体和3mol B2气体发生下列反应：
A2（g）＋3B2（g）2AB3（g）（正反应放热）
（1）若分别在1L定压密闭容器中和1L定容容器中反应（密闭），哪个容器中的反应先达到平衡？哪个容器中的A2的转化率高?
（2）若在上述定压密闭容器中，反应已达到平衡时，再加入0.5mol氩气（氩气不与该体系中的任何物质发生化学反应），则A2的转化率会起什么变化?正反应速度与原平衡相比，有无变化，简答理由。
（3）若在1L定容容器中，上述反应达到平衡时，平衡混和物中N2、H2、NH3的物质的量分别为A、B、Cmol。仍维持原温度，用x、y、z分别表示开始时N2、H2、NH3的加入量（mol），使达到平衡后N2、H2、NH3的物质的量也为A、B、Cmol。则应满足的条件是：
①若x＝0，y＝0，则z＝
②若x＝0.75，则y应为 mol、x应为 mol。