2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第二章第二节 第3课时 温度、催化剂对化学平衡的影响（含解析）

第3课时　温度、催化剂对化学平衡的影响
A级 必备知识基础练
1.如图为某化学反应的速率与时间的关系图,在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合图示的反应的是(　　)
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0
B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH>0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH>0
D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
ΔH<0
2.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s)　ΔH<0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.缩小体积 D.增大体积
3.在一密闭容器中,发生可逆反应:3A(g)3B+C　ΔH>0,平衡时,升高温度,气体的平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是(　　)
A.B和C可能都是固体
B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体
D.B和C不可能都是气体
4.(2021福建泉州月考)2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-748.6 kJ·mol-1。有关该反应的说法正确的是(　　)
A.降温,可提高反应物的转化率
B.升温,增大逆反应速率,降低正反应速率
C.使用催化剂,可以使反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
5.(2021江西南昌大学附属中学高二月考)反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),700 ℃时平衡常数为0.68,900 ℃时平衡常数为0.46。下列说法正确的是(　　)
A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的正反应是放热反应
C.增大CO2浓度,平衡常数增大
D.该反应的化学平衡常数表达式为K=
6.(2021吉林洮南第一中学高二月考)NO2与N2O4能相互转化,热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)　ΔH=+57 kJ·mol-1,下列有关说法正确的是(　　)
A.降低体系温度,逆反应速率减小,正反应速率增大
B.若容器容积不变,气体颜色不变时说明该反应未建立化学平衡
C.其他条件不变,向平衡后的容器中再加入少量N2O4,新平衡的值不变
D.减小体系的压强能降低N2O4的反应速率和转化率
7.298 K时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如图所示。下列判断不正确的是(　　)
A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)不变
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变大
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应ΔH>0
D.298 K时,该反应的平衡常数K=2.2
8.对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、容器容积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向　　　　(填“正反应”或“逆反应”,下同)方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),PCl5(g)的百分含量　　　　　。
(2)2HI(g)I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向　　　　方向移动,达到平衡后,HI的分解率　　　　,HI的百分含量　　　　。
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向　　　　方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率　　　　　　,NO2(g)的百分含量　　　　。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
9.(2021江西南昌大学附属中学高二月考)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s)Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　)
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
10.(2021广西玉林高二月考)高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=,恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
B.恒温恒容下,增大H2浓度,平衡常数K减小
C.平衡移动时,K值一定变化
D.该反应的正反应是吸热反应
11.I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)(aq),某I2、KI混合溶液中,的物质的量浓度c()与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是(　　)
A.温度为T1时,向该平衡体系中加入KI固体,平衡正向移动
B.I2(aq)+I-(aq)(aq)的ΔH>0
C.若T1时,反应进行到状态d时,一定有v(正)>v(逆)
D.状态a与状态b相比,状态b时I2的转化率更高
12.可逆反应aA(g)+cC(g)bB(s)+dD(g)
ΔH,其他条件不变,C的物质的量分数和温度(T)或压强(p)关系如图,其中不正确的是 (　　)
A.升高温度、增大压强,平衡都向正反应方向移动
B.使用催化剂,C的物质的量分数不变
C.化学计量数a+c>b+d
D.ΔH>0,升高温度平衡常数K值减小
13.(2021河南郑州高二检测)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可以发生以下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH>0。T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:
时间/s 0 500 1 000 1 500
5.00 3.52 2.50 2.50
下列说法中正确的是(　　)
A.500 s内,N2O5的分解速率为2.96×10-3 mol·L-1·s-1
B.T1温度下的平衡常数K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则K1D.达到平衡后,其他条件不变,将容器的容积压缩到原来的,则再次达到平衡时,2.50 mol·L-114.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)2C(g)　ΔH<0,根据速率—时间图像,回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件分别是
t1　　　　;t3　　　　;t4　　　　。
(2)物质A的体积分数最大的时间段是　　　　　　。
(3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是　　　　　　。
(4)反应速率最大的时间段是　　　　　　。
(5)t0~t1、t3~t4、t5~t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
15.(2021安徽六安裕安区新安中学高二开学考试)五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=-93.0 kJ·mol-1。某温度下,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 0 0.24 0.36 0.40 0.40
(1)0~150 s内的平均反应速率v(PCl3)=　　　　 mol·L-1·s-1。
(2)该温度下,此反应的化学平衡常数的数值为　　　　(可用分数表示)。
(3)反应至250 s时,该反应放出的热量为　　　　 kJ。
(4)下列关于上述反应的说法正确的是　　　(填字母)。
A.无论是否达平衡状态,混合气体的密度始终不变
B.300 s时,升高温度,正、逆反应速率同时增大
C.350 s时,向该密闭容器中充入氮气,平衡向正反应方向移动
(5)温度为T1时,混合气体中PCl5的体积分数随时间t变化的示意图如图。其他条件相同,请在图中画出温度为T2(T2>T1)时,PCl5的体积分数随时间变化的曲线。
C级 学科素养拔高练
16.(2020浙江台州高二联考)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1。
一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是　　　(填字母)。
A.容器中的压强不变
B.1 mol H—H断裂的同时断裂2 mol H—O
C.v正(CO)=v逆(H2O)
D.c(CO)=c(H2)
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 达到平 衡所需
H2O CO H2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为　　　　　　　　。
②该反应的逆反应为　　(填“吸”或“放”)热反应。
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3 min,则a、b应满足的关系是　　　　　　　(用含a、b的数学式表示)。
第3课时　温度、催化剂对化学平衡的影响
1.D　根据图像可知,该反应的正反应是放热、气体体积增大的反应,只有D项符合。
2.C　由于该反应是气体体积不变的反应,缩小体积时压强增大,平衡不移动,但反应速率增大,能缩短达到平衡的时间,C正确。
3.C　正反应吸热,升温,平衡右移。若B、C都为固体,则气体只有A,相对分子质量不变,故A错误;若C为固体,B为气体,平衡右移,气体的总质量减小,总物质的量不变,气体的平均相对分子质量减小,故B错误、C正确;若B、C都是气体,平衡右移,气体的总质量不变,总物质的量增加,则平均相对分子质量减小,故D错误。
4.A　降温,平衡向放热反应方向移动,该反应的正反应为放热反应,所以平衡正向移动,则可提高反应物的转化率,故A正确;升温,正、逆反应速率均增大,只是逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度大,平衡逆向移动,故B错误;使用催化剂,可以同等程度增大正逆反应速率,平衡不移动,故C错误;平衡常数只与温度有关,增大压强,平衡常数不变,故D错误。
5.B　升高温度,正、逆反应速率均增大,A错误;升高温度,化学平衡常数减小,说明升高温度,化学平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则该反应的正反应是放热反应,B正确;化学平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,温度不变,化学平衡常数就不变,C错误;平衡常数的表达式中不能有固体物质的浓度,该反应的化学平衡常数K=,D错误。
6.C　降低体系温度,正、逆反应速率均减小,A错误;若容器容积不变,气体颜色不变时说明NO2和N2O4的浓度不再发生变化,因此该反应建立了化学平衡状态,B正确;温度不变,化学平衡常数就不变,所以其他条件不变,向平衡后的容器中再加入少量N2O4,新平衡的值不变,C正确;减小体系的压强,化学平衡正向移动,能提高N2O4的转化率,但反应速率却下降,D错误。
7.C　由于铅是固体,故往平衡体系中加入金属铅后,平衡不移动,c(Pb2+)不变,A正确;往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Sn2+)增大,平衡逆向移动,故c(Pb2+)变大,B正确;升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明反应逆向移动,而升高温度平衡向着吸热反应方向移动,说明该反应正向是一个放热反应,故该反应的ΔH<0,C错误;根据图像可知,298 K时,该反应的平衡常数K==2.2,D正确。
8.答案 (1)正反应　减小　增大
(2)正反应　不变　不变
(3)正反应　减小　增大
9.C　根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,故则ΔH>0,A正确;加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后m(Y)减小,B正确;加入等物质的量的Y和Z,Y为固体,不影响化学平衡,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),达新平衡后c(Z)不变,C错误;恒温恒容条件下,加入一定量氩气,Z的平衡浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,平衡不移动,D正确。
10.AD　根据该反应的平衡常数K=表达式可知该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),A正确;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B错误;对于该反应,若改变一种物质的浓度,则平衡会发生移动,但K值不变,C错误;根据题意,恒容时,温度升高,H2浓度减小,即CO2+H2CO+H2O(g)平衡正向移动,故该反应的正反应是吸热反应,D正确。
11.BD　加入KI固体,c(I-)增大,平衡正向移动,A项正确;由题图可知,温度越高,c()越小,则升高温度,平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,B项错误;T1时,反应进行到状态d时,c()小于平衡时浓度,则平衡向正反应方向移动,则一定有v(正)>v(逆),C项正确;a、b均为平衡点,a点温度低,该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,则状态a时I2的转化率更高,D项错误。
12.CD　温度越高反应速率越快,越先达到化学平衡,由图1可知,故T2>T1,温度越高,C的物质的量分数越低,平衡正向移动,说明反应的正反应为吸热反应;压强越大反应速率越快,越先达到化学平衡,故p2>p1,由图2可知,压强越大,C的物质的量分数越低,平衡正向移动,说明反应的正反应为气体体积减小的反应,由于物质B为固体,故a+c>d,C错误。升高温度、增大压强,平衡都向正反应方向移动,A正确。使用催化剂,化学平衡不移动,故C的物质的量分数不变,B正确。该反应的正反应是吸热反应,故ΔH>0,升高温度平衡正向移动,故平衡常数K值增大,D错误。
13.AB　500 s内,N2O5的浓度变化量为(5.00-3.52) mol·L-1=1.48 mol·L-1,v(N2O5)==2.96×10-3 mol·L-1·s-1,A正确;分析如下:
　　　　　　　2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)
起始浓度/(mol·L-1) 5.00 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 2.50 5.00 1.25
平衡浓度/(mol·L-1) 2.50 5.00 1.25
K1==125,平衡时N2O5的转化率为50%,B正确;该反应的正反应为吸热反应,升高温度,平衡常数增大,故K1>K2,C错误;达到平衡后,其他条件不变,将容器的容积压缩到原来的,相当于增大压强,平衡向左移动,则c(N2O5)>5.00 mol·L-1,D错误。
14.答案 (1)升高温度　使用催化剂　减小压强
(2)t5~t6
(3)t2~t3、t3~t4
(4)t3~t4
(5)K0>K3=K5
15.答案 (1)1.2×10-3
(2)
(3)37.2
(4)AB
(5)
解析 (1)0~150 s内的平均反应速率v(PCl5)==1.2×10-3 mol·L-1·s-1,该段时间内v(PCl3)=v(PCl5)=1.2×10-3 mol·L-1·s-1。
(2)开始时c(PCl3)==1.0 mol·L-1、c(Cl2)==0.5 mol·L-1,平衡时c(PCl5)==0.2 mol·L-1,则
　PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)
起始/(mol·L-1) 1.0 0.5 0
反应/(mol·L-1) 0.2 0.2 0.2
平衡/(mol·L-1) 0.8 0.3 0.2
化学平衡常数K=。
(3)PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=
-93.0 kJ·mol-1表示生成1 mol五氯化磷放出93.0 kJ热量,反应至250 s时,生成0.40 mol PCl5放出的热量为0.40 mol×93.0 kJ·mol-1=37.2 kJ。
(4)反应前后气体的总质量不变,容器的容积不变,根据ρ=知,无论反应是否达到平衡状态密度始终不变,故A正确;所有的化学反应中,升高温度,正、逆反应速率都增大,故B正确;350 s时,向该密闭容器中充入氮气,参加反应的各气体的浓度不变,则化学平衡不移动,故C错误。
(5)该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学反应速率加快,反应达到平衡需要的时间缩短,但平衡逆向移动,达到平衡时五氯化磷体积分数降低,所以图像为
。
16.答案 (1)BC
(2)①0.16 mol·L-1·min-1　②吸　③b=2a,a>1(或使用合适的催化剂)
解析 (1)对于容积可变的密闭容器,无论反应是否达平衡,压强都不变,故A不符合题意;1 mol H—H断裂表示v逆(H2),断裂2 mol H—O表示v正(H2O),且正、逆反应速率相等,故B符合题意;C中正、逆反应速率相等,符合题意;根据反应方程式可知,无论反应是否达平衡,都有c(CO)=c(H2),故D不符合题意。
(2)①　　　　　　　　　 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
初始浓度/(mol·L-1) 2 1 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡浓度/(mol·L-1) 1.2 0.2 0.8 0.8
实验1中v(CO2)==0.16 mol·L-1·min-1。
②反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)为反应前后气体物质的量不变的可逆反应,根据表中数据可得,650 ℃时,若在容器中加入1 mol H2O(g)和2 mol CO(g),则平衡时可得H2(g) 0.8 mol;而900 ℃时,在容器中加入1 mol H2O(g)和2 mol CO(g),平衡时可得H2(g) 0.4 mol,说明升高温度平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应。