第二节 化学反应的限度
第2课时 反应条件对化学平衡的影响
一、选择题（本题包括７个大题，共４２分
1. 当放热反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)在温度、压强下达到平衡时，结果是平衡向右移动，则所采取的措施是（ ）
A.降低温度和减小压强 B.降低温度和增大压强
C.升高温度和减小压强 D.升高温度和增大压强
答案：B
解析：该反应为吸热、气态物质的量减小的反应，降低温度和增大压强都能使平衡右移。
2.当下列反应达到平衡时，保持温度不变，向容器中通入氩气，则化学平衡一定不移动的是（）
A.PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g) B.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
C.2HI(g)I2(g)＋H2(g) D.C2H2(g)＋H2(g)C2H4(g)
答案：C
解析：恒容、恒温条件下通入氩气，反应混 ( http: / / www.21cnjy.com )合物中各个成分浓度不发生变化，平衡不移动；恒温、恒压条件下通入氩气时，氩气占一定的分压，对原来的反应体系相当于降压，所以只有反应前后气体分子数不变的反应，通入氩气时，化学平衡一定不移动。
4.在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和５L气体Q，在一定条件下发生反应：2R(g)＋5Q(g)4X(g)＋nY(g)，反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的87.5%，则化学方程式中的n值是（）
A.2 B.3 C.4 D.5
答案：A
解析：反应的发生使压强减小了，气体的物质的量必要减小，即2＋5>4＋n，n<3，只有A选项符合要求。
5. 反应NH4HS(S) NH3(g)+H2S(g)在某一温度下达到平衡，下列各种情况中，能使平衡发生移动的是（ ）
A. 减少部分NH4HS固体 B. 压强温度不变充入少量Ar
C. 容积、温度一定、充入He D. 增加部分NH4HS固体
答案：Ｂ
解析：改变固体NH4HS的量 ( http: / / www.21cnjy.com )，平衡不移动，A、D错；由于固体B中充入少量Ar气，想保持压强不变必须增大容器的容积，即降低了NH3与H2S的浓度，平衡向气体体积增大方向移动即右移；C中容积温度一定，充入He气，虽然体系总压强增大，但NH3与H2S的浓度并未改变，所以平衡并不移动。
6. 工业上用氨和二氧化碳 ( http: / / www.21cnjy.com )反应合成尿素。已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2和CO2，H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素使用。若从充分利用原料的角度考虑，最好选用的原料是（ ）
A．CO B．石脑油（C5H12、C6H14） C．CH4 D．焦碳
答案：Ｂ
解析：依据反应：N2＋3H2 2NH3，CO＋2NH3 CO（NH2）2＋H2O，若要充分利用原料，要求原料与水反应产生的H2和CO2物质的量之比等于或接近于3∶1，此时反应趋于恰好反应，原料得以充分利用。依据题示信息：C＋2H2OCO2＋2H2（2∶1），CO＋H2OCO2＋H2（1∶1），CH4＋2H2OCO2＋4H2（4∶1），C5H12＋10H2O5CO2＋16H2（3.2∶1），故石脑油的利用率最高
7. 在N2＋3H2 2NH3 △H＜0的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法正确的是（ ）
A．反应速率增大 B．平衡向逆反应方向移动
C．平衡体系中NH3的含量增大 D．N2的转化率减小
答案： Ａ
解析：依据合成氨的反应速率：υ＝kc()()()知，合成氨反应的速率与c（N2）、c（H2）成正比，而与c（NH3）成反比，当分离出NH3时，反应速率会增大，平衡向正方向移动，N2的转化率会增大，平衡体系中NH3的含量将减小，但NH3的产量会增大。
二、非选择题（本题包括4个大题，共58分）
8.在一个容积固定的反应器中，有一个可左右 ( http: / / www.21cnjy.com )滑动的密封隔板，两侧分别进行如下图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0 mol，D为6.5 mol，F为2.0 mol，设E为x mol。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置。
请填写以下空白：
（１）若x＝4.5，则右侧反应在起始时向 ( http: / / www.21cnjy.com ) （填“正反应”或“逆反应”）方向移动。欲使起始反应维持向该方向移动，则x的最大取值应小于 。
（２）若x分别为4.5 mol和5.0 mo ( http: / / www.21cnjy.com )l，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量 （填“相等”、“不相等”或“不能确定”），起理由是 。
答案：（1）
解析：题中给出一个容积固定的 ( http: / / www.21cnjy.com )反应器，虽然中间有一个移动隔板，但题中要求隔板处于反应器的正中位置，也就是要求反应容器左右两侧反应物质的物质的量始终相等。要满足这一条件：①可以通过投入E的物质的量即x的值即x值的大小来控制；②可以通过温度的调节来控制。
9. 恒温恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）。
⑴若开始时放入1 molN2和3 mol H2，达到平衡后，生成a mol NH3，这时N2的物质的量为 mol。
⑵若开始时无NH3，只放入N2和 ( http: / / www.21cnjy.com )H2，达到平衡时生成的NH3的物质的量为3a mol，则开始时放入N2和H2的物质的量分别为 mol和 mol 。[平衡时NH3的质量分数与⑴相同]
⑶若开始时放入x molN2和6mol H ( http: / / www.21cnjy.com )2和2mol NH3，达到平衡后，N2和NH3的物质的量分别为y mol和3a mol，则x＝ ，y＝ 。平衡时H2的物质的量 （选一个编号）。
A．大于6mol B．等于6mol
C．小于6mol D．可能大于、小于或等于6mol
作出判断的理由是 。
⑷若在⑶的平衡混合物中，再加入6mol NH3，再次达到平衡后，NH3的质量分数为
。
答案：⑴1－a/2；⑵3 9；⑶2 ( http: / / www.21cnjy.com ) 3－3/2a D 若3a＞2，则平衡时H2的物质的量小于6mol，若3a＝2，则平衡时H2的物质的量等于6mol，若3a＜2，则平衡时H2的物质的量大于6mol（其它合理的理由也可；⑷50a%。
解析：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）
n（开始）/mol： 1 3 0
n（转化）/mol： a/2 3/2a a
n（平衡）/mol：1－a/2 3－3/2a a
恒压下，将起始物质转化为方 ( http: / / www.21cnjy.com )程式的同一侧时，物质的量相同，即建立等效平衡。故⑵、⑶、⑷均与⑴是等效平衡，达到平衡时NH3的质量分数相同。
10. 在一定体积的密闭容器中，进行如下化学方程式：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（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 2.5
回答下列问题：
⑴该反应化学平衡常数的表达式为K＝ 。
⑵该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应。
⑶能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。
A．容器中压强不变 B．混合气体中c（CO）不变
C．υ（正，H2）＝υ（逆，H2O） D．c（CO2）＝c（CO）
⑷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 ℃。
答案：⑴ ⑵吸热 ⑶BC ⑷830
解析：⑴结合反应平衡常数的含义得：；
⑵化学平衡常数K和温度t的关系表知，随着温度升高，平衡常数增大，则正反应为吸热反应；
⑶反应方程式前后系数相等，压强始 ( http: / / www.21cnjy.com )终不变，不能判断平衡是否达平衡状态，而B说明“定”，C说明“等”，二者均可判断已达平衡状态，D只是浓度相等，并不是浓度保持不变，故它不能判断反应已达平衡状态。
⑷c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），说明平衡常数K为1，即对应的温度是830℃。
11. 在一定条件下，1mol N2和 ( http: / / www.21cnjy.com )3mol H2混合后充分反应，达到平衡时测得平衡混合物的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率为 。若在同一个容器中，在相同的温度下，向容器中充入NH3，为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入的NH3的物质的量为 。
答案：30% 2mol
解析：⑴设氮气转化的物质的量为x，则
N2 ＋ 3H2 2NH3
初始物质的量/mol： 1 3 0
转化物质的量/mol： x 3x 2x
平衡物质的量/mol： 1—x 3—3x 2x
依题意，可得： ＝2g/mol×5
解得：x＝0.3mol
则，A的转化率为：α＝×100%＝30%
⑵若在同一个容器中，在相同的温度下 ( http: / / www.21cnjy.com )，向容器中充入NH3，为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，这是等效平衡问题。在等温等容的条件下，只要化归原值即可，则所加的NH3的物质的量应为2mol。
■反思总结—自我学习评价
□错题序号
□错因分析及对策第2节 化学反应的限度
第1课时 化学平衡常数 平衡转化率
一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）
1.体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应2SO2＋O22SO3，并达到平衡。在该过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率（）
A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.无法判断
【答案】B
【解析】乙容器保持压强不变，可看做先在保 ( http: / / www.21cnjy.com )持体积不变反应达到平衡的基础上再减小体积（即增加各物质的浓度但反应物增加的程度大于产物），则乙容器的化学平衡可看作甲容器的化学平衡向右移动的结果。
2. 一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)+2B(g)C(g)+D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体的总物质的量④B物质的量浓度（ ）
A．①④ B．②③ C．②③④ D．只有④
【答案】A
【解析】物质的量浓度不变是达到化学平衡的标志之一,密度等于总质量比总体积,而总质量不会变化,达到平衡时体积不变也可以表示达到了平衡。
3. 对可逆反应 4N3（g )+5O2 ( g）4NO（g）+ 6H2O ( g ) ，下列叙述正确的是
A．反应达到平衡时，若两种反应物的转化率相等，则起始投入的
n (NH3 ) : n (O 2 ) = 4:5
B．反应达到平衡后，对体系一直进行加压，平衡总是向逆向移动
C．反应达到平衡时，若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体，平衡不移动
D．当v正（NH3 ) : v正（NO）= l : 1 时，说明该化学反应已经达到平衡
【答案】A
【解析】平衡时，反应物的转化率相等，则起始 ( http: / / www.21cnjy.com )投人量之比应该等于化学计量数之比，故 A 正确；当加压到一定压强时，气态水变为非气态，平衡会向正向移动，故 B 也错；充入稀有气体而压强不变，相当于增大容积，平衡向体积增大方向移动， C 错； NH3、NO的正反应速率都是向右方向的速率，平衡与否其反应速率之比都等于化学计量数之比，故 D 错。
4. 一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生下列反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是（ ）
A.保持温度和容器体积不变，充入1 mol SO3（g）
B.保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO3（g）
C.保持温度和容器内压强不变，充入1 mol O2（g）
D.保持温度和容器内压强不变，充入1 mol Ar（g）
【答案】Ｂ
【解析】考查的是等效平衡。B中只充入SO3 ( http: / / www.21cnjy.com )且保持压强不变，属于等效平衡；而A中体积不变则体系的压强会增大，在等效平衡后会再向右移动，所以SO2浓度变大；C中单独充入一种反应物，会使平衡向右移动，SO2的浓度变小；D中在压强不变的情况下充入惰性气体，会使反应物的分压减小，平衡向左移动，SO2的浓度变大。
5. 对于可逆反应，2AB3(g) A2(g) +3B2(g) ΔH > 0，下列图像正确的是（ ）
【答案】BD
【解析】A 中升高温度，正 ( http: / / www.21cnjy.com )、逆反应速率都增大，由于该反应是吸热反应，正反应速率比逆反应速率增大得要快，因此，v（正）> v（逆），A错。B 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，本反应的正反应为吸热反应，故平衡向正反应方向移动，AB3%降低，温度高的反应速度快，达到平衡需要的时间短，所以图像中的拐点正确。所以B对。C增大压强，平衡朝气体体积缩小的反应方向移动，即向逆反应方向移动，AB3%增大，但C中压强大的曲线走向在下，故C错。D中压强一定时，温度越高，AB3%含量越小，当温度一定时，曲线走向向上，说明AB3%含量增大，故D正确
6.
7. 在5 L的密闭容器中充入2 mol A气体和1 mol B气体，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，达平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的，则A的转化率为
A.67% B.50% C.25% D.5%
【答案】B
【解析】同温度同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，故反应后的物质的量为
(2＋1) mol×=2.5 mol，再由差量法可知反应掉的A为1 mol，即A转化率为×
100%=50%
二、非选择题（本题包括4个大题，共58分）
8. 已知反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)，在2216 K时的Kp＝1.1010－３。
求反应NO(g)N2(g)＋O2(g)在2216 K下的Kp值。
在2216 K下，若反应开始时只有氮气和氧气，且其物质的量之比为１:１，求氮气的平衡转化率。
答案：（1）30.15（2）1.63%
解析：NO(g)N2(g)＋O2(g)Kp’＝
N2(g)＋O2(g)2NO(g)
起始物质的量 １ １ ０
转化物质的量 x x 2x
平衡物质的量 1-x 1-x 2x
x=0.0163
故氮气的转化率为
9.在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：
２SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0
(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 ，二氧化硫转化率 ，化学反应速率 。（填“增大”、“减小”或“不变”）
(3)600℃时，在一密闭容器中，将二 ( http: / / www.21cnjy.com )氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2.SO3.O2物质的量变化如图所示，反应处于平衡状态的时间是 。
(4)根据上图判断，反应进行至2 ( http: / / www.21cnjy.com )0 min时，曲线发生变化的原因是 （用文字表达），10～15 min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
答案:(1) (2)增大 增大 增大
(3) 15～20 min和25～30 min (4)在体系中充入O2 AB
解析：题给反应的化学方程式告诉我们 ( http: / / www.21cnjy.com )，这是一个体积缩小的放热反应，其系数构成了平衡常数表达式中反应物和产物平衡浓度的幂次方．因为反应放热，故温度升高对提高产物SO2的平衡浓度是不利的，但对提高反应速率是有利的．运用表格数据、图形曲线来讨论反应的平衡和速率问题近几年出现较多，所以学会看图、用图并分析数据得出结论至关重要。图中出现水平线段，表示平衡已达到；若曲线变化比较陡峭，就该考虑有催化剂加入的可能性或突然增加了原料的量。
10. 黄铁矿（主要成分为FeS2）是工业制取硫酸的重要原料，其煅烧产物为SO2和Fe3O4。（1）将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中，反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡，测得c(SO3)＝0.040mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率（写出计算过程）。
（2）已知上述反应是放热反应，当该反应处于平 ( http: / / www.21cnjy.com )衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有 （填字母）
A 升高温度 B 降低温度 C 增大压强
D 减小压强 E 加入催化剂 G 移出氧气
（3）SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到更要的化工原料，反应的化学方程式为
。
（4）将黄铁矿的煅烧产物F ( http: / / www.21cnjy.com )e3O4溶于H2SO4后，加入铁粉，可制备FeSO4。酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其原因是 。
答案: （1）1.6×103L/mol 80% （2）B、C
（3）SO2＋H2O＋Na2SO3＝2NaHSO3
（4）抑制Fe2＋、Fe3＋的水解，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋
解析：第（1）由根据题意可得： 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
“ 起”始量（mol/L） 0.050 0.030 0
“转”化量（mol/L） 0.040 0.020 0.040
“ 平”衡量（mol/L） 0.010 0.010 0.040
SO2的平衡转化率=0.040 （mol·L-1）/0.050 （mol·L-1）·100%=80%
第（2）问，由 ( http: / / www.21cnjy.com )于反应是一个气体体积减小的放热反应，因而增大压强和降低温度都有利于提高SO2平衡转化率；第（4）问因+3价铁离子易水解，故加酸抑制其水解。
11. 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)的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数Kc 9.94 9 1
试回答下列问题
（1）上述正向反应是： 反应（选填：放热、吸热）。
（2）在800℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有 （选填A、B、C、D、E）。
A B C D E
n(CO2) 3 1 0 1 1
n(H2) 2 1 0 1 2
n(CO) 1 2 3 0.5 3
n(H2O) 5 2 3 2 1
（3）已知在一定温度下：C(s)+CO2(g) 2CO(g)平衡常数K；
C(s) + H2O(g) CO(g)+H2(g) 平衡常数K1；
CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) 平衡常数K2 ，
则K、K1、K2之间的关系是： 。
（4）若在500℃时进行，若CO、H2 ( http: / / www.21cnjy.com )O的起始浓度均为0.020 mol/L，在该条件下，CO的最大转化率为： 。
（5）若在800℃进行，设起始时CO和 ( http: / / www.21cnjy.com )H2O(g)共为5mol，水蒸气的体积分数为x；平衡时CO转化率为y，则y随x变化的函数关系式为：y= 。
（6）在VL密闭容器中通入10mo ( http: / / www.21cnjy.com )lCO和10mol水蒸气，在T℃达到平衡，然后急速除去水蒸气（除水蒸气时各物质的物质的量不变），将混合气体燃烧，测得放出的热量为2842kJ（已知CO燃烧热为283kJ/mol，H2燃烧热为286kJ/mol），则T℃平衡常数K= 。
答案: （1）放热 （2）BCE（多选、漏选及错选均不给分）
（3）K=K1/K2 （4）75% （5）y=x
（6）0.44(或4/9)
解析：（1）由平衡常数和温度关系可知反应为放热；（2）800℃时K=1，因此当K＜1即正向进行；（3）将K2对应方程式倒过来，就有K‘=1/ K2，然后和K1方程式相加即可；（4）根据500℃时K=9可求；（5）H2O为5x，CO为5（1—x），；（6）急速除去水蒸气时可燃气体只有CO和H2，设反应了xmol，则有，x=4mol，所以K=4/9=0.44
■反思总结—自我学习评价
□错题序号
□错因分析及对策
