1、第2讲化学平衡的移动勒夏特列原理 (时间:45分钟,满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个正确答案)1.在已经处于化学平衡状态的体系中,如果下列量发生变化,其中一定能表明化学平衡发生移动的是()A.反应物的浓度B.反应体系的压强C.正、逆反应的速率D.反应物的转化率解析:因不知具体反应,不明确反应的特点,也没有指明反应所处的具体条件,所以只有根据反应物的转化率是否变化来判断。答案:D2.下列有关反应限度的叙述正确的是()A.可逆反应达到平衡状态后,改变外界条件后,若反应速率发生变化,则平衡一定发生移动B.使用催化剂可降低反应活化能,改变反应焓变C.使
2、用催化剂可加快反应速率,改变反应限度D.FeCl3溶液与KSCN溶液反应达到平衡时,加入少量KCl固体,溶液颜色不会变化解析:催化剂不能影响化学反应的限度,可以降低活化能,增大反应速率,但是反应物和生成物的总能量差不变(反应热不变),不能改变反应的焓变,A、B、C三项错误;FeCl3溶液与KSCN溶液反应的本质是:Fe3+3SCN-Fe(SCN)3,达到平衡时,加入少量KCl固体,因K+、Cl-与反应无关,不会引起平衡的移动,所以溶液颜色不会变化。答案:D3.一定温度下,向1 L密闭容器中充入1 mol HI,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡,在相同温度下,若开始加入HI(g)的
3、物质的量是原来的2倍,则下列数据中是原来的2倍的是()A.平衡常数B.HI的平衡浓度C.达到平衡的时间D.平衡时H2的体积分数解析:温度没变,平衡常数不变;HI、H2、I2平衡浓度均为原来的2倍;初始浓度变大、反应速率加快;HI、H2、I2的体积分数均不变。答案:B4.含Cd2+废水可通过如下反应转化为CdS,以消除镉对环境的污染:Cd2+(aq)+H2S(g)CdS(s)+2H+(aq)H0,该反应达到平衡后,改变横坐标表示的条件,下列示意图正确的是()解析:该反应为放热反应,升温平衡左移,平衡常数减小,Cd2+的转化率也减小,A、D项错误;增大H2S浓度(或压强)可提高Cd2+的转化率,B
4、项正确;增大生成物H+的浓度,平衡左移,c(Cd2+)增大,C项错误。答案:B5.SO2与O2在容积恒定的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,下列说法正确的是()A.平衡时若充入稀有气体使容器内压强增大,则SO2的转化率增大B.平衡时向容器内继续充入SO2,则平衡向正反应方向移动,SO2的转化率减小C.降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大D.加入合适的催化剂可以使反应速率加快,增大解析:恒容容器中通入稀有气体对平衡无影响,A项错误;增加一种反应物的浓度使平衡移动时,该物质的转化率降低,B项正确;该反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,C项错误
5、;催化剂不能改变反应的限度,D项错误。答案:B6.向绝热恒容密闭容器中通入N2和H2,在一定条件下使反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0,达到平衡,下列判断正确的是()A.向平衡混合物中加入少量W,正、逆反应速率均增大B.平衡后再加入1 mol X,上述反应的H增大C.温度不变,再加入2 mol X,重新达到平衡时X的转化率大于原平衡D.当容器内混合气体的密度不变时不能证明此反应已达平衡状态解析:固体物质的量对反应速率无影响,A错;反应热H与反应物的量无关,B错;温度不变,再加入2 mol X,相当于增大压强,平衡正向移动,X的转化率增大,C对;密度与体系中气体的总质量和反应容器的容
6、积有关,当此反应混合气体的密度不变时,说明气体的总质量一定,反应处于平衡状态,D错。答案:C9.在容积均为500 mL的、三个密闭容器(容器体积恒定不变)中分别充入1 mol N2和2.5 mol H2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)Hp2,则此正反应为(填“放热”或“吸热”)反应,也是一个气体分子数(填“减小”或“增大”)的反应,由此判断,此反应自发进行,必须满足的条件是。(2)在图像反应中,T1T2(填“”“T1,则此正反应为(填“放热”或“吸热”)反应。(4)在图像反应中,若T1T2,则该反应能否
7、自发进行?。解析:(1)反应中,恒压下温度升高,(A)减小,即升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,Hp2知,恒温时压强增大,(A)增大,说明此反应为气体分子数减小的反应,即为熵减反应,ST1;温度越高,平衡时C的物质的量越小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,HT1,温度升高,(C)减小,即升高温度,平衡向左移动,则正反应为放热反应,HT2,恒压下温度越高,(A)越大,说明升高温度平衡向右移动,正反应为吸热反应,H0,则H-TS0,反应不能自发进行。答案:(1)放热减小低温(2)p1)的曲线。解析:(1)从图1看出曲线b中活化能明显比曲线a中小,可知曲线b表示加入了催化剂;生成
8、物总能量比反应物总能量低,说明为放热反应。(2)设计实验探究外界条件对化学反应速率的影响规律时,要遵循“多定一变”的原则,即一次只能改变一个条件,由和的实验只改变了等质量催化剂的比表面积,则为探究等质量催化剂比表面积对反应速率的影响;和中温度不一样,故其他条件应完全一样,以探究温度对反应速率的影响。(3)图2中为等压线,即压强为p1时CO转化率随温度的变化情况。画p2对应曲线时,要注意压强越大,CO转化率越大,曲线应在原曲线上面,且与之平行。答案:(1)b放热(2)1.2010-35.8010-3探究等质量催化剂的比表面积不同时对合成甲醇化学反应速率的影响规律(3)CO的转化率随温度的升高而降
9、低13.(12分)随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:CH4 (g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-574 kJmol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1 160 kJmol-1H2O(g)H2O(l)H=-44.0 kJmol-1写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式:。(2)利用Fe2+、Fe
10、3+的催化作用,常温下可将SO2转化为S,从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,则另一反应的离子方程式为。(3)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。某研究小组向密闭的真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计)加入NO和足量的活性炭,恒温(T1 )条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下: 浓度/(molL-1)时间/minNON2CO201.0000100.580.210.21200.400.300.30300.400
11、.300.30400.320.340.17500.320.340.171020 min以v(CO2)表示的反应速率为。根据表中数据,计算T1 时该反应的平衡常数为(保留两位小数)。一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率(填“增大”“不变”或“减小”)。下列各项能作为判断该反应达到平衡的是(填序号字母)。A.容器内压强保持不变B.2v正(NO)=v逆(N2)C.容器内CO2的体积分数不变D.混合气体的密度保持不变30 min末改变某一条件,过一段时间反应重新达到平衡,则改变的条件可能是。请在下图中画出30 min至40 min的变化曲线。解析:(1)将已知的三个热化学方程式依次编
12、号为、,根据盖斯定律可得:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)H=-955 kJ mol-1。(2)依据题意Fe2+、Fe3+在反应中起催化作用,可知另一反应为Fe3+将SO2氧化为S。(3)v(CO2)= mol(Lmin)-1=0.009 molL-1min-1。反应到20 min时达到平衡状态,K=0.56。该反应为气体物质的量不变的反应,增大NO的起始浓度,相当于增大压强,NO转化率不变。温度不变,气体的物质的量是恒量,故压强为恒量,与反应是否达到平衡无关,A项错误;将B项用N2表示的反应速率转化为用NO表示的反应速率后为v正(NO),正、逆反应速率不相
13、等,不能说明反应已达平衡状态,B项错误;容器中CO2的体积分数和混合气体的密度均为变量,当这些变量不变时,说明反应已达平衡状态。从表中数据看出,3040 min的变化为:CO2浓度大幅度减小,NO的浓度减小,N2的浓度增大,NO浓度减小的幅度与N2浓度增大的幅度符合化学方程式中的化学计量数比,可知改变的条件为减小CO2的浓度。答案:(1)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)H=-955 kJmol-1(2)2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+(3)0.009 molL-1min-10.56不变CD减小CO2的浓度作图要点:起点在30 min时v逆(CO
14、2)的一半左右终点不超过30 min时v逆(CO2)14.(14分)在一定温度下,将1 mol CO与3 mol H2气体充入一体积不变的密闭容器中,在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。(1)该反应的H0(填“”或“=”),原因是。(2)保持反应条件不变,下列能说明反应达到平衡状态的是。a.化学平衡常数K值不再发生变化b.容器内气体密度不再发生变化c.容器内压强不再发生变化(3)若反应分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(CO)=0.100 molL-1,c(H2)=0.200 molL-1,c(CH3OH)=0 molL-1。CO的浓度随
15、时间的变化分别如图中曲线所示。则反应、的平衡常数K1K2(填“大于”“小于”或“等于”);相对于反应来说,反应和反应改变的条件分别为和。(4)为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面的实验设计表中。请将表中剩余的实验条件、数据填满。实验编号T/n(CO)/n(H2)p/MPa1501/30.15续表实验编号T/n(CO)/n(H2)p/MPa3505解析:(1)吸热的熵减反应一定不能自发,而放热的熵减反应在一定条件下可以自发进行。(2)化学平衡常数只与反应温度有关,温度不变,平衡常数不变,与反应是否达到平衡无关;容器体积不变,因此容器内气体密度为恒量,与反应是否达到平衡无关;该反应为气体物质的量减小的反应,在体积不变的情况下,压强不变说明气体的总物质的量不再变化,反应已达平衡。(3)由图中曲线看出,反应达到的平衡相同,但反应速率不同,故反应只能是在有无催化剂的条件下进行的,故平衡常数应相等;而反应反应速率增大,CO的平衡浓度也减小,说明平衡向右移动,为增大压强。(4)探究外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响时,每次只能改变一个条件,即遵循“多定一变”的原则。答案:(1)该反应为熵减的反应,而反应能自发进行,故必为放热反应(2)c(3)等于加入催化剂增大压强(4)实验编号T/n(CO)/n(H2)p/MPa1501/31/3