1、第3讲影响化学平衡的因素化学平衡的移动一、单项选择题1.CO和NO都是汽车尾气中的有害物质,它们之间能缓慢地发生如下反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)H0,现利用此反应,拟设计一种环保装置,用来消除汽车尾气对大气的污染,下列设计方案可以提高尾气处理效率的是()选用适当的催化剂提高装置温度降低装置的压强装置中放入碱石灰 A. B. C. D.答案C选用适当催化剂虽不能提高反应物的转化率,但能加快反应速率,正确;因为该反应的正反应为放热反应,所以升高温度,平衡向逆反应方向移动,错误;该反应的正反应为气体体积减小的反应,因此降低压强,能使平衡向逆反应方向移动,错误;装置中放
2、入碱石灰能吸收CO2,使CO2的浓度降低,平衡向正反应方向移动,正确。2.加热N2O5依次发生的分解反应为:N2O5(g)N2O3(g)+O2(g); N2O3(g)N2O(g)+O2(g),在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol,则t 时反应的平衡常数为() A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2答案B设反应分解的N2O3物质的量为x mol,反应中共生成N2O3(x+3.4)mol,故在反应中N2O5分解了(x+3.4)mol,同时生成O2(x+3.4)mol,在反应中生成氧气x mol,则(x+
3、3.4)+x=9,求得x=2.8,所以平衡后N2O5、N2O3、O2浓度依次为c(N2O5)=(8-2.8-3.4)mol2 L=0.9 molL-1,c(N2O3)=3.4mol2 L=1.7 molL-1,c(O2)=9mol2 L=4.5 molL-1;反应的平衡常数K=1.74.50.9=8.5,B项正确。3.(2018溧水高级中学高三期初模拟)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300 升至400 ,重新达到平衡,下列物理量的变化判断正确的是(
4、)A.正反应速率减小 B.逆反应速率增大C.平均相对分子质量不变D.转化率增大答案BH2的体积分数随温度的升高而增加,说明平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应。温度升高正、逆反应速率都加快,A项错误,B项正确;平衡逆向移动,气体的化学计量数增加,而气体的质量不变,所以平均相对分子质量变小,C项错误;平衡逆向移动,所以反应物的转化率减小,D项错误。4.在体积为V L的密闭容器中存在化学平衡:2NO2(g)N2O4(g)H0,测得c(H2O)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断正确的是()A.05 min内,v(H2)=0.05 mol/(Lmin)B.5 min时该反应的K一定小
5、于12 min时的KC.10 min时,改变的外界条件可能是减小压强D.5 min时该反应的v正大于11 min 时的v逆答案B根据图可知,前5 min内H2O的浓度由1.00 mol/L减小为0.50 mol/L,根据v(H2O)=ct=1mol/L-0.5mol/L5min=0.1 mol/(Lmin),由化学计量数之比等于反应速率之比,得v(H2)=0.1 mol/(Lmin),A项错误;由图可知,1012 min时,v(H2O)=0.50mol/L-0.25mol/L2min=0.125 mol/(Lmin),大于05 min时的反应速率,又10 min时H2O的浓度继续减小,反应向正
6、反应方向移动,该反应正反应是吸热反应,所以改变的外界条件是升高温度,所以5 min时该反应的K一定小于12 min时的K,B项正确,C项错误;根据B的判断,11 min时的温度高于5 min时,温度越高反应速率越快,所以5 min时该反应的v正小于11 min时的v逆,D项错误。6.(2019常州模拟)对于可逆反应:2A(g)+B(g) 2C(g)H0,下列各图正确的是()答案B当其他条件不变时,增大压强,正、逆反应速率都增大,与图像不符,A项错误;该反应正向是放热反应,升高温度,反应速率加快,达平衡的时间缩短,平衡向逆反应方向移动,C的质量分数降低,与图像相符,B项正确;催化剂能同等程度的加
7、快正、逆反应速率,缩短达到平衡的时间,平衡不移动,不能改变平衡体系中C的浓度,与图像不符,C项错误;该反应正向是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A的转化率降低,与图像不符,D项错误。7.(2018海安高级中学1月月考)对于平衡体系:a A(g)+b B(g) cC(g)+dD(s)H0,下列判断中正确的是()A.若a+bc+d,则反应一定能自发向右进行B.若起始时只充入A、B,且物质的量之比为ab,则平衡时A、B的转化率之比为abC.若a+b=c+d,往含m mol气体的平衡体系中充入n mol B,则达到平衡时气体总物质的量等于(m+n)molD.若a+b=c,对于体积不变的容器,
8、升高温度,平衡向左移动,容器中气体的压强增大答案DD为固体,若a+bc+d,则S不一定大于0,当G=H-TS0时,反应才能自发进行,A项错误;若起始时只充入A、B,且A、B的物质的量之比为ab,根据反应方程式可知,反应过程中消耗A、B的物质的量之比也是ab,则平衡时A、B的转化率之比为11,B项错误;D为固体,再向其中充入n mol B,平衡向正反应方向移动,气体的总物质的量减小,则达到平衡时气体总物质的量小于(m+n)mol,C项错误;该反应为放热反应,升高温度平衡向左移动,a+b=c,则反应前后气体物质的量不变,在恒容条件下,温度越高压强越大,则升高温度容器中气体的压强增大,D项正确。8.
9、(2018泰州中学开学考试)一定温度下,在三个等体积的恒容密闭容器中,反应2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g)达平衡,下列说法正确的是()容器温度/K物质的起始浓度/(mol/L)物质的平衡浓度/(mol/L)CO2(g)H2(g)C2H5OH(g)H2O(g)C2H5OH(g)甲5000.200.60000.083乙5000.401.2000丙600000.100.300.039A.该反应正反应为吸热反应B.达平衡时,甲、乙容器内:2c(CO2,甲)1答案D在容器甲和容器丙中,若温度一样,二者将建立完全相同的平衡。由表中数据可知,由于丙升高温度使C2H5OH(g)
10、的平衡浓度减小,说明升温使化学平衡向逆反应移动,则正反应为放热反应,A项错误;乙容器中反应物浓度相当于在甲容器中等比例增大,若平衡不移动,则有2c(CO2,甲)=c(CO2,乙),但浓度等比例增大,相当于加压,该平衡向正反应方向移动,使c(CO2,乙)减小,所以有2c(CO2,甲)c(CO2,乙),B项错误;由于容器乙中各物质的浓度比容器甲中的大,所以不论正、逆反应速率,容器甲中反应速率都比容器乙中的小,C项错误;由A中的分析可知,当温度相同时,容器甲和容器丙将建立完全相同的平衡,即有(CO2,甲)+(C2H5OH,丙)=1,但容器丙由于升高温度,使平衡向逆反应方向移动,使(C2H5OH,丙)
11、转化率增大,所以(CO2,甲)+(C2H5OH,丙)1,D项正确。二、不定项选择题9.温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,发生反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),经过一段时间后达到平衡,反应过程中测定的部分数据列于下表。下列说法正确的是()t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20A.在前50 s,PCl3的平均反应速率v(PCl3)=0.003 2 mol/(Ls)B.达到平衡时,容器中的压强是起始时的1.2倍C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20
12、 mol Cl2,反应达到平衡前v正v逆D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%答案BC由表中数据可知,50 s内c(PCl3)=0.16mol2 L=0.08 mol/L,v(PCl3)=0.08mol/L50 s=0.001 6 mol/(Ls),A项错误;由表中数据可知,平衡时n(PCl3)=0.2 mol,生成氯气0.2 mol,剩余PCl5 0.8 mol,所以达到平衡时,容器中的压强是起始时的1.2 mol1.0 mol=1.2(倍),B项正确;根据方程式可知PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
13、开始(mol/L) 0.5 0 0变化(mol/L) 0.1 0.1 0.1平衡(mol/L) 0.4 0.1 0.1所以平衡常数K=0.10.10.4=0.025;起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,起始时PCl5的浓度为0.5 mol/L、PCl3的浓度为0.1 mol/L、Cl2的浓度为0.1 mol/L,浓度商Qc=0.10.10.5=0.02v逆,C项正确;等效为起始加入2.0 mol PCl5,与原平衡相比,压强增大,平衡向逆反应方向移动,平衡时的PCl5转化率较原平衡低,故平衡时PCl3的物质的量小于0.4 mol,即
14、相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的物质的量小于0.4 mol,参加反应的PCl3的物质的量大于1.6 mol,故达到平衡时,PCl3的转化率高于1.6mol2mol100%=80%,D项错误。10.(2018盐城中学高三上第二次阶段性考试)向两个体积可变的密闭容器中均充入1 mol的A2和2 mol的B2,发生反应:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)H。维持两个容器的压强分别为p1和p2,在不同温度下达到平衡,测得平衡时AB2的体积分数随温度的变化如图所示。已知:图中、点均处于曲线上;点时容器的体积为0.1 L。下列叙述正
15、确的是()A.由图像可知:p1p2、H0B.点时A2的平衡转化率为40%C.点所对应的反应平衡常数K=0.2D.将点所对应的容器冷却到600 K,平衡时平衡状态与点相同答案ACA项,升高温度,AB2的体积分数减小,平衡逆移,所以逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,Hp2,故正确。B项,设平衡时转化的A2为x mol,列“三段式”:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)n(起始)/mol 120n(转化)/mol x2x 2xn(平衡)/mol 1-x2-2x2x根据(AB2)=2x3-x100%=40%,得x=0.5,(A2)=0.5mol1mol100%=50%,故错误。C项,点与点的温度相
16、同,所以K也相同,K=10.120.50.110.12=0.2,K=K=0.2,正确。D项,该反应H0,降低温度,平衡正向移动,AB2的体积分数增大,故错误。11.(2018苏中五校高三上联考)一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入6 mol CO2和8 mol H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0 kJmol-1,测得n(H2)随时间变化如曲线所示。下列说法正确的是()A.该反应在08 min内CO2的平均反应速率是0.375 molL-1min-1B.若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2,则平衡时H2的体积分
17、数大于20%C.若起始时向上述容器充入4 mol CO2(g)、2 mol H2(g)、2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),则此时反应正向进行D.改变条件得到曲线、,则曲线、改变的条件分别是升高温度、充入氦气答案BCA项,08 min内v(CO2)=13v(H2)=(8-2)mol2 L8min13=0.125 molL-1min-1,故错误;B项, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)n(起始)/mol6800n(转化)/mol2622n(平衡)/mol4222平衡时H2的体积分数(H2)=2mol(4+2+2+2)mol100%=20%,若起始时充入
18、3 mol CO2和4 mol H2,可等效成“减压”,平衡向气体分子数增多的方向移动,即逆向移动,使得(H2)增大,故正确;C项,K=222242223=0.5,Qc=221242223=0.25,因为QcT1),在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中,反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)(正反应放热)达到平衡,下列说法正确的是()容器温度/物质的起始浓度/(molL-1)物质的平衡浓度/(molL-1)c(NO)c(Cl2)c(ClNO)c(ClNO)T10.200.1000.04T10.200.100.20c1T2000.20c2A.达到平衡时,容器与容器中的总压强之比为12
19、B.达到平衡时,容器中ClNO的转化率小于80%C.达到平衡时,容器中c(ClNO)c(NO)比容器中的大D.若温度为T1 ,起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.20 mol NO(g)、0.20 mol Cl2(g)和0.20 mol ClNO(g),则该反应向正反应方向进行答案CA项,容器对容器而言,相当于“加压”,加压平衡正移,使得pp12,故错误;B项,容器中反应达平衡时,(NO)为20%,若容器的温度是T1 ,那么达平衡时(ClNO)为80%,但容器的温度为T2 (T2T1),升温平衡向吸热反应方向移动,使得(ClNO)80%,故错误;C项,容器对容器而言,相当于“加压”,加压平衡正
20、移,c(ClNO)c(NO)增大,故正确;D项,容器中:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)c起始(molL-1)0.200.100c转化(molL-1)0.040.020.04c平衡(molL-1)0.160.080.04K=0.0420.1620.08=2532,Qc=0.120.120.1=10,因为QcK,所以反应逆向进行,故错误。三、非选择题13.(2018海安高级中学月考)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。(1)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)Hc3B.a+b=
21、92.9C.2p2p3D.1+32c2,反应吸收的能量小于2b kJ,体系压强p2p32p2,反应物转化率32c1,A项错误;a+b=92.9,B项正确;p32p2,C项错误;1+3066.7%CO2+2e-+H2O HCOOH+O2-解析(1)该装置能够将烟气与石灰乳充分接触,反应完全。NO2作氧化剂,反应物有NO2、CaSO3和石灰乳,根据副产品CaSO4、Ca(NO2)2书写化学方程式。(2)加入0.2 mol CO时,产物X为0.2 mol,根据碳元素守恒,X为氧化产物CO2,产物Y为0.05 mol,根据硫元素守恒,Y为S2。(3)利用CO2代替N2,防止N2与O2反应生成NO;该反应H0,S0,则H-TS在高温下可以小于0,所以该反应高温自发。CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)起始(mol): 3 3 0 0转化(mol): x x 2x 2x平衡(mol): 3-x 3-x 2x 2xCO的体积分数为2x3-x+3-x+2x+2x= 40%,x=2,则CO2的转化率为23100%=66.7%;CO2 HCOOH为还原反应,CO2在阴极得到电子生成HCOOH,注意电解质为熔融盐,不能出现H+或者OH-。
