1、第二讲 化学平衡移动一、选择题1一定温度下，1 mol X和n mol Y在体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：X(g)Y(g)2Z(g)M(s)，5 min后达到平衡，此时生成2a mol Z。下列说法正确的是 ()。A用X表示此反应的反应速率是(0.12a) molL1min1B当混合气体的质量不再发生变化时，说明反应达到平衡状态C向平衡后的体系中加入1 mol M，平衡向逆反应方向移动D向上述平衡体系中再充入1 mol X，v正增大，v逆减小，平衡正向移动解析由题给反应的化学方程式可知生成2a mol Z消耗a mol X，利用化学反应速率的定义可知v(X)0.1a molL1min1
2、；因M为固态，故平衡向右移动，气体质量变小；若平衡向左移动，气体质量增加，故当混合气体质量不再发生变化时，可说明反应达到平衡状态；增大M的量，平衡不发生移动；向平衡体系中再充入X，反应物浓度增大，平衡正向移动，v正、v逆都增大。答案B2已知图一表示的是可逆反应CO(g)H2(g)C(s)H2O(g)H0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系，图二表示的是可逆反应2NO2(g)N2O4(g)H0的浓度(c)随时间t的变化情况。下列说法中正确的是 ()。A图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强B若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的H增大C图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了
3、压强D若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小解析由图一可知，t2时正、逆反应速率均加快且发生突变，化学平衡正向移动，可能是升高了温度也可能是增大了压强，根据H所表示的意义，不管平衡如何移动，H不变，所以A正确，B错；由图二可知，t1时改变平衡条件的瞬间，NO2和N2O4的浓度均增大，然后c(NO2)减小，c(N2O4)增大，平衡向正反应方向移动，改变的条件可能是给体系增大压强，但不可能是由温度改变引起的，选项C错；若增大压强，平衡正向移动，N2O4的体积分数增加，因此混合气体的平均相对分子质量增大，D错。答案A3 在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)B(g
4、) 2C(g)，下列说法中正确的是()A平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：KB改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小解析 平衡常数只与温度有关。答案 A4已知可逆反应aAbBcC中，物质的含量R%(A%和C%)随温度的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 ()。A该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡B该反应在T2温度时达到过化学平衡C该反应的逆反应是放热反应D升高温度，平衡会向正反应方向移动解析图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。解题时要注意各物质曲线的折点(达
5、平衡时刻)，所以反应在T2温度时第一次达到平衡，故A错，B正确；随着温度升高，反应物A的含量增大，生成物C的含量减少，说明平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应，C、D错误。答案B5将1 mol SO2和1 mol O2通入容积固定的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡，平衡时SO3的物质的量为0.3 mol 。此时若移走0.5 mol SO2和0.5 mol O2，则反应达到新平衡时SO3的物质的量()。A为0.3 molB为0.15 molC小于0.15 molD大于0.15 mol且小于0.3 mol解析容器的容积不变而移走各0.5 mol的SO2和O2，相当于在原反应条件下容器的体积扩
6、大一倍，若平衡不发生移动，SO3的物质的量为0.15 mol，而容器的体积扩大，相当于体系的压强减小，此时平衡将向逆反应方向移动，即新平衡时SO3的物质的量小于0.15 mol。答案C6下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是 ()。A是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应Hp2解析根据图像，升高温度，平衡正向移动，正反应H0，A错；反应实质是Fe33SCNFe(SCN)3，K和Cl不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B错；使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，
7、改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且由于不断加入B，A的转化率增大，D错。答案C7CO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果的是 ()。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解析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；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；该反应的正反应为体积减小的反应，因此降低压强，能使平衡向逆反应方向移动；装置中放
8、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。答案C二、非选择题8向甲乙两个容积均为1 L的恒容容器中，分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1 mol B。相同条件下(温度T )，发生下列反应：A(g)B(g)xC(g)H0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示：回答下列问题：(1)乙容器中，平衡后物质B的转化率为_。(2)x_。(3)T 时该反应的平衡常数为_。(4)下列说法正确的是 ()。A向平衡后的乙容器中充入氦气可使c(A)增大B将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内相同C若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B，则平
9、衡时甲容器中0.78 mol L1c(A)1.56 molL1解析(1)乙容器反应达到平衡时c(A)0.5 molL1，转化率为50%。B的转化率也为50%。(2)甲容器反应达到平衡时，c(A)0.78 molL1，转化率为61%，即压强越大，A的转化率越高，所以正反应为气体体积减小的反应，x1。(3)反应达到平衡时，乙容器中c(A)c(B)c(C)0.5 molL1，T 时，该反应的平衡常数为2(molL1)1。(4)A项，向平衡后的乙容器中充入“惰性气体”氦气，气体浓度不变，平衡不发生移动，c(A)不变；B项，将乙容器单独升温，平衡逆向移动，A的体积分数增大，更大于甲容器中A的体积分数；C
10、项，若向甲容器中再充入2 mol A、2 mol B，相当于压强变为原来的2倍，达到平衡时A的转化率比不加前增大，所以平衡时甲容器中0.78 molL1c(A)”或“”)。(4)若反应在298 K进行，在1 L密闭容器中加入1 mol B、0.2 mol Ne，达到平衡时B的转化率为_(填序号)。A等于60% B等于40%C小于40% D介于40%60%之间(5)已知曲线上任意两点之间连线的斜率表示该时间段内B的平均反应速率(例如直线EF的斜率表示20 s60 s内B的平均反应速率)，则曲线上任意一点的切线斜率的意义是_。解析(1)由图像可知，60 s时，B的物质的量浓度为0.6 molL1，
11、则A减少0.3 molL1，则v(A)0.005 molL1s1；(2)该反应的平衡常数表达式为K；(3)从298 K323 K，为升温，结果B的浓度减小，即表明平衡向逆反应方向移动，则推出正反应为放热反应，H0；(4)由于在恒温恒容条件下，通入稀有气体Ne，不影响化学平衡，故平衡时B的物质的量浓度仍为0.6 molL1，即转化0.4 molL1，则B的转化率为40%；(5)曲线上任意一点的切线斜率代表的是某一时刻的反应速率。答案(1)0.005(2)K(3)(4)B(5)某一时刻的反应速率(或即时速率、瞬时速率)10甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下，发生如下反应制得：CO
12、(g)2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题： (1)从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)_，CO的转化率为_。(2)该反应的平衡常数表达式为_，温度升高，平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向_(填“正”、“逆”)反应方向移动，理由是_。解析 解答该题应该注意下面三点：(1)根据图一和已知反应方程式计算反应速率及转化率。(2)根据图二判断反应过程中的能量变化及反应是吸热反应还是
13、放热反应，从而判断平衡常数随温度的变化。(3)m/V，质量不变，密度增大，体积减小，从而判断反应方向。答案 (1)0.15 molL1min175%(2)K减小(3)正反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积减小，平衡正移11如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题。(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。从反应
14、开始到3 min时，氢气的平均反应速率v(H2)_。下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是_。A在原容器中再充入1 mol CO2B在原容器中再充入1 mol H2C在原容器中充入1 mol HeD使用更有效的催化剂E缩小容器的容积F将水蒸气从体系中分离出(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)Ha kJmol1，在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。 温度(K)n(H2)/n(CO2)5006007008001.545332012260432815383
15、623722上述反应的a_0(填“大于”或“小于”)。恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则反应产生的热量_(填“增大”、“减小”或“不变”)。增大的值，则生成乙醇的物质的量_(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。解析(1)从反应开始到3 min时，v(CO2)(1.00 mol0.5 mol)(2 L3 min) molL1s1，根据反应的化学方程式：CO23H2CH3OHH2O，化学计量数之比等于化学反应速率之比，则v(H2)0.25 molL1min1。在原容器中再充入1 mol H2，平衡右移；缩小容器的容积，压强增大，平衡右移；将水蒸气从体系中分离出，减小了水蒸气的浓度，平衡右移。(2)上述反应中，升高温度，CO2的转化率降低，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，a0。恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，反应产生的热量不变，催化剂不能使平衡移动，不改变H的大小。答案(1)0.25 molL1min1BEF(2)小于不变不能确定