1、第五课时化学平衡图象等效平衡课后提能 层级练1在容积可变的密闭容器中存在如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0反应达平衡后，改变以下图象中横坐标所表示的条件，其变化情况正确的是()解析：选A该反应温度升高时，平衡向正反应方向移动，故平衡常数增大，反应物浓度降低，A项正确，B项不正确；增大压强，平衡逆向移动，v正、v逆都增大，平均相对分子质量增大，C、D项均不正确。10某化学科研小组研究合成氨：N2(g)3H2(g)2NH3(g)HT2)、压强的关系解析：选B恒压条件下充入NH3，平衡不移动，v正v逆，与题给图象甲不符，故A项不正确；T2温度反应先平衡，反应速率大，故T2T1
2、，升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆向移动，NH3%减小，与题给图象乙相符，故B项正确；图丙中v正和v逆相交表示v正v逆，此时反应达到平衡，升高温度，平衡向吸热方向移动，v正v逆，与题给图象不符，故C项不正确；升高温度，平衡向吸热方向(即逆向)移动，N2的转化率减小，与题给图象不符，D项不正确。11汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)O2(g)=2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A温度T下，该反应的平衡常数KB
3、温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D若曲线b对应的条件改变的是温度，可判断该反应的H0，D错误。12在温度相同、容积均为2 L的3个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温，测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是()已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1容器甲乙丙反应物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol N2、6 mol H22 mol NH3NH3的浓度/molL1c1c2c3反应的能量变化放出Q1 kJ放出Q2 kJ吸收Q3 kJ体系压强/Pap1p2p3反应物转化率123A2p1
4、2p3p2B达到平衡时丙容器中NH3的体积分数最大C23p2，A错误；丙容器中加入2 mol NH3，最后达到和甲相同的平衡状态，若平衡不移动，则转化率131；乙容器投入2 mol N2、6 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，转化率增大，所以转化率231，C错误；甲投入1 mol N2、3 mol H2，丙中投入2 mol NH3，则甲与丙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与丙的反应的能量变化之和为92.4 kJ，故Q1Q392.4，D正确。13将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中，发生反应2SO3(g) 2SO2(g)O2(g)并达到平衡；保持温度不变，再充入相同体积的SO
5、3(g)，达到新平衡后，与原平衡相比，下列值减小的是()A平均相对分子质量BSO3(g)的转化率Cc(SO3)/c(SO2)Dc2(SO3)/c2(SO2)c(O2)解析：选B本题可采取等效假设法分析，假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板)，保持温度不变，向增加的容器中充入相同体积的SO3(g)，则可建立与原平衡一样的平衡，此时A、B、C、D各项的值均不变，然后抽掉隔板，将容器压缩至原容器大小，则压强增大，平衡逆向移动，气体的总物质的量减小，但总质量不变，因此平均相对分子质量增大；SO3(g)的转化率减小；c(SO2)、c(SO3)均增大，但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的
6、程度大，则c(SO3)/c(SO2)增大；c2(SO3)/c2(SO2)c(O2)可看作该反应的平衡常数的倒数，而平衡常数只与温度有关，则不发生变化。14已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙)2 mol SO3 。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是()A容器内压强p：p甲p丙2p乙BSO3的质量m：m甲m丙2m乙Cc(SO2)与c(O2)之比为k：k甲k丙k乙D反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲Q丙2Q乙解析：选B
7、因为反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在恒温、恒容的条件下进行。根据等效平衡的原理可知，甲与丙最后达到平衡时SO2、O2、SO3的物质的量、容器内的压强、SO2与O2的比值都相同；乙相当于在甲容器达到平衡后，将容器的体积瞬间扩大为原来的2倍。设甲达到平衡时容器内的压强为p甲，此时容器内瞬间压强减小为p甲/2，此时平衡向逆反应方向移动，气体的物质的量增加，SO3的质量减小，所以容器内气体的压强增大，则p乙p甲/2，则2p乙p甲p丙，SO3的质量m甲m丙2m乙，A错、B对；当甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为21，这与开始两
8、者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是21不变，C错；甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错。1有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。(1)相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为_ mol(从下列各项中选择，只填字母，下同)；若乙的容积与甲的容
9、积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为_ mol。A小于mB等于mC在m2m之间 D等于2mE大于2m(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入_ mol N2和_ mol H2。解析：(1)由于甲容器定容，达到平衡时，甲、乙两容器压强相等，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。(2)当乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中
10、的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为(10.5) mol0.5 mol，H2为(1.51.5) mol0 mol。答案：(1)DE(2)0.502(1)对于反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下温度变化的曲线(如图)。比较p1、p2的大小关系：_。随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是_(填“增大”或“减小”)。(2)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：反应的H_(填“大于”或“小于”)0；100 时，体系中各物
11、质浓度随时间变化如图所示。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为_ molL1s1；反应的平衡常数K1为_。100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。aT_(填“大于”或“小于”)100 ，判断理由是_。b列式计算温度T时反应的平衡常数K2：_。温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是_。解析：(1)该反应正反应方向是气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正向移动，即压强越大，NO的转化率越大，根据题图可知，相同的温度下，压强为p1时的NO转化率小
12、于压强为p2时的转化率，故p10；由图示知60 s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100 molL10.040 molL10.060 molL1，根据v可知：v(N2O4)0.001 0 molL1s1；求平衡常数可利用三段式： N2O4(g)2NO2(g)起始量/molL10.1000转化量/molL10.0600.120平衡量/molL10.0400.120K10.36。100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，平衡向吸热的方向移动，即向正反应方向移动，故T100 ；由c(N2O4)以0.
13、002 0 molL1s1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此时消耗N2O4为0.002 0 molL1s110 s0.020 molL1，由三段式： N2O4(g)2NO2(g)起始量/molL10.0400.120转化量/molL10.0200.040平衡量/molL10.0200.160K21.28。温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。答案：(1)p2p1减小(2)大于0.001 00.36a.大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高b平衡时，c(NO2)0
14、.120 molL10.002 0 molL1s110 s20.160 molL1，c(N2O4)0.040 molL10.002 0 molL1s110 s0.020 molL1，K21.28逆反应将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质化学计量数减小的方向移动，即向逆反应方向移动3高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下与H2反应制备甲醇：CO(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)_。(2)若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得
15、反应达到平衡时的有关数据如表：容器反应物投入的量反应物的转化率CH3OH的浓度能量变化(Q1、Q2、Q3均大于0)甲1 mol CO和2 mol H21c1放出Q1 kJ热量乙1 mol CH3OH2c2吸收Q2 kJ热量丙2 mol CO和4 mol H23c3放出Q3 kJ热量则下列关系正确的是_(填字母)。Ac1c2B2Q1Q3C213 D121E该反应若生成1 mol CH3OH，则放出(Q1Q2) kJ热量(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，则该反应向_ (填“正”或“
16、逆”)反应方向移动。解析：(1)从反应开始到平衡的10 min内，CO的浓度减小0.75 molL1，故用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)20.15 molL1min1。(2)甲和乙属于等效平衡，只是起始反应方向不同，所以有c1c2和121，该反应若生成1 mol CH3OH，则放出(Q1Q2) kJ热量；丙相当于将甲的压强增大一倍，增大压强，平衡CO(g)2H2(g)CH3OH(g)右移，但可逆反应不可能完全转化，故有1321和Q1Q32Q1，选ADE。(3)气体的密度与体积成反比，密度增大，说明气体体积减小，平衡CO(g)2H2(g)CH3OH(g)向正反应方向移动。答案：(1)0.
17、15 molL1min1(2)ADE(3)正4甲醇可以利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成，发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H199 kJmol1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H258 kJmol1CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)H3_。(2)反应的化学平衡常数K表达式为_；图甲中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。(3)合成气组成2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图乙所示。(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”
18、)，其原因是_；图乙中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析：(1)根据盖斯定律，H3H2H158 kJmol1(99 kJmol1)41 kJmol1。(2)根据化学反应方程式，反应中K。H10，说明反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小，故a曲线能正确反映平衡常数K随温度变化关系。(3)由图示可知，(CO)的转化率随温度的升高而减小。升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中的CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果为随温度升高，CO的转化率降低。相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，而生成CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率提高。答案：(1)41 kJmol1(2)Ka反应为放热反应(Hp2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率，而反应为气体分子数不变的反应，而生成CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率提高