1、化学平衡状态和平衡移动(建议用时:35分钟)1(2019陕西部分学校联考)已知HI在催化剂作用下分解速率会加快,其能量随反应过程的变化如图所示。下列说法正确的是()A加入催化剂,减小了反应的活化能B加入催化剂,可提高HI的平衡转化率C降低温度,HI的分解速率加快D当混合气体的平均相对分子质量不变时,可说明该反应2HI(g) H2(g)I2(g)达到平衡状态A使用催化剂可以减小反应活化能,加快反应速率,但不改变转化率,A正确,B错误;降温反应速率减慢,C错误;该反应为前后气体分子数相等,是不变的量,不能作为判断平衡的标志,D错误。2汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)2CO(g)催化剂,2CO2
2、(g)N2(g)H0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应进行到t1时刻达到平衡状态的是()AB C DBA项,t1不能说明v正v逆,错误;B项,容器为绝热、恒容密闭体系,随着反应的进行,体系的温度升高,K不断减小,当K不变时,即温度保持不变,该反应达到平衡状态,正确;C、D项,t1时均未达平衡状态,错误。3下列措施会使平衡向左移动的是 ()A恒温时,增大平衡体系N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的压强B恒压下,降低平衡体系H2(g)I2(g) 2HI(g)H0,经60 s达到平衡,生成0.4 mol Z。下列说法正确的是()A60 s内平均反应速率v(X)0.
3、05 mol/(Ls)B其他条件不变,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小C其他条件不变,若初始投入2 mol X和2 mol Y,则物质Y的转化率减小D其他条件不变,将容器体积变为4 L,Z的平衡浓度变为原来的一半C60 s内在2 L的容器中消耗0.6 mol X,故v(X)0.005 mol/(Ls),A错误;升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大,B错误;其他条件不变,若初始投入2 mol X和2 mol Y,相当于减压,平衡逆向移动,则物质Y的转化率减小,C正确;其他条件不变,将容器体积变为4 L,相当于减压,平衡逆向移动,Z的平衡浓度小于原来的一半,D错误。6(2019衡水模
4、拟)某温度下,反应2A(g)B(g)H0,在密闭容器中达到平衡,平衡后a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡状态,此时b,下列叙述正确的是 ()A在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则abB在该温度恒压条件下再充入少量B气体,则abC若其他条件不变,升高温度,则abBA项,充入B气体后平衡时压强变大,正向反应程度变大,变小,即ab,错误;B项,在该温度恒压条件下,再充入B气体,新平衡状态与原平衡等效,不变,即ab,正确;C项,升温,平衡右移,变小,即ab,错误;D项,相当于减压,平衡左移,变大,即av(N)C250 左右催化剂的催化效率最高D温度越高,CO2的体积分数越
5、高AM点CO2的平衡转化率为50%,设通入的CO2为a mol,则通入的H2为2a mol,反应的CO2为0.5 a mol,反应的H2为1.5 a mol,生成乙烯0.25 a mol,生成H2O a mol,故M点H2的体积分数为100%22.2%,A项错误;M点的温度比N点高,且M点对应温度下催化剂的催化效率最高,故生成乙烯的速率:v(M)v(N),B项正确;由题给图像可知250 左右催化剂的催化效率最高,C项正确;由题给图像可知,随着温度升高CO2的平衡转化率降低,即升高温度可使平衡逆向移动,则温度越高,CO2的体积分数越高,D项正确。9(2019沧州模拟)向某密闭容器中加入0.15
6、molL1 A、0.05 molL1 C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图中甲图所示t0t1时c(B)未画出,t1时c(B)增大到0.05 molL1。乙图为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。(已知t4时改变的条件为减小压强)(1)B的起始物质的量浓度为_molL1。(2)若t5时改变的条件是升温,此时v(正)v(逆),若A的物质的量减少0.03 mol时,容器与外界的热交换总量为a kJ,写出反应的热化学方程式:_。(3)t3时改变的某一反应条件可能是_(填字母)。 a使用催化剂b增大压强c增大反应物浓度(4)在恒温恒压下通入惰
7、性气体,v(正)_v(逆)(填“”“”或“v(逆),反应为吸热反应,故热化学方程式为3A(g)B(g)2C(g)H100 a kJmol1。(3)t3时,改变条件,v(正)v(逆)且增大,又因反应为等体反应,故条件为增大压强或使用催化剂。(4)恒温恒压下通入惰性气体,相当于减压,等体反应平衡不移动,v(正)v(逆)。答案(1)0.02(2)3A(g) 2C(g)B(g)H100a kJmol1(3)ab(4)10(2019绵阳模拟)(1)已知:CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)H141.2 kJmol1COS(g)H2O(g) H2S(g)CO2(g)H235.5 kJmol1则氢
8、气脱除COS生成CO和H2S的热化学方程式为_。(2)利用反应可在高温下脱除COS,在t 下,向容积固定的密闭容器中充入5 mol H2O(g)和5 mol COS(g),测得混合气体中H2S体积分数()与时间(t)的关系如图所示。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是_(填标号)。Av消耗(H2O)v生成(CO2)B不变C压强保持不变D混合气体的密度保持不变该条件下COS的平衡转化率为_,t 时该反应的平衡常数K_。(3)将含COS和H2O的某工业气体按一定流速通过以Al2O3为载体的催化剂,在不同温度下测得COS水解转化率如图所示。当温度升高到一定值后,发现一定时间内COS水解转化率降低,可
9、能的原因是_。在催化剂不变时,为提高COS的水解转化率可采取的措施有_、_。解析(1)根据盖斯定律,由,可得:H2(g)COS(s) CO(g)H2S(g)HH2H135.5 kJmol1(41.2 kJmol1)5.7 kJmol1。(2)A项,v消耗(H2O)、v生成(CO2)均表示正反应速率,两者相等不能说明反应达到平衡状态,错误;B项,不变,则c(COS)、c(H2S)不变,可以说明反应达到平衡状态,正确;C项,该反应在反应前后气体分子数不变,因此压强始终不变,不能说明反应达到平衡状态,错误;D项,反应体系全为气体,气体质量不变,容器体积不变,因此气体密度始终不变,不能说明反应达到平衡
10、状态,错误。设COS转化的物质的量为a mol,则平衡时H2S为a mol,混合气体中H2S的体积分数即为其物质的量分数,则100%40%,解得a4,故COS的平衡转化率为100%80%。达平衡时COS、H2O的物质的量均为1 mol,H2S、CO2的物质的量均为4 mol,设容器体积为V L,t 时该反应的平衡常数K16。(3)COS的水解反应为放热反应,当温度升高到一定值后,继续升温,催化剂活性降低且平衡向逆反应方向移动,因此COS的水解转化率降低。根据图示可知,为提高COS的水解转化率,可以采取的措施有控制温度在200 ,也可根据化学平衡移动原理,增大水蒸气浓度或增大,来提高COS的水解
11、转化率。答案(1)H2(g)COS(g) CO(g)H2S(g)H5.7 kJmol1(2)B80%16(3)继续升温,催化剂活性降低且平衡向逆反应方向移动控制温度在200 增大水蒸气浓度或增大11向、两个体积相同的恒容密闭容器中各充入2 mol NO2气体,发生反应:2NO2(g) N2O4(g)H56.9 kJmol1,达到平衡后,、两个容器中NO2的转化率分别为1和2。下列推断正确的是 ()恒温容器绝热容器A转化率大小:1v(逆)C容器中反应达平衡时,吸收的热量Q为9.26 kJD若条件为“绝热恒容”,容器中反应达平衡时n(NH3)0.6 molB根据容器中反应达到平衡时能量的变化可知,
12、该反应中转化的N2为0.3 mol,因此根据三段式法可得 N2(g)3H2(g) 2NH3(g)起始/(mol) 2 3 0转化/(mol) 0.3 0.9 0.6平衡/(mol) 1.7 2.1 0.6故平衡常数K0.0230.069,因此容器中反应向逆反应方向进行,v(正)”“”或“”)v逆。(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是_。解析(1)根据平衡常数的概念可知该反应的平衡常数K。加入C(s),平衡不移动,但碳固体增多,碳的转化率降低,A项错误;加入H2O(g),能促使平衡正向移动,碳的转化率增大,B项正确;该反应为吸热反应,升高温度能促使平衡正向移动,碳的转化率增大,C项正确;该反应的正反应为气体分子数增大的反应,增大压强平衡逆向移动,碳的转化率降低,D项错误。(2)根据X、Y、Z三种催化剂催化效率最高的温度和反应加快的倍数,可知该反应最适宜的催化剂是Z,因为相同条件下Z的催化效率高且活性温度低。(3)结合10 min时H2、CO和CH3OH的物质的量浓度可知反应中c(H2)消耗2c(CH3OH)0.8 molL1,则10 min内v(H2)0.08 molL1min1。根据表中数据可知Qc100v逆。(4)生产过程中,合成气循环使用能提高原料的利用率,提高产品的产量。答案(1)KBC(2)Z催化效率高且活性温度低(3)0.08(4)提高原料利用率(或提高产量)