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1、第21講 化學平衡
1.[2012·濟南一模] 可逆反應NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)達到平衡的標志是( )
A.NO2、SO2、NO和SO3四種氣體的物質的量濃度之比為1∶1∶1∶1
B.密閉容器的壓強不再發(fā)生變化
C.K值不再發(fā)生變化
D.生成n mol SO2的同時,有n mol SO3生成
2.(雙選)一定溫度下的密閉容器中發(fā)生可逆反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),不能說明該反應一定達到平衡狀態(tài)的是( )
A.SO3的質量保持不變
B.SO2的百分含量保持不變
C.SO2的消耗速率和SO3的生成速率相等
D.SO2、O
2、2、SO3的物質的量之比為2∶1∶2
3.(雙選)下列有關催化劑的說法正確的是( )
A.溫度越高,催化劑的催化效果不一定越好
B.二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑,能加快反應速率
C.食品包裝中的抗氧化劑其實質就是“負催化劑”,能使氧化反應的反應速率減小
D.升高溫度,吸熱反應的反應速率都加快,而放熱反應的反應速率不變
4.(雙選)對于反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)一次只改變一個條件,能增大逆反應速率的措施是( )
A.通入大量O2 B.縮小容器體積
C.移去部分SO2 D.降低體系溫度
5.一定條件下,可逆反應C(s)+CO
3、2(g)2CO(g) ΔH<0,達到平衡狀態(tài),現進行如下操作:①升高反應體系的溫度;②增加反應物C的用量;③縮小反應體系的體積:④減少體系中CO的量。上述措施中一定能使反應的正反應速率顯著加快的( )
A.①②③④ B.①③
C.④② D.①③④
6.在三個2 L恒容的密閉容器中,保持溫度相同,分別發(fā)生反應A(g)+3B(g)2C(g),5 min后各容器反應達平衡狀態(tài),其中甲容器中A的物質的量為0.4 mol。
下列說法正確的是( )
反應前各物質的物質的量/mol
A
B
C
甲
1
3
0
乙
0
0
2
4、
丙
1.5
4.5
1
A.乙中5 min內C的反應速率為0.08 mol/(L·min)
B.達到平衡時,丙中A的濃度是甲中的2倍
C.丙中反應的平衡常數大于甲中反應的平衡常數
D.達到平衡時,甲乙兩容器中C的物質的量百分含量相等
7.[2012·大連測試] 一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應2X(g)Y(g)+Z(s),以下不能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是( )
A.混合氣體的密度不再變化
B.反應容器中Y的質量分數不變
C.X的分解速率與Y的消耗速率相等
D.單位時間內生成1 mol Y的同時生成2 mol X
8.FeCl3(aq)與K
5、SCN(aq)混合時存在下列平衡:Fe3+(aq)+SCN-(aq)Fe(SCN)2+(aq)。已知平衡時,c[Fe(SCN)2+]與溫度T的關系如圖K21-1所示,則下列說法正確的是( )
圖K21-1
A.FeCl3(aq)與KSCN(aq)反應的熱化學反應方程式為:Fe3+(aq)+SCN-(aq)===Fe(SCN)2+(aq) ΔH>0
B.溫度為T1、T2時,反應的平衡常數分別為K1、K2,則K1v逆
D.A點與B點相比,A點的c(Fe3+)大
9.某溫度下,向容積為2 L的密閉反應器中充入0.10 mol SO3,當反
6、應器中的壓強不再變化時測得SO3的轉化率為20%,則該溫度下反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數為( )
A.3.2×103
B.1.6×103
C.8.0×102
D.4.0×103
10.[2012·湖南四市聯考] 已知NO2和N2O4可以相互轉化:2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0?,F將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入一定體積為2 L的恒溫密閉玻璃容器中,反應物濃度隨時間變化關系如圖K21-2所示。
圖K21-2
(1)圖中共有兩條曲線X和Y,其中曲線________表示NO2濃度隨時間的變化;a、b、c、d四個點中,表示化學
7、反應處于平衡狀態(tài)的點是________。下列不能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________。
A.容器內混合氣體的壓強不隨時間變化而改變
B.容器內混合氣體的密度不隨時間變化而改變
C.容器內混合氣體的顏色不隨時間變化而改變
D.容器內混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化而改變
(2)①前10 min內用NO2表示的化學反應速率v(NO2)=________mol/(L·min)。
②0~15 min,反應2NO2(g)N2O4(g)的平衡常數K(b)=________。
(3)反應25 min時,若只改變了某一個條件,使曲線發(fā)生如上圖所示的變化,該條件可能是______
8、__________(用文字表達);其平衡常數K(d)________K(b)(填“>”“=”或“<”)。
(4)若要達到使NO2(g)的百分含量與d點相同的化學平衡狀態(tài),在25 min時還可以采取的措施是________。
A.加入催化劑
B.縮小容器體積
C.升高溫度
D.加入一定量的N2O4
11.[2012·海南卷] 已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反應的平衡常數和溫度的關系如下:
溫度/℃
700
830
900
1 000
1 200
平衡常數
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列問題:
(1)該反應的平
9、衡常數表達式K=________,ΔH________0(填“<”“>”或“=”);
(2)830 ℃時,向一個5 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B,如反應初始6 s內A的平均反應速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1,則6 s時c(A)=________mol·L-1,C的物質的量為________mol;若反應經一段時間后,達到平衡時A的轉化率為________________,如果這時向該密閉容器中再充入1 mol氬氣,平衡時A的轉化率為________;
(3)判斷該反應是否達到平衡的依據為________(填正確選項前的字母);
a.壓強不
10、隨時間改變
b.氣體的密度不隨時間改變
c.c(A)不隨時間改變
d.單位時間里生成C和D的物質的量相等
(4)1 200 ℃時反應C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數的值為________。
12.在容器可變的密閉容器中,反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在一定條件下達到平衡。完成下列填空:
(1)在其他條件不變的情況下,縮小容器體積以增大反應體系的壓強,v正__________(選填“增大”或“減小”,下同),v逆________,平衡向__________方向移動(選填“正反應”或“逆反應”)。
(2)在其他條件不變的情況下,降低溫
11、度平衡向正反應方向移動,為________________________________________________________________________反應(選填“吸熱”或“放熱”)。
(3)圖K21-3為反應速率(v)與時間(t)關系的示意圖,由圖判斷,在t1時刻曲線發(fā)生變化的原因是________(填寫編號)。
圖K21-3
A.增大N2的濃度
B. 擴大容器體積
C. 加入催化劑
D. 升高溫度
改變條件后,平衡混合物中NH3的百分含量__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。
1.D [解析] 化學反應達到平衡時各物質濃度
12、不變,而不是相等,其物質的量濃度比也不一定等于化學計量數之比,A項錯誤;該反應為氣體體積不變的反應,無論反應是否已達平衡,壓強均不變,B項錯誤;只要溫度不變,化學平衡常數K就不變,與是否達到平衡無關,C項錯誤。
2.CD [解析] 可逆反應達到平衡的標志是正反應速率等于逆反應速率,各組分的濃度、質量、含量等保持不變,各組分的變化物質的量之比等于化學計量數之比,但平衡物質的量不一定等于化學計量數之比。
3.AB [解析] 許多催化劑在某特定溫度下催化效果最好,稱為催化活性,A項正確;二氧化錳能催化過氧化氫的分解反應,故B項正確;食品包裝中的抗氧化劑其實質就是還原劑,消耗包裝袋中的氧氣,從而保
13、護食品不被氧化,C項錯誤;升高溫度,吸熱反應和放熱反應、正反應和逆反應的反應速率都加快,D項錯誤。
4.AB [解析] 增大反應物濃度可使正反應速率增大,逆反應速率隨之增大,A項正確;縮小容器容積,相當于增大壓強,正、逆反應速率均增大,B項正確;移去部分SO2,可使反應向正反應方向移動,而正、逆反應速率均減小,C項錯誤;降低溫度正、逆反應速率均減小,D項錯誤。
5.B [解析] 升溫正逆反應速率均加快,①對;若增加固體反應物的量,對反應速率無影響,②錯;縮小反應體系體積,增大反應體系壓強,可使正逆反應速率都加快,③對;減少體系中CO的量,逆反應速率減小,正反應速率隨之減小,④錯。
6.D
14、 [解析] 溫度不變,化學平衡常數不變,C項錯誤;甲容器和乙容器反應分別從正反應方向和逆反應方向進行,反應達到平衡后為等效平衡,D項正確;平衡時甲乙兩容器中A、B、C的物質的量分別為0.4 mol、1.2 mol、0.8 mol,乙中5 min內C的反應速率為=0.12 mol/(L·min),A項錯誤;丙中初始加料相當于A、B、C分別為2 mol、6 mol、0 mol,相對于甲容器來說,平衡右移,B項錯誤。
7.C [解析] 由于反應生成物中有固體,故混合氣的密度為變量,當其不變時,說明反應已達平衡;X的分解速率與Y的消耗速率相等時反應向左進行,未達平衡;單位時間內生成1 mol Y的同
15、時生成2 mol X時,說明正逆反應速率相等,已達平衡。
8.C [解析] 由圖中看出,隨溫度升高,c[Fe(SCN)2+]減小,可知該反應為放熱反應,則溫度越高,反應限度越小,平衡常數越小,A、B、D項不符合題意;反應處于D點時,c[Fe(SCN)2+]小于平衡濃度,故反應應正向進行,即v正>v逆,C項正確。
9.A [解析] 平衡時SO3的濃度為=0.04 mol·L-1,SO2、O2的平衡濃度分別為0.01 mol·L-1、0.005 mol·L-1,則反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常數為=×10-3,故該溫度下反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
16、的平衡常數為3.2×103。
10.(1)X b和d B
(2)①0.04
②K(b)=
(3)增大NO2的濃度?。?
(4)B、D
[解析] (1)在10 min內X曲線表示的物質濃度改變了0.4 mol/L,而Y曲線表示的物質濃度改變了0.2 mol/L,則X曲線表示NO2濃度隨時間的變化;當曲線處于平臺時(此時所表示的物質的濃度不變),表示反應已達平衡,故只有b、d兩點處于平衡狀態(tài)。該反應體系中全部是氣體,其質量不變,體積不變,氣體密度是恒量,與反應是否達到平衡無關。
(2)①v(NO2)==0.04 mol/(L·min)。
②平衡常數K(b)===。
(3)由曲線
17、看出25 min時,NO2的濃度突然增大,可知改變的條件為增大NO2的濃度。溫度不變,化學平衡常數不變。
(4)因在25 min時,增大了NO2的濃度,相當于增大了壓強,平衡右移,D點時NO2的百分含量小于b時NO2百分含量,要使25 min時改變條件達到使NO2(g)的百分含量與d點相同的化學平衡狀態(tài),可加壓或降溫等,加入一定量的N2O4,也相當于加壓。
11.(1) <
(2)0.022 0.09 80% 80%
(3)c (4)2.5
[解析] 本題考查化學平衡常數表達式的書寫及簡單計算、化學平衡移動原理的應用、化學平衡計算,考查考生的計算能力與綜合分析能力。(1)因反應中的物
18、質都是氣體,據平衡常數的定義可知其K=;由表中數據可知,溫度升高,K值減小,說明升高溫度向吸熱的逆反應方向移動,故正反應為放熱反應,即ΔH<0。
(2)v(A)=0.003 mol·L-1·s-1,則6 s后A減少的濃度c(A)=v(A)t=0.018 mol·L-1,故剩余的A的濃度為-0.018 mol·L-1=0.022 mol·L-1;A減少的物質的量為0.018 mol·L-1×5 L=0.09 mol,根據方程式的化學計量數關系,生成的C的物質的量也為0.09 mol。
設830 ℃達平衡時,轉化的A的濃度為x,則:
A(g)?。(g) C(g)+D(g)
19、
0.04 0.16 0 0
x x x x
0.04-x 0.16-x x x
有:=1, 解得x=0.032,故A的轉化率α(A)=×100%=80%;由于容器的體積是固定的,通入氬氣后各組分的濃度不變,反應速率不改變,平衡不移動。
(3)由于該反應是氣體分子數不變的反應,容器中壓強、氣體的密度都永遠不變,故a、b錯;c(A)隨反應的進行要減小,故c可以;不論是否達平衡,單位時間里生成C和D的物質的量永遠相等,故d錯。
(4)反應“ C(g)+D(g)A(g)+B(g)”與“A(g)+B(g)C(g)+D(g)”互為逆反應,平衡常數互為倒數關系,故1200 ℃時,C(g)+D(g)A(g)+B(g)的K==2.5。
12.(1)增大 增大 正反應
(2)放熱
(3)C 不變
[解析] (1)縮小容器體積,同時增大反應物和生成物濃度,則正反應速率增大,逆反應速率也增大;正反應是氣體體積減小的方向,增大反應體系的壓強平衡向正反應方向移動;(2)降低溫度平衡向放熱反應方向移動,由此說明正反應是放熱反應;(3)t1時刻正、逆反應速率同時增大且同等程度增大,但平衡不移動,只有催化劑才有可能;催化劑不能使平衡移動,則氨氣含量不變。