【化学】鲁科版选修4《化学反应原理》教案24《化学反应条件的优化

（第五课时）【题15】A、B、C、D四种物质皆易溶于水，且在水溶液中存在如下化学平衡，加入水稀释后，平衡向正反应方向移动的是（B）A.A＋BC＋DB.A＋H2OC＋DC.A＋BC＋H2OD.A＋2B＋H2OC【解析】选项A中：加水稀释后，A、B、C、D四种物质被同等程度稀释，所以平衡不移动；选项B中，加水稀释后，A、C、D三种物质的浓度均减小，但水并未变，所以C和D的有效碰撞几率显著下降，A与水的却不显著。（对于该反应，也可作如下分析，加水后，水在混合体系中的百分含量增加，相当于水的“浓度”增加，所以平衡向右移动）；同理，选项C中，加水后平衡应左移。选项D中是一个非可逆反应，加水后平衡不移动。【题16】在一定条件下，某密闭容器中发生了如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应)，反应达到平衡后SO2、O2、SO3的物质的量之比为３:２:５。保持其他条件不变，升温后达到平衡时，SO2、O2的物质的量分别为1.4mol和0.9mol，此时容器内SO3的物质的量应为（）A.1.8molB.2molC.2.2molD.2.4mol【解析】【题17】某温度时，把1molN2O4气体通入体积为10L的真空密闭容器中，立即出现棕色，反应进行4s时NO2的浓度为0.04mol·L－１，再经过一定时间后，反应达到平衡，这时容器内压强为开始时的1.8倍。则下列说法正确的是（BD）A.前4s中以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol·L－１·s－１B.在4s时容器内的压强为开始时的1.2倍C.在平衡时容器内含N2O40.4molD.在平衡时容器内含NO21.6mol【解析】因为出现红棕色，所以说生成了NO2气体。2NO2N2O4，4s时，生成的NO2的物质的量是c(NO2)V＝0.04mol·L－１10L＝0.4mol，则消耗的N2O4是0.2mol，剩余的N2O4是0.8mol，这时混合气体的总物质的量是0.4mol＋0.8mol＝1.2mol。由压强之比等于物质的量之比可知，4s时容器压强为开始时1.2倍，前4s中，v(N2O4)＝1142sLmol005.0s4L10mol2.0s4V)ON(n=0.005mol•L－１•s－１；平衡时，混合气体总物质的量＝1mol1.8＝1.8mol，设这时容器中共有NO2的物质的量为x，则剩余N2O4的物质的量应是1mol－x/2，则（1mol－x/2）＋x＝1.8mol，x=1.6mol，则剩余N2O4的物质的量是1mol－1.6mol/2＝0.2mol。【题18】右图中的曲线是表示其他条件一定时，2NO＋O22NO2（该反应放热）反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v(正)v(逆)的点是（）A.a点B,.b点C.c点D.d点【解析】做图形题一定要先弄明白坐标轴及曲线的含义：在曲线上，当温度一定时（横坐标），n(NO)也一定（纵坐标），所以说，曲线上任意一点均是达平衡状态的点，而曲线外的任一点均表示未达平衡状态。在曲线下方的任意一点，如c点，要想达到同温下的平衡状态（即由c点向上引垂直线到曲线的一点），必须使n(NO)增大，即平衡应向右移动，这时v(正)v(逆)；同理，在曲线上方的任意一点，v(逆)v(正)。【题19】将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应aA＋bBcC(s)＋dD。当反应进行一定时间后，测得A减少了nmol，B减少了n/2mol，C增加了３n/２mol，D增加了nmol，此时达到平衡。（１）该化学方程式中各物质的化学计量数为：a＝，b＝，c＝，d＝。（２）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态。A:B:C:D:（３）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为反应（填“吸热”或“放热”）。【解析】各物质的变化量之比等于方程式中对应的计量数之比，所以a：b：c：d＝nmol：n/2mol：3n/2mol：nmol＝２：１：３：２。一般情况下，各物质的计量数之比等于最简整数比，所以a＝2，b＝１，c＝3，d＝2。若只改变压强，而反应速率发生变化，则说明可逆反应中必有气体存在，但平衡不发生移动，说明反应的气体计量数之和等于生成气体计量数之和（反应物和生成物中各至少有一种气体），物质C为固体，则物质D必为气体。其计量数为2，则反应物中气体计量数之和为２，则物质A必定是气体物质，B必定为固体和液体。升温一段时间后，四种物质的物质的量又达相等，则说明平衡向左移动，逆反应为吸热反应，正反应则是放热反应。【题20】反应2SO2＋O22SO3进行的时间（t）和反应混合气中SO3的质量分数的关系如图所示。曲线P表示使用了催化剂，曲线Q表示未使用催化剂。由图可知，催化剂可以，但不能。【解析】由图中可以看出，使用了催化剂后平衡拐点向前移动（即由Q点到P点），说明到达平衡所用时间缩短了，反应速率加快了；图中P点与Q点中SO3的质量分数未变，说明使用催化剂不能改变达到平衡时SO3的质量分数。【题21】将２molH2O和2molCO置于1L密闭容器中，加热至高温，发生如下可逆反应：２H2O２H2＋O2，２CO＋O22CO2（１）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是和，或和。（填它们的分子式）（２）若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n平(O2)＝amol，n平(CO2)＝bmol，试求n平(H2O)＝。（用含a、b的代数式表示）【解析】由两个方程式可知，两个可逆反应靠O2联系起来，只要知道了O2和另外任意一种气体的平衡浓度，均可求出混合气体的平衡组成。分析可知，当知道了H2O和H2或CO和CO2的平衡浓度时，由于两个方程无法通过O2建立反应量的关系，所以均不能够求出混合气体的平衡组成。因而不能同时是这两组。因n平(CO2)＝bmol，由２CO＋O22CO2可知，达平衡时反应掉的O2是b/2mol，则反应２H2O２H2＋O2中生成的O2的量为（a＋b/2），消耗的水是2(a＋b/2)mol＝（2a＋b）mol，所以n平(H2O)＝2mol－(2a＋b)mol＝（2－2a－b）mol。【题22】在密闭容器中进行下列反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)ΔH0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：（１）增加C，平衡，c(CO)。（２）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡，c(CO2)。（３）通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡，c(CO2)。（４）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡，c(CO)。【解析】C为固体，增加C，其浓度并不改变，平衡不发生移动；减少容器体积，相当于增大压强，向气体体积减小的方向移动；通入N2不参加反应，并且密闭容器体积和温度不变时，各物质的浓度并不变，平衡不发生移动；其他条件相同，升高温度，平衡向吸热方向移高温动。【题22】常温、常压下，A、B、C、D均为气态。A和B可发生可逆反应A＋BC＋nD。若2molA和2molB混合充入体积可变的密闭容器中，在不同条件下达平衡时C的浓度如下表：温度／℃压强／PaC平衡浓度／mol•L－１２５11051.0２５21051.8２５41053.2２５51056.0(1)可逆反应中化学计量数n的取值范围是，理由是。(2)在1105Pa时，D的状态为。【解析】增加压强，平衡向逆反应方向移动，则气体分子数为1＋1１＋n，则n１。压强从1105Pa变为2105Pa时，C浓度应为2.0mol•L－１，然而由于平衡移动，使C的浓度减小为1.8mol•L－１，说明此时平衡向逆反应方向移动。压强从4105Pa变到5105Pa时，C的浓度应变为3.2mol•L－１1.25＝4.0mol•L－１，然而却变为6.0mol•L－１，说明此时平衡向正反应方向移动，进一步推知此时D物质在加压条件下变为液态或固态。