2020化学人教版选修4作业第二章第3节化学平衡综合训练解析

第3节化学平衡[综合训练]对应学生用书P27一、选择题1．对于达到平衡的反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0；下列对改变条件后引起的变化描述正确的是()A．减小SO3的浓度，逆反应速率变小，正反应速率变大，平衡向正反应方向移动B．升高温度，正、逆反应速率都加快，加快的程度是正反应速率大于逆反应速率C．减小容积增大压强，正、逆反应速率都加快，且正反应速率加快的程度大于逆反应速率D．使用正催化剂，正、逆反应速率都加快，且正反应速率加快的程度大于逆反应速率答案C解析减小SO3的浓度，逆反应速率减小，正反应速率瞬间不变，随后减小，A项错误；由题给条件可知，该反应正向放热，升温平衡向左移动，说明正逆反应速率均增大，但逆反应速率加快的程度大于正反应速率，B项错误；加压平衡向右移动，正、逆反应速率都增大，平衡向右移动，说明正反应速率加快的程度大于逆反应速率，C项正确；催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，平衡不移动，D项错误。2．对一个正反应放热的可逆反应来说，若改变条件使平衡正向移动，则该反应的平衡常数()A．一定不变B．可能减小C．可能增大D．不变、减小、增大皆有可能答案C解析对于正反应放热的可逆反应，化学平衡常数只与温度有关。若改变压强或浓度，使平衡正向移动，化学平衡常数不变；若降低温度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。3．反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)的ΔH0，下列说法正确的是()A．升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小B．升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动答案B解析升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，A错误；升高温度，可以提高反应速率，从而缩短达到平衡的时间，B正确；达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，增大压强，平衡正向移动，C错误；达到平衡后，降低温度，平衡正向移动，减小压强，平衡逆向移动，D错误。4．对于反应COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH0。改变下列条件，能加快反应速率，且CO的物质的量分数增大的是()A．恒容时通入HeB．恒容时增大COCl2的浓度C．升高温度D．加入催化剂答案C解析恒容下通入He，反应混合物的浓度不变，反应速率和CO的物质的量分数均不变，A错误；恒容下增大COCl2浓度，正反应速率加快，但CO的物质的量分数减小，B错误；升高温度，化学反应速率加快，平衡正向移动，CO的物质的量分数增大，C正确；加入催化剂，化学反应速率加快，但平衡不移动，CO的物质的量分数不变，D错误。5．如图所示是可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)＋3D(g)ΔH0的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变而变化的关系图，下列条件的改变与图中的变化情况相符的是()A．t1时，减小了A或B的物质的量浓度B．t2时，升高了温度C．t2时，增大了压强D．t1时，加入了催化剂答案B解析根据题图可知，t1时平衡右移，t2时平衡右移。减小A或B的物质的量浓度，平衡左移，A项不相符；正反应ΔH0，升高温度，平衡右移，速率增大，B项相符；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，C项不相符；催化剂同等程度地改变正逆反应的速率，平衡不移动，D项不相符。6．密闭容器中进行反应M(g)＋N(g)R(g)＋2L(？)，R的体积百分含量φ(R)随时间的变化情况如图所示。下列叙述正确的是()A．正反应为吸热反应，L是气体B．正反应为吸热反应，L是固体或液体C．正反应为放热反应，L是气体D．正反应为放热反应，L是固体或液体答案C解析根据图像可知，当压强相同时，温度为T2时首先达到平衡状态，说明T2大于T1，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应；当温度相同时，压强为p2时首先达到平衡状态，说明p2大于p1，增大压强φ(R)降低，因此增大压强平衡向逆反应方向移动，则正反应是气体分子数增大的反应，所以L一定是气体，C项正确。平衡移动及相关图像问题1．生成物的浓度—时间图像以aA(g)＋bB(g)cC(g)中生成物C的浓度c(C)为例。解答这类图像题时应注意以下两点：(1)“先拐先平，数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起，温度较高时，反应达到平衡所需时间短，则图甲中T2T1。②若为是否使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达到平衡所需时间短，则图乙中a使用了催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法①图甲中，T2T1，升高温度，c(C)降低，平衡左移，正反应为放热反应。②若纵坐标表示A的百分含量，则图甲中表示的正反应为吸热反应。2．恒温线(恒压线)图像以反应aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物A的转化率αA为例。解答这类图像题时应从两方面入手：(1)通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中气态反应物与气态产物化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡右移，正反应为气体体积减小的反应，图乙中任取横坐标一点作横轴的垂线，也能得出此结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在图甲中作横轴垂线或在图乙中任取一曲线进行分析，即能得出正反应为放热反应的结论。3．速率—温度(压强)图像反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92．4kJ·mol－1的速率—温度(压强)图像如下：曲线表示的是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，温度升高后逆反应速率增大得快，平衡逆向移动；压强增大后正反应速率增大得快，平衡正向移动。7．在容积一定的密闭容器中，充入一定量的NO和足量碳发生化学反应C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．该反应的ΔH0B．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正v逆C．若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD，则有pC＝pDpBD．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1K2答案B解析由图可知，温度越高，平衡时c(NO)越大，说明升高温度，平衡逆向移动，则有ΔH0，A错误；T2时达到平衡状态，c(NO)处于B点，若反应体系处于状态D，此时反应正向进行，使c(NO)最终减小到B点状态，则有v正v逆，B正确；该反应前后气体体积不变，压强和温度成正比例关系，B和D点的温度均为T2，则有pD＝pB；C点温度高于D点，则有pCpD，综上可得压强：pCpD＝pB，C错误；该反应的ΔH0，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，由于T1T2，则有K1K2，D错误。8．向两个体积可变的密闭容器中均充入1mol的A2和2mol的B2，发生反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)ΔH。维持两个容器的压强分别为p1和p2，在不同温度下达到平衡，测得平衡时AB2的体积分数随温度的变化如图所示。已知：①图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上；②点Ⅱ时容器的体积为0．1L。下列叙述正确的是()A．由图像可知，p1p2，ΔH0B．点Ⅰ时A2的平衡转化率为40%C．点Ⅲ所对应的反应平衡常数K＝0．2D．将点Ⅱ所对应的容器冷却到600K，可变成点Ⅰ答案C解析该反应的正反应是气体总分子数减少的反应，增大压强，平衡正向移动，AB2的体积分数增大；由图可知，温度相同时，p1时AB2的体积分数大于p2时AB2的体积分数，则有压强p1p2；压强一定时，升高温度，AB2的体积分数减小，则平衡逆向移动，则有ΔH0，A错误。点Ⅰ时AB2的体积分数为40%，设反应中消耗A2的物质的量为xmol，则有A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)起始量/mol120转化量/molx2x2x平衡量/mol1－x2－2x2x则有2x1－x＋2－2x＋2x×100%＝40%，解得x＝0．5，故A2的转化率为0.5mol1.0mol×100%＝50%，B错误。点Ⅱ和Ⅲ均在800K条件下，二者平衡常数相同，点Ⅰ和Ⅱ平衡时AB2的体积分数为40%，点Ⅱ时容器的体积为0．1L，达到平衡时，A2(g)、B2(g)和AB2(g)的浓度(mol·L－1)分别为5、10和10，则平衡常数K＝c2AB2cA2·c2B2＝102102×5＝0．2，C正确。将点Ⅱ所对应的容器冷却到600K，平衡正向移动，AB2的体积分数增大，故不可能变成点Ⅰ，D错误。9．一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)，若反应开始时充入2molA和1molB，达到平衡时C的浓度为amol·L－1。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为amol·L－1的是()A．4molA＋2molBB．2molA＋1molB＋3molC＋1molDC．3molC＋1molD＋1molBD．3molC＋1molD答案D解析对于一般可逆反应，在恒温恒容条件下，只改变起始加入的情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。假设2molA和1molB能够完全反应，则应生成3molC＋1molD，所以如果维持容器体积和温度不变，开始时向容器中加入3molC和1molD，达到平衡时，与原平衡是等效平衡，则C的浓度仍为amol·L－1。正确答案为D。二、非选择题10．在100℃时，将0．100molN2O4(g)充入1L的恒容密闭容器中，间隔一定时间后对该容器内物质的浓度进行测定，得到的数据如表所示：时间/s020406080c(N2O4)/(mol·L－1)0．100c10．050c3c4c(NO2)/(mol·L－1)0．0000．060c20．1200．120(1)该反应的平衡常数表达式为________________；由表中数据分析可得，c1________(填“”“”或“＝”，下同)c2，c3________c4。(2)在图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，N2O4的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。(4)达到化学平衡后，下列条件的改变可使NO2浓度增大的是________(填序号)。A．增大容器的容积B．再充入一定量的N2O4C．分离出一定量的NO2D．充入一定量的He(5)若起始时充入NO2为0．080mol，则达到化学平衡时NO2的转化率为________。答案(1)K＝c2NO2cN2O4＝(2)(3)0．001(4)B(5)25%解析(1)该反应的化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)，其平衡常数表达式为K＝c2NO2cN2O4；由表中数据可求得c1＝0．070，c2＝0．100，则c1c2；反应至60s时反应已达到化学平衡状态，则c3＝c4。(3)从反应开始至达到化学平衡时，NO2的平均反应速率为0.120mol·L－160s＝0．002mol·L－1·s－1，则v(N2O4)＝vNO22＝0．001mol·L－1·s－1。(4)若增大容器的容积，无论平衡如何移动，反应物和生成物的浓度均减小，A项错误；平衡后再充入一定量的N2O4，平衡正向移动，NO2的浓度增大，B项正确；分离出一定量的NO2，虽然平衡正向移动，但NO2的浓度减小，C项错误；在容器容积不变的情况下充入稀有气体He，反应物和生成物的浓度均不变，化学平衡不移动，NO2的浓度不变，D项错误。(5)在题设条件下反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K＝c2NO2cN2O4＝0.12020.040＝0．36，现充入NO20．080mol，相当于充入0．040molN2O4，设达到化学平衡时转化了xmol·L－1的N2O4