2019-2020学年高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡 第5课时 化学平衡

第五课时化学平衡图象等效平衡课后提能层级练层级一基础达标练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)ΔH0，下列分析中不正确的是()A．图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响B．图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小容积)或使用催化剂对反应速率的影响C．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高解析：选C使用催化剂对平衡移动无影响，但能使化学反应速率加快，故C不正确。2．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()解析：选D升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量减小，且达到平衡时需要的时间短，故A正确，D错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量减小，且达到平衡时需要的时间短，故B正确；催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故C正确。3．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量如表：物质物质的量实验CO2H2COH2O(g)甲amolamol0mol0mol乙2amolamol0mol0mol丙0mol0molamolamol丁amol0molamolamol上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是()A．乙＝丁＞丙＝甲B．乙＞丁＞甲＞丙C．丁＞乙＞丙＝甲D．丁＞丙＞乙＞甲解析：选A根据所给数据，甲、丙为等效平衡，则其中n(CO)相等。乙相当于甲平衡后，再加入amolCO2，平衡右移，n(CO)增大，丁把CO、H2O折合成反应物相当于2amolCO2、amolH2，和乙等效，所以乙＝丁＞丙＝甲。4．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是()A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的少D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1解析：选D因为容器绝热，所给反应的正反应为放热反应，容器Ⅰ的温度升高，容器Ⅱ的温度降低，故反应速率Ⅰ中比Ⅱ中快，A项错误；由于容器Ⅲ中加入的反应物多，放出的热量也多，容器内温度比Ⅰ高，故二者的平衡常数不同，B项错误；因容器Ⅰ的温度高，故相当于平衡逆向移动，CO的物质的量比容器Ⅱ中多，C项错误；如果容器Ⅰ和容器Ⅱ在温度相同的情况下达到平衡，CO、CO2转化率之和等于1，但容器Ⅰ的温度升高，平衡逆向移动，CO的转化率降低，容器Ⅱ温度降低，CO2的转化率也降低，D项正确。5．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(图中，p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，t表示反应时间)：根据以上规律判断(填“＞”“＝”或“＜”)：(1)反应Ⅰ：p2________p1，ΔH________0。(2)反应Ⅱ：T1________T2，ΔH________0。(3)反应Ⅲ：若T2________T1，ΔH________0。(4)反应Ⅳ：若T2________T1，ΔH________0。解析：(1)对反应Ⅰ而言，增大压强，平衡向右移动，A的转化率α(A)增大，所以p2＞p1；图(a)表示随温度升高，α(A)减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，ΔH＜0。(2)图(b)表示在两种不同温度下，C的物质的量逐渐增大至达到平衡的过程。T1温度下n(C)增加得快，且先达到平衡，说明T1＞T2，由T1→T2，降低温度，n(C)增大，说明平衡向右移动，ΔH＜0。(3)图(c)表示随起始时n(B)的增大，在两种不同温度下C的体积分数φ(C)先增大后减小的变化曲线。T2时φ(C)高于T1时φ(C)，可能有两种情况：若T2＞T1，即升温平衡右移，ΔH＞0；若T2＜T1，即降温平衡右移，ΔH＜0。(4)图(d)所呈现的信息是随压强的增大，A的平衡转化率不变，但T2时α(A)比T1时α(A)大。若T2＞T1，则升温平衡右移，ΔH＞0；若T1＞T2，则升温平衡左移，ΔH＜0。答案：(1)＞＜(2)＞＜(3)＞＞(或＜＜)(4)＞＞(或＜＜)6．如图曲线表示其他条件一定时，反应2NO＋O22NO2(正反应为放热反应)达到平衡时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：选Ca、c点均未达到化学平衡状态，其中若c点达到平衡状态时，NO的转化率应增大，所以v正＞v逆。7．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图象作出的判断正确的是()A升高温度，平衡常数减小B0～3s内，反应速率为v(NO2)＝0.2mol·L－1Ct1时仅加入催化剂，平衡正向移动D达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)解析：选AA项，从能量变化的图象分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，正确；B项，依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)＝1.0－0.4mol·L－13s＝0.2mol·L－1·s－1，单位不对，错误；C项，催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，错误；D项，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，错误。8．已知图一表示的是可逆反应CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)ΔH＞0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系，图二表示的是可逆反应2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0的浓度(c)随时间(t)的变化情况。下列说法中正确的是()A．若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大B．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小解析：选B改变压强不会改变焓变，A错误；升温、增大压强，v逆均小于v正，B正确；图二t1时改变的条件应是压缩体积，C错误；增大压强，2NO2N2O4平衡右移，总物质的量减小，平均相对分子质量增大，D错误。9．N2O5是硝酸的酸酐，它也是一种新型的绿色硝化剂。一定温度下N2O5有如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH0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)ΔH0，在其他条件不变时，改变某一条件时对化学平衡的影响，得到如下图象，以下对应选项中正确的是()A．甲对应的是在t1时恒压条件下，通入NH3B．乙对应的是氨气在恒容不同温度下的百分含量C．丙对应的是在恒容条件下，反应速率与温度的关系D．丁对应的是N2转化率与温度(T1T2)、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，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K＝4c0－c12c21B．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ΔH0解析：选AN2和O2的起始浓度都为c0，平衡浓度都为c1，NO的起始浓度为0，平衡浓度为2(c0－c1)，则K＝4c0－c12c21，A正确；由于反应是在恒容密闭容器中进行，气体总质量和气体总体积都不变，所以密度始终不变，B错误；如果加入催化剂，化学反应速率会加快，但不会改变平衡浓度，C错误；据图可知，b比a更早达到平衡，升高温度，达新平衡时N2的浓度减小，表示平衡右移，所以正方向为吸热反应，ΔH0，D错误。12．在温度相同、容积均为2L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)ΔH＝－92.4kJ·mol－1容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molN2、6molH22molNH3NH3的浓度/mol·L－1c1c2c3反应的能量变化放出Q1kJ放出Q2kJ吸收Q3kJ体系压强/Pap1p2p3反应物转化率α1α2α3A．2p1＝2p3p2B．达到平衡时丙容器中NH3的体积分数最大C．α2＋α31D．Q1＋Q3＝92.4解析：选D甲容器投入1molN2、3molH2，丙容器加入2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与丙容器是等效平衡，各组分的物质的量、百分含量完全相等；而甲容器加入1molN2、3molH2，乙容器加入2molN2、6molH2，乙中加入量是甲中的2倍，如果恒温且乙容器容积是甲容器的2倍，则甲容器与乙容器为等效平衡，所以乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器2倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是气体体积减小的反应，缩小容器体积，相当于增大压强，平衡正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲和丙的，平衡后乙中氨气百分含量最高，B错误；由上述分析知，甲与丙为等效平衡，p1＝p3，乙中投料量为甲的2倍，恒温恒容下，乙中相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，所以乙中压强减小，小于甲的2倍，即2p1＝2p3p2，A错误；丙容器中加入2molNH3，最后达到和甲相同的平衡状态，若平衡不移动，则转化率α1＋α3＝1；乙容器投入2molN2、6molH2，相当于增大压强，平衡正向移动，转化率增大，所以转化率α2＋α31，C错误；甲投入1molN2、3molH2，丙中投入2molNH3，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92.4kJ，故Q1＋Q3＝92.4，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SO3(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B．SO3(g)的转化率C．c(SO3)/c(SO2)D．c2(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