1、练案 19 第七章化学反应速率与化学平衡 第 19 讲化学平衡状态和化学平衡移动 A 组基础必做题(40 分) 一、选择题(本题包括 4 小题，每题 4 分，共 16 分) 1 (2021山东青岛模拟)焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为 2C(s)2SO2(g)S2(g) 2CO2(g)。一定压强下，向 1 L 密闭容器中充入足量的焦炭和 1 mol SO2发生反应，测得 SO2的生成速率与 S2(g)的生成速率随温度变化的关系如图所示，下列说法正确的是(B) A该反应的H0 BC 点时达到平衡状态 C增加 C 的量能够增大 SO2的转化率 DT3时增大压强，能增大活化分子百分数 解析升高温度
2、平衡向吸热方向移动，C 点对应温度升高到 D 点对应温度，SO2的生 成速率与 S2(g)的生成速率之比大于 21，说明 SO2的生成速率大于其本身消耗速率，平衡 逆向移动，即逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，H0，A 错误；达到平衡状态时， SO2的生成速率与 S2(g)的生成速率之比为 21，根据图知，只有 C 点符合，B 正确；碳为 固体，增加 C 的物质的量对平衡移动无影响，C 错误；增大压强，增大了单位体积内的活 化分子数，但活化分子百分数不变，D 错误。 2(2021山东滨州高三检测)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下： .向 5 mL 0.05 molL 1FeCl3溶液中加
3、入 5 mL 0.05 molL1 KI 溶液(反应 a)，反应达到 平衡后将溶液分为两等份。 .向其中一份中加入饱和 KSCN 溶液，变红(反应 b)；加入 CCl4，振荡、静置，下层显 极浅的紫色。 .向另一份中加入 CCl4，振荡、静置，下层显紫红色。 结合实验，下列说法不正确的是(B) A反应 a 为 2Fe3 2I 2Fe2 I2 B中，反应 a 进行的程度大于反应 b 进行的程度 C实验中变红的原理是 Fe3 3SCN Fe(SCN)3 D比较水溶液中 c(Fe2 )：0)， 80时在 2 L 密闭容器中充入 0.40 mol N2O4，发生反应获得如下数据： 时间/s020406
4、080100 c(NO2)/(molL 1) 0.000.120.200.260.300.30 下列判断正确的是(B) A升高温度会使混合气体的颜色变浅 B反应达平衡时，吸收的热量为 0.30Q kJ C2040 s 内，v(N2O4)0.004 molL 1s1 D100 s 时再充入 0.40 mol N2O4，达到新平衡时 N2O4的转化率增大 解析HQ kJmol 1(Q0)，表明该反应的正反应为吸热反应，升高温度，化学 平衡正向移动，则 c(NO2)增大，平衡混合气体的颜色加深，A 项错误；由表格中数据可知， 当反应进行到 80 s 时达到平衡状态，生成 NO2的物质的量 n(NO2
5、)0.3 molL 12 L0.6 mol，由于反应的物质的量与热量变化成正比，则反应吸收热量为 0.6 molQ 2 kJmol 1 0.30Q kJ，B 项正确；2040 s 内，v(NO2)0.20 molL 10.12 molL1 20 s 0.004 molL 1s1， 根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可得，2040 s 内 v(N2O4)0.002 molL 1s1， C 项错误；100 s 时再充入 0.40 mol N2O4，由于容器的容积不变，气体的物质的量增多，气 体压强增大， 化学平衡向气体体积减小的方向移动， 因此达到新平衡时 N2O4的转化率减小， D 项错误。
6、 4.(2021天津南开区模拟)工业上以 CO 和 H2为原料合成甲醇的反应：CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)Hbc B上述三种温度之间关系为 T1T2T3 Ca 点状态下再通入 0.5 mol CO 和 0.5 mol CH3OH，平衡不移动 Dc 点状态下再通入 1 mol CO 和 4 mol H2，新平衡中 H2的体积分数减小 解析由图可知，当 n(H2)/n(CO)1.5 时，CO 的转化率 ab 且大于 T3下对应 CO 的 转化率，当在温度为 T3时，随着 n(H2)/n(CO)增大，CO 的转化率增大，H2的转化率减小， 所以有 abc，故 A 正确；根据 CO(g)2
7、H2(g)CH3OH(g)HT2T1，故 B 错误； a 点时，CO 的转化率为 50%，起始时 CO 的物质的量为 1 mol，H2的物质的量为 1.5 mol， 由此计算平衡常数为 4，通过计算再通入 0.5 mol CO 和 0.5 mol CH3OH 的浓度商 Qc4，所 以平衡不移动，故 C 正确；c 点状态下再通入 1 mol CO 和 4 mol H2，在等温等容的条件下， 投料比不变，相当于加压，平衡向正反应方向移动，新平衡 H2的体积分数减小，故 D 正确。 二、非选择题(本题包括 2 小题，共 24 分) 5(2021陕西西安模拟)向体积为 2 L 的固定密闭容器中通入 3
8、 mol X 气体，在一定温 度下发生如下反应：2X(g)Y(g)3Z(g)。 (1)经 5 min 后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的 1.2 倍，则用 Y 表示的 速率为0.03molL 1min1。 (2)若上述反应在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行，在同一段时间内测得容 器内的反应速率分别为甲：v(X)3.5 molL 1min1；乙：v(Y)2 molL1min1；丙：v(Z) 4.5 molL 1min1；丁：v(X)0.075 molL1s1。若其他条件相同，温度不同，则温度由 高到低的顺序是丁乙甲丙(填序号)。 (3)若向达到(1)的平衡体系中充入氦气，则平衡
9、不(填“向左”“向右”或“不”) 移动；若从达到(1)的平衡体系中移走部分 Y 气体，则平衡向右(填“向左”“向右”或 “不”)移动。 (4)若在相同条件下向达到(1)所述的平衡体系中再充入 0.5 mol X 气体，则平衡后 X 的 转化率与(1)的平衡中 X 的转化率相比较(D) A无法确定B前者一定大于后者 C前者一定等于后者D前者一定小于后者 (5)若保持温度和压强不变，起始时加入 X、Y、Z 物质的量分别为 a mol、b mol、c mol， 达到平衡时仍与(1)的平衡等效，则 a、b、c 应该满足的关系为c3b，a0。 (6)若保持温度和体积不变，起始时加入 X、Y、Z 物质的量
10、分别为 a mol、b mol、c mol， 达到平衡时仍与(1)的平衡等效，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则 c 的取值范 围应该为0.9乙甲丙。 (3)等温等容条件下通入一种惰性气体，反应体系中的各组分的浓度没有改变，平衡不 移动；若移走部分 Y 气体，则压强减小，平衡向气体的物质的量增大的方向移动。 (4)若在等温等压条件下，通入 X 气体，则与原平衡状态互为等效平衡，转化率不变， 此时相当于压缩原平衡体系的体积，平衡会逆向移动，X 的转化率减小。 (5)温度和压强不变的等效平衡，满足物质的量成比例，即 c3b，对于 a 的要求只需要 a0 即可。 (6)通过极限转化思想，将 3
11、 mol X 全部转化到方程式右边，得到 4.5 mol Z，即若要满 足等温等体积的等效平衡， 那么 c 的最大值为 4.5 mol， 而(1)平衡时， Z 的物质的量为 0.9 mol， 如果要求反应逆向进行，则 c 必须大于 0.9。 6(2021山东潍坊高三检测)对氮及其化合物的研究具有重要意义。 (1)在 1 L 密闭容器中，4 mol 氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2 min 时，反应 吸收热量为46.1 kJ， 此时氨气的转化率为25%。 该反应的热化学方程式为2NH3(g)N2(g) 3H2(g)H92.2 kJ/mol。 (2)某恒温恒压条件下，向容积为 V L 的密闭
12、容器中，起始充入 1 mol N2、3 mol H2、16 mol NH3，发生 N2(g)3H2(g)2NH3(g)。达到平衡后，N2、H2、NH3的物质的量分别为 a mol、b mol、c mol，此时容器的容积为 1.1V L，回答下列问题： 起始时反应速率 v(正)”“”或“”)v(逆)。 平衡时 a2，b6。 若平衡后再充入 3.6 mol NH3，重新建立平衡时容器的容积为1.32V。 解析(1)4 mol 氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气， 2 min 时反应吸收热量为 46.1 kJ，此时氨气的转化率为 25%，则分解氨气的物质的量是 4 mol25%1 mol，即 1 m
13、ol 氨 气分解时吸收热量是 46.1 kJ，则反应的热化学方程式为 2NH3(g)N2(g)3H2(g)H (46.12)kJ/mol92.2 kJ/mol。 (2)起始充入 1 mol N2、3 mol H2、16 mol NH3，容器的容积为 V L，达到平衡后，N2、 H2、NH3的物质的量分别为 a mol、b mol、c mol，此时容器的容积为 1.1V L，气体体积增 大，说明反应逆向进行达到平衡状态，逆反应速率大于正反应速率。 根据中分析可知，此时反应逆向进行，氮气和氢气的物质的量增加，设氮气增加了 x mol，则依据平衡三段式列式得 N2(g)3H2(g)2NH3(g) 起
14、始量(mol)1316 转化量(mol)x3x2x 平衡量(mol)1x33x162x 在恒温恒压条件下， 气体的体积之比等于物质的量之比， 则有1x33x162x 1316 1.1V V ，x1，a2，b6。 起 始 时 充 入 1 mol N2、 3 mol H2、 16 mol NH3， 根 据 反 应 方 程 式 N2(g) 3H2(g)2NH3(g)利用极值转化法， 起始时相当于充入18 mol NH3， 此时平衡体积为1.1V L， 再充入 3.6 mol NH3，则 NH3为(183.6)mol21.6 mol，在恒温恒压的条件下，单一反应物 达到相同的化学平衡状态。设重新建立平
15、衡时体积为 y，则依据体积之比等于物质的量之比 得 18 21.6 1.1V y ，解得 y1.32V。 B 组能力提升题(60 分) 一、选择题(本题包括 4 小题，每题 6 分，共 24 分) 1(2021北京师大附中月考)某化学兴趣小组做了如下实验： 0.005 molL 1 FeCl3溶液和 0.015 molL 1 KSCN 溶液各 1 mL 混合得到红色溶液 a， 均分溶液 a 置于 b、c 两支试管中； 向 b 中滴加 3 滴饱和 FeCl3溶液，溶液颜色加深； 再向上述 b 溶液中滴加 3 滴 1 molL 1 NaOH 溶液，溶液颜色变浅且出现浑浊； 向 c 中逐渐滴加 1
16、molL 1 KSCN 溶液 2 mL，溶液颜色先变深后变浅。 下列分析不正确的是(C) A实验中增大 Fe3 浓度使平衡 Fe33SCN Fe(SCN)3正向移动 B实验中发生反应：Fe3 3OH=Fe(OH)3 C实验和中溶液颜色变浅的原因相同 D实验均可说明浓度改变对平衡移动的影响 解析本题通过实验探究浓度对化学平衡的影响。 实验中增大 Fe3 浓度， 使平衡 Fe3 3SCN Fe(SCN)3正向移动，cFe(SCN)3增大，溶液红色加深，A 正确，实验中滴 加 3 滴 1 molL 1 NaOH 溶液，发生反应：Fe3 3OH=Fe(OH)3，使平衡 Fe33SCN Fe(SCN)3
17、逆向移动，溶液颜色变浅，B 正确；实验逐渐滴加 1 molL 1 KSCN 溶液， 使平衡正向移动，溶液颜色先变深，继续加入 KSCN 溶液，相当于稀释，溶液颜色变浅， 和中溶液颜色变浅原因不同，C 错误，根据上述分析，实验、均可说明浓度改 变对平衡移动的影响，D 正确。 2(2021河南豫南九校联考)有可逆反应：A(g)3B(g)2C(g)H0 B2HI(g)H2(g)I2(g)H0 C2NO2(g)N2O4(g)H0 解析本题考查化学平衡图像的分析。图甲中温度越高，反应物的浓度越低，说明正 反应是吸热反应，则有H0；图乙中 v(正)v(逆)后，增大压强，v(逆)增大程度大于 v(正) 增大
18、程度，说明增大压强，平衡逆向移动，正反应是气体分子总数增大的反应，D 项反应， 增大压强，v(正)不发生变化，符合要求的只有 A 项。 二、非选择题(本题包括 2 小题，共 36 分) 5(2021湖北黄冈模拟)二氧化氮可由 NO 和 O2生成，已知在 2 L 密闭容器内，800 时反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)H，n(NO)、n(O2)随时间的变化如表： 时间/s012345 n(NO)/mol0.2000.1000.0800.0500.0500.050 n(O2)/mol0.1000.0500.0400.0250.0250.025 (1)已知：K800K1 000，则该反应的H
19、小于0(填“大于”或“小于”)，用 O2表示 02 s 内该反应的平均速率为0.015 molL 1s1 。 (2)能说明该反应已达到平衡状态的是ac。 a容器内气体颜色保持不变 b2v逆(NO)v正(O2) c容器内压强保持不变 d容器内气体密度保持不变 (3)此条件下为使该反应的速率增大，提高 NO 的转化率，且平衡向正反应方向移动， 应采取的措施有通入氧气、增大压强(缩小容器体积)。 (4)煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用 CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染。 CH4(g)4NO(g) 催化剂 2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H0 CH4(g)2NO2(g) 催化剂 N2
20、(g)CO2(g)2H2O(g)H2m 3 (用字母 n、 m 表示)。 解析(1)因为反应前后气体体积不变，即反应后混合气体的物质的量的总和仍为 4 mol，所以 C 在反应后的混合气体中的体积分数(物质的量分数)是a 4。 (2)成倍投料时与(1)中的平衡等效，即 C 在反应后的混合气体中的体积分数不变，但 C 的物质的量加倍，为 2a mol。 (3)设加入 C 的物质的量为 x mol，则根据化学方程式按“一边倒”原则折算，相当于投 入 2x 3 molA 和 82x 3 mol B，则 2x 3 82x 3 1 3，解得 x6。 (4)改变实验条件后，可以使 C 的物质的量在 m2m 之间变化，即该反应正向进行，当 A 完全反应时，生成 3n mol C，但 A 不能完全反应，所以 2m2 3m。
