高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节化学反应的限度2反应条件对化学平衡的影响练习含解析鲁科版选择性必修1
反应条件对化学平衡的影响
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题8分,共32分)
1.对于平衡体系mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH<0,下列结论中不正确的是
( )
A.若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,此时A的浓度为原来的2.1倍,则m+n
①>②
B.容器容积:V1V3,则Q<0
D.若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率小于70%
【解析】选C。根据表中所给数据可知,实验①和实验②温度相同,但是实验②中CO转化率大,说明p2>p1,则反应速率:②>①,实验③的温度高于实验②,温度越高,反应速率越快,则反应速率:③>②,A项错误;同一温度下,①中CO的转化率小于②中CO的转化率,说明压强p1V2,B项错误;若实验①和实验③的温度相同,且V1>V3,则实验③与实验①相比,平衡正向移动,平衡时CO的转化率大,而实际上实验③和实验①中CO的转化率相同,实验③的温度高于实验①,说明升高温度时,平衡逆向移动,所以正反应一定为放热反应,即Q<0,C项正确;若实验②中CO和H2用量均加倍,则相当于增大压强,平衡正向移动,CO的转化率大于70%,D项错误。
3.下列图象能正确地表达可逆反应3A(g)+B(g)2C(g)(ΔH<0)的是 ( )
【解析】选D。从题目中可以看出该反应正反应方向是一个气体体积缩小的放热反应,如果升温平衡向逆向移动,C%是减少的,而在A图中升温C%是增加的,A错误;对于B图,升温平衡向逆向移动,应该v(逆)>v(正),但图中升温时v(正)>v逆,B错误;对于C图,先固定温度不变,改变压强,在100 ℃曲线上任取两点,改变压强看A的A%变化是否与题意相符,如依图进行加压可知道A%是减小的,而加压向气体体积缩小的方向移动即正向移动,所以A%是减小的,与题意相符,再固定压强,改变温度,按图进行升温而A%是减小的,与题意不相符,C错误;对于D图,跟C图分析方法相同,先固定温度不变,改变压强看A的转化率是否与题意相符,再固定压强不变,改变温度,最后应该得出D图是正确的。
【补偿训练】
(2020·淮安高二检测)已知某可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)。反应过程中,当其他条件不变时,C的体积分数与温度(T)和压强(p)的关系如图。下列叙述正确的是 ( )
A.正反应为吸热反应
- 9 -
B.降低温度,正反应速率增大
C.a+bc+d,C项错误;降低温度,正反应速率和逆反应速率都减小,B项错误;增大压强,C的体积分数升高,平衡向正反应方向移动,B转化率增大,D项正确。
4.(2020·潍坊高二检测)某可逆反应平衡常数表达式为K=。达到平衡状态时,如果升高温度(其他条件不变),则c(NO)减小。下列说法正确的是
( )
A.反应的热化学方程式为NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g) ΔH>0
B.一定条件下达到平衡时,缩小容器体积,增大体系压强,气体颜色加深
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变,说明反应已达平衡
D.使用合适的催化剂可使该反应的反应速率和平衡常数增大
【解析】选B。A项,升高温度c(NO)减小,说明平衡逆向移动,所以正反应是放热反应,ΔH<0,错误;B项,增大体系压强就是缩小容器体积,平衡虽然不移动,但物质浓度均增大,气体颜色加深,正确;C项,该反应前后气体的总质量和总物质的量都不发生变化,因此混合气体的平均摩尔质量保持不变,故不能说明反应已达平衡,错误;D项,使用催化剂可加快化学反应速率,但平衡常数不变,错误。
【补偿训练】
(2020·赣州高二检测)高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是 ( )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
- 9 -
D.该反应的化学方程式为CO+H2O(g)CO2+H2
【解析】选A。由平衡常数K=,可知反应为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),D错误;温度升高时H2浓度减小,说明在恒容时平衡正向移动,ΔH>0,A正确;恒容时增大压强,H2的浓度可能不变,B错误;升高温度,v(正)和v(逆)都增大,C错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共38分)
5.(16分)(2020·沈阳高二检测)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
n(NO)/mol
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
(1)800 ℃,反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是____________;升高温度,NO的浓度增大,则该反应是____________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是____________。
A.及时分离出NO2气体 B.适当升高温度
C.增大O2的浓度 D.选择高效催化剂
【解析】(1)平衡时,n(NO)=0.007 mol,c(NO)==0.003 5 mol·L-1。升高温度,c(NO)增大,则平衡左移,正反应是放热反应。
(2)分离出NO2气体,反应速率减慢,加入催化剂,平衡不移动,升高温度该反应向逆反应方向移动,所以A、B、D均错误。增大反应物O2的浓度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,C正确。
答案:(1)0.0035 mol·L-1 放热 (2)C
6.(22分)(1)T1 ℃时,密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。容器中各物质的浓度变化如下表所示: 世纪金榜导学号
时间
/min
c(CO)
(mol·L-1)
c(H2O)
(mol·L-1)
c(CO2)
(mol·L-1)
c(H2)
(mol·L-1)
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c4
- 9 -
4
c1
c2
c3
c4
5
0.116
0.216
0.084
6
0.096
0.266
0.104
①一定处于平衡状态的时间段为____________。
②5～6 min时间段内,平衡移动方向为____________(填“向左移动”或“向右移动”),根据表中数据判断,平衡移动的原因是____________(填字母)。
a.增加了H2O(g)的量 b.增加氢气浓度
c.使用催化剂 d.降低温度
③T2 ℃时(T2>T1),在相同条件下发生上述反应,达到平衡时,CO的浓度____________c1(填“>”“<”或“=”)。
(2)工业上常用CO、CO2和H2合成甲醇燃料,其原理为
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
当混合气体的组成固定时,CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。
图中的压强由大到小顺序为____________,判断理由是___ _________;
试解释CO平衡转化率随温度升高而减小的原因: __________________。
【解析】(1)①从表格数据分析,3～4 min时间段内,体系中各物质的浓度不变,处于平衡状态。
②5～6 min时间段内,反应物CO浓度减小,但H2O(g)浓度增大,产物CO2浓度增大,则平衡向右移动,移动的原因是增加了H2O(g)的量。
③正反应放热,温度升高,平衡逆移,故T2℃下,达平衡时CO浓度大于c1。
(2)相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提高CO的转化率;而反应②为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高,所以图中的压强由大到小的顺序为p1>p2>p3。反应①为放热反应,升高温度时,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应②为吸热反应,升高温度,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;最终结果是随温度升高,CO的转化率降低。
- 9 -
答案:(1)①3～4 min ②向右移动 a ③>
(2)p1>p2>p3 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提高CO的转化率;而反应②为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应②为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;最终结果是随温度升高,CO的转化率降低
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)
7.(2020·绵阳高二检测)在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=Q kJ·mol-1。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示:
下列说法正确的是 ( )
A.m>n
B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
【解析】选C。升温,c(Y)增大,平衡右移,所以Q>0,B、D项错误;气体体积增大1倍,若平衡不移动,c(Y)应减小为一半,现c(Y)比一半大,即减压平衡向右移动,mq,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法一定正确的是 ( )
A.通入氦气使密闭容器中压强增大,平衡向正反应方向移动
B.增加X的物质的量,混合气体的密度减小
C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量增大
D.X的正反应速率是Y的逆反应速率的倍
- 9 -
【解析】选D。A项,通入氦气,压强增大,但不改变浓度,不影响平衡移动,错误;B项,增加X的物质的量,气体总质量增加,体积不变,密度增大,错误;C项,正反应放热,降低温度平衡正向移动,物质的量减小,但质量也减小,相对分子质量的变化不能判断,错误;D项,速率之比等于化学计量数之比,正确。
9.在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g) ,反应过程持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是 世纪金榜导学号( )
A.Q点时,Y的转化率最大
B.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
C.升高温度,平衡常数增大
D.温度一定,平衡时充入Z,达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大
【解析】选A。反应刚开始,反应正向进行,消耗X,X体积分数减小,当到Q点后,升温反应逆向进行,X体积分数增大,说明ΔH<0。Q点时,X的体积分数最小,则Y的转化率最大,选项A正确;温度越高,化学反应速率越大,所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率,选项B错误;ΔH< 0,该反应为放热反应,升高温度,平衡常数减小,选项C错误;因为该反应气体系数不变,所以平衡时充入Z,新平衡与原平衡等效,Z的体积分数不变,选项D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
10.(2020·石家庄高二检测)已知在一恒容密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH=-196.0 kJ·mol-1。
SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
世纪金榜导学号
- 9 -
根据图示回答下列问题:
(1)压强:p1____________(填“>”“=”或“<”)p2。
(2)升高温度,平衡向____________(填“左”或“右”)移动。
(3)200 ℃下,将一定量的SO2和O2充入体积为2 L的密闭容器中,经10 min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示:
气体
SO2
O2
SO3
物质的量/mol
1.6
1.8
0.4
①该反应达到化学平衡状态的标志是____________(填字母)。
a.SO2和O2的体积比保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.体系的压强保持不变
d.SO2和SO3物质的量之和保持不变
②当反应放出98.0 kJ热量时,测得该反应达平衡状态,该温度下SO2的转化率为____________。
(4)400 ℃时,将等量的SO2和O2在两个容积相等的容器中反应,并达到平衡。在该过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的百分含量为p%,则乙容器中SO2的百分含量 _________ (填字母)。
a.等于p% b.大于p%
c.小于p% d.无法判断
【解析】(1)由图可知:温度一定时,如200 ℃时,B点SO2的转化率大于A点SO2的转化率,增大压强,平衡向气体化学计量数减小的方向移动,故p1>p2。
(2)由图可知:压强一定时,升高温度,SO2转化率减小,平衡向左移动。
(3)①SO2、O2起始物质的量分别为
n(SO2)=1.6 mol+0.4 mol=2.0 mol,
- 9 -
n(O2)=1.8 mol+0.2 mol=2.0 mol。
因温度和体积不变,a项,开始加入SO2和O2的物质的量相等,而Δn(SO2)与Δn(O2)不同,故a项能说明反应达到平衡状态;b项,容器体积不变,混合气体质量不变,故反应前后气体密度不变,故b项不能说明反应达到平衡;c项,因反应前后气体的总物质的量减小,当温度、体积不变时反应后气体压强减小,故c项能说明反应达平衡状态;d项,根据质量守恒,反应前后n(SO2)+n(SO3)不变,故d项不能说明反应达到平衡状态。
②Δn(SO2)=×2 mol=1 mol,
α(SO2)=×100%=50%。
(4)平衡后乙容器体积小于甲容器,压强大于甲容器,乙容器平衡相当于甲容器平衡增大压强(或缩小容器体积)得到,所以乙容器中SO2的百分含量小于p%。
答案:(1)> (2)左 (3)①ac ②50% (4)c
- 9 -
