学年高中化学 课时提升作业六23 化学平衡 新人教版选修4.docx
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学年高中化学课时提升作业六23化学平衡新人教版选修4
课时提升作业（六）
化学平衡
（25分钟·50分）
一、选择题（本题包括7小题，每小题4分，共28分）
1.（2015·青岛高二检测）14CO2与碳在高温条件下发生反应：
14CO2+C
2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有（ ）
A.14CO2 B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14CD.14CO
【解析】选C。
14CO2与C反应生成14CO（正反应）的同时，逆反应14CO的分解（生成14CO2和14C）也在进行，故平衡混合物中含14C的粒子有14CO2、14CO、14C。
2.已知450℃时，反应H2（g）+I2（g）
2HI（g）的K=50，由此推测在450℃时，反应2HI（g）
H2（g）+I2（g）的化学平衡常数为（ ）
A.50B.0.02
C.100D.无法确定
【解析】选B。
反应H2（g）+I2（g）
2HI（g）的平衡常数表达式为K1=
；反应2HI（g）
H2（g）+I2（g）的平衡常数表达式为K2=
，所以K2=
=0.02。
3.下图是恒温条件下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。
下列叙述与示意图不相符合的是（ ）
A.反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡状态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ
C.该反应达到平衡状态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
【解析】选C。
化学平衡已经建立，其正、逆反应的速率必定相等，A不符合题意；在平衡状态Ⅰ的基础上瞬时增大了反应物浓度，生成物浓度瞬时不变，此时正反应速率瞬时增大，逆反应速率瞬时不变，随后又在新的基础上达到平衡，B不符合题意；对于平衡状态Ⅰ，减小反应物的浓度，正反应速率必然减小，显然与所给图示不符，C符合题意；对同一种反应物而言，只要平衡移动，该物质的浓度一定会发生变化，D不符合题意。
4.一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：
mA（g）+nB（g）
pC（g）+qD（g）；当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态一定能说明反应已达到平衡的是（ ）
①体系的压强不再发生变化；
②体系的密度不再发生变化；
③各组分的物质的量浓度不再改变；
④各组分的质量分数不再改变；
⑤反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）=m∶n∶p∶q
A.只有③④B.②③④
C.①②③④D.①②③④⑤
【解析】选A。
因为反应前后气体的体积变化不确定，若为气体体积不变的反应，则体系的压强始终不变化，①错误；反应前后气体的质量守恒，而容器的容积固定，所以气体的密度始终不变，②错误；只要反应进行，反应速率之比就等于化学计量数之比，⑤错误；反应达到平衡时，各组分的物质的量浓度及质量分数不再改变，③④正确。
【互动探究】
（1）若将第①项改为“A和C两种气体的物质的量浓度的比值”，符合条件吗？
提示：
符合。
因为反应过程中反应物A的物质的量浓度是减小的，生成物C的物质的量浓度是逐渐增大的，二者物质的量浓度的比值是变化的，故比值不变时反应一定处于化学平衡状态。
（2）若将第②项改为“混合气体的平均相对分子质量不变”，符合条件吗？
提示：
不符合。
因为反应前后气体的体积变化不确定，所以混合气体的平均相对分子质量变化不确定。
【方法规律】判断可逆反应是否达到平衡状态的方法
——“变量”“定量”分析法
解答此类问题时，首先确定题目提供的物理量是“变量”还是“定量”，依据题目提供的条件，判断各选项中的“变量”是否发生变化。
（1）当“变量”保持不变时，表明反应达到平衡状态。
如一定温度下，密闭容器中进行的可逆反应：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g），当容器中气体的压强保持不变时，该反应是否一定处于平衡状态？
依据反应的特点（反应前后气体Δn≠0），判断容器中“气体的压强”是一个“变量”，即反应向正反应方向进行时，则容器的压强会减小，因此，当容器中的压强不变时，反应达到平衡状态。
（2）当“定量”保持不变时，不能判断反应是否处于平衡状态。
如一定温度下，密闭容器中进行的可逆反应：
H2（g）+I2（g）
2HI（g），当容器中气体的压强保持不变时，该反应是否一定处于平衡状态？
依据反应的特点（反应前后气体Δn=0）判断容器中“气体的压强”是一个“定量”，即不论反应进行到何种程度，容器中气体的压强始终是个定值，因此，当容器中的压强不变时，不能判断反应是否达到平衡状态。
5.（2015·郑州高二检测）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A.开启汽水瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
B.500℃左右比常温下更有利于合成氨
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【解析】选B。
A项，汽水瓶中存在平衡H2CO3
H2O+CO2，打开汽水瓶时，压强降低，平衡向生成二氧化碳方向移动，可以用勒夏特列原理解释，故A不选；B项，存在平衡2N2+3H2
2NH3，合成氨是放热过程，高温不利于氨气的合成，选择500℃是考虑反应速率较快、且催化剂活性较高，故B选；C项，氯化钠在溶液中完全电离，所以饱和食盐水中含有大量的氯离子，氯气溶于水的反应是一个可逆反应，Cl2+H2O
ClO-+2H++Cl-，由于饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，所以可以用勒夏特列原理解释，故C不选；D项，工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气，增加氧气的量，使平衡正向移动，从而提高二氧化硫的利用率，可以用勒夏特列原理解释，故D不选。
【方法规律】运用勒夏特列原理的注意事项
（1）勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。
若同时改变几个条件时，不能简单的用勒夏特列原理来判断方向。
（2）要注意正确理解“减弱这种改变”中的“减弱”，是针对所改变的条件。
（3）勒夏特列原理不能用来解释：
①使用催化剂不能使平衡移动。
②气体反应物化学计量数之和与气体生成物化学计量数之和相等的可逆反应，改变压强，速率改变，平衡不移动。
6.（双选）在高温下，反应2HBr（g）
H2（g）+Br2（g）（正反应为吸热反应）达到平衡时，要使混合气体颜色加深，可采取的方法是（ ）
A.减小压强 B.缩小体积
C.升高温度D.增大H2浓度
【解析】选B、C。
要使混合气体颜色加深，即平衡向正反应方向移动，可以升高温度（正反应为吸热反应）；该反应前后气体体积不变，则改变压强不能使平衡移动，但缩小体积将使各物质的浓度增加，颜色加深；增大H2浓度，平衡向逆反应方向移动。
7.在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物 质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是（ ）
A.反应达平衡时，X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y
2Z，其平衡常数为1600
C.反应可表示为X+3Y
2Z，其平衡常数为1600
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
【解析】选C。
X、Y、Z三种物质浓度的变化之比为
（0.1-0.05）∶（0.2-0.05）∶（0.1-0）=1∶3∶2，故化学反应方程式为X+3Y
2Z，K=
=
=1600，X的转化率为
×100%=50%。
平衡常数K只与温度有关，改变温度，此反应的平衡常数相应变化，故仅C错误。
二、非选择题（本题包括2小题，共22分）
8.（10分）将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：
aA+bB
cC（s）+dD，当反应进行一段时间后，测得A减少了nmol，B减少了
mol，C增加了
nmol，D增加了nmol，此时达到化学平衡状态。
（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是
A________，B________，D________。
【解析】
（1）因为参加反应的物质的量之比等于化学方程式中的各物质的化学计量数之比，所以得a∶b∶c∶d=n∶
∶
n∶n=2∶1∶3∶2，即得a=2，b=1，c=3，d=2。
（2）改变压强，反应速率发生变化，说明反应体系中有气态物质；而平衡不移动说明反应前后气态物质的体积相同，即当A为气体，B为固体或纯液体，C为固体（已知条件），D为气体时合理。
答案：
（1）2 1 3 2
（2）气态 固态或纯液态 气态
9.（12分）（2015·兰州高二检测）能源短缺是人类社会面临的重大问题。
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
工业上合成甲醇的反应为
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） ΔH<0
（1）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的CO与0.58molH2的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
①列式计算300℃时该反应的平衡常数K=_______________。
②300℃时，将0.50molCO、1.00molH2和1.00molCH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将________。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.处于平衡状态
D.无法判断
③下列措施可提高甲醇产率的是________。
A.压缩容器体积
B.将CH3OH（g）从体系中分离
C.充入He，使体系总压强增大
D.再充入0.20molCO和0.58molH2
（2）若其他条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。
【解析】向体系中加入0.50molCO、1.00molH2和1.00molCH3OH时，可利用反应体系中浓度商和平衡常数的比较，判断平衡的移动方向；压缩容器体积，压强增大，平衡右移；将CH3OH（g）从体系中分离是降低了生成物的浓度，平衡右移；恒容充惰性气体，平衡不移动；再充入0.20molCO和0.58molH2相当于增大压强，平衡右移。
升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量浓度减小，但温度升高，化学反应速率加快。
答案：
（1）①
=
=4
②B ③A、B、D
（2）如图所示
（30分钟·50分）
一、选择题（本题包括6小题，每小题5分，共30分）
1.一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示反应X（g）+2Y（g）
2Z（g）一定达到化学平衡状态的是（ ）
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolY
A.①② B.①④
C.②③D.③④
【解析】选C。
①X、Y、Z的物质的量之比等于其化学计量数之比，不能说明反应已达到平衡状态；④中关系说明v（逆）>v（正），反应没有达到平衡。
2.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g） ΔH<0
反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（ ）
A.增加压强B.降低温度
C.增大CO的浓度D.更换催化剂
【解析】选B。
一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但本身的转化率降低，故C项错误。
A项因该反应为反应前后气体体积相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高CO的转化率。
B项因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高CO的转化率。
D项催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高CO的转化率。
3.某温度下，将2molA和3molB充入一密闭的容器中，发生反应：
aA（g）+B（g）
C（g）+D（g），5min后达到平衡。
已知各物质的平衡浓度关系为ca（A）·c（B）=c（C）·c（D），若温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则B的转化率为（ ）
A.40% B.60% C.24% D.4%
【解析】选A。
达到平衡后扩大容器体积，A的转化率不发生变化，证明平衡不移动，可推知该反应前后气体体积相等，即a=1，设反应容器的体积为1L。
A（g） + B（g）
C（g）+D（g）
起始浓度/
mol·L-12300
转化浓度/
mol·L-1xxxx
平衡浓度/
mol·L-12-x3-xxx
则有（2-x）（3-x）=x2，解得：
x=1.2，B的转化率为
×100%=40%。
【补偿训练】在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氨气的体积分数接近于（ ）
A.5% B.10% C.15% D.20%
【解析】选C。
根据
N2（g） + 3H2（g）
2NH3（g）
n（起始）/mol280
n（转化）/mol2/38×25%4/3
n（平衡）/mol4/364/3
所以平衡时氨气的体积分数为
×100%≈15.4%
4.已知：
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C。
从题给的可逆反应方程式看，温度升高平衡向逆反应方向移动，使NO含量降低而不是升高。
压强增大平衡逆向移动，NO含量降低，达到平衡所需时间短。
使用催化剂可加快反应速率，所以达到平衡所需时间短。
【方法规律】巧解化学反应速率和化学平衡的图象问题
不同类型的图象解题方法有所不同。
例如，
（1）物质的量（或百分含量或浓度）与时间关系的图象。
这类图象题通常是根据某一可逆反应的曲线图象，判断有关的外界条件及可逆反应方程式中的相关量，解题时既要考虑反应速率的快慢（拐点出现的时间先后），又要考虑化学平衡的移动。
（2）平衡移动原理的应用图象，这类图象题通常是根据已知可逆反应及外界条件判断曲线图象的正确与否，解题时要看清横坐标、纵坐标所代表的意义及曲线的变化趋势，把图象中描述的化学平衡移动与勒夏特列原理相对应，还要注意逆向思维。
5.某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB进行如下反应：
3A（g）+2B（g）
4C（s）+2D（g），反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，则下列说法正确的是（ ）
A.该反应的化学平衡常数表达式是K=
B.此时，B的转化率是40%
C.增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大
D.增加B，平衡向右移动，B的转化率增大
【解析】选B。
化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质C是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的B的物质的量是1.6mol×0.5=0.8mol，所以B的转化率为40%，B正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，C错误；增加B后平衡右移，A的转化率增大，而B的转化率减小，D错误。
6.在淀粉KI溶液中存在下列平衡：
I2（aq）+I-（aq）
（aq）。
测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：
t/℃
5
15
25
35
50
K
1100
841
689
533
409
下列说法正确的是（ ）
A.反应I2（aq）+I-（aq）
（aq）的ΔH>0
B.其他条件不变，升高温度，溶液中c（
）减小
C.该反应的平衡常数表达式为K=
D.25℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K大于689
【解析】选B。
根据题中提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应，ΔH<0，A错误；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c（
）减小，B正确；该反应的平衡常数表达式为K=
，C错误；平衡常数只与温度有关，25℃时，向溶液中加入少量KI固体，虽然平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，D错误。
二、非选择题（本题包括2小题，共20分）
7.（10分）（2015·无锡高二检测）T℃时，在一个体积为2L的容器中，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、B、C物质的量的变化如图所示。
（1）写出该反应的化学方程式：
_______________。
（2）T℃下该反应的平衡常数为________。
（3）已知：
K（300℃）>K（350℃），该反应是________热反应。
（4）0～4分钟时，A的平均反应速率为________。
（5）到达平衡时B的转化率为________。
（6）恒容条件下，下列措施中能使n（A）/n（C）降低的有________。
A.充入氦气 B.使用催化剂
C.再充入2.4molA和1.6molBD.降低温度
【解析】据图可知t1时刻反应达到平衡，这段时间内A、B、C的物质的量变化值为0.8mol、0.4mol、0.4mol，故反应的化学方程式为2A（g）+B（g）
C（g）。
因平衡时A、B、C的物质的量浓度为0.8mol·L-1、0.6mol·L-1、0.2mol·L-1，所以平衡常数K=
≈0.52。
因为K（300℃）>K（350℃），该反应是放热反应。
0～4分钟时，A的平均反应速率为（2.4mol-2.0mol）÷2L÷4min=
0.05mol·L-1·min-1。
到达平衡时B的转化率为0.4mol÷1.6mol×100%=25%。
恒容条件下充入氦气和使用催化剂，平衡不发生移动，n（A）/n（C）不变；再充入2.4molA和1.6molB时，平衡正向进行的程度增大，反应物的转化率增大，故n（A）/n（C）降低；降低温度，平衡向正反应方向移动，该比值降低。
答案：
（1）2A（g）+B（g）
C（g）
（2）0.52 （3）放
（4）0.05mol·L-1·min-1
（5）25% （6）C、D
8.（10分）在一个体积为2L的密闭容器中，高温下发生反应：
Fe（s）+CO2（g）
FeO（s）+CO（g）。
其中CO2、CO的物质的量（mol）随时间（min）的变化关系如图所示。
（1）反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g。
用CO2的浓度变化表示的反应速率v（CO2）=________。
（2）反应进行至2min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3min时再次达到平衡，则ΔH________0（填“>”“<”或“=”）。
（3）5min时再充入一定量的CO（g），平衡发生移动。
下列说法正确的是________（填写编号）。
a.v（正）先增大后减小 b.v（正）先减小后增大
c.v（逆）先增大后减小d.v（逆）先减小后增大
表示n（CO2）变化的曲线是________（填写图中曲线的字母编号）。
（4）请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：
________
_______________________________________。
【解析】
（1）Fe→FeO，固体质量增加了3.2g，说明生成FeO0.2mol，v（CO2）=
=0.1mol·L-1·min-1。
（2）由图可知，2～3min内CO2和CO物质的改变量大于0～1min的改变量，且2～3min内CO2的物质的量减小，CO的物质的量增加，由此推知建立新平衡的反应速率加快，则升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。
（3）充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。
答案：
（1）0.1mol·L-1·min-1
（2）> （3）c b （4）Fe（或FeO）的质量（或物质的量）保持不变或固体总质量保持不变（答案合理即可）
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