专题23化学平衡.docx

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专题23化学平衡

考点专练23　化学平衡状态及其移动

两年高考真题演练

1.（2014·江苏化学，15）一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：

2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）

容器

编号

温度/

℃

起始物质

的量（mol）

平衡物质

的量（mol）

CH3OH（g）

CH3OCH3（g）

H2O（g）

Ⅰ

387

0.20

0.080

0.080

Ⅱ

387

040

Ⅲ

207

0.20

0.090

0.090

下列说法正确的是（双选）（　　）

A．该反应的正反应为放热反应

B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行

2．[2015·广东理综，31

（2）（3）（4）]用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。

（1）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应[2HCl（g）＋

O2H2O（g）＋Cl2（g）　ΔH]具有更好的催化活性，

①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：

则总反应的ΔH________0（填“＞”、“＝”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是________。

②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由____________________________________。

③下列措施中，有利于提高α（HCl）的有________。

A．增大n（HCl）B．增大n（O2）

C．使用更好的催化剂D．移去H2O

（2）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：

t/min

0

2.0

4.0

6.0

8.0

n（Cl2）/10－3mol

0

1.8

3.7

5.4

7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min－1为单位，写出计算过程）。

（3）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。

3．[2015·课标全国Ⅱ，27

（2）（3）]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）ΔH1

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）ΔH3

回答下列问题：

（1）反应①的化学平衡常数K表达式为________；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________（填曲线标记字母），其判断理由是________。

图1

图2

（2）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是________________________________；图2中的压强由大到小为________，其判断理由是________________。

考点专练23　化学平衡状态及其移动

一年模拟试题精练

1.（2015·洛阳统考）某温度下，在容积固定的密闭容器中，发生可逆反应A（g）＋2B（g）2C（g），平衡时，各物质的浓度比为c（A）∶c（B）∶c（C）＝1∶1∶2，保持温度不变，以1∶1∶2的体积比再充入A、B、C，则下列叙述正确的是（　　）

A．刚充入时反应速率：

v（正）减小，v（逆）增大

B．达到新的平衡时：

反应混合物中A、B的物质的量分数不变

C．达到新的平衡时：

c（A）∶c（B）∶c（C）仍为1∶1∶2

D．达到新的平衡过程中：

体系压强先增大，后减小

2．（2015·德州统考）密闭容器中，发生反应：

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH<0，下列说法正确的是（　　）

A．一定温度下，压缩容器体积，则正反应速率加快，逆反应速率减慢

B．若甲醇的生成速率等于一氧化碳的消耗速率，则该反应达到平衡状态

C．升高温度，重新达到平衡时，

增大

D．使用催化剂，反应的平衡常数增大

3．（2015·沈阳模拟）已知：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）　ΔH<0。

有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同温度下分别达到平衡。

欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是（　　）

A．甲、乙提高相同温度

B．甲中加入0.1molHe，乙不变

C．甲降低温度，乙不变

D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2

4．（2015·葫芦岛调研）N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生以下反应：

2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＞0

t℃时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：

时间/s

0

500

1000

1500

c（N2O5）/mol·L－1

5.00

3.52

2.50

2.50

下列说法中不正确的是（　　）

A．500s内N2O5分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1

B．达平衡后，升高温度平衡常数减小

C．达平衡时，N2O5的转化率为50%

D．达平衡后，其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的一半，c（N2O5）＞5.00mol·L－1

5．（2015·湖南十三校联考）甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及数量如图所示，三个容器最初的容积相等、温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡。

下列说法正确的是（　　）

A．平衡时各容器内c（NO2）的大小顺序为乙>甲>丙

B．平衡时N2O4的百分含量：

乙>甲＝丙

C．平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同

D．平衡时混合物的平均相对分子质量：

甲>乙>丙

6．（2015·抚顺检测）已知（CH3COOH）2（g）2CH3COOH（g），

经实验测得不同压强下，体系的平均相对分子质量（M＝

）随温度（T）的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．该反应的ΔH<0

B．气体的压强：

p（a）

C．平衡常数：

K（a）＝K（b）

D．测定乙酸的相对分子质量要在高压、低温条件下

7．（2015·北京40校联考）NH3和CO2是两种重要的化工原料。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生反应：

N2＋3H22NH3。

该可逆反应达到化学平衡的标志是________（填字母）。

a．3v（H2）正＝2v（NH3）逆

b．单位时间生成mmolN2的同时消耗3mmolH2

c．混合气体的密度不再随时间变化

d．amolNN键断裂的同时，有6amolN—H键断裂

（2）CO2和NH3可用于合成尿素，原理分如下两步：

①合成氨基甲酸铵：

CO2（g）＋2NH3（g）===H2NCOONH4（s）　ΔH＝－159.47kJ/mol

②氨基甲酸铵分解：

H2NCOONH4（s）===CO（NH2）2（s）＋H2O（l）　ΔH＝＋28.49kJ/mol

则2molCO2完全反应合成尿素的ΔH＝________。

（3）最近科学家们研制成功一种新型催化剂，能将CO2转变为甲烷。

在常压、300℃，CO2与H2体积比为1∶4时反应，CO2转化率达90%。

①此反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

②一定条件下，某兴趣小组，在体积为VL的密闭容器中，模拟此反应达到化学平衡状态。

该反应的平衡常数表达式为________________________________；由上图可知升高温度，K将________（填“增大”、“减小”或“不变”）；300℃时，从反应开始，到达到平衡，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是________（用nA、tA、V表示）。

参考答案

考点专练23　化学平衡状态及其移动

【两年高考真题演练】

1．AD　[由Ⅰ、Ⅲ数据分析可知，降温CH3OH的转化率增大，平衡向正反应方向移动，正反应为放热反应，A项正确；B项，Ⅰ和Ⅱ对比，CH3OH（g）的起始浓度增大一倍，容器体积不变，相当于增大压强，而此反应为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，CH3OH体积分数不变，B项错误；Ⅲ比Ⅰ温度低，反应更慢，到达平衡所需时间更长，C项错误；D项，容器Ⅰ温度为387℃，平衡常数K＝

＝

＝4，而此时浓度商Qc＝

＝

<4，反应向正反应方向进行，D项正确。

]

2．解析　

（1）①结合题中α（HCl）～T图像可知，随着温度升高，α（HCl）降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0；A、B两点A点温度低，平衡常数K（A）大。

②结合可逆反应2HCl（g）＋

O2（g）H2O（g）＋Cl2（g）的特点，增大压强平衡向右移动，α（HCl）增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。

③有利于提高α（HCl），则采取措施应使平衡2HCl（g）＋

O2（g）H2O（g）＋Cl2（g）正向移动。

A项，增大n（HCl），则c（HCl）增大，虽平衡正向移动，但α（HCl）减小，错误；B项，增大n（O2）即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。

（2）用在时间段2.0～6.0min内的HCl物质的量的变化量除以这段时间，即可得2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率，计算过程见答案。

答案　

（1）①＜　K（A）　②见下图

增大压强，平衡右移，α（HCl）增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前的大　　③BD　

（2）设2.0～6.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则

2HCl（g）＋

O2（g）H2O（g）＋Cl2（g）

2mol1mol

n（5.4－1.8）×10－3mol

n＝7.2×10－3mol

所以v（HCl）＝

＝1.8×10－3mol·min－1

（3）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O

3．解析　

（1）根据化学平衡常数的概念可写出反应①K的表达式；反应①是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数K减小，因此曲线a符合。

（2）由图2可知，压强不变时，随着温度的升高，α（CO）减小；反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响；反应①为气体分子数减小的反应，加压使α（CO）增大；由图2可知，固定温度（如530K）时，p1→p2→p3，α（CO）增大，因此综合分析可知p3＞p2＞p1。

答案　

（1）K＝

　a　反应①为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数K应减小

（2）减小　由图2可知，压强恒定时，随着温度的升高，α（CO）减小　p3＞p2＞p1　温度恒定时，反应①为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动，α（CO）增大，而反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响，故增大压强时，有利于α（CO）增大

【一年模拟试题精练】

1．D　[增加投料量，A、B、C的浓度均增大，v（正）、v（逆）均增大，A项错误；成比例增加投料量，相当于加压，化学平衡正向移动，A、B的物质的量分数减小，C的物质的量分数增大，A、B、C三种物质的浓度之比不是1∶1∶2，在达到平衡的过程中体系的压强逐渐减小，B、C错误，D项正确]

2．C　[A项，压缩容器体积，反应物、生成物浓度均增大，正、逆反应速率均加快，错误；B项，两者均表示正反应速率，无法判断是否到达平衡状态；C项，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；D项，反应的平衡常数只与温度有关，错误。

]

3．C　[在相同条件下，甲、乙容器中达平衡时是等效平衡，欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，则甲中平衡向着正反应方向移动，同时乙向着逆反应方向移动或者不移动。

选项A，甲、乙提高相同温度时，平衡均向逆反应方向移动，且达平衡时二者等效，HI浓度相等；选项B，加入稀有气体时，平衡不移动，二者HI浓度相等；选项C，甲降低温度平衡向着正反应方向移动，达平衡时HI浓度增大，而乙中HI浓度不变，符合题意；选项D，甲、乙中分别增加等量的H2、I2，达平衡时HI浓度相等。

]

4．B　[A项，500s内N2O5分解速率为

＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，正确；B项，该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，K增大，错误；C项，平衡时N2O5的转化率为

×100%＝50%，正确；D项，达平衡后，其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的一半，平衡向逆反应方向移动，则c（N2O5）＞5.00mol·L－1，正确。

]

5．B　[因甲、丙为恒容容器，0.1molN2O4完全转化可得到0.2molNO2，故甲、丙两容器中的化学平衡为等效平衡，反应开始后乙容器中的压强大于甲容器中的压强，而压强越大，越有利于平衡向生成N2O4的方向进行，故B对；再结合平均相对分子质量与各组分相对分子质量的关系知D错；虽然乙中转化掉的NO2比甲中多，由勒夏特列原理知因乙的容积减小导致NO2浓度增大的程度大于因平衡移动使NO2浓度减小的程度，因此，平衡时乙中NO2的浓度大于甲中NO2的浓度，但由于甲、丙两容器内的化学平衡为等效平衡，甲、丙中NO2的浓度应相等，A错；由甲、丙中的化学平衡为等效平衡知，若平衡时甲中NO2的转化率为50%，则丙中N2O4的转化率也为50%，C错。

]

6．B　[由题中曲线可以看出，随温度升高混合气体的平均相对分子质量减小，说明升高温度，平衡右移，正反应为吸热反应，ΔH>0，A、D项错误；温度越高，平衡常数越大，故b点的平衡常数最大，C项错误；图中曲线为等压线，p（b）＝p（c），在同一温度下，压强增大，平衡逆向移动，即p（a）

]

7．解析　

（1）a项，v（H2）正∶v（NH3）逆＝2∶3，没有达到平衡；b项，v正＝v逆，达到化学平衡；c项，该反应的反应物和生成物均为气体，体积固定，密度是常数，不能判断是否达到平衡；d项，v（正）＝v（逆），达到化学平衡。

（2）将反应①＋②得：

CO2（g）＋2NH3（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（l）　ΔH＝－130.98kJ·mol－1，2molCO2完全合成尿素的ΔH＝－261.96kJ·mol－1。

（3）①CO2＋4H2

CH4＋2H2O。

②由图可知升高温度，n（CH4）减小，说明平衡向逆反应方向移动，K值减小。

v（H2）＝4v（CH4）＝4×

＝

mol·L－1·min－1。

答案　

（1）bd　

（2）－261.96kJ/mol

（3）①CO2＋4H2

CH4＋2H2O

②K＝

　减小　

mol/（L·min）