高中化学 23化学平衡图像和等效平衡练习 新人教版选修4.docx

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高中化学23化学平衡图像和等效平衡练习新人教版选修4

第二章《化学反应速率和化学平衡》第三节《化学平衡》

周考卷十二——化学平衡图像和等效平衡

一、选择题（每小题5分，每小题有1－2个正确选项）

1．向某密闭容器中充入1molCO和2molH2O（g），发生反应：

CO＋H2O（g）

CO2＋H2。

当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。

若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是（　　）

A．0.5molCO＋2molH2O（g）＋1molCO2＋1molH2

B．1molCO＋1molH2O（g）＋1molCO2＋1molH2

C．0.5molCO＋1.5molH2O（g）＋0.4molCO2＋0.4molH2

D．0.5molCO＋1.5molH2O（g）＋0.5molCO2＋0.5molH2

解析：

本题考查了等效平衡的问题。

对于反应CO＋H2O（g）

CO2＋H2，是一个反应前后气体的体积不变的反应，因此在恒温和恒容条件下是等效平衡的条件是CO和H2O（g）的物质的量之比与起始时加入的CO和H2O（g）的物质的量之比相等即可。

因此只要将各选项中的投料转化为CO和H2O（g）的物质的量，并与原平衡进行对比即可。

对于A选项中的配料相当于CO有1.5mol、H2O（g）有3mol，即二者之比为1∶2，所以此情况下的平衡与原平衡等效，即CO的体积分数仍为x；对于B选项中的配料相当于CO有2mol、H2O（g）有2mol，相对于原平衡可以认为是在原平衡的基础上又加入了1molCO，根据平衡移动原理，平衡相当于向右移动，但是CO的体积分数增大，即大于x；对于C选项中的配料相当于CO有0.9mol、H2O（g）有1.9mol，此投料相当于在0.9molCO和1.8mol

H2O（g）的平衡体系中再加入0.1molH2O（g），而0.9molCO和1.8molH2O（g）的平衡与原平衡是等效平衡，再加入0.1molH2O（g）时平衡向右移动，CO的体积分数减小，即小于x；对于D选项中的配料相当于CO有1mol、H2O（g）有2mol，此平衡与原平衡相同，所以CO的体积分数也为x。

因此达到平衡时CO的体积分数大于x的只有B选项。

答案：

B

2．（2011·重庆卷）一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是（　　）

A．CO2（g）＋2NH3（g）

CO（NH2）2（s）＋H2O（g）ΔH<0

B．CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）ΔH>0

C．CH3CH2OH（g）

CH2===CH2（g）＋H2O（g）ΔH>0

D．2C6H5CH2CH3（g）＋O2（g）

2C6H5CH===CH2（g）＋2H2O（g）ΔH<0

解析：

本题考查化学平衡的知识，通过分析图像确定可能对应的反应。

观察图像可知，达到平衡用的时间短反应速率快，T2>T1、p1>p2。

升高温度水蒸气的百分含量降低，说明平衡逆向移动，反应放热，ΔH<0；增大压强水蒸气的百分含量增大，说明平衡正向移动，正反应气体分子数减少，综合分析，A选项中反应符合要求。

答案：

A

3．用来表示可逆反应2A（g）＋B（g）

2C（g）（正反应为放热反应），下图表示的图像中正确的为（　　）

解析：

此反应是气体总体积减小、放热的可逆反应。

A中，温度越高，达到平衡的时间越短，但温度升高平衡左移，C的质量分数要降低，所以A正确。

B中，表示温度与v的关系，随着温度的升高，v正与v逆的总体趋势应上升，所以B不正确。

C中，随着压强增大，v正、v逆都增大，但对正反应速率影响更大，C正确。

D中随着温度的升高，A的转化率应当降低，D不正确。

答案：

A、C

4．如下图所示，φ（X）为气态反应物在平衡时混合物中的体积分数，T为温度。

符合该曲线的反应是（　　）

A．2NH3（g）

N2（g）＋3H2（g）（正反应为吸热反应）

B．H2（g）＋I2（g）

2HI（g）（正反应为放热反应）

C．4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g）（正反应为放热反应）

D．C（s）＋H2O（g）

H2（g）＋CO（g）（正反应为吸热反应）

答案：

A、D

5．在恒温、恒容下，有反应：

2A（g）＋2B（g）

C（g）＋3D（g），现从两条途径分别建立平衡。

途径Ⅰ：

A、B的起始浓度均为2mol·L－1；途径Ⅱ：

C、D的起始浓度分别为2mol·L－1和6mol·L－1。

以下叙述正确的是（　　）

A．达到平衡时，途径Ⅰ的反应速率等于途径Ⅱ的反应速率

B．达到平衡时，途径Ⅰ所得混合气体的压强等于途径Ⅱ所得混合气体的压强

C．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量相同

D．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量不相同

答案：

C

6．有一化学平衡mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），如右图所示是A的转化率同压强、温度的关系，分析图像可以得出的正确结论是（　　）

A．正反应吸热，m＋n>p＋q

B．正反应吸热，m＋n

C．正反应放热，m＋n>p＋q

D．正反应放热，m＋n

解析：

解决这类图像题目，采用“定一论二”，即把自变量（温度、压强）之一定为恒量，讨论另外两个变量的关系。

答案：

A

7．500℃下，向某一密闭容器中分别充入不同量气体，发生反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），共进行了6次实验，每次物质的量分别为：

①2amolsO2＋amolO2　②2amolsO3

③amolsO2＋0.5amolO2＋amolsO3

④4amolsO2＋2amolO2　⑤4amolsO3　⑥amolsO2＋0.5amolO2＋3amolsO3。

试分析，6次反应分别达平衡时SO3的平衡浓度相同的组合是（　　）

A．①②③　　　　　　B．①③⑤

C．②④⑥D．④⑤⑥

答案：

A、D

8．在相同容积的4个密闭容器中进行同一种可逆反应，2A（g）＋B（g）

3C（g）＋2D（g），起始时4个容器所盛A、B的量如下表所示：

各容器所盛物质的量

容器

甲

乙

丙

丁

A

2mol

1mol

2mol

1mol

B

1mol

1mol

2mol

2mol

在相同温度下，建立平衡时，4个容器中A或B的转化率的大小关系是（　　）

A．A的转化率为：

甲<丙<乙<丁

B．A的转化率为：

甲<乙<丙<丁

C．B的转化率为：

甲>丙>乙>丁

D．B的转化率为：

丁>丙>乙>甲

解析：

用虚拟思维法比较丙与乙：

丙设想为乙的两个平衡体系，再加压，则平衡左移，所以A、B的转化率均是乙>丙。

甲、丙利用对比的方法，丙相当于在甲的基础上再加1molB，则平衡右移，A的转化率丙>甲；丙、丁也利用此法判断。

答案：

A

二、非选择题（共60分）

9．在一个温度、压强恒定的密闭容器中，SO2和O2发生反应。

已知1molsO2和足量O2完全反应，放出的热量为Q。

请按要求回答下列问题。

（1）若开始时放入1molsO2和0.5molO2，达平衡后，生成0.9molsO3，这时SO2的转化率为__________。

（2）若开始时放入4molsO2和2molO2，达平衡后，生成SO3的物质的量为__________，反应放出的热量为__________。

解析：

　　　　　2SO2＋O22SO3

起始（mol）10.50

变化（mol）0.90.450.9

平衡（mol）0.10.050.9

SO2转化率为90%。

恒温恒压下，只要转化过来的起始投入量成比例，两者就成等效平衡，SO2转化率相同，生成SO3为4mol×90%＝3.6mol。

放出热量为3.6Q。

答案：

（1）90%　

（2）3.6mol　3.6Q

10．Ⅰ.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：

A（g）＋B（g）C（g）

（1）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC。

这时A的物质的量为_____mol。

（2）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为_______mol。

（3）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x＝_______mol，y＝_______

mol。

平衡时，B的物质的量________（选填一个编号）。

（甲）大于2mol

（乙）等于2mol

（丙）小于2mol

（丁）可能大于、等于或小于2mol

作出此判断的理由是__________________________________。

（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是________________。

Ⅱ.若维持温度不变，在一个与

（1）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。

（5）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC，将b与

（1）小题的a进行比较，则________（选填一个编号）。

（甲）ab　（丙）a＝b　（丁）不能比较a和b的大小

作出此判断的理由是__________________________________。

解析：

Ⅰ.

（1）由反应A（g）＋B（g）C（g）知，反应达到平衡后，若有amol的C生成，则必有amol的A物质消耗，此时剩余A的物质的量为（1－a）mol。

（2）在恒温、恒压下，若投放3molA和3molB，则所占有的体积为

（1）中体积的3倍，由于A、B的投放比例与

（1）相同，所达到的平衡状态与

（1）相同，C的物质的量为

（1）的3倍，即3amol。

（3）由于达平衡时C的物质的量为3amol，说明所达到的平衡状态与

（2）中平衡为同一平衡，则若把C的起始量完全转化为A和B，A、B的物质的量应与

（2）完全相等。

　　　　　　　　A（g）　＋　B（g）；C（g）

起始：

　　　　　xmol　　　2mol　　1mol

　　（x＋1）mol　3mol　　　0

平衡后：

　　　　y　　　（3－3a）mol　3amol

根据题意有：

（x＋1）mol＝3mol，x＝2mol，y＝（3－3a）mol，显然平衡时，B的物质的量也为（3－3a）mol，若投入A、B、C三种物质后，平衡不移动，C的物质的量不变，即3a＝1mol时，B的物质的量为（3－3a）mol＝2mol；若平衡向右移动，则3a>1mol，B的平衡量小于2mol；若平衡向左移动，则3a<1mol，B的平衡量大于2mol。

（4）在（3）的平衡中，再加入3molC，所达到的平衡状态与

（1）、

（2）、（3）皆为等效状态，因此C物质的量分数为：

＝

＝

.

Ⅱ.（5）因此时容器的容积不变，而

（1）中容器的容积缩小，（5）小题中容器相当于在

（1）的基础上减小压力，使所给平衡向逆反应方向移动，故反应达平衡后a>b。

答案：

（1）（1－a）　

（2）3a　（3）2　3－3a　（丁）若3a>1，B的物质的量小于2mol；若3a＝1，B的物质的量等于2mol；若3a<1，B的物质的量大于2mol

（4）

　（5）（乙）因为（5）小题中容积不变，而

（1）小题中容器的容积缩小，所以（5）小题的容器中的压强小于

（1）小题容器中的压强，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a>b。

11．对于2X（g）

Y（g）的反应体系，在压强一定时，平衡体系中Y的质量分数w（Y）随温度的变化情况如右图所示（实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态）。

（1）该反应的正反应方向是一个__________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）A、B、C、D、E各状态中，v（正）

（3）维持t1不变，E→A所需时间为x，维持t2不变，D→C所需时间为y，则x__________y（填“<”、“>”或“＝”）。

（4）欲要求E状态从水平方向到C状态后，再沿平衡曲线到达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是__________________。

解析：

由图可知，随着温度的升高，w（Y）逐渐减小，说明平衡逆向移动，则正反应方向是放热反应。

A、B、C、D、E中A、B、C在平衡曲线上，则A、B、C都处于各自平衡状态中，D、E两点不在平衡曲线上，即它们没有达到化学平衡，因为E状态的w（Y）比该温度下平衡时的小，所以平衡正向移动，v（正）>v（逆），D状态的w（Y）比该温度下的平衡状态时的大，平衡逆向移动，此时v（逆）>v（正）。

D、E要达到各自温度下的平衡状态所转化的Y的物质的量相同，又因为D处的温度比E处的温度高，D

处反应速率快，所以D处达到平衡所需时间短。

E→C，要满足w（Y）不变，温度升高，只有采取突然升温，C→A的变化符合平衡曲线，意味着要经过无数个温度下的平衡状态的点后，C才能到达A，所以只有采取无限缓慢地降温。

答案：

（1）放热　

（2）D　（3）>

（4）先突然升温到t2，然后无限缓慢地降低温度到t1

12．一密封体系中发生反应N2＋3H2

2NH3＋Q，下图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图，回答下列问题：

（1）处于平衡状态的时间段是__________。

（2）t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化？

（3）下列各时间段内，氨的百分含量最高的是（　　）

A．t0～t1B．t2～t3

C．t3～t4D．t5～t6

解析：

本题是考查反应速率与化学平衡内在联系的一道好题。

处于平衡状态时，正、逆反应速率必定相等，从图中可看出t0～t1、t2～t4、t5～t6时间段时反应处于平衡状态。

t1时刻，条件变化使v正、v逆都加快，且v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，对照反应式可看出条件变化应是升高温度。

t3时刻，v正、v逆都同幅度加快，应是加了催化剂。

t4时刻，v正、v逆都减慢，且v正

由于t1～t2时间段和t4～t5时间段中，平衡都向逆反应方向移动，氨的百分含量都减小，所以应是t0～t1时间段中氨的百分含量最高。

答案：

（1）t0～t1、t2～t4、t5～t6

（2）t1时升温；t3时使用催化剂；t4时降压　（3）A