1、跟踪检测二十 化学平衡状态 化学平衡移动跟踪检测(二十) 化学平衡状态 化学平衡移动本节过关达标练1密闭容器中一定量的混合气体发生反应:xA(g)yB(g) zC(g),平衡时,测得A的浓度为0.50 molL1,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30 molL1,有关叙述不正确的是()A平衡一定向右移动 BB的转化率减小Cxyz DC的体积分数减小解析:选A假设把容器扩大到原来的2倍时,平衡不移动,则这时A的浓度由0.50 molL1变为0.25 molL1,而A的浓度为0.30 molL1,平衡向生成A的方向移动,即向逆反应方向移动,A不正确。2(2
2、017合肥质检)已知:A(g)2B(g) 2C(g)HQ kJmol1(Q0),在恒容的密闭容器中充入1 mol A和2 mol B,一定条件下发生反应。下列有关说法正确的是()A平衡前,随着反应的进行,容器内气体密度逐渐减小B平衡时,该反应放出的热量为Q kJC平衡后,再向容器中通入1 mol氦气,A的转化率增大D平衡后,缩小容器容积,A的浓度增大解析:选D反应体系中全为气态物质,气体的总质量不变,而容器恒容,因此气体的密度始终不变,A项错误;该反应为可逆反应,反应不能进行完全,放出的热量小于Q kJ,B项错误;平衡后再通入1 mol氦气,虽然压强增大,但各物质的浓度均不变,因此平衡不移动,
3、A的转化率不变,C项错误;平衡后,缩小容器容积,压强增大,平衡向正反应方向移动,但A的浓度增大,D项正确。3在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中,发生反应:X(g)Y(g) 2Z(g)Hv(正)C保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.32 mol气体X和0.32 mol气体Y,到达平衡时,n(Z)0.24 molD其他条件不变,向平衡体系中再充入0.16 mol气体X,与原平衡相比,达到新平衡时,气体Y的转化率增大,X的体积分数增大解析:选D2 min内n(Y)(0.160.12)mol0.04 mol,因此n(Z)0.08 mol,c(Z)0.008
4、molL1,v(Z)0.004 molL1min1,故A错误;该反应正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,反应达到新平衡前v(逆)0C相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol C,达到平衡时,C的分解率大于80%D相同温度下,起始时向容器中充入0.2 mol A、0.2 mol B和1.0 mol C,反应达到平衡前,反应速率v正v逆解析:选Dv(A)0.015 molL1s1,A项错误;升高温度,平衡时剩余A的物质的量为0.41 molL12 L0.82 mol,说明平衡逆向移动,则正反应为放热反应,HK,反应逆向进行,v正p2,a3B图甲,T10C图乙,t1时表示恒温、恒压条
5、件下,向平衡体系中充入一定量的Z气体D图乙,如果a3,t2时表示向体系中加入了催化剂解析:选C根据“先拐先平,数值大”分析图甲。从p1T1与p2T1两条曲线看,p1p2,且p1时Z的体积分数小,说明增大压强平衡逆向移动,a3,A项错误;同样方法可得T1T2,T2温度高而Z的体积分数低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,则Q0,并且有Q30,但根据热化学方程式中反应热的含义可得Q3Q1Q2Q,C错误;由表中数据知实验平衡时c(A)c(D),根据平衡常数的表达式可知加入等物质的量的A和D后,K不变,平衡不移动,因此有c(D)1.0 molL1。8当温度高于500 K时,科学家成功利用二氧
6、化碳和氢气合成了乙醇,这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。回答下列问题:(1)该反应的化学方程式为_;其平衡常数表达式为K_。(2)在恒容密闭容器中,判断上述反应达到平衡状态的依据是_。a体系压强不再改变bH2的浓度不再改变c气体的密度不随时间改变d单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为31(3)在一定压强下,测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。根据图中数据分析:降低温度,平衡向_方向移动。在700 K、起始投料比1.5时,H2的转化率为_。在500 K、起始投料比2时,达到平衡后H2的浓度为a molL1,则达到平衡时CH3CH
7、2OH的浓度为_。解析:(1)由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO26H2C2H5OH3H2O;该反应的平衡常数表达式为K。(2)该反应为气体体积减小的化学反应,当体系的压强不再改变时,反应达到平衡状态,另外氢气的浓度不再变化,也能说明反应达到平衡状态;由于在500 K时,所有物质均为气体,故在恒容状态下气体的密度恒为定值,密度不变不能说明反应达到平衡状态;根据化学方程式可知,任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为31。(3)由图中信息可知,其他条件不变时,升高温度,CO2的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即降低温度,平衡将向正反应方向移动。700 K
8、时,当氢气与二氧化碳的起始投料比1.5时,由图像可知二氧化碳的转化率为20%,由化学方程式2CO26H2C2H5OH3H2O,可计算出氢气的转化率为40%。设起始时c(CO2)x molL1,则起始时c(H2)2x molL1,有2CO26H2C2H5OH3H2O起始浓度(molL1) x 2x 0 0转化浓度(molL1) 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x平衡浓度(molL1) 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x02xa,得x5a,平衡时c(CH3CH2OH)0.3x molL11.5a molL1。答案:(1)2CO26H2C2H5OH3H2O(2)ab(3)正反应(或右)40%
9、1.5a molL19已知A(g)B(g) C(g)D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:温度/7008008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题:(1)该反应的平衡常数表达式K_,H_(填“”或“”)0。(2)830 时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B,如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)0.003 molL1s1,则6 s时c(A)_molL1,C的物质的量为_mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为_,如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时A的转化率为_。(3)判断该反应是否达到平
10、衡的依据为_(填字母)。a压强不随时间改变b气体的密度不随时间改变cc(A)不随时间改变d单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1 200 时反应C(g)D(g) A(g)B(g)的平衡常数的值为_。解析:K;由表中数据知,温度升高,K值减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即H0。(2)v(A)0.003 molL1s1,则6 s后A减少的浓度c(A)v(A)t0.018 molL1,故剩余的A的浓度c(A)0.018 molL10.022 molL1;A减少的物质的量为0.018 molL15 L0.09 mol,根据方程式的化学计量数关系可知,生成的C的物质的量也
11、为0.09 mol。设830 达平衡时,转化的A的浓度为x molL1,则:A(g)B(g) C(g)D(g)起始浓度(molL1) 0.04 0.16 0 0转化浓度(molL1) x x x x平衡浓度(molL1) 0.04x 0.16x x x有:1,解得x0.032,故A的转化率(A)100%80%;由于容器的容积是固定的,通入氩气后各组分的浓度不变,反应速率不改变,平衡不移动。(3)由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,且反应物和生成物都是气体,故容器中压强、气体的密度始终不变,a、b错误;不论是否达平衡,单位时间内生成C和D的物质的量一定相等,d错误。(4)反应“C(g)D(g
12、) A(g)B(g)”与“A(g)B(g) C(g)D(g)”互为逆反应,平衡常数互为倒数关系,故1 200 时,C(g)D(g) A(g)B(g)的K2.5。答案:(1)(2)0.0220.0980%80%(3)c(4)2.510开发新能源是解决环境污染的重要举措,工业上常用CH4与CO2反应制备H2和CO,再用H2和CO合成甲醇。(1)已知:2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H11 274.0 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566.0 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H344 kJmol1则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方
13、程式为_。(2)在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0 molL1,在一定条件下发生反应:CO2(g)CH4(g) 2CO(g)2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:则:该反应的H_0。(填“”)压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为_。压强为p4时,在b点:v(正)_v(逆)。(填“”)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),则该反应的平衡常数的表达式Kp_;如果p40.36 MPa,求a点的平衡常数Kp_。(保留3位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)为
14、探究速率与浓度的关系,该实验中,根据相关实验数据,粗略绘制出了2条速率浓度关系曲线:v正c(CH4)和v逆c(CO)。则:()与曲线v正c(CH4)相对应的是图中曲线_(填“甲”或“乙”)。()当降低到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的平衡点分别为_(填字母)。解析:(1)根据盖斯定律,由(4)可得:CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H(H1H2H34)(1 274.0 kJmol1566.0 kJmol144 kJmol14)442 kJmol1。(2)根据图示,压强不变时,升高温度,CH4的平衡转化率增大,说明平衡向正反应方向移动。根据升温时,平衡向吸热反应方向移动可知
15、,正反应为吸热反应,H0。该平衡的正反应为气体分子数增大的反应,温度不变时,降低压强,平衡向正反应方向移动,CH4的平衡转化率增大,故p4p3p2p1。压强为p4时,b点未达到平衡,反应正向进行,故v(正)v(逆)。由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知,用平衡压强表示的平衡常数K。压强为p4时,a点CH4的平衡转化率为80%,则平衡时c(CH4)c(CO2)0.2 molL1,c(CO)c(H2)1.6 molL1,则p(CH4)p(CO2)p4p4,p(CO)p(H2)p4p4,故K1.64(MPa)2。()CH4的浓度由1.0 molL1逐渐减小,而CO的浓度由0逐渐增加,故v正c(CH4)
16、相对应的曲线为乙。()降低温度,正、逆反应速率均减小,平衡向逆反应方向移动,则CH4的浓度增大,而CO的浓度减小,故相应的平衡点分别为B、F。答案:(1)CH3OH(l)O2(g)=CO(g)2H2O(l)H442 kJmol1(2)p4p3p2p11.64(MPa)2()乙()B、F已学知识回顾练11(2015上海高考)对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是()A升高温度,对正反应的反应速率影响更大B增大压强,对正反应的反应速率影响更大C减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大D加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大解析:选BA合成氨反应的正反应是放热反应,升高温度,正反应、逆反应的
17、反应速率都增大,但是温度对吸热反应的速率影响更大,所以对该反应来说,对逆反应速率影响更大,错误。B.合成氨的正反应是气体体积减小的反应。增大压强,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率,所以对正反应的反应速率影响更大,正确。C.减小反应物浓度,使正反应的速率减小,由于生成物的浓度没有变化,所以逆反应速率不变,错误。D.加入催化剂,使正反应、逆反应速率改变的倍数相同,正反应、逆反应速率相同,错误。12(2016周口质检)某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定温度下发生反应A(g)xB(g) 2C(g),达到平衡后,在不同的时间段,分别改变影响反应的一个条件,测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示:下列说法中正确的是()A3040 min内该反应使用了催化剂B化学方程式中的x1,正反应为吸热反应C30 min时降低温度,40 min时升高温度D8 min前A的平均反应速率为0.08 molL1min1解析:选D若使用催化剂,则化学反应速率增大,A错误;由左图可知,A、B的浓度变化相同,故A、B的化学计量数相同,都为1;由右图可知,30 min时改变的条件为减小压强,40 min 时改变的条件为升高温度,且升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,B、C错误;前8 min内A的平均反应速率为0.08 molL1min1,D正确。
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