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專題57 三個容器中化學平衡的比較 1．一定條件下存在反應C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H＞0；向甲、乙、丙三個恒容容器中加入一定量C和H2O，各容器中溫度、反應物的起始量如表，反應過程中CO的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是 容器 甲 乙 丙 容積 0.5 L 0.5 L V 溫度 T1℃ T2℃ T1℃ 起始量 2 molC 1 molH2O 1 molCO 1 molH2 4 molC 2 molH2O A． 甲容器中，反應在前15 min的平均速率v（H2）=0.1 molL-1min-1 B． 丙容器的體積V＞0.5L C． 當溫度為T1℃時，反應的平衡常數(shù)K=2.25 D． 乙容器中，若平衡時n（H2O）=0.4 mol，則T1＜T2 【答案】A 【解析】A、由圖可知，15min內(nèi)甲容器中CO的濃度變化量為1.5mol/L，v(CO)==0.1mol?L-1?min-1，速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v(H2)=0.1mol?L-1?min-1，故A正確；B、丙容器中起始量為甲的二倍，若容積=0.5 L，由于正反應為氣體體積增大的反應，加壓平衡左移，c(CO)＜3mol/L，故丙容器的體積V＜0.5 L，故B錯誤；C、根據(jù)甲容器中反應數(shù)據(jù)計算： C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 起始濃度(mol/L) 2 0 0 轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) 1.5 1.5 1.5 平衡濃度(mol/L) 0.5 1.5 1.5 T1℃時，反應的平衡常數(shù)K===4.5，故C錯誤；D、比較甲與乙可知，二者達平衡是等效的，經(jīng)計算知甲容器中平衡時n(H2O)=0.25 mol，乙容器中，若平衡時n(H2O)=0.4 mol，乙相對于甲平衡向逆反應移動，因為正反應吸熱，乙中溫度低，即溫度T1＞T2，故D錯誤；故選A。 2．溫度為T1時，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應: 2NO2 2NO+O2(正反應吸熱)。實驗測得:，，為速率常數(shù)，受溫度影響。 下列說法正確的是 A． 達平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為 4∶5 B． 達平衡時，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大 C． 達平衡時，容器Ⅲ中的體積分數(shù)大于50% D． 當溫度改變?yōu)闀r，若，則 【答案】D 當容器Ⅱ中=1時，c(NO)=(0.5+)mol/L，c(NO2)= (0.2+)mol/L，c(O2)= (0.2+)mol/L，此時1.38>K，反應逆向進行，則<1，即達平衡時，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的小，故B項錯誤。 C項，如果III中NO和氧氣完全轉(zhuǎn)化為二氧化氮，則c（NO2）=0.5mol/L，且容器中還有 c（O2）=0.1mol/L剩余，與I相比，III是相當于增大壓強，平衡逆向移動，二氧化氮和氧氣之和所占體積比大于50%，則達平衡時，容器Ⅲ中 NO 的體積分數(shù)小于50%，，故C項錯誤。 3．在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下[已知X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH=?Q kJmol?1]： 容器 甲 乙 丙 反應物投入量 1 mol X、3 mol Y 2 mol Z 4 mol Z Z的濃度(molL?1) c1 c2 c3 反應的能量變化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 體系壓強(Pa) p1 p2 p3 反應物轉(zhuǎn)化率 α1 α2 α3 下列說法正確的是 A． 2c1>c3 B． a+b=Q C． 2p20 D． T1℃時，容器Ⅲ中達到平衡后再充入NO、H2O(g）各210-4mol，則反應將向逆反應方向進行 【答案】D 對于反應Ⅲ有 2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) 起始濃度（mol/L） 0.002 0.006 0 0 起始濃度（mol/L） y y y/2 y/2 起始濃度（mol/L） 0.002-y 0.006-y y/2 y/2 兩個反應的平衡常數(shù)必然相等，列出其平衡常數(shù)計算式，兩個反應的K值相等，一定得到x=y。則達到達平衡時兩個反應體系的氣體總物質(zhì)的量相等，所以壓強相等，B錯誤； C、溫度不變的前提下，從反應Ⅰ變?yōu)榉磻?，氫氣的濃度變?yōu)樵瓉淼?倍，則平衡正向移動，達到新平衡的時候c(N2)應該大于210-4mol/L，此時的c(H2O)應該大于410-4mol/L；但是，實際升高溫度以后實驗Ⅱ達平衡時c(H2O)=3.810-4mol/L＜410-4mol/L，說明升高溫度的時候，平衡一定逆向移動了，所以該反應為放熱反應，焓變小于0，C錯誤； D、增大生成物濃度，平衡一定逆向移動，所以充入NO、H2O(g）各210-4mol，則反應將向逆反應方向進行，D正確。 7．在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：已知 容器 甲 乙 丙 反應物的投入量 、 的濃度 反應的能量變化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ 體系的壓強 反應物的轉(zhuǎn)化率 下列說法正確的是 A． B． C． D． 【答案】B 8．溫度為T1時，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。下列說法錯誤的是（ ） 容器 編號 物質(zhì)的起始濃度 (molL-1) 物質(zhì)的平衡濃度 (molL-1) c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2 Ⅲ 0 0.5 0.35 A． 容器Ⅰ中發(fā)生反應的平衡常數(shù)為0.8 B． 容器Ⅱ中發(fā)生反應的起始階段有v正>v逆 C． 達到平衡時，容器Ⅲ中>1 D． 達到平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅲ中的總壓強之比為16∶17 【答案】D 9．在3個體積均為1 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：SO2(g)＋2NO(g)2NO2(g)＋S(s)。改變?nèi)萜鱅的反應溫度，平衡時c( NO2)與溫度的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是 A． 若T2T1,則k正:k逆<0.8 【答案】C 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g) 起始量 0.3 0.5 0.2 變化量 0.2 0.2 0.1 平衡量 0.1 0.7 0.3 平衡常數(shù)為k=0.30.72/0.12=14.7>8,所以容器Ⅱ中NO2的轉(zhuǎn)化率小于2/3，即容器Ⅱ中起始平衡正向移動，達平衡時，容器Ⅱ中NO2的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅰ中的小，C正確；由于該反應正反應是吸熱反應，溫度，所以時平衡常數(shù)增大，則k正:k逆>0.8。 11．一定溫度下(T2>T1)，在3個體積均為2.0L的恒容密閉容器中反應2NO(g)+Cl2(g)= 2ClNO(g) (正反應放熱)達到平衡，下列說法正確的是 容器 溫度/ (℃) 物質(zhì)的起始濃度/molL-1 物質(zhì)的平衡濃度/ molL-1 c(NO) c(Cl2) C(ClNO).v C(ClNO) Ⅰ T1 0.20 0.10 0 0.04 Ⅱ T2 .020 0.10 0.20 cl Ⅲ T3 0 0 0.20 C2 A． 達到平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為1：2 B． 達到平衡時，容器Ⅲ中ClNO的轉(zhuǎn)化率小于80% C． 達到平衡時，容器Ⅱ中c(ClNO)/C(NO)比容器Ⅰ中的大 D． 若溫度為T1，起始時向同體積恒容密閉容器中充入0.20molNO(g).、0.2mo1Cl2(g)和0.20molClNO(g)，則該反應向正反應方向進行 【答案】C 12．一定溫度下(T2> Tl)，在3個體積均為2.0 L的恒容密閉容器中反應 2NO(g)+ Cl2(g) = 2ClNO(g)（正反應放熱）達到平衡，下列說法正確的是 A． 達到平衡時，容器I與容器II中的總壓強之比為1：2 B． 達到平衡時，容器III中ClNO的轉(zhuǎn)化率小于80% C． 達到平衡時，容器II中c(ClNO(/ c(NO)比容器I中的大 D． 若溫度為Tl，起始時向同體積恒容密閉容器中充入0.20 mol NO(g)、0.2 mol Cl2(g)和0.20 mol ClNO(g)，則該反應向正反應方向進行 【答案】C 13．700℃時，H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2和CO2，起始濃度如下表所示。其中甲經(jīng)2min達平衡時，v (H2O)為0.025 mol/（Lmin），下列判斷不正確的是（ ） 起始濃度 甲 乙 丙 C（H2）/mol/L 0.1 0.2 0.2 C（CO2）/mol/L 0.1 0.1 0.2 A． 平衡時，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于50％ B． 當反應平衡時，丙中c（CO2）是甲中的2倍 C． 溫度升至800℃，上述反應平衡常數(shù)為25/16，則正反應為吸熱反應 D． 其他條件不變，若起始時向容器乙中充入0.10mol/L H2和0.20 mol/L CO2，到達平衡時c (CO)與乙不同 【答案】D H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g） 起始： 0.1 0.1 0 0 變化： 0.05 0.05 0.05 0.05 平衡： 0.05 0.05 0.05 0.05 根據(jù)化學平衡常數(shù)的表達式，700℃時的化學平衡常數(shù)為0.050.05/(0.050.05)=1<25/16，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，正反應方向為吸熱反應，故C說法正確；D、因為反應前后氣體系數(shù)之和相等，因此兩個平衡中c(CO)相同，故D說法錯誤。 14．在溫度相同、容積均為2 L的3個恒容密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫，測得反應達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下。下列說法正確的是( ) 已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJmol－1 A． 2p1＝2p3p2，錯誤；C項，丙容器中加入2 mol NH3，最后達到和甲相同的平衡狀態(tài)，若平衡不移動，則轉(zhuǎn)化率α1＋α3＝1；乙容器投入2 mol N2、6 mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，α2增大，所以轉(zhuǎn)化率α2＋α3>1，錯誤；D項，甲中投入1 mol N2、3 mol H2，丙中投入2 mol NH3，則甲與丙是完全等效的，根據(jù)蓋斯定律可知，甲與丙的反應的能量變化之和為92.4 kJ，故Q1＋Q3＝92.4，正確。答案選D。 15．一定溫度下，在三個體積均為1.0 L的恒容密閉容器中，反應2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)達到平衡。下列說法不正確的是 容器 溫度/K 起始濃度/(mol/L) 平衡濃度/(mol/L) H2 CO CH3OH CH3OH ① 400 0.20 0.10 0 0.08 ② 400 0.40 0.20 0 X ③ 500 0 0 0.10 0.025 A． X = 0.16 B． 該反應的正反應是放熱反應 C． 平衡時的反應速率:②>① D． 400 K 時該反應平衡常數(shù)的值為2500 【答案】A 16．在甲、乙、丙三個不同密閉容器中按不同方式投料，一定條件下發(fā)生反應（起始溫度和起始體積相同）：A2(g)+3B2(g)2AB3(g) ΔH<0，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示： 容器 甲 乙 丙 相關(guān)條件 恒溫恒容 絕熱恒容 恒溫恒壓 反應物投料 1mol A2、3molB2 2molAB3 2mol AB3 反應物的轉(zhuǎn)化率 a甲 a乙 a丙 反應的平衡常數(shù)K= K甲 K乙 K丙 平衡時AB3的濃度/molL-1 c甲 c乙 c丙 平衡時AB3的反應速率/molL-1min-1 V甲 v乙 v丙 下列說法正確的是（ ） A． K乙＜K丙 B． c乙=c丙 C． a甲 +a乙<1 D． v甲=v丙 【答案】C 17．某溫度下，反應H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常數(shù)K=。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示： 甲 乙 丙 c(H2)/(molL-1) 0.010 0.020 0.020 c(CO2)/(molL-1) 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是( ) A． 反應開始時，丙容器中化學反應速率最大，甲容器中化學反應速率最小 B． 平衡時，乙容器中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60% C． 平衡時，甲容器中和丙容器中H2的轉(zhuǎn)化率均是60% D． 平衡時，丙容器中c(CO2)是甲容器中的2倍，是 0.012 molL-1 【答案】D 18．在三個2 L恒容的容器中,分別發(fā)生反應A(g)+3B(g)2C(g),5 min后各容器反應達平衡狀態(tài),其中甲容器中A的物質(zhì)的量為0.4 mol。下列說法正確的是( ) A． 乙中5 min內(nèi)C的反應速率為0.16 molL-1min-1 B． 達到平衡時,丙中A的濃度是甲中的2倍 C． 丙中反應的平衡常數(shù)大于甲中反應的平衡常數(shù) D． 達平衡時,甲、乙兩容器中C物質(zhì)的量相等 【答案】D 【解析】乙容器相當于1 molA和3 mol B，所以甲和乙是等效的，甲、乙兩容器中C物質(zhì)的量相等，D正確；平衡時甲容器中A物質(zhì)的量為0.4mol，則乙容器中消耗C是0.8 mol，所以C的反應速率是0.825=0.08 molL-1min-1，A錯誤；丙容器相當于2molA和6mol B，相當于加壓過程，由于正反應是體積減小，平衡右移，所以平衡時丙中A的濃度小于甲中的2倍，B錯誤，平衡常數(shù)和溫度有關(guān)，所以丙和甲中反應的平衡常數(shù)相同，C錯誤。 19．恒溫下，在三個相同且恒容的容器中發(fā)生反應 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)△H=-196kJ/mol，有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 三個容器中反應分別達到平衡時下列數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是（ ） A． α1+α2= 1 且α3＜α1 B． Q1+Q2=196 且 Q3＞2Q1 C． n2＜n3＜3.2mol D． P3＞2P1=2P2 【答案】B 20．羰基硫(COS)常用作糧食熏蒸劑，制取反應為 CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)，△H=-30kJmol-1。在恒容的密閉容器中不同條件下發(fā)生反應并達到平衡，數(shù)據(jù)如下表。 實驗 溫度/℃ n起始/mol 平衡時 所需時間 CO H2S COS H2 n(CO)/mol min 1 150 10.0 10.0 0 0 7.0 e 2 150 7.0 7.0 3.0 3.0 a f 3 200 20.0 20.0 0 0 16.0 g 下列說法錯誤的是 A． 實驗1 反應開始到平衡整個過程中放出的熱量為 90kJ B． 實驗2 達平衡時，a>7.0 C． 實驗3 時間：g＜e D． 實驗3 CO 達到平衡時的轉(zhuǎn)化率比實驗1 小 【答案】B 21．有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個體積均為0.5 L的恒容密閉容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表)，加入催化劑發(fā)生反應：4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) △H。HCl的平衡轉(zhuǎn)化率與Z和T的關(guān)系如圖所示。 容器 起始時 T/℃ n(HCl)/mol Z Ⅰ 300 0.25 a Ⅱ 300 0.25 b Ⅲ 300 0.25 4 下列說法不正確的是（ ） A． △H<0 B． a<4v(逆) D． 300 ℃時，該反應平衡常數(shù)的值為320 【答案】D 22．在相同的密閉容器中，用高純度納米級Cu2O分別進行催化分解水的實驗：2 H2O(g)2 H2(g) + O2(g) ?H>0，實驗測得反應體系中水蒸氣濃度（mol/L）的變化結(jié)果如下： 序號 時間/min 0 10 20 30 40 60 ① 溫度T1 / 1號Cu2O 0.0500 0.0492 0.0486 0.0482 0.0480 0.0480 ② 溫度T1 / 2號Cu2O 0.0500 0.0490 0.0483 0.0480 0.0480 0.0480 ③ 溫度T2 / 2號Cu2O 0.0500 0.0480 0.0470 0.0470 0.0470 0.0470 下列說法不正確的是 A． 實驗①前20 min的平均反應速率v(O2) = 710ˉ5 mol/( Lmin) B． 實驗①、②條件下的平衡常數(shù)相等，且小于實驗③條件下的平衡常數(shù) C． 2號Cu2O的催化效率比1號Cu2O的催化效率高 D． 實驗時的溫度T2高于T1 【答案】A 23．在四個恒容密閉容器中按左下表相應量充入氣體，發(fā)生反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率如下圖所示： 容器 容積/L 起始物質(zhì)的量/mol N2O N2 O2 Ⅰ V1 0.1 0 0 Ⅱ 1.0 0.1 0 0 Ⅲ V3 0.1 0 0 Ⅳ 1.0 0.06 0.06 0.04 下列說法正確的是 A． 該反應的正反應放熱 B． 相同溫度下反應相同時間，平均反應速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ) C． 容器Ⅳ在470℃進行反應時，起始反應速率：v正(N2O)0.004 B． 平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率：丁>甲 C． 平衡時，乙中H2的轉(zhuǎn)化率等于20% D． 丙中條件下，該反應的平衡常數(shù)K=4 【答案】A D、甲容器達到平衡時，c(H2)=(0.01－0.002)molL－1=0.008molL－1，c(I2)=0.008molL－1，根據(jù)化學平衡常數(shù)的數(shù)學表達式，K= =0.25，因為化學平衡常數(shù)只受溫度的影響，因此丙條件下的K=0.25，故D錯誤。 26．在溫度相同、容積均為2L的三個恒容密閉容器中，按不同方式投入反應物，發(fā)生反應：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H= －92.4kJ/mol；保持恒溫，測得反應達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下，下列說法正確的是（ ） 容器 甲 乙 丙 反應物投入量 1molN2、3molH2 2molN2、6molH2 2molNH3 NH3 的濃度(mol/L) c1 c2 c3 反應的能量變化 放出Q1kJ 放出Q2kJ 吸收Q3kJ 體系壓強 p1 p2 p3 反應物轉(zhuǎn)化率 A． 2p1=2p3③ B． 熱量關(guān)系：a一定等于b C． ①②③ 反應的平衡常數(shù)：③>①>② D． ①中的密度不再改變時說明反應已達到平衡狀態(tài) 【答案】A 30．某溫度下，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應: 2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)（正反應放熱）。下列說法正確的是 容器 編號 物質(zhì)的起始濃度(mol/L) 物質(zhì)的平衡濃度(mol/L) c(NO) c(Br2) c(NOBr) c(NOBr) I 0.3 0.15 0.1 0.2 II 0.4 0.2 0 III 0 0 0.2 A． 容器II達平衡所需的時間為4min，則v(Br2)=0.05mol/(L?min) B． 達平衡時，容器I與容器III中的總壓強之比為2:1 C． 升高溫度，逆反應速率增大，正反應速率減小，平衡向逆反應方向移動 D． 達平衡時，容器II中c(Br2)/c(NOBr)比容器III中的小 【答案】D 容器Ⅱ中 2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)， c始/molL－1 0.4 0.2 0 c變/molL－1 2x x 2x c平/molL－1 0.4- 2x 0.2-x 2x K=，解得x=0.1molL－1，v(Br2)=0.1molL－1/4min== 0.025mol/(L?min)，故A錯誤；B、將容器I、容器III的生成物全部轉(zhuǎn)化成反應物，容器I的投料相當于容器III的2倍，達平衡時，容器I相當于對2個容器III進行加壓，平衡正向移動，容器I與容器III中的總壓強之比小于2:1，故B錯誤；C、升高溫度，逆反應速率增大，正反應速率也增大，故C錯誤；D、將容器II、容器III的生成物全部轉(zhuǎn)化成反應物，容器II的投料相當于容器III的2倍，達平衡時，容器II相當于對2個容器III進行加壓，平衡正向移動，容器II中c(Br2)減小，c(NOBr)增大，容器II中c(Br2)/c(NOBr)比容器III中的小，故D正確