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課后作業(yè)12 化學平衡
(時間:45分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題包括10小題,每小題6分,共60分,每小題只有一個選項符合題目要求)
1.一定條件下,對于可逆反應X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),達到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.08 molL-1,則下列判斷正確的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡時,Y和Z的生成速率之比為2∶3
C.X、Y的轉化率不相等
D.c1的取值范圍為0
0,反應②任何溫度時都自發(fā)進行,即ΔH2<0;反應①只有高溫時才能自發(fā)進行,而ΔS>0,故ΔH1>0。
3.對于反應N2O4(g)2NO2(g),在溫度一定時,平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強的變化情況如圖所示(實線上的任何一點為對應壓強下的平衡點)。下列說法正確的是( )
A.A、C兩點的正反應速率的關系為A>C
B.A、B、C、D、E各狀態(tài)中,v(正)0),下列說法中正確的是 ( )
A.到達平衡狀態(tài)時,加入催化劑,平衡不移動,反應速率也不會發(fā)生改變
B.反應達到平衡時,X和Y的轉化率相等
C.v正(X)=2v逆(N)時,反應到達平衡狀態(tài)
D.到達平衡狀態(tài)時,反應吸收a kJ能量
答案B
解析加入催化劑對化學平衡移動無影響,但化學反應速率增大,故A錯誤;由于X、Y投料物質的量之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比,故X和Y的轉化率相等,B正確;化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,應是2v正(X)=v逆(N),故C錯誤;此反應是可逆反應,不能進行到底,達到平衡時,吸收能量小于akJ,故D錯誤。
5.已知反應mX(g)+nY(g)qZ(g) ΔH<0,m+n>q,在恒容密閉容器中反應達到平衡時,下列說法正確的是( )
A.通入稀有氣體使壓強增大,平衡將正向移動
B.X的正反應速率是Y的逆反應速率的mn倍
C.降低溫度,混合氣體的平均相對分子質量變小
D.若平衡時X、Y的轉化率相等,說明反應開始時X、Y的物質的量之比為n∶m
答案B
解析可逆反應達平衡時,不同物質表示的正、逆反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,X的正反應速率是Y的逆反應速率的mn倍,說明反應達到平衡,故B正確。
6.(2018嘉興一中高三期末考試)一定溫度下,某容器中加入足量的碳酸鈣,發(fā)生反應CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),達到平衡,下列說法正確的是( )
A.將體積縮小為原來的一半,當體系再次達到平衡時,CO2的濃度不變
B.將體積增大為原來的2倍,再次達到平衡時,氣體的密度變大
C.因CaCO3(s)需加熱條件才分解生成CaO(s)和CO2(g),所以是ΔH<0
D.保持容器壓強不變,充入He,平衡向逆反應方向移動
答案A
解析根據(jù)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)可知,該反應的平衡常數(shù)K=c(CO2),將體積縮小為原來的一半,當體系再次達到平衡時,因溫度不變,則K值不變,所以c(CO2)也不變,故A正確;該反應中只有二氧化碳為氣體,所以反應過程中氣體的密度始終不變,則將體積增大為原來的2倍,再次達到平衡時,氣體密度不變,故B錯誤;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)是分解反應,該反應為吸熱反應,ΔH>0,故C錯誤;保持容器壓強不變,充入He,容器體積增大,CO2的濃度減小,平衡將向正反應方向移動,故D錯誤。
7.一定條件下,合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJmol-1,反應達到平衡后,下列說法正確的是( )
A.增大壓強,平衡正向移動
B.減小反應物濃度,平衡正向移動
C.升高溫度,正反應速率增大,逆反應速率減小,平衡正向移動
D.加入催化劑,對逆反應的反應速率影響更大,平衡正向移動
答案A
解析該反應是氣體分子數(shù)減小的反應,增大壓強,平衡正向移動;減小反應物濃度,平衡逆向移動,B項錯誤;升高溫度,正、逆反應速率均增大,由于合成氨反應是放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,C項錯誤;加入催化劑,同等程度地改變正、逆反應的反應速率,平衡不移動,D項錯誤。
8.已知在一定條件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q kJmol-1。向一密閉容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,達平衡時SO2的轉化率為90%,放出的熱量為Q1;向另一相同容器中加入2 mol SO3,在相同條件下,達平衡時吸收的熱量為Q2,則下列關系中正確的是( )
A.Q>Q1>Q2 B.Q1>Q2>Q
C.Q1>Q>Q2 D.Q1=Q2>Q
答案A
解析兩平衡等效。
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-QkJmol-1
起始: 2mol 1mol 0
轉化: 1.8mol 0.9mol 1.8mol
平衡: 0.2mol 0.1mol 1.8mol
Q1=0.9Q
2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH=+QkJmol-1
起始: 2mol 0 0
平衡: 1.8mol 0.2mol 0.1mol
轉化: 0.2mol 0.2mol 0.1mol
Q2=0.1Q
所以Q>Q1>Q2
9.(2018金華十校高三期末聯(lián)考)在一定條件下發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),將1 mol SO3氣體通入1 L容積恒定的密閉容器中,維持容器內溫度不變,5 min末測得SO3的物質的量為0.4 mol。則下列說法正確的是( )
A.0~5 min,O2的生成速率v(O2)=0.06 molL-1min-1
B.若起始時充入3 mol SO3,起始時SO3分解速率不變
C.若某時刻消耗了0.5 mol SO3同時生成了0.25 mol O2,則表明該反應達到了平衡狀態(tài)
D.達到平衡時,SO2和SO3的濃度相等
答案A
解析0~5min消耗的SO3的物質的量為(1-0.4)mol=0.6mol,產生O2的物質的量為120.6mol=0.3mol,根據(jù)化學反應速率的表達式,v(O2)=0.315molL-1min-1=0.06molL-1min-1,故A正確;若起始時充入3molSO3,反應物濃度增大,化學反應速率增大,故B錯誤;消耗SO3與生成O2,都是描述的正反應方向,不能說明反應達到平衡,故C錯誤;根據(jù)題目中所給信息,無法判斷達平衡時SO2和SO3濃度是否相同,故D錯誤。
10.一定量的CO2與足量的碳在容積可變的恒壓密閉容器中反應:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡時,體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如下圖所示:
已知:氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)體積分數(shù)。下列說法正確的是( )
A.550 ℃時,若充入惰性氣體,v(正)、v(逆)均減小,平衡不移動
B.650 ℃時,反應達平衡后CO2的轉化率為25.0%
C.T℃時,若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應方向移動
D.925 ℃時,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp=24.0p總
答案B
解析550℃時,若充入惰性氣體,由于是恒壓反應,因此相當于擴大了容積,v(正)、v(逆)均減小,平衡正向移動,A選項錯誤;根據(jù)圖示可知,在650℃時,CO的體積分數(shù)為40%,根據(jù)反應方程式:C(s)+CO2(g)2CO(g),設開始加入1molCO2,反應掉了xmol,則有:
C(s)+ CO2(g) 2CO(g)
始態(tài): 1mol 0
變化: xmol 2xmol
平衡: (1-x)mol 2xmol
因此有:2x(1-x)+2x100%=40%,解得x=0.25,故B項正確;
由圖可知T℃達到平衡時CO和CO2的體積分數(shù)相等,則T℃時充入等體積的CO2和CO時平衡不移動,C項錯誤;925℃時,CO的體積分數(shù)為96%,故Kp=p2COpCO2=(96%p總)24%p總=23.04p總,D項錯誤。
二、非選擇題(本題包括3小題,共40分)
11.(10分)已知可逆反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),平衡常數(shù)見下表:
溫度/℃
500
700
850
1000
平衡常數(shù)
2.5
1.7
1.0
0.6
(1)該反應ΔH 0(填“<”或“>”)。
(2)850 ℃時,若向一容積固定的密閉容器中同時充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2,若要使上述反應開始時正向進行,則x應滿足的條件是 。若x=5.0,當反應達到平衡時,n(H2)= 。
(3)若平衡時,CO的轉化率大于H2O,則始態(tài)時充入的CO和H2O物質的量之比的值 (填具體值或取值范圍)。
答案(1)< (2)x<3.0 4.8 mol (3)<1
解析(2)Q=1.0molVLxmolVL1.0molVL3.0molVL<1,x<3.0;依據(jù)“三部曲”
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),
起始/mol 1.0 3.0 1.0 5.0
轉化/mol y y y y
平衡/mol 1.0-y 3.0-y 1.0+y 5.0+y
K=(1.0+y)(5.0+y)(1.0-y)(3.0-y)=1.0,y=-0.2,n(H2)=4.8mol。
12.(16分)T℃時,在容積為0.5 L的密閉容器中發(fā)生如下反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s) ΔH<0(m、n、p、q為最簡整數(shù)比)。A、B、C、D的物質的量變化如圖所示。
(1)前3 min,v(C)= 。
(2)當下列物理量不再發(fā)生變化時,表明該反應已達到平衡狀態(tài)的是 (填選項字母)。
A.混合氣體的壓強
B.混合氣體的密度
C.混合氣體的平均相對分子質量
D.B的物質的量
E.混合氣體的總物質的量
(3)T℃時,該反應的平衡常數(shù)K= 。
(4)反應達到平衡后,下列措施對A的轉化率無影響的是 (填選項字母)。
A.保持體積不變,再通入2 mol A和1 mol B
B.移走一部分D
C.把容器的容積縮小一半
D.升高溫度
(5)T℃時,容積為1 L的密閉容器中,起始時充入0.2 mol A、0.4 mol B、0.3 mol C、0.5 mol D,此時v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆),判斷的依據(jù)是 。
答案(1)0.4 molL-1 min-1 (2)BCD (3)1.69
(4)BC
(5)= c3(C)c2(A)c(B)=0.330.220.4≈1.69=K(或濃度商與平衡常數(shù)相等或Qc=K)
解析(1)v(C)=Δc(C)t=0.6mol0.5L3min=0.4molL-1min-1。(2)由圖像可知:Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=2∶1∶3∶1,則化學方程式為2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),該反應為氣體分子數(shù)不變的反應,即任意時刻混合氣體總物質的量和壓強都不變,與反應是否達到平衡無關;該反應為非純氣體反應,所以混合氣體的質量、密度和平均相對分子質量均為變量,當這些變量不再發(fā)生變化時,說明反應已經(jīng)達到平衡;B的物質的量不變,說明正、逆反應速率相同,反應達到平衡。(3)由圖示可知,平衡時,各種氣體的物質的量分別為:n(A)=0.4mol,n(B)=0.8mol,n(C)=0.6mol,平衡常數(shù)K=c3(C)c2(A)c(B)≈1.69。(4)A項,原平衡的起始狀態(tài)是0.8molA和1molB,若再通入的A和B的物質的量比為0.8∶1,相當于增大壓強,平衡不移動,A的轉化率不變,而通入2molA和1molB,則A的轉化率降低;B項,因D是固體,移走D,對平衡沒有影響,A的轉化率不變;容器體積縮小一半,則壓強增大,而增大壓強,平衡不移動,則A的轉化率不變;D項,升高溫度,平衡逆向移動,A的轉化率降低。(5)c3(C)c2(A)c(B)=0.330.220.4≈1.69=K,說明該反應處于平衡狀態(tài),則正、逆反應速率相等。
13.(14分)甲醇是重要的化工原料,在化工生產中有廣泛的應用。
已知反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=Q kJmol-1
在20 L的密閉容器中,按物質的量之比1∶2充入CO和H2,測得CO的轉化率隨溫度及壓強的變化如下圖所示,p2、195 ℃時n(H2)隨時間的變化如表所示。
p2、195 ℃時n(H2)隨時間的變化
t/min
0
1
3
5
n(H2)/mol
8
5
4
4
(1)0~3 min,平均速率v(CH3OH)= ,Q (填“<”“=”或“>”)0。
(2)圖中壓強(p1、p2)的大小順序為 ,理由是 。
(3)在p2及195 ℃時,該反應的平衡常數(shù)K= 。
答案(1)0.033 molL-1min-1 <
(2)p1
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