高中化学 第2节 化学平衡及其应用解析 人教版

用心 爱心 专心1 第九章第九章 第二节第第二节第 2 2 节节 化学平衡及其应用解析化学平衡及其应用解析 人教版人教版 本栏目内容在学生用书中以活页形式单独装订成册 一 选择题 1 合成氨时 既要使合成氨的产率增大 又要使反应速率加快 可采取的办法是 减压 加压 升温 降温 及时从平衡混合气中分离出 NH3 补充 N2 或 H2 加催化剂 减小 N2或 H2的量 A B C D 解析 合成氨反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g HT2 H 0 B T1 T2 H 0 C T10 D T1 T2 H0 下列叙述正确的是 A 加入少量 W 逆反应速率增大 B 当容器中气体压强不变时 反应达到平衡 C 升高温度 平衡逆向移动 D 平衡后加入 X 上述反应的 H 增大 解析 A 项中 W 为固体 B 项中反应为前后气体分子系数和不等的反应 条件为 用心 爱心 专心3 恒 T 恒 V 压强不变证明气体分子数不变 反应达到平衡 C 项中正反应为吸热反应 升 温 平衡正移 D 项中平衡后加入 X 平衡正移 吸收能量值增多 但 H 为发生每摩反 应的一个固定量 不会改变 答案 B 8 已知 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H 49 0 kJ mol 1 一定条 件下 向体积为 1 L 的密闭容器中充入 1 mol CO2和 3 mol H2 测得 CO2和 CH3OH g 的浓 度随时间变化曲线如下图所示 下列叙述中 正确的是 A 升高温度能使增大 n CH3OH n CO2 B 反应达到平衡状态时 CO2的平衡转化率为 75 C 3 min 时 用 CO2的浓度表示的正反应速率等于用 CH3OH 的浓度表示的逆反应速 率 D 从反应开始到平衡 H2的平均反应速率 v H2 0 075 mol L 1 min 1 解析 该反应 Hv逆 因此用 CO2的浓度表示的正反应速率大于用 CH3OH 的浓 度表示的逆反应速率 C 错 0 10 min 内 v CO2 0 075 mol L 1 min 1 根据同一反应中用 1 00 0 25 mol L 10 min 不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比 v H2 3v CO2 0 225 mol L 1 min 1 D 错 答案 B 9 2008 年海南 X Y Z 三种气体 取 X 和 Y 按 1 1 的物质的量之比混合 放入 密闭容器中发生如下反应 X 2Y2Z 达到平衡后 测得混合气体中反应物的总物质 的量与生成物的总物质的量之比为 3 2 则 Y 的转化率最接近于 A 33 B 40 C 50 D 66 解析 X 2Y2Z 起始 n mol n mol 0 mol 转化 x 2x 2x 平衡时 n x n 2x 2x x n mol 2n 3x 2x 3 2 1 3 所以 Y 的转化率为 100 66 2x n 答案 D 10 一定条件下 合成氨反应达到平衡时 测得混合气体中氨气的体积分数为 用心 爱心 专心4 20 0 与反应前的体积相比 反应后体积缩小的百分率是 A 16 7 B 20 0 C 80 0 D 83 3 解析 合成氨反应是反应后气体体积减小的反应 按正常思路利用平衡计算方法 设 N2 H2起始的物质的量分别为 x y N2转化的物质的量为 z 得出 N2 g 3H2 g 2NH3 g 起始物质的量 x y 0 转化物质的量 z 3z 2z 平衡物质的量 x z y 3z 2z 平衡时总的物质的量为 x z y 3z 2z x y 2z 即生成氨气的物质的量就是气体总的减少的物质的量 根据 20 z 得体积缩小的百分率为 16 7 2z x y 2z x y 12 2z x y 2 x y 12 x y 1 6 另附巧解方法 从化学方程式中知反应后气体中生成的氨气的物质的量等于气体减少 的物质的量 氨气占反应后气体总量的 20 那么减少的气体体积与反应前气体总体积比 必小于 20 答案只有 A 符合 答案 A 二 非选择题 11 2009 年全国 理综 某温度时 在 2 L 密闭容器中气态物质 X 和 Y 反应生成气 态物质 Z 它们的物质的量随时间的变化如下表所示 1 根据下表中数据 在下图中画出 X Y Z 的物质的量 n 随时间 t 变化的曲线 t minX molY molZ mol 01 001 000 00 10 900 800 20 30 750 500 50 50 650 300 70 90 550 100 90 100 550 100 90 140 550 100 90 2 体系中发生反应的化学方程式是 3 列式计算该反应在 0 3 min 时间内产物 Z 的平均反应速率 4 该反应达到平衡时反应物 X 的转化率 等于 5 如果该反应是放热反应 改变实验条件 温度 压强 催化剂 得到 Z 随时间变化的 曲线 1 2 3 如下图所示 则曲线 1 2 3 所对应的实验条件改变分别是 1 2 3 用心 爱心 专心5 解析 2 由表中数据可知 X Y Z 是以 1 2 2 的比例进行反应的 且 9 min 以 后各物质的物质的量不发生变化也均不为零 说明该反应是可逆反应 且反应方程式为 X 2Y 2Z 3 v Z 0 083 mol L 1 min 1 c t 0 5 mol 2 L 3 min 4 X 100 100 45 反应量 起始量 1 00 mol 0 55 mol 1 00 mol 5 对比曲线 1 和表中数据可知 曲线 1 达到平衡所用时间短 2 min 且生成的 Z 较少 即相对原平衡来说是增大了反应速率且平衡向逆向移动 故曲线 1 改变的条件是升高了温 度 对比曲线 2 和表中数据可知 曲线 2 达到平衡所用时间短 1 min 但 Z 的量不变 即 加快了反应速率但平衡没有移动 故曲线 2 改变的条件是加入了催化剂 对比曲线 3 和表 中数据可知 曲线 3 达到平衡所用时间短 7 min 且平衡时生成 Z 的量增多 0 95 mol 即 加快了反应速率且平衡向正向移动 故曲线 3 改变的条件是增大压强 答案 1 2 X 2Y2Z 3 0 083 mol L 1 min 1 4 45 0 50 mol 2 L 3 min 5 升高温度 加入催化剂 增大压强 12 2008 年江苏 将一定量的 SO2和含 0 7 mol 氧气的空气 忽略 CO2 放入一定体积的 密闭容器中 550 时 在催化剂作用下发生反应 2SO2 O22SO3 正反应放热 反应达到平衡后 将容器中的混合气体通入过量 NaOH 溶液 气体体积减少了 21 28 L 再 将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收 O2 气体的体积又减少了 5 6 L 以上气体体 积均为标准状况下的体积 计算结果保留一位小数 请回答下列问题 1 判断该反应达到平衡状态的标志是 填字母 a SO2和 SO3浓度相等 b SO2百分含量保持不变 c 容器中气体的压强不变 用心 爱心 专心6 d SO3的生成速率与 SO2的消耗速率相等 e 容器中混合气体的密度保持不变 2 欲提高 SO2的转化率 下列措施可行的是 填字母 a 向装置中再充入 N2 b 向装置中再充入 O2 c 改变反应的催化剂 d 升高温度 3 求该反应达到平衡时 SO2的转化率 用百分数表示 4 若将平衡混合气体的 5 通入过量的 BaCl2溶液 生成沉淀多少克 解析 本题主要考查平衡的基本计算及平衡状态的判断 1 平衡状态的特征是各组分含量保持不变和 vB 正 vB 逆 所以 b 正确 a d 错误 由于左右两边计量数不等 所以压强不变也说明是平衡态 而 气体质量守恒 容器 m V 体积又不变 所以 始终不变 2 欲提高转化率 即促使平衡右移 充入 N2无影响 充入 O2平衡右移 催化剂只改 变反应速率 对平衡无影响 升高温度 平衡左移 所以选 b 3 消耗氧气的物质的量 0 7 mol 0 45 mol 5 6 L 22 4 L mol 生成 SO3的物质的量 0 45 mol 2 0 9 mol SO2和 SO3的物质的量之和 0 95 mol 21 28 L 22 4 L mol 反应前 SO2的物质的量 0 95 mol SO2的转化率 100 94 7 0 9 mol 0 95 mol 即该反应达到平衡时 SO2的转化率是 94 7 4 在给定的条件下 溶液呈强酸性 BaSO3不会沉淀 因此 BaSO4的质量 0 90 mol 0 05 233 g mol 10 5 g 答案 1 b c 2 b 3 94 7 4 10 5 g 13 在 2 L 密闭容器内 800 时反应 2NO g O2 g 2NO2 g H 0 体系中 n NO 随时间的变化如表 时间 s 012345 n NO mol 0 0200 0100 0080 0070 0070 007 1 如图中表示 NO2的变化曲线是 用 O2表示从 0 2 s 内该反应平均速率 v 2 能说明该反应已达到平衡状态的是 a v NO2 2v O2 b 容器内压强保持不变 c v逆 NO 2v正 O2 d 容器内密度保持不变 3 下列措施能使该反应的反应速率增大 且平衡向正反应方向移动的是 a 及时分离出 NO2气体 b 适当升高温度 c 增大 O2的浓度 d 选择高效催化剂 解析 1 由平衡体系 2NO g O2 g 2NO2 g 知 NO2为生成物 在 0 s 时 c NO2 0 mol L 1 随反应的进行 c NO2 逐渐增大 当达到平衡时 c NO2 0 006 5 mol L 1 故表示 NO2变化曲线的为 b v NO 0 020 mol 0 007 mol 2 L c NO t n NO V t 0 020 mol 0 008 mol 2 L 2 s 用心 爱心 专心7 0 003 mol L 1 s 1 则 v O2 v NO 0 001 5 mol L 1 s 1 1 2 2 a 项中未指明正 逆反应速率 故无法说明该反应是否达到平衡状态 由于该反应 是前后气体体积不相等的反应 当容器内压强保持不变时 说明该反应已达到平衡状态 故 b 项正确 c 项中已说明正 逆反应速率相等 故说明该反应已达到平衡状态 由于气 体总质量不变 气体总体积也不变 因此 无论该反应是否达到平衡 容器内密度总保持 不变 故 d 项无法说明该反应是否达到平衡状态 3 a 项能使反应速率减慢 平衡正移 故 a 项错误 b 项能使反应速率加快 但平衡 逆向移动 故 b 项错误 c 项能使反应速率加快 平衡正移 故 c 项正确 d 项能使反应速 率加快 但对平衡无影响 故 d 项错误 答案 1 b 1 5 10 3 mol L 1 s 1 2 bc 3 c 14 二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料 但也是大气的主要污染物 综合治理 其污染是环境化学当前的重要研究内容之一 1 硫酸生产中 SO2催化氧化生成 SO3 2SO2 g O2 g 2SO3 g 某温度下 SO2的平衡转化率 与体系总压强 p 的关系如右图所示 根据图示回答下列问题 将 2 0 mol SO2和 1 0 mol O2置于 10 L 密闭容器中 反应达平衡后 体系总压强为 0 10 MPa 该反应的平衡常数等于 平衡状态由 A 变到 B 时 平衡常数 K A K B 填 或 2 用 CH4催化还原 NOx可以消除氮氧化物的污染 例如 CH4 g 4NO2 g 4NO g CO2 g 2H2O g H 574 kJ mol 1 CH4 g 4NO g 2N2 g CO2 g 2H2O g H 1 160 kJ mol 1 若用标准状况下 4 48 L CH4还原 NO2至 N2 整个过程中转移的电子总数为 阿伏加德罗常数的值用 NA表示 放出的热量为 kJ 3 新型纳米材料氧缺位铁酸盐 MFe2Ox 3 x 4 M Mn Co Zn 或 Ni 由铁酸盐 MFe2O4 经高温还原而得 常温下 它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去 转化流程 如下图所示 请写出 MFe2Ox分解 SO2的化学方程式 不必配平 解析 1 2SO2 g O2 g 2SO3 g 起始浓度 mol L 1 0 2 0 10 1 0 10 平衡浓度 mol L 1 0 04 0 02 0 16 K 800 L mol 1 0 16 mol L 1 2 0 04 mol L 1 2 0 02 mol L 1 平衡状态由 A 变到 B 时 条件的改变是增大压强 温度没有变化 所以平衡常数不 用心 爱心 专心8 变 K A K B 2 将两热化学方程式相加得 2CH4 g 4NO2