高中化学专题训练 【化学反应的限度与平衡的移动】

化学反应的限度与平衡的移动

题组一：可逆反应与化学平衡的建立

(建议用时：20分钟)

催化剂.

1.合成氨是工业上的重要反应：N2(g)+3H2(g),高温高压、2NH3(g),下列说法不正

确的是()

A.反应达平衡状态后，各物质浓度不变，反应停止

B.反应达平衡状态后，单位时间内生成1molN2的同时消耗3molH2

C.在上述条件下，N?不可能100%转化为NH3

D.使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率

【解析】选Ao反应达到平衡状态，是一个动态平衡，正、逆反应速率相等，

各物质浓度不变，反应仍在进行，故A错误。

2.在体积固定的密闭容器中发生反应：2C0(g)+4H2(g)-CH3cH20H(g)+

H2O(g)e下列叙述不能说明上述反应已达到化学平衡状态的是()

A.体系的压强不变

B.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化

C.混合气体的密度不变

D.混合气体的平均相对分子质量不变

【解析】选C。该反应为气体体积缩小的可逆反应，压强为变量，当体系的压强

不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A不符合题意；反应体系

中乙醇的物质的量浓度不再变化时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡

状态，故B不符合题意；该反应中混合气体总质量、容器容积为定值，则混合

气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，故C符合题意；

混合气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均相对

分子质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，表明达到平衡状态,

故D不符合题意。

3.在一个恒容密闭容器中发生反应：2so2(g)+02(g)-2so3(g),反应过程中

某一时刻测得S02、。2、SO3的浓度分别为LOmolL-i、LOmoLL-i、0.5mol-L

-1,当反应达到最大限度时，可能出现的数据是()

1

A.c(SO3)=1.5mol-L-

1

B.c(02)=c(SO3)=0.75mol-L-

1

C.c(O2)=1.25mol-L-

1

D.c(SO2)+c(SO3)=1.5mol-L-

【解析】选Do为可逆反应，不能完全转化，则c(SO3)<1.5mol-L」，故A错

1

误；某一时刻测得SO2、。2、SO3的浓度分别为1.0mol-L-\1.0mol-L.0.5mol-L

-1,SO3的浓度增大0.25molL-i变为0.75mol-L-1,此时转化的氧气为0.125

11

mol-L-,此时c(O2)=1.0mol-L--0.125mol-L-1=0.875mol-L-，故B错误；

为可逆反应，不能完全转化，结合上述分析可知，c(O2)<1.25mol-L-，故C错

误；由S原子守恒可知，c(SO2)+c(SO3)=1.5mol-L-，故D正确。

硒得【点睛笔】极端假设法确定各物质浓度范围

上述题目可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质

浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。

假设反应正向进行到底：

X2(g)+Y2(g)-2Z(g)

起始浓度(moll-)0.10.30.2

改变浓度(moll「)0.10.10.2

终态浓度(moll-1)00.20.4

假设反应逆向进行到底：

X2(g)+Y2(g)-2Z(g)

起始浓度(moll「)0.10.30.2

改变浓度(moll-1)0.10.10.2

终态浓度(moll」)0.20.40

平衡体系中各物质的浓度范围为c(X2)e(0,0.2),C(Y2)e(0.2,0.4),c(Z)e(0,

0.4)o

4.一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)-2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度

分别为口、C2、C3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol-L

0.3mol-L-\0.08moLL-1,则下列判断正确的是()

A.ci：C2=3：1

B.平衡时，丫和Z的生成速率之比为2：3

C.X、Y的转化率不相等

D.ci的取值范围为0<a<0.14mol-L-1

【解析】选Do平衡浓度之比为1：3,转化浓度之比亦为1：3,故3：C2=1：

3,A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v

生成(Y)：v生成(Z)应为3：2,B不正确；由可逆反应的特点可知0<ci<0.14mol-L

1,D正确。

5.在5mL0.1mol-L-】KI溶液中滴加0.1mol-L-】FeCl3溶液1mL，充分振荡后,

再进行下列实验，其中可证明该反应有一定限度的实验是()

A.再滴加AgNCh溶液，观察是否有Agl沉淀产生

B.加入CCL振荡后，观察下层液体颜色

C.加入CC14振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色

D.加入CCL振荡后，取上层清液，滴加入AgNCh溶液，观察是否有AgCl沉

X|-l——，1

证产生

【解析】选co加入FeCb溶液1mL，物质的量较少，由于有剩余的KI,滴加

AgNCh溶液，肯定会有黄色沉淀生成，不能判断2Fe3++21--卜+2Fe?+是否存

在限度，故A错误；由于加入FeCb溶液，X型典离子氧化为碘单质，加入CC14

振荡后，生成的碘单质溶于CCL而显紫红色，只能说明生成了碘单质，而不能

判断是否存在限度，故B错误；滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红色，由于

加入FeCb溶液较少，若不存在限度，加入KSCN溶液后，溶液不变红色，若溶

液变红色，说明存在Fe3+,即该反应存在限度，故C正确；加入AgNCh溶液,

有白色沉淀生成,说明存在ci-,由于氯离子不参与离子反应，即氯离子始终存

在于溶液中，所以不能判断是否存在限度，故D错误。

6.在恒温恒容的密闭容器中发生反应4NH3(g)+5O2(g)^4N0(g)+6H2O(g)

△H<0,下列能说明该反应达到平衡状态的是()

①反应速率5V(NH3)=4V(O2)②体系的压强不再发生变化③混合气体的密度

不再发生变化④气体的平均摩尔质量不再发生变化

⑤单位时间内生成5mol02,同时断裂12molO—H键⑥NO的浓度不变

A.②④⑥B.①②④⑥

C.②⑤⑥D.①②③④⑤

【解析】选Ao无论反应是否达到平衡，用不同物质表示的反应速率之比等于

其化学计量数之比，V(NH3)：贝。2)=4：5,则有5V(NH3)=4V(O2),①错误；该

反应的正向是气体总分子数增加的反应，恒温恒容时，体系的压强不变，则气

体总物质的量不变，达到平衡状态，②正确；恒容时，反应中各物质均为气体,

则混合气体的密度始终不变，③错误；气体的总质量一定，平均摩尔质量不变,

则气体总物质的量不变，该反应达到平衡状态，④正确；单位时间内生成5moi

必然消耗6molH20，断裂12molH-0键,不能判断是否平衡，⑤错误；

NO的浓度不变，则其消耗速率等于生成速率，该反应达到平衡，⑥正确。

教师

专用

一定条件下,0.3molX(g)与0.3molY(g)在容积固定的密闭容器中发生反应X(g)

+3Y(g)-2Z(g)AH=-akJ-mol-1,下列说法正确的是()

A.反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1：1

B.达到平衡时，反应放出0.1akJ的热量

C.达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化

D.X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡

【解析】选co反应过程中X与Y的变化量是1：3,则反应一段时间后，X与

Y的物质的量之比不可能仍为1：1,故A错误；达到平衡时，因不知道变化的

X的物质的量，无法确定反应放出O.UkJ的热量，故B错误；恒容条件下，达

到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反

应速率也不变，故C正确；

x(g)+3Y(g)-2Z(g)

噩穗0-3。.30

需管鬻％3%2%

jlOB7MF2%

0.3-x

X的体积分数=■------xl00%=50%,始终保持不变，不能说明反应已达到平

0.6-2x

衡，故D错误。

7.将一定量纯净的氨基甲酸镀置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不

计),在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2coONHMs)-2NE(g)+CO2(g)o判

断该分解反应已经达到化学平衡的是()

A.2V(NH3)=v(CO2)

B.密闭容器中C(NH3)：c(CO2)=2：1

C.密闭容器中混合气体的密度不变

D.密闭容器中氨气的体积分数不变

【解析】选Co该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压

强、密度均可作化学反应是否达到平衡状态的标志，该题应特别注意D项，因

为该反应为固体的分解反应，所以NH3、C02的体积分数始终为定值网出为|,

9为；)o

8.一定温度下，反应NzOKg)-2NC)2(g)的焰变为AH0现将1molN2O4充入一

恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()

A②

C.③④D.①④

【解析】选Do因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，

结合"气二十可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质

的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的都

不变,②不符合题意；反应开始时，加入1molN2O4，随着反应的进行，N2O4

的浓度逐渐变小，故V正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4

的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题

题组二：化学平衡的移动

(建议用时：20分钟)

1.大气中的污染物氮氧化物主要来源于机动车尾气，低温脱硝技术可用于处理

废气中的氮氧化物，发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)^2N2(g)+

3H2O(g)AH<0o在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是()

A.单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1：2时，反应达到平衡

B.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大

C.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小

D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大

【解析】选Ao单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1：2时，正逆反应

速率相等，反应达到平衡，故A正确；该反应是放热可逆反应，升高温度，平

衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故B错误；增加NH3的浓度，平衡向正

反应方向移动，新平衡时，NH3的转化率减小，氮氧化物的转化率增大，故C

错误；使用高效催化剂，反应速率加快，化学平衡不移动，废气中氮氧化物的

转化率不变，故D错误。

教师

专用【加固训练】

反应2so2(g)+02(g)02s03(g)AH<0已达平衡，恒容条件下，如果其他条

件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条

件与图像不相符的是(。~:v正=v逆"1时改变条件"2时重新建立平衡)(

A.增加氧气的浓度

C.升高温度D.加入催化剂

【解析】选C。分析时要注意改变条件瞬间V正、y逆的变化。增加。2的浓度一

正增大，V逆瞬间不变,A正确；增大压强，v正、v逆瞬间都增大，V正增大的倍

数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆瞬间都增大，C错误；加入催化剂，v

正、v逆同时同倍数增大，D正确。

1

2.反应N2O4(g)=2NO2(g)AH=+57kJ-mol-,在温度为T℃时，平衡体系

中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是()

A.A、C两点的反应速率：v(A)〉v(C)

B.A、C两点气体的颜色：A深，C浅

C.B点正、逆反应速率：v(正)〉v(逆)

D.A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C

【解析】选C。压强越大反应速率越快,C点的压强大所以速率快，即v(A)<v(C),

故A错误；增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动，二氧化氮的浓度变大，

所以颜色A浅、C深，故B错误；B点不是平衡状态，由B点向平衡状态进行

时，二氧化氮的体积分数变大，平衡正向移动，所以式正)>仅逆),故C正确；

由A到C点二氧化氮的体积分数减小，所以混合气体的物质的量减小，气体质

量不变，所以平均相对分子质量：A<C,故D错误。

3.某温度下，将6molCO2和8mol4充入2L密闭容器中，发生反应CO2(g)+

3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)AH<0容器中丛的物质的量随时间的变化关

系如图中的实线所示。图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H2的物质的量随

时间的变化关系。下列说法正确的是()

1

A.从反应开始至a点，v(CO2)=0.9mol-L-「min-

B.曲线I对应的条件改变可能是减小压强

C.曲线II对应的条件改变可能是充入氯气

D.该温度下，此反应的化学平衡常数的数值为0.5

【解析】选D。由题图可知，a点氢气的物质的量为4.4mol,参加反应的氢气

的物质的量为8mol-4.4mol=3.6mol,氢气的浓度变化量为智平口=1.8

l.Smol-L-1.,

=0-9molL1,min1

moLL-1,故V(H2)=―Yrrdn—---，速率比等于化学计量数之

1

比，则v(CO2)=|V(H2)=0.3mol-L-^min-,A项错误；由题图可知，曲线I到

达平衡的时间缩短，反应速率加快，平衡时氢气的物质的量增大，平衡向逆反

应方向移动，正反应为放热反应，说明是升高温度，B项错误；恒温恒容下充入

氨气，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，而曲线H速率加快，氢气的

物质的量变少，平衡正向移动，C项错误；由题图可知，该温度平衡时氢气的物

质的量为2mol,参加反应的氢气的物质的量为8mol-2mol=6mol,氢气的浓

度变化量为3mol.L-i,则：

CO2(g)+3H2(g)=-CH3OH(g)+H2O(g)

,开始

(mol-L'1)3400

‘变化/1

(mol-L'1)1311

平衡/n1

(mol-L-1)2111

1x]

故该温度下平衡常数K—"3=0.5,D项正确。

4.PC13和PC15都是重要的化工原料。将PCb(g)和CMg)充入体积不变的2L密

闭容器中，在一定条件下发生下述反应，并于10min时达到平衡：PCl3(g)+Cl2(g)

=PCb(g)AH<0o有关数据如下：

项目PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)

初始浓度/

2.01.00

(mol-L-1)

平衡浓度/

ClC20.4

(mol-L-1)

下列判断不正确的是()

A.10min内，v(C12)=0.04mol-L-^min_1

B.当容器中Cb为1.2mol时，反应达到平衡

C.升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时PC13的转化率升高

D平衡后移走2.0molPC13和1.0molCl2，在相同条件下再达平衡时,c(PCk)<0.2

mol-L-1

【解析】选Co由题意可知ci=1.6,c2=0.60A项，v(Cl2)=

1.0mol-L-1-0.6mol-L-1

=0.04mol-L-^min-1；B项，反应达到平衡时Ch的

10min

物质的量为0.6mol-L-xx2L=1.2mol；C项，正反应是放热反应，所以升高温

度，平衡常数减小，平衡向逆反应方向移动，PC13的转化率降低；D项，平衡

后移走2.0molPCI3和1.0molCL相当于压强减小一半，平衡向逆反应方向移动,

C(PC15)<0.2mol-L-

教师

专用【加固训练】

用02将HC1转化为Cb,可提高效益，减少污染。新型Ruth催化剂对上述HC1

转化为CL的总反应具有更好的催化活性。

(1)实验测得在一定压强下，总反应的HC1平衡转化率随温度变化的aHci-T曲

线如下图：

(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应如°~7曲线的示意

图,并简要说明理由：____________

(3)下列措施中，有利于提高GHCI的有.(填字母)。

A.增大zi(HCl)B.增大«(02)

C.使用更好的催化剂D.移去H2O

【解析】⑴结合题中如0~T图像可知，随着温度升高，GHCI降低，说明升高温

度平衡逆向移动彳导出正反应方向为放热反应，即AH<00(2)结合可逆反应2HCl(g)

+；02(g)―一H2(3(g)+02(g)的特点，增大压强平衡向右移动，CIHC1增大，则相

同温度下，HC1的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图像所示。⑶有利

于提高CIHC1,则采取措施应使平衡2HCl(g)+；02(g)=H2()(g)+C12(g)正向移

动。A项，增大“(HC1),则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但gel减小，错误；

B项，增大”(。2)即增大反应物的浓度，D项，移去H20即减小生成物的浓度，

均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速

率，不能使平衡移动，错误。

答案：(1)<⑵见下图

温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，3C1增大，因此曲线应在原曲线上方

(3)BD

5.(能力拔高题)含氮化合物的用途广泛，氮气是制备含氮化合物的重要原料。

已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH<0,不同温度下，向三个相同的容器中

投入等量的反应物进行反应，测得平衡混合物中NH3的物质的量分数与压强的

关系如图所示:

fit

T21t

Tst

00.110203060100压强/MPa

(1)M点的V正_______(填“或"二")Q点的V正,原因是

(2)图中三条曲线对应的温度4、“、八由高到低的顺序为o

⑶恒温恒容条件下,能说明反应N2(g)+3H2(g)02NH3(g)达到平衡状态的是

_______________(填字母)。

c2(NH3)

保持不变

3

c(H2)-c(H2)

B.3molH—H键断裂的同时，有2moiN—H键断裂

C.2V(N2)=V(NH3)

D.反应器中的压强不再发生变化

(4)合成氨工业中原料气所含的少量CO对合成塔中的催化剂有害，可由“铜洗”

工序实现对原料气精制。有关反应的化学方程式如下：

[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)=[Cu(NH3)3]Ac-CO(aq)AH=-35

kJ-mol-1

用化学平衡移动原理分析该工序生产的适宜条件为

(5)氨气是工业制硝酸的主要原料。7℃时，NE和可能