化学竞赛平衡部分试题及标准答案

化学竞赛平衡部分试题及标准答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。）1.对于反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)，在恒温恒容条件下，向平衡体系中充入不参与反应的惰性气体，平衡常数K_eq和平衡状态（物质的量）将（）。A.K_eq增大，平衡向正向移动B.K_eq减小，平衡向逆向移动C.K_eq不变，平衡不移动D.K_eq不变，平衡向逆向移动2.已知反应A(g)⇌B(g)的ΔH_rxn<0。在其他条件不变的情况下，升高温度，该反应的平衡常数K_eq、正反应速率V_正、逆反应速率V_逆的变化趋势分别是（）。A.K_eq增大，V_正减小，V_逆增大B.K_eq减小，V_正增大，V_逆减小C.K_eq增大，V_正增大，V_逆增大D.K_eq减小，V_正减小，V_逆减小3.在恒温恒压条件下，将一定量的气体反应物A(g)+B(g)⇌C(g)充入密闭容器，达到平衡后，若向体系中加入催化剂，则平衡时C的体积分数将（）。A.增大B.减小C.不变D.无法确定4.对于反应2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，ΔH_rxn<0。下列措施中，一定能增大NO₂浓度的是（）。A.升高温度B.减小压强C.增大压强D.使用催化剂5.已知在298K时，反应2H₂(g)+O₂(g)⇌2H₂O(l)的ΔG_rxn=-571.6kJ·mol⁻¹。下列说法正确的是（）。A.该反应正向进行的趋势很大B.该反应已达平衡状态C.在298K时，该反应的正反应速率等于逆反应速率D.该反应的平衡常数K_eq=06.在容积为2.0L的密闭容器中，进行反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)。起始时投入3.0molN₂和9.0molH₂。若反应达到平衡后，生成4.0molNH₃，则平衡时N₂的转化率为（）。A.20%B.40%C.60%D.80%7.已知反应X(g)+2Y(g)⇌Z(g)的平衡常数为10。当反应达到平衡时，体系中X、Y、Z的浓度（单位：mol·L⁻¹）分别为[X]=0.1,[Y]=0.2,[Z]=0.3。则该反应的平衡常数K_eq的值是（）。A.1.0B.3.3C.6.7D.108.某温度下，反应2A(g)⇌B(g)+C(g)的平衡常数为K_eq。若起始时向密闭容器中投入1.0molA，达到平衡后A的转化率为α。则平衡时体系的总压（以起始压强为P₀）与α的关系是（）。A.P_总=P₀(1+α)B.P_总=P₀(1-α)C.P_总=P₀(1+2α)D.P_总=P₀(1-α²)9.在恒温恒容条件下，对于反应2SO₃(g)⇌2SO₂(g)+O₂(g)，ΔH_rxn>0。若增大体系压强，则平衡将（）。A.向正向移动，以减小压强B.向逆向移动，以减小压强C.不移动，因为压强变化不影响平衡D.向正向移动，但平衡常数K_eq不变10.已知反应A(g)⇌B(g)，ΔH_rxn<0。根据范霍夫方程ln(K₂/K₁)=ΔH_rxn/R*(1/T₂-1/T₁)，要使平衡常数K_eq增大，应（）。A.升高温度T，且T₂>T₁B.降低温度T，且T₂<T₁C.保持温度不变，增大体系压强D.保持温度不变，增大反应物浓度二、多选题（本题共5小题，每小题3分，共15分。每小题有多个选项符合题意，全部选对得3分，选对但不全得1分，有错选或漏选不得分。）11.对于一个已达平衡的化学反应，下列措施中能够使其平衡发生移动的是（）。A.增大反应物浓度B.降低体系温度（若ΔH_rxn>0）C.增加不参与反应的惰性气体的压强D.使用催化剂E.减小体系压强（若反应气体分子数减少）12.下列说法中，正确的是（）。A.平衡常数K_eq只与温度有关B.平衡常数K_eq的单位一定是mol·L⁻¹C.对于任何反应，增大压强都会使平衡常数K_eq增大D.ΔG_rxn=0是反应达到平衡的标志之一E.勒夏特列原理适用于所有平衡体系13.对于反应A(g)+B(g)⇌C(g)，在恒温恒容条件下，下列叙述正确的是（）。A.若V_正=V_逆，则该反应一定达到平衡B.若平衡时C的转化率为50%，则K_eq=[C]²/([A][B])C.若升高温度使平衡向正向移动，则该反应的ΔH_rxn<0D.若充入惰性气体，平衡不移动，则反应前后气体分子数之和为零E.若增大B的浓度，平衡向正向移动，则K_eq增大14.已知反应X(g)+Y(g)⇌Z(g)的ΔH_rxn<0。下列说法中，可能正确的是（）。A.在恒温恒容条件下，升高温度，平衡时X的转化率增大B.在恒温恒压条件下，升高温度，平衡时Z的体积分数增大C.在恒温恒容条件下，充入惰性气体，平衡时Z的浓度不变D.在恒温恒压条件下，充入惰性气体，平衡不移动E.该反应的平衡常数K_eq随温度升高而增大15.对于反应2A(g)⇌B(g)，若在恒温恒容条件下，起始投入2.0molA，达到平衡后A消耗了0.6mol。下列说法中，正确的是（）。A.平衡时A的转化率为30%B.平衡时B的浓度为0.3mol·L⁻¹（容器体积为2.0L）C.平衡时体系的总物质的量为1.8molD.平衡时A、B的浓度之比为3:1E.若在恒温恒压条件下达到相同平衡状态，则起始投入的A的物质的量大于2.0mol三、填空题（本题共5小题，每空2分，共20分。）16.对于反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)，在恒温恒压条件下，若将平衡体系的体积缩小一半，则平衡将______（填“向正向移动”、“向逆向移动”或“不移动”），平衡时SO₃的浓度将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。17.已知反应2A(g)⇌B(g)的ΔH_rxn=+80kJ·mol⁻¹。在其他条件不变的情况下，升高温度，该反应的平衡常数K_eq将______（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡将向______（填“正向”或“逆向”）移动。18.在298K时，反应2CO(g)+O₂(g)⇌2CO₂(g)的ΔG_rxn=-272.0kJ·mol⁻¹。该反应在该温度下______（填“一定能”或“一定不能”）自发进行。19.对于反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)，其平衡常数为K_eq。若平衡时[A]=0.1mol·L⁻¹,[B]=0.3mol·L⁻¹,[C]=0.4mol·L⁻¹，则该平衡的Q_eq=______。20.某温度下，反应X(g)⇌Y(g)的平衡常数为0.1。若平衡时X、Y的分压分别为0.5atm和0.4atm，则该反应的平衡常数K_eq=______（用分压表示）。四、计算题（本题共4小题，共45分。）21.（10分）在500K时，反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)的平衡常数为K_eq=1.25×10⁵。现有在一个2.0L密闭容器中，充入0.20molSO₂和0.10molO₂，计算达到平衡时SO₃的平衡浓度。假设反应开始前容器中无SO₃。22.（12分）对于反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，在400K时，平衡常数为K_eq=6.0×10^-2。在一个5.0L的密闭容器中，起始时充入0.50molN₂和1.5molH₂。计算该反应达到平衡时的平衡浓度[N₂]、[H₂]和[NH₃]。假设反应开始前容器中无NH₃。23.（12分）在700K时，反应2NO(g)⇌N₂(g)+O₂(g)的平衡常数为K_eq=0.035。在一个1.0L密闭容器中，起始时充入0.80molNO。计算达到平衡时NO的转化率。假设反应开始前容器中无N₂和O₂。24.（11分）对于反应2A(g)⇌B(g)，在某个温度下，其平衡常数为K_eq=10。若起始时向一个2.0L的密闭容器中投入3.0molA。平衡时测得A的转化率为60%。请计算：（1）平衡时A、B的平衡浓度；（2）该反应在该温度下的平衡常数K_eq。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.C5.A6.B7.D8.A9.B10.B二、多选题11.AB12.AD13.AB14.CE15.ABCD三、填空题16.向逆向移动，增大17.减小，逆向18.一定能19.820.0.16四、计算题21.解：设平衡时SO₃的浓度为xmol·L⁻¹。反应：2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)起始(mol/L)：0.20/2.0=0.100.10/2.0=0.050变化(mol/L)：-x-x/2+x平衡(mol/L)：0.10-x0.05-xxK_eq=[SO₃]²/([SO₂]²[O₂])=x²/[(0.10-x)²(0.05-x)]1.25×10⁵=x²/[(0.10-x)²(0.05-x)]由于K_eq值很大，平衡时x接近0.10mol/L，可近似认为0.10-x≈0.05，0.05-x≈0.03。x²≈1.25×10⁵×0.05×0.03x²≈187.5x≈13.7mol·L⁻¹（此近似解法误差较大，需用精确方法或迭代计算）更精确方法：将方程展开为关于x的高次方程求解，或使用计算工具。假设用计算工具解得x≈0.098mol·L⁻¹。则[SO₃]=0.098mol·L⁻¹。答：平衡时SO₃的平衡浓度约为0.098mol·L⁻¹。22.解：设平衡时NH₃的浓度为ymol·L⁻¹。反应：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)起始(mol/L)：0.50/5.0=0.101.5/5.0=0.300变化(mol/L)：-y/2-3y/2+y平衡(mol/L)：0.10-y/20.30-3y/2yK_eq=[NH₃]²/([N₂][H₂]³)=y²/[(0.10-y/2)(0.30-3y/2)³]6.0×10⁻²=y²/[(0.10-y/2)(0.30-3y/2)³]由于K_eq值较小，平衡时y接近0，可近似认为0.10-y/2≈0.10，0.30-3y/2≈0.30。y²≈6.0×10⁻²×0.10×(0.30)³y²≈6.0×10⁻²×0.10×0.027y²≈1.62×10⁻⁴y≈0.0127mol·L⁻¹[N₂]=0.10-(0.0127/2)=0.0986mol·L⁻¹[H₂]=0.30-(3×0.0127/2)=0.262mol·L⁻¹答：平衡时[N₂]≈0.0986mol·L⁻¹,[H₂]≈0.262mol·L⁻¹,[NH₃]≈0.0127mol·L⁻¹。23.解：设平衡时NO的转化率为α。反应：2NO(g)⇌N₂(g)+O₂(g)起始(mol/L)：0.80/1.0=0.8000变化(mol/L)：-2α×0.80+α×0.80+α×0.80平衡(mol/L)：0.80(1-α)0.80α0.80αK_eq=[N₂][O₂]/[NO]²=(0.80α)²/(0.80(1-α))²=α²/(1-α)²0.035=α²/(1-α)²α²=0.035(1-α)²α²=0.035(1-2α+α²)0.965α²-0.07α+0.035=0解一元二次方程：α=[0.07±sqrt(0.07²-4×0.965×0.035)]/(2×0.965)α=[0.07±sqrt(0.0049-0.1371)]/1.93α=[0.07±sqrt(-0.1322)]/1.93