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2.2化學平衡
學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________
一、單選題
1．在恒溫恒容密閉容器中，對于反應，下列說法中正確的是
A．該反應的，
B．反應達到平衡后，再通入一定量，達到新平衡時，正向反應速率不變
C．其它條件相同，增大，NO的轉化率下降
D．反應的平衡常數可表示為
2．下列事實中，不能用勒夏特列原理解釋的是
A．夏天，打開啤酒瓶時會從瓶口逸出氣體
B．濃氨水中加入氫氧化鈉固體時產生較多的刺激性氣味的氣體
C．工業合成氨中，將氨氣液化分離
D．由H2、I2(g)、HI組成的平衡體系，加壓后顏色加深
3．一定溫度下，向體積分別為2L和1L的恒容密閉容器a、b中均充入1mol和1mol ，發生反應：　。兩容器中CO的物質的量隨時間的變化如圖所示。
下列說法正確的是
A．達到平衡所用時間：容器a=容器b
B．0~2min內，容器a中
C．達到平衡時容器b中H2的體積分數為60%
D．若在絕熱條件下發生該反應，則兩容器平衡時CO的物質的量均減小
4．制水煤氣的反應為C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0，下列措施能加快該化學反應速率的是
①增加碳的用量②將碳制成碳粉③加催化劑④加熱⑤恒容充入He⑥恒壓充入He
A．①②③④ B．②③④ C．②③④⑤ D．③④⑤⑥
5．濕法煙氣脫氮工藝中常用到尿素，其反應原理為NO（g）＋NO2（g）＋CO（NH2）2（s）2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） △H<0，達到平衡后改變某一條件，反應速率（v）與時間（t）的關系如圖所示，下列說法錯誤的是
A．t4～t5引起變化的原因可能是升高溫度 B．CO2含量最高的時間段是t1～t2
C．t2～t3引起變化的原因可能是增加反應物濃度 D．t6引起變化的原因可能是加入催化劑
6．在某一恒溫體積可變的密閉容器中發生反應：X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0，t1時刻達到平衡后，在t2時刻改變某一條件，其反應過程中逆反應速率變化如圖所示。下列說法正確的是
A．O~t2時，v正>v逆
B．t2時刻改變的條件是向密閉容器中加Z
C．t2時刻改變的條件是從密閉容器中抽出了Y
D．Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時，平衡常數Ⅰ<Ⅱ
7．在容積為的恒容密閉容器中充入和，在一定條件下發生反應：。反應進行時達到平衡狀態，測得。該反應的平衡常數K與溫度T的關系如圖1所示，的平衡轉化率如圖2所示，下列說法錯誤的是
A．在圖1中，曲線Ⅱ表示該反應的平衡常數K與溫度T的關系
B．該溫度下，平衡常數
C．在其他條件不變的情況下，圖2中x可表示溫度、壓強或和的投料比
D．用二氧化碳合成甲醇體現了減排理念
8．、和起始的物質的量分數分別為7.5％、10.5％和82％時，在、和不同壓強下發生反應：，的平衡轉化率隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是
A．恒壓條件下，增加初始用量，增大
B．該反應在常溫常壓下進行最有利于提高效益
C．壓強大小順序為
D．其他條件不變，若將、初始用量調整為，則增大
二、填空題
9．化學平衡狀態的判斷
(1)看與是否 。
(2)看體系中的各物質的濃度是否 。
10．煤焦與水蒸氣的反應是煤氣化過程中的主要反應之一、
已知：該反應為吸熱反應，。若該反應在恒溫(700℃)、恒容的密閉體系中進行，700℃時測得的下列數據中，可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據的是 (填字母序號)，理由是 。
A．t時刻及其前后、、的濃度
B．t時刻，、、的濃度
C．t時刻，消耗的速率與生成的速率
D．t時刻，生成的速率與消耗的速率
11．甲醇(CH3OH)工業上由CO和H2合成，化學方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如圖是在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線。
①T1 T2(填“＞”“＜”或“＝”)。T1和T2溫度下的平衡常數大小關系是K1 (填“＞”“＜”或“=”)K2。
②若容器容積不變，下列措施不能增加CO轉化率的是 (填字母)。
A．降低溫度
B．充入He，使體系總壓強增大
C．將CH3OH(g)從體系中分離
D．使用合適的催化劑
③生成甲醇的化學反應速率(v)與時間(t)的關系如圖所示。則圖中t2時采取的措施可能是 ；t3時采取的措施可能是 。
④若在T1℃時，往一密閉容器通入等物質的量CO和H2測得容器內總壓強1 MPa，40 min達平衡時測得容器內總壓強為0.8 MPa，計算生成甲醇的壓強平衡常數Kp= (MPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。
12．百分含量(或轉化率)—壓強—溫度圖像
(1)壓強不變時，生成物C的百分含量隨溫度T的升高而逐漸 ，說明正反應是 反應。
(2)溫度T不變，作橫坐標的垂線，與壓強線出現兩個交點，分析生成物C的百分含量隨壓強p的變化可以發現，壓強 ，生成物C的百分含量 ，說明正反應是 的反應。
三、計算題
13．甲烷蒸氣轉化法制的主要反應為。在恒容密閉容器中充入2mol和的混合氣體，且和的物質的量的比值為m，相同溫度下達到平衡時測得的體積分數與m的關系如圖所示。
(1)則的平衡轉化率：a點 (填“＞”“＜”或“=”下同)b點；
(2)的濃度：a點 b點；
(3)的產率：a點 b點。
四、解答題
14．某一可逆反應，在一定條件下達到了化學平衡，若化學反應速率改變，化學平衡是否一定會移動？若平衡發生移動，化學反應速率是否一定會發生改變？
15．某化學興趣小組學習了化學反應的限度和速率后，對化學反應的機理及外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響進行探究。
I．探究化學反應機理
該小組同學在研究中發現的反應速率隨溫度的升高而減小，為探究這一反常現象，查閱資料后得知該反應的反應歷程分為兩步：
① (快反應) ，；② (慢反應) ，。
(1)反應①、②的活化能的大小關系為 (填“>”“<”或“=”)；反應②的化學平衡常數 [用、表示]。
(2)對實驗數據分析得到的濃度和(正)的關系如圖1所示，當升高到某一溫度，反應重新達到平衡時x點變為的點是 (填對應點的字母)。
II．探究外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響
(3)以 為例，研究外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響。
①在體積不變的密閉容器中分別充入等量CO和NO進行反應，改變外界條件，實驗測得CO的物質的量隨時間的變化曲線如圖2所示。(已知當催化劑的質量相同時，催化劑的比表面積越大，化學反應速率越快)
實驗1、2、3代表的實驗編號分別是 (按順序填寫實驗編號)。
實驗編號 溫度/℃ 催化劑的比表面積/() 催化劑的用量/g
A 280 41 25
B 280 62 25
C 350 62 25
②如圖3表示上述反應中的平衡體積分數隨壓強、溫度的變化，則、的關系是 (填“>”“<”或“=”，下同)，Q 0。
《2.2化學平衡》參考答案
題號 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 A D D B B B C C
1．A
【詳解】A．該反應為放熱反應，則，該反應為熵減的反應，則，故A正確；
B．反應達到平衡后，再通入一定量，則正反應速率與逆反應速率都增大，重新達到新平衡時正向反應速率增大，故B錯誤；
C．其它條件相同，增大，NO轉化率上升，故C錯誤；
D．反應的平衡常數可表示為，故D錯誤；
故選A。
2．D
【詳解】A．啤酒瓶內存在平衡：，當開啟瓶蓋時，體系壓強降低，為了減弱這種改變，平衡逆向移動，產生大量氣泡，可用勒夏特列原理解釋，A不符合題意；
B．濃氨水中存在平衡，加入氫氧化鈉固體時，氫氧根離子濃度增大且溫度升高，平衡會向逆向移動，會產生較多的刺激性氣味的氣體，能用勒夏特利原理解釋，B不符合題意；
C．工業合成氨中，將氨氣液化分離，氨氣濃度減小，使得平衡向生成氨氣的方向移動，能用勒夏特利原理解釋，C不符合題意；
D．氫氣與碘蒸氣反應的平衡中，前后氣體系數和是相等的，壓強對平衡無影響，壓縮氣體，碘單質的濃度增大，顏色加深，不能用勒夏特利原理解釋，D符合題意；
故選D。
3．D
【詳解】A．容器a、b的體積分別為2L和1L，容器b的體積小，則濃度大，反應速率快，達到平衡所用時間短，則達到平衡所用時間：容器a＞容器b；故A錯誤；
B．0~2min內，容器a中，化學反應速率之比等于化學計量數之比，則，故B錯誤；
C．容器b在3min時，CO的濃度保持不變，則3min時達到平衡狀態，根據，則H2的體積分數為，故C錯誤；
D．若在絕熱條件下發生該反應，該反應為吸熱反應，則體系溫度降低，平衡逆向移動，則兩容器平衡時CO的物質的量均減小，故D正確；
故選D。
4．B
【詳解】①固體的濃度視為常數，增加碳的用量，濃度不變化，反應速率不變，不選；
②將碳制成碳粉，增大反應物接觸面積，反應速率加快，選；
③加催化劑，能降低反應活化能，反應速率加快，選；
④加熱，能增大活化分子百分數，反應速率加快，選；
⑤恒容充入He，容器總壓強增大，氣體分壓不變，速率不變，不選；
⑥恒壓充入He，體積增大，濃度減小，速率減小，不選；
正確的有：②③④，答案選B。
5．B
【詳解】A．t4～t5反應速率均增大，且平衡逆向移動，該反應為放熱反應，故t4改變的原因可能是升高溫度，A正確；
B．t3時刻也是正向移動，二氧化碳為生成物，二氧化碳含量最高的時間段是t3～t4，B錯誤；
C．t2～t3反應速率均增大，且平衡正向移動，t2時刻未突變，故引起變化的原因可能是增加反應物濃度，C正確；
D．t6時刻反應速率增大，平衡不移動，故引起變化的原因可能是加入催化劑，D正確；
答案選B。
6．B
【詳解】A．t1~ t2內為平衡狀態，所以，A錯誤；
B．該反應是氣體分子數不變的反應，據題圖可知t2時刻逆反應速率瞬間增大，平衡逆向移動，達到的新平衡速率與原平衡相同，條件為恒溫，新平衡時各物質的物質的量比原平衡大，容器容積變大，所以改變的條件為向密閉容器中加入Z，B正確；
C．根據上面分析，改變的條件為向密閉容器中加入Z，C錯誤；
D．溫度不變，平衡常數不變，D錯誤；
故選：B。
7．C
【詳解】
A. ，為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數K減小，因此在題圖1中，曲線Ⅱ表示該反應的平衡常數K與溫度T的關系，故A正確；
B. 該溫度下，平衡常數，故B正確；
C. 根據反應可知，升高溫度，平衡逆向移動，二氧化碳的平衡轉化率降低，與題圖2相符；增大壓強，平衡正向移動，二氧化碳的平衡轉化率增大，與題圖2不相符；增大和的投料，二氧化碳的平衡轉化率減小，與題圖2相符，因此題圖2中x不可以表示壓強，故C錯誤。
D. 用二氧化碳合成甲醇，能夠減少二氧化碳的排放量，體現了減排理念，故D正確；
答案選C。
8．C
【詳解】A．恒壓條件下，增加初始用量，、的濃度等比例減小，相當于減小壓強，該反應是氣體體積減小的反應，減小壓強，平衡逆向移動，的平衡轉化率減小，A錯誤；
B．雖然升高溫度，SO2的平衡轉化率減小，但實際生產當中除了考慮平衡轉化率，還需要考慮反應速率和催化劑活性，常溫下反應速率較慢，不利于提高效益，B錯誤；
C．該反應前后氣體系數之和減小，相同溫度下，增大壓強，平衡正向移動，SO2的轉化率增大，所以，C正確；
D．當SO2的量一定時，氧氣的用量越大，SO2的平衡轉化率越大，其他條件不變，若將SO2、O2初始用量調整為2∶1，相當于減少了氧氣的用量，SO2的平衡轉化率減小，D錯誤；
故選C。
9．(1)相等
(2)保持恒定
【解析】略
10． ABD A．對比t時刻及其前后、、的濃度，當、、的濃度不再變化的時候，說明達到化學平衡狀態，即可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據；
B．知道t時刻、、的濃度，代入公式，根據計算結果與的關系可判斷是否達到化學平衡狀態，即可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據；
C．t時刻，消耗的速率與生成的速率都是正反應方向的速率，逆反應方向的速率不知道，無法判斷是否達到化學平衡狀態，即不可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據；
D．t時刻，生成的速率是正反應方向的速率，消耗的速率是逆反應方向的速率，若生成的速率與消耗的速率相等時，說明反應達到化學平衡狀態，即可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據。
【詳解】A．對比t時刻及其前后、、的濃度，當、、的濃度不再變化的時候，說明達到化學平衡狀態，即可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據；
B．知道t時刻、、的濃度，代入公式，根據計算結果與的關系可判斷是否達到化學平衡狀態，即可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據；
C．t時刻，消耗的速率與生成的速率都是正反應方向的速率，逆反應方向的速率不知道，無法判斷是否達到化學平衡狀態，即不可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據；
D．t時刻，生成的速率是正反應方向的速率，消耗的速率是逆反應方向的速率，若生成的速率與消耗的速率相等時，說明反應達到化學平衡狀態，即可以作為判斷t時刻反應是否達到平衡狀態的依據。
11． ＜ ＞ BD 增大壓強 加催化劑 2.78
【詳解】①在其它條件不變時，升高溫度，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短。根據圖象可知反應在溫度為T2時比在溫度為T1時先達到平衡，說明溫度：T1＜T2；
在其它條件不變時，升高溫度CO轉化率降低，說明升高溫度，化學平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，則該反應的正反應是放熱反應。升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，使化學平衡常數減小，故化學平衡常數關系是K1＞K2；
②A．根據①分析可知：該反應的正反應是放熱反應，降低溫度，化學平衡正向移動，CO轉化率增大，A不符合題意；
B．充入He，使體系總壓強增大，由于不能改變反應體系的任何一種物質的濃度，因此化學平衡不移動，CO轉化率不變，B符合題意；
C．將CH3OH(g)從體系中分離，減小生成物濃度，化學平衡正向移動，CO轉化率增大，C不符合題意；
D．使用合適的催化劑，只能改變反應速率但不能使平衡發生移動，因此CO轉化率不變，D符合題意；
故合理選項是BD；
③根據圖象可知：在t2時，改變條件，使v正、v逆都增大，且v正＞v逆，化學平衡正向移動，則由于該反應的正反應是氣體體積減小的放熱反應，改變的條件是增大壓強；
在t3時刻改變條件使v正、v逆都增大，且v正=v逆，化學平衡不發生移動，則改變的條件是使用合適的催化劑；
④假設反應容器的容積是V L，向其中充分的CO、H2的物質的量是a mol，開始時容器內氣體總物質的量是2a mol，在40 min反應達到平衡時，生成甲醇的物質的量是x mol，則此時n(CO)=(a-x) mol，n(H2)=(a-2x) mol，此時容器中氣體總物質的量為n(總)=(a-x) mol+(a-2x) mol+x mol=(2a-2x) mol，在恒容密閉容器中氣體物質的量的比等于壓強之比，則，解得x=0.2a mol，所以平衡時n(CO)=0.8a mol，n(H2)=0.6a mol，n(CH3OH)=0.2a mol，n(總)=1.6a mol，則生成甲醇的壓強平衡常數Kp=。
12．(1) 減小 放熱
(2) 增大 增大 氣體分子數目減小
【詳解】（1）由圖可知壓強不變時，生成物C的百分含量隨溫度T的升高而逐漸減小；則升溫平衡逆向移動，說明正反應是放熱反應；
（2）由圖可知，溫度T1時，壓強由A到B，即增大壓強時，生成物C的百分含量增大，則平衡正向移動，說明正反應是氣體分子數減小的反應。
13． ＞ ＜ =
【詳解】(1)由題圖可知，m越大，加入的的物質的量越多，因此的平衡轉化率越低，故a點的平衡轉化率大于b點的平衡轉化率；
(2)由題圖可知，m越大，加入的的物質的量越多，因此的平衡轉化率越低，剩余甲烷的物質的量越多，在容器容積相等的條件下甲烷的濃度越大，因此的濃度：a點＜b點；
(3)當和的物質的量的比值為時，則起始時，的物質的量為0.9mol，的物質的量為1.1mol，反應達到平衡時，設參與反應的的物質的量為nmol，則有：
則a點的體積分數為；
當和的物質的量的比值為時，則起始時，的物質的量為1.1mol，的物質的量為0.9mol，反應達到平衡時，設參與反應的的物質的量為m mol，則有：
則b點的體積分數為，由題圖可知，a、b點的體積分數相等，故，則a、b點的產率相等。
14．對于一個可逆反應，達到化學平衡后，如果正、逆反應速率變化的倍數相等，化學平衡就不會移動，如果正、逆反應速率變化的倍數不相等，化學平衡一定會發生移動。但是一旦平衡發生移動，則一定會伴隨著反應速率的變化，所以當平衡發生移動時，化學反應速率一定會發生變化
【詳解】對于一個可逆反應，達到化學平衡后，如果正、逆反應速率變化的倍數相等，化學平衡就不會移動，如果正、逆反應速率變化的倍數不相等，化學平衡一定會發生移動。但是一旦平衡發生移動，則一定會伴隨著反應速率的變化，所以當平衡發生移動時，化學反應速率一定會發生變化。
15． < a B、A、C < <
【詳解】(1)根據題給信息可知，反應①為快反應，反應②為慢反應，活化能越大，反應速率越小，則反應①、②的活化能的大小關系為；當反應②達到平衡時，正逆反應速率相等，則，即，則化學平衡常數。
(2)已知反應 ，正反應為放熱反應，升高溫度，化學平衡逆向移動，的濃度增大，由題給信息可知，升高到某一溫度時(正)減小，則反應重新達到平衡時，x點可變為的點是a點。
(3)①溫度越高，反應速率越快。催化劑能改變反應速率，但不改變平衡狀態，由圖2可知，實驗3的速率最快，實驗1的速率比實驗2的速率快。達到平衡時實驗1、2反應物的轉化率相同，表中實驗C的溫度最高且催化劑的比表面積最大，則實驗3為C，而A與B的溫度相同，但B中催化劑的比表面積大，即B的反應速率比A快，平衡狀態相同，可知：實驗1為B，實驗2為A，則實驗1、2、3代表的實驗編號分別是B、A、C；
②反應的正反應為氣體分子數減小的反應，溫度不變的條件下，減小壓強，化學平衡逆向移動，的平衡體積分數減小，則；壓強不變的條件下，升高溫度，的平衡體積分數減小，說明化學平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，則該反應的正反應為放熱反應，故。
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