資源簡介

高二化學選擇性必修第一冊(配人教版)
2.2.3 影響化學平衡的因素
A組·基礎達標
1．能使反應2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是(　　)
A．及時分離出NO2氣體
B．增大O2的濃度
C．適當降低溫度
D．選擇高效催化劑
2．在高溫下發生反應2HBr(g) H2(g)＋Br2(g)　ΔH>0。要使混合氣體顏色加深，可采取的方法是 (　　)
A．保持容積不變，加入HBr(g)
B．降低溫度
C．將容器容積擴大1倍
D．保持容積不變，加入H2(g)
3．將1 mol N2和3 mol H2充入某固定體積的密閉容器中，在一定條件下，發生反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0并達到平衡，改變條件，下列關于平衡移動的說法中正確的是(　　)
選項 改變條件 平衡移動方向
A 使用適當催化劑 平衡向正反應方向移動
B 升高溫度 平衡向逆反應方向移動
C 再向容器中充入1 mol N2和3 mol H2 平衡不移動
D 向容器中充入氦氣 平衡向正反應方向移動
4．恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．該反應的ΔH<0
B．a為n(H2O)隨溫度的變化曲線
C．向平衡體系中充入惰性氣體，平衡不移動
D．向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉化率增大
5．在容積不變的密閉容器中存在如下反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。某研究小組研究了其他條件不變時，改變某一條件對上述反應的影響，下列分析正確的是(　　)
A．圖Ⅰ表示的是t1時刻增大O2的濃度對反應速率的影響
B．圖Ⅱ表示的是t1時刻加入催化劑對反應速率的影響
C．圖Ⅲ表示的是催化劑對平衡的影響，且甲的催化劑效率比乙高
D．圖Ⅲ表示的是壓強對化學平衡的影響，且乙的壓強較高
6．某工業流程中，進入反應塔的混合氣體中NO和O2的物質的量分數分別為0.10和0.06，發生化學反應2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，在其他條件相同時，測得實驗數據如下表：
溫度/℃ NO達到所列轉 化率需要時間/s
50% 90% 98%
1.0 30 12 250 2 830
90 25 510 5 760
8.0 30 0.2 3.9 36
90 0.6 7.9 74
根據表中數據，下列說法正確的是(　　)
A．升高溫度，反應速率加快
B．增大壓強，反應速率變慢
C．在1.0×105 Pa、90 ℃條件下，當轉化率為98%時反應已達平衡
D．若進入反應塔的混合氣體為a mol，反應速率以v＝表示，則在8.0×105 Pa、30 ℃條件下，轉化率從50%增至90%時段NO的反應速率為 mol·s-1
7．在2 L恒容密閉容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發生反應：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0，其他條件相同，混合體系中SO2的體積分數(x)隨溫度變化的關系如圖所示。下列推斷正確的是(　　)
A．Q點時，SO2的轉化率最大
B．W點與M點SO2的反應速率相等
C．Q點時，充入：2 mol SO2和1 mol O2，重新平衡后SO2的平衡轉化率與原平衡相等
D．M點時，充入SO3氣體，重新平衡后SO2的體積分數x(SO2)比原平衡大
8．已知在一恒容密閉容器中進行反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.0 kJ·mol-1。SO2的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示：
根據圖示回答下列問題：
(1)壓強：p1____（填“>”“＝”或“<”）p2。
(2)升高溫度，平衡向____（填“左”或“右”）移動。
(3)200 ℃時，將一定量的SO2和O2充入體積為2 L的密閉容器中，經10 min后測得容器中各物質的物質的量如下表所示：
氣體 SO2 O2 SO3
物質的量/mol 1.6 1.8 0.4
①10 min內該反應的反應速率v(O2)＝________________________，該反應達到化學平衡狀態的標志是__________（填字母）。
a．SO2和O2的體積比保持不變
b．混合氣體的密度保持不變
c．體系的壓強保持不變
d．SO2和SO3物質的量之和保持不變
②當反應放出98.0 kJ熱量時，測得該反應達平衡狀態，該溫度下SO2的轉化率為____________。
(4)400 ℃時，將等量的SO2和O2分別在兩個容積相等的容器中反應，并達到平衡。在這個過程中，甲容器保持容積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的百分含量為p%，則乙容器中SO2的百分含量________（填字母）。
a．等于p%　　　　　　　　　　 b．大于p%
c．小于p%　　　　　　　 d．無法判斷
B組·能力提升
9．已知可逆反應A2(？)＋B2(？) 2AB(？)，當溫度和壓強改變時，n(AB)的變化如下圖，下列敘述正確的是(　　)
A．A2、B2及AB均為氣體，ΔH<0
B．AB為氣體，A2、B2至少有一種為非氣體，ΔH<0
C．AB為氣體，A2、B2有一種為非氣體，ΔH>0
D．AB為固體，A2、B2有一種為非氣體，ΔH>0
10．在一個體積為2 L的密閉容器中，高溫下發生反應Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物質的量(mol)隨時間(min)的變化關系如圖所示。
(1)反應在1 min時第一次達到平衡狀態，固體的質量增加了3.2 g。用CO2的濃度變化表示的反應速率v(CO2)＝________________________。
(2)反應進行至2 min時，若只改變溫度，曲線發生的變化如圖所示，3 min時再次達到平衡，則ΔH______0（填“>”“<”或“＝”）。
(3)5 min時再充入一定量的CO(g)，平衡發生移動。下列說法正確的是________（填字母）。
A．v（正）先增大后減小　　　　
B．v（正）先減小后增大
C．v（逆）先增大后減小　　　　
D．v（逆）先減小后增大
表示n(CO2)變化的曲線是________（填寫圖中曲線的字母編號）。
(4)請用固態物質的有關物理量來說明該反應已經達到化學平衡狀態：_______________ ___________________。
11．以二氧化碳和氫氣合成清潔燃料甲醇(CH3OH)的反應是碳中和研究熱點之一，該反應為：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH<0。回答下列問題：
(1)該反應的部分反應歷程如圖所示。則該反應歷程的決速步驟活化能為________kJ·mol-1；由中間產物T2到產物的ΔH＝________kJ·mol-1；有利于該反應自發進行的條件是________（填“高溫”或“低溫”）。
(2)關于該反應，下列說法錯誤的是______（填字母）。
A．混合氣體的平均相對分子質量保持不變時，反應達到平衡狀態
B．2 mol CO2與足量氫氣反應，產生2 mol CH3OH
C．斷裂2 mol C＝O的同時，形成3 mol H—H，則說明反應已達平衡
D．恒溫恒壓條件下充入氨氣，反應速率減慢，平衡逆向移動
(3)一定溫度下，向2 L恒容密閉容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，發生上述反應，經10 min達到平衡，測得平衡時壓強與反應前壓強之比為4∶5。開始反應至10 min時CH3OH的平均反應速率為________。該溫度下反應的平衡常數K＝________mol-1·L2（保留兩位有效數字）。
(4)在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中以不同的氫碳比充入H2(g)和CO2(g)，發生上述反應，在一定條件下CO2(g)的平衡轉化率與溫度的關系如圖所示。
①氫碳比由大到小的順序是________（填序號）。
②已知Ⅲ中氫碳比＝2，若向處于P點狀態的容器中，按1∶1∶1∶1的比例再充入CO2、H2、CH3OH、H2O，再次平衡后CO2的轉化率將______（填“增大”或“減小”）。
參考答案
A組·基礎達標
1.【答案】B　【解析】及時分離出NO2氣體，生成物濃度減少，平衡正向移動，但是反應速率減慢，A錯誤；增大O2的濃度，反應物濃度增大，平衡正向移動，反應速率加快，B正確；適當降低溫度，正逆反應速率都減慢，C錯誤；選擇高效催化劑，正逆反應速率都加快，但是平衡不移動，D錯誤。
2.【答案】A　
3.【答案】B　【解析】使用適當催化劑，平衡不移動，A錯誤；正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，則平衡向逆反應方向移動，B正確；再向容器中充入1 mol N2和3 mol H2相當于增大壓強，平衡正向移動，C錯誤；向容器中充入氦氣，由于容器的體積不變，N2、H2和NH3的濃度均不變，平衡不移動，D錯誤。
4.【答案】C　【解析】從圖示可以看出，平衡時升高溫度，氫氣的物質的量減少，則平衡正向移動，說明該反應的正反應是吸熱反應，即ΔH＞0，A錯誤；從圖示可以看出，在恒容密閉容器中，隨著溫度升高，平衡時氫氣的物質的量減少，則平衡隨著溫度升高正向移動，水蒸氣的物質的量增加，而a曲線表示的是物質的量不隨溫度變化而變化，B錯誤；容器體積固定，向容器中充入惰性氣體，沒有改變各物質的濃度，平衡不移動，C正確；BaSO4是固體，向平衡體系中加入BaSO4，不能改變其濃度，因此平衡不移動，氫氣的轉化率不變，D錯誤。
5.【答案】B　【解析】A項，圖Ⅰ改變的條件應是縮小容器體積；B項，由于同等程度地增大正、逆反應速率，所以圖Ⅱ應是加入了催化劑；C項、D項，由于圖Ⅲ中平衡發生了移動，所以表示的不是催化劑對化學平衡的影響，而是溫度，且乙的溫度高于甲的。
6.【答案】D　【解析】兩組壓強相同的實驗中，當NO轉化率相同時，溫度高時需要時間長，因此由表中數據無法推出升高溫度，反應速率加快的結論，A錯誤；當溫度均為30 ℃（或90 ℃）且NO轉化率相同時，壓強大時需要時間短，因此增大壓強，反應速率變快，B錯誤；從題給數據無法判斷在1.0×105 Pa、90 ℃條件下，當轉化率為98%時，反應是否已達到平衡狀態，C錯誤；起始時NO的物質的量為 mol，NO的轉化率從50%增至90%時，NO轉化的物質的量為 mol×(90%－50%)＝ mol，需要時間為3.7 s，因此反應速率為 mol·s-1，D正確。
7.【答案】A　【解析】溫度不同，其余條件相同，未平衡之前，溫度越高，反應速率越快，二氧化硫體積分數越小，達到平衡，溫度越高，平衡正向移動程度越小，二氧化硫體積分數越大，故Q點和右邊的點是平衡的點，Q點左邊為未平衡的點。Q點以后都是平衡態，Q點以前都還未達到平衡態，因此Q點時，二氧化硫的轉化率最大，A正確；溫度越高反應速率越大，M點時，二氧化硫的反應速率大于W點，B錯誤；在恒容容器中，再充入2 mol SO2和1 mol O2，相當于增大壓強，平衡正向移動，則重新平衡后二氧化硫的轉化率相對于原平衡增大，C錯誤；充入三氧化硫后，相當于增大壓強，平衡正向移動，二氧化硫的體積分數減小，D錯誤。
8.【答案】(1)>　(2)左　(3)①0.01 mol·L-1·min-1　ac
②50%　(4)c
【解析】(3)①v(O2)＝v(SO3)＝×＝0.01 mol·L-1·min-1。SO2、O2起始物質的量分別為n(SO2)＝1.6 mol＋0.4 mol＝2.0 mol，n(O2)＝1.8 mol＋0.2 mol＝2.0 mol。因溫度和容器體積不變，開始加入的SO2和O2的物質的量相等，而Δn(SO2)與Δn(O2)不相等，故a項能說明反應達到平衡狀態；b項，容器體積不變，混合氣體質量不變，故反應前后氣體密度不變，故b項不能說明反應達到平衡；c項，因反應后氣體的總物質的量減小，故c項壓強不變能說明反應達平衡狀態；d項，根據硫原子質量守恒，反應前后n(SO2)＋n(SO3)不變，故d項不能說明反應達到平衡狀態。②反應放出98 kJ熱量時，消耗的SO2的物質的量為×2 mol＝1 mol，則SO2的轉化率α(SO2)＝×100%＝50%。(4)反應過程中，乙容器體積小于甲容器，壓強大于甲容器，所以平衡時乙容器中SO2的百分含量小于p%。
B組·能力提升
9.【答案】B　【解析】由圖可知，壓強相等時，升高溫度，AB的物質的量減少，故溫度升高平衡向逆反應方向移動，逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，ΔH<0；t3時，溫度不變，壓強增大，AB的物質的量減小，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應是氣體體積減小的方向，說明AB為氣體，A2、B2至少有一種為非氣體，不能同時為氣體。
10.【答案】(1)0.1 mol·L-1·min-1
(2)>　(3)C　b
(4)Fe（或FeO）的質量（或物質的量）保持不變（或固體總質量保持不變）
【解析】(1)由Fe生成FeO，固體質量增加3.2 g可知，生成FeO 0.2 mol，則v(CO2)＝＝0.1 mol·L-1·min-1。(2)由于建立新平衡的過程中反應速率增大，且CO2的物質的量減小，CO的物質的量增大，則可知升高溫度，平衡正向移動，說明正反應吸熱。(3)充入CO，CO濃度增大，逆反應速率增大，之后逐漸減小；5 min時CO2的濃度不變，正反應速率不變，因平衡逆向移動，CO2的濃度逐漸增大，正反應速率逐漸增大。
11.【答案】(1)18.86　－7.69　低溫　(2)B
(3)0.04 mol·L-1·min-1　0.046
(4)①　Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ　②增大
【解析】(1)活化能越大，化學反應速率越慢，所以該反應歷程的決速步驟的活化能為16.87－(－1.99)＝18.86 kJ·mol-1，由中間產物T2到產物的ΔH＝(15－5.3)－(11.3＋2.38)＝－7.69 kJ·mol-1，該反應為熵減的放熱反應，在低溫條件下可以自發進行。(2)反應前后都是氣體，反應后氣體物質的量減小，所以混合氣體的平均相對分子質量保持不變時，反應達到平衡狀態，A正確；2 mol CO2與足量氫氣反應，產生的CH3OH小于2 mol，因為該反應為可逆反應，B錯誤；斷裂2 mol C===O的同時，形成3 mol H—H，說明正逆反應速率相等，反應已達平衡，C正確；恒溫恒壓條件下充入氨氣，反應速率減慢，平衡向氣體體積增大的方向移動，即平衡逆向移動，D正確。(3)假設轉化的CO2為x mol，轉化的H2為3x mol, 生成的CH2OH為x mol，生成的H2O為x mol，則平衡時CO2為(2－x) mol，H2為(6－3x) mol，CH3OH為x mol，H2O為x mol，平衡時壓強與反應前壓強之比為4∶5，則＝，x＝0.8 mol，則開始反應至10 min 時CH3OH的平均反應速率為＝0.04 mol·L-1·min-1，該溫度下反應的平衡常數K＝＝0.046 mol-1·L2。(4)①根據增大H2的量，可以提高CO2的轉化率，所以氫碳比越高，CO2的轉化率越高，所以氫碳比由大到小的順序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ；②Ⅲ中氫碳比＝2，CO2的平衡轉化率為50%，假設CO2為I mol，H2為2 mol，轉化的CO2為0.5 mol，轉化的H2為1.5 mol，平衡時CO2為0.5 mol，H2為0.5 mol，CH3OH為0.5 mol，H2O為0.5 mol，平衡常數為＝4，按1∶1∶1∶1的比例再充入CO2、H2、CH3OH、H2O各1 mol，Qc＝

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