化学选择性必修1微项目 揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法——化学平衡思想的创造性应用课后作业题

与化学平衡有关的计算

(建议用时：40分钟)

1．一定条件下的密闭容器中：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905.9 kJ·mol－1，下列叙述正确的是(　　)

A.4 mol NH3和5 mol O2反应，达到平衡时放出热量为905.9 kJ

B.平衡时，v正(O2)＝v逆(NO)

C.平衡后减小压强，混合气体平均摩尔质量增大

D.平衡后升高温度，混合气体中NO含量降低

D　[该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为反应产物，则4 mol NH3和5 mol O2反应，达到平衡时放出热量小于905.9 kJ，A错误；平衡时，v正(O2)＝v逆(O2)，v逆(O2)＝v逆(NO)，则v正(O2)＝v逆(NO)，B错误；该反应为气体体积增大的反应，平衡后减小压强，平衡正向移动，由＝可知，n增大，m不变，混合气体平均摩尔质量减小，C错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则混合气体中NO含量降低，D正确。]

2．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表。下列说法正确的是(　　)

A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝0.002 mol·L－1·min－1

B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)>v(正)

C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44

D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大

C　[反应前2 min Y物质的量减少0.16 mol－0.12 mol＝0.04 mol，故v(Y)＝＝0.002 mol·L－1·min－1，化学反应速率之比等于对应化学式前的系数之比，故v(Z)＝2v(Y)＝2×0.002 mol·L－1·min－1＝0.004 mol·L－1·min－1，A错误；正反应放热，其他条件不变，降低温度平衡正向移动，反应达到新平衡前v(逆)＜v(正)，B错误；由表中数据可知7 min时，反应已达到平衡，平衡时Y的物质的量为0.10 mol，则：

　　　　　　　X(g)＋Y(g)2Z(g)

起始量/mol    0.16    0.16    0

转化量/mol    0.06    0.06    0.12

平衡量/mol    0.10    0.10    0.12

化学平衡常数K＝＝1.44，C正确；其他条件不变，再充入0.2 mol Z，等效于在原平衡基础上增大压强，反应前后气体的体积不变，平衡不移动，X的体积分数不变，D错误。]

3．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，下列根据图像得出的结论不正确的是(　　)

A．反应速率：c>b>a

B．达到平衡时A2的转化率：b>a>c

C．若T2>T1，则正反应一定是吸热反应

D．达到平衡时，AB3的物质的量：c>b>a

B　[根据图像可知，a、b、c点B2的起始物质的量依次增大，即反应物的浓度依次增大，反应速率依次增大，故A正确；根据图像可知，a、b、c点B2的起始物质的量依次增大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，达到平衡时A2的转化率大小顺序为a<b<c，故B错误；若T2>T1，由图像可知，温度升高反应产物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故C正确；对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量浓度，有利于平衡向正反应方向移动，反应产物的物质的量增多，所以达到平衡时，AB3的物质的量大小顺序为c>b>a，故D正确。]

4．一定条件下，将一定量的A、B的混合气体充入密闭容器中发生下列反应：2A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)　ΔH>0。当由M点平衡到N点平衡过程中，温度与对应变化及M点、N点平衡混合气体中某些气体的物质的量如图所示。则M点平衡到N点平衡过程中B的转化率是(　　)

A．24%　　B．30%　　C．60%　　D．48%

A　[由图像知Δn(A)＝Δn(B)＝1.5 mol－0.3 mol＝1.2 mol，所以Δn(B)＝1.2 mol，α(B)＝×100%＝×100%＝24%，故A正确。]

5．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下反应的平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则(　　)

A．a＝3　　　 B．a＝2

C．B的转化率为40%  D．B的转化率为60%

C　[温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A、B两项均错误；假设达到平衡时，B的转化率为x，容器体积为V，

　　　　　aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)

n始/mol    2       3      0     0

n变/mol    3x      3x     3x    3x

n平/mol    2－3x   3－3x  3x    3x

＝1，解得x＝0.4，即B的转化率是40%，综上所述，C项正确。]

6．在一容积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、容器容积的关系如下表所示：

下列说法正确的是(　　)

A．m>n

B．Q<0

C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减小

D．容积不变，温度升高，平衡逆向移动

C　[当温度不变时，随着容器容积的扩大，Y物质的浓度不断减小，若平衡不发生移动，在某温度时，容器容积为2 L时Y的浓度应为1 L时的，但由图表可知事实上容器容积为2 L时Y的浓度大于1 L时的，即随着容器容积的扩大，压强的减小，平衡正向移动，故m<n，A错误；若保持温度不变，增大压强，平衡应向气体物质的量减小的方向移动，即平衡逆向移动，Y的质量分数减小，C正确；当容器容积不变时，随着温度的升高，Y物质的浓度增大，即平衡正向移动，正反应为吸热反应，Q>0，故B、D错误。]

7．(双选)某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：2A(g)＋B(g)C(s)＋3D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法不正确的是(　　)

A．前2 min D的平均反应速率为1.2 mol·L－1·min－1

B．此时B的平衡转化率是40%

C．增大该体系的压强，平衡向逆方向移动

D．该温度下平衡常数K＝432

BC　[在2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行反应：2A(g)＋B(g)C(s)＋3D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，则：

　　　　　　2A(g)＋B(g)C(s)＋3D(g)

开始/mol    4      2      0      0

转化/mol    3.2    1.6     1.6    4.8

平衡/mol    0.8    0.4     1.6    4.8

v(D)＝＝＝1.2 mol·L－1·min－1，故A正确；达到平衡时，参加反应的B的物质的量为1.6 mol，故B的转化率为×100%＝80%，故B错误；该反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，故C错误；该温度下平衡常数K＝＝＝432，故D正确。]

8．(双选)一定条件下发生反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．压强：p1＞p2

B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb

C．a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2)

D．a点：NH3的转化率为

BD　[该反应正向为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1<p2，故A错误；b、c两点对应温度b<c，该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则Kc>Kb，故B正确；反应速率之比等于化学式前的系数之比，平衡时应是3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨的物质的量为1 mol，a点时反应的氨的物质的量为x mol，则＝0.1，解得x＝，因此氨的转化率为，故D正确。]

9．已知：MgCO3(s)MgO(s)＋CO2(g)　ΔH>0，在密闭容器中投入过量碳酸镁在温度T时反应达到平衡，p(CO2)＝4 MPa。

(1)该平衡常数表达式K＝________。

(2)若反应体系的体积不变，升高温度，则p(CO2)将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)若反应温度T不变，将反应体系的体积缩小至原来的一半，则此过程中p(CO2)的变化范围为________。

[解析]　(1)题给反应中只有CO2是气体，其他物质为固体，固体不列入平衡常数表达式。

(2)碳酸镁分解反应是吸热反应，升高温度，平衡向右移动，p(CO2)增大。

(3)反应体系体积缩小至原来的，若平衡不移动，则气体压强为原来的2倍，p(CO2)＝8 MPa。压强增大，平衡向左移动，气体压强又逐渐减小，由于温度不变，平衡常数K＝c平(CO2)不变，则达到新平衡时p(CO2)＝4 MPa。

[答案]　(1)c平(CO2)　(2)增大

(3)4 MPa≤p(CO2)<8 MPa

10．科学家在实验室中研究的利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的反应为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。

(1)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是________(填序号)。

A．选用更有效的催化剂

B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度

D．缩小容器的容积

(2)若将1 mol NO和2 mol CO通入2 L的恒容密闭容器中，在一定条件下发生上述反应，反应中生成的N2的物质的量浓度随时间的变化情况如图甲所示。

甲

则NO从反应开始到平衡时的平均反应速率v(NO)＝________，4 min末CO的浓度为________ mol·L－1。

(3)已知上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图乙所示。工业上催化装置中比较适合的温度和压强分别是________。

乙

[解析]　(1)使用催化剂不能改变平衡状态，不影响反应物的转化率，故A不符合题意；该反应放热，升高反应体系的温度，平衡逆向移动，NO的转化率降低，故B不符合题意；降低反应体系的温度，平衡正向移动，NO的转化率提高，故C符合题意；该反应中正反应是气体总物质的量减小的反应，缩小容器的容积，相当于加压，平衡正向移动，NO的转化率提高，故D符合题意。

(2)NO从反应开始到平衡时的平均反应速率v(NO)＝2v(N2)＝×2＝0.05 mol·L－1·min－1；4 min末CO的浓度为(1－0.2)mol·L－1＝0.8 mol·L－1。

(3)由题图乙可知，压强相同，温度为400 K时NO的平衡转化率较大，温度相同，压强为1 MPa时，NO的平衡转化率已经很大，之后增大压强，NO平衡转化率增大不明显，故从经济方面考虑，工业上催化装置中比较适合的温度和压强分别是400 K、1 MPa。

[答案]　(1)CD　(2)0.05 mol·L－1·min－1　0.8　(3)400 K、1 MPa