人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡第2课时精练

第2课时　影响化学平衡的因素

基础巩固

1.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)　ΔH<0,下列说法正确的是(　　)。

A.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动

B.升高温度有利于反应速率的增大,从而缩短达到平衡所需的时间

C.达到平衡后,升高温度或增大压强(减小容器的容积)都有利于该反应平衡正向移动

D.达到平衡后,降低温度或减小压强(增大容器的容积)都有利于该反应平衡正向移动

答案:B

解析:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的正反应是放热的、气体体积缩小的反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,达到平衡需要的时间减少,但吸热方向的速率增大的更多,所以平衡向逆反应方向移动,A项、C项错误,B项正确;减小压强(增大容器的容积),平衡向逆反应方向移动,D项错误。

2.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是(　　)。

A.工业上制取SO3,通常需要使用催化剂:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

B.铁在潮湿的空气中容易生锈

C.减小容器的容积,H2、I2、HI平衡体系混合气体颜色变深:H2(g)+I2(g)2HI(g)

D.实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气:Cl2+H2OH++Cl-+HClO

答案:D

解析:催化剂不会使平衡发生移动,不能用勒夏特列原理解释,A项错误;铁生锈是不可逆过程,不能用勒夏特列原理解释,B项错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)反应后气体体积不变,减小容器的容积,I2(g)浓度增大,气体颜色变深,但平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,C项错误;氯气与水的反应是可逆反应,饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大,有利于化学平衡逆向进行,从而抑制氯气溶解,实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气,能用勒夏特列原理解释,D项正确。

3.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g)　ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)。

答案:A

解析:升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A项正确;减小容器的容积,压强增大,平衡正向移动,但容器的容积减小,新平衡时X的浓度增大,B项错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C项错误;使用适当催化剂,可增大反应速率,不能使平衡发生移动,X的体积分数不变,D项错误。

4.为了探究外界条件对反应X(g)+Y(?)cZ(g)的影响,以X和Y的物质的量之比为1∶1开始反应,通过实验得到的不同条件下平衡时Z的体积分数如图所示。下列判断正确的是(　　)。

A.ΔH>0,c<2

B.400 ℃、4×107 Pa下,该反应达平衡时X的体积分数是25%

C.Y可以是气体也可以不是气体

D.反应物的转化率随压强增大而减小

答案:B

解析:由图像可知,在相同压强下,升高温度,Z的体积分数减小,即平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0;在相同温度下,增大压强,Z的体积分数增大,即平衡正向移动,正反应为气体分子数减小的反应,则Y一定是气体且c=1,A项错误;由图可知,400℃、4×107Pa下反应达到平衡时Z的体积分数为0.5,故X与Y的体积分数之和为0.5,X、Y开始时的物质的量之比为1∶1,转化的X、Y的物质的量之比为1∶1,平衡时X、Y的物质的量之比也一定为1∶1,则反应达平衡时X的体积分数为25%,B项正确;Y一定是气体,C项错误;增大压强,平衡正向移动,反应物的转化率增大,D项错误。

5.对可逆反应2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g)　ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是(　　)。

①增加A的量,平衡向逆反应方向移动

②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小

③压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)不变

④增大B的浓度,v(正)>v(逆)

⑤加入催化剂,B的转化率增大

A.①② B.④

C.③ D.④⑤

答案:B

解析:A是固体,改变A的量对平衡无影响,①错;升温,v(正)、v(逆)均增大,但逆反应吸热,平衡向逆反应方向移动,②错;压强增大,v(正)、v(逆)都增大,由于反应后气体体积不变,平衡不移动,③错;增大B的浓度,v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动,④对;催化剂不能使化学平衡发生移动,B的转化率不变,⑤错。

6.如图是关于反应A2(g)+3B2(g)2C(g)　ΔH<0的平衡移动图像,影响平衡移动的原因可能是(　　)。

A.升高温度,同时增大压强

B.降低温度,同时减小压强

C.增大A2的浓度,同时减小C的浓度

D.增大B2的浓度,同时使用催化剂

答案:C

解析:升高温度和增大压强会使正、逆反应速率都增大,A项错误;降低温度和减小压强会使正、逆反应速率都减小,B项错误;增大反应物浓度和使用催化剂会使正、逆反应速率都增大,D项错误。

7.反应mA+nBpC在某温度下达到平衡状态。

(1)若升高温度,A物质的转化率增大,该反应为　　　　热反应。 

(2)若C为气体,且m+n=p,在加压时化学平衡发生移动,则平衡必定向　　　　方向移动。

(3)如果在体系中增加或减少B的量,平衡均不发生移动,则B肯定不为　　　态。 

答案:(1)吸　(2)逆反应　(3)气

解析:升高温度,A的转化率增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应;C为气体,m+n=p,若A、B都为气体,则增大压强,平衡不会移动,而加压平衡发生移动,则A、B中至少有一种反应物为非气态,则平衡必定逆向移动;由题意可知改变B的量,平衡不移动,则B应为固态或液态纯物质。

8.一密封体系中发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,下图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图:

回答下列问题。

(1)处于平衡状态的时间段是　　　、　　　、　　　。 

(2)t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化:　　　　、　　　　、　　　　。

(3)下列各时间段时,氨的含量最高的是　　　。 

A.t0~t1 B.t2~t3

C.t3~t4 D.t5~t6

答案:(1)t0~t1　t2~t4　t5~t6

(2)升高温度　加催化剂　降低压强

(3)A

解析:处于平衡状态时,正、逆反应速率必定相等,从图中可看出,t0~t1、t2~t4、t5~t6时间段时反应处于平衡状态。t1时刻,条件变化使v(正)、v(逆)都增大,且v(逆)>v(正),平衡向逆反应方向移动,对照化学方程式可看出条件变化应是“升高温度”。t3时刻,v(正)、v(逆)都同幅度增大,应是“加催化剂”。t4时刻,v(正)、v(逆)都减小,且v(正)<v(逆),平衡逆移,所以是由“降低压强”引起的。由于t1~t2时间段和t4~t5时间段中,平衡都向逆反应方向移动,氨含量都减小,所以应是t0~t1时间段中氨含量最高。

9.在一定条件下,可逆反应A+BmC变化如图所示。已知纵坐标w(C)表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2温度时达到平衡后增大容器内压强时w(C)的变化情况。

(1)温度T1　　　(填“>”“=”或“<”)T2,正反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

(2)如果A、B、C均为气体,则m　　　(填“>”“=”或“<”)2。 

(3)当温度和容积不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强　　　,平衡　　　(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”,下同)移动。 

(4)当温度和压强不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,平衡　　　　　　移动。

答案:(1)>　放热

(2)>

(3)增大　不

(4)向正反应方向

解析:(1)由图像可知,T1温度下先达到平衡,故T1>T2;温度高,w(C)小,所以升温,平衡逆向移动,正反应为放热反应。(2)增大压强,w(C)减小,平衡逆向移动,逆反应为气体体积缩小的反应,m>2。(3)当温度、容积不变时,充入稀有气体,反应体系中各组分的浓度不变,所以平衡不移动。(4)当温度、压强不变时,充入稀有气体,容器容积变大,此时相当于减压,根据m>2,可知平衡正向移动。

能力提升

1.(双选)在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:①a(g)+b(g)2c(g)　ΔH1<0,②x(g)+3y(g)2z(g)　ΔH2>0。进行相关操作且达到平衡后,下列叙述错误的是(　　)。

A.等压时,通入稀有气体,c的物质的量不变

B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高

C.等容时,通入稀有气体,各反应速率不变

D.等容时,通入x气体,a的物质的量浓度增大

答案:AD

解析:等压时,通入稀有气体,相当于减小压强,平衡①不移动,平衡②逆向移动,该反应逆反应为放热反应,相当于给体系加热,平衡①逆向移动,c的物质的量减小,A项错误;等压时,通入z气体,平衡②逆向移动,反应放热,B项正确;等容时,通入稀有气体,反应体系中各气体浓度不变,各组分的反应速率不变,C项正确;等容时,通入x气体,平衡②正向移动,反应吸热,体系温度降低,平衡①正向移动,a的物质的量浓度减小,D项错误。

2.一定温度下,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

下列说法正确的是(　　)。

A.该反应的正反应为吸热反应

B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol,则反应将向正反应方向进行

答案:D

解析:由Ⅰ、Ⅲ可以看出,温度升高,化学平衡逆向移动,所以该反应的正反应方向是放热反应,A项错误;容器Ⅱ中起始投料是容器Ⅰ的2倍,起始压强容器Ⅱ是容器Ⅰ的2倍,由于反应后气体的体积不变,增大压强平衡不移动,所以平衡时,两容器中CH3OH体积分数相等,B项错误;容器Ⅰ反应温度高,反应速率大,达到平衡所用的时间短,C项错误;由表中容器Ⅰ数据计算出平衡常数K==4,Q=,Q<K,反应向正反应方向进行,D项正确。

3.(双选)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)。

A.该反应的焓变ΔH>0

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中=3

D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)增大

答案:AD

解析:由图可知,随温度的升高,CH4的体积分数减小,说明平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,A项正确;Z越大,即越大,相当于增加H2O的量,平衡正向移动,CH4的体积分数减小,所以b>3>a,B项错误;设起始时n(H2O)=3xmol,n(CH4)=xmol,达到平衡时消耗n(CH4)=n(H2O)=ymol,则平衡时≠3,C项错误;加压,平衡向逆反应方向移动,CH4体积分数增大,D项正确。

4.在10 ℃和4×105 Pa的条件下,当反应aA(g)dD(g)+eE(g)建立平衡后,维持温度不变,容器容积可变,逐步增大体系的压强,在不同压强下该反应建立平衡后,物质D的浓度见下表(在增大压强的过程中无其他副反应发生):

(1)压强从4×105 Pa增加到6×105 Pa时平衡应向　　　(填“正”或“逆”)反应方向移动,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)压强从1×106 Pa 增加到2×106 Pa时,平衡向　　　(填“正”或“逆”)反应方向移动。此时平衡向该方向移动的两个必要条件是①　　　　　　　,②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)逆　增大压强时生成物D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数

(2)正　①a>d　②生成物E在该条件下的状态为非气态

解析:(1)压强从4×105Pa增加到6×105Pa时,由于容器容积减小,D的浓度应增加到×0.085mol·L-1=0.1275mol·L-1,平衡时D的浓度小于0.1275mol·L-1,所以平衡向逆反应方向移动,a<d+e。(2)压强从1×106Pa增加到2×106Pa时,D的浓度应增加到0.4mol·L-1,平衡时D的浓度大于0.4mol·L-1,说明增大压强平衡向正反应方向移动,这与(1)的结论矛盾,唯一合理的解释是增大压强使气体E转变为液体或固体。

5.在0.1 MPa和300 ℃下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。

(1)其他条件不变,平衡后将容器的容积压缩到原来的一半,对平衡体系产生的影响是　　　　。 

A.c(H2)减小

B.正反应速率增大,逆反应速率减小

C.反应物转化率增大

D.重新平衡减小

(2)若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是　　　　。 

A.升高温度

B.将CH3OH从体系中分离

C.充入He,使体系总压强增大

(3)为了寻找适宜的合成甲醇的温度和压强,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

①请在上表空格中填入剩余的实验数据;

②根据甲醇制备反应的特点,在给出的坐标图中,画出其在0.1 MPa和5 MPa条件下CO的转化率随温度变化的曲线示意图,并标明各条曲线的压强。

答案:(1)CD

(2)B

(3)①

②

解析:(1)该反应为气体体积缩小的可逆反应,减小容器的容积,平衡正向移动,c(H2)增大,正、逆反应速率均增大,A项、B项均错误。(2)由于该反应正向是放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH的产率降低;体积不变,充入He,平衡不移动。(3)①为了寻找合成甲醇的适宜条件,只能改变一个条件(温度或压强)且其他条件都相同才能作出判断,Ⅰ和Ⅱ中压强不同,则其温度和必须相等;Ⅱ和Ⅲ中压强相等,则必须是温度不等、相等。②作图依据:升高温度,平衡向逆反应方向移动,则CO的转化率减小;增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大。