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人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课时练习
展开第2课时 影响化学平衡的因素
培优第一阶——基础过关练
1.(2022·贵州·高二学业考试)在一定条件下,恒容密闭容器中反应达到平衡后,能使B的浓度增大的措施是
A.降温B.升温C.使用催化剂D.减少A的浓度
2.(2022·广西桂林·高二期末)在一定条件下的密闭容器中,反应 达到平衡,下列操作能使气体颜色加深的是
A.增大B.降低温度C.减小容器体积D.加入催化剂
3.(2022·河南·高二阶段练习)如图表示某一恒容密闭容器中不同温度(T)和压强(p)对反应2L(g)⇌2M(g)+N(g) △H>0的影响,且p2>p1。图中纵轴表示的意义可能是
A.容器中混合气体的密度B.混合气体中M的百分含量
C.平衡常数KD.
4.(2022·云南保山·高二期中)反应X(g)+Y(g)⇌3Z(g) △H<0,达到平衡时,下列说法正确的是
A.减小容器体积,平衡向右移动B.恒容时充入He气,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大D.降低温度,Y的转化率增大
5.(2022·四川达州·高二期末)下列叙述中不能用勒夏特列原理解释的是
A.碳酸钙不溶于水,但溶于盐酸
B.向溶液中加入固体后颜色变深
C.工业上选择温度为500℃合成氨
D.将,溶液加热蒸干不能得到固体
6.(2022·上海市第二中学高二期末)对于平衡体系,增大压强时(其他条件不变),C的含量减少,则下列关系中正确的是
A.B.C.D.
7.(2022·浙江·高二阶段练习)已知反应:。一定条件下,分别在甲、乙、丙3个体积可变的密闭容器中加入和(起始压强相同),反应体系中各物质的量相关数据如下:
下列说法中,不正确的是
A.内:
B.若时乙处于平衡状态,则甲一定也达到化学平衡状态
C.可能
D.丙中,
8.(2022·全国·高二)2NO+O22NO2,图中的曲线是表示其他条件一定时,反应中NO的平衡转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)> v(逆)的是
A.a点B.b点C.c点D.d点
9.(2022·上海市西南位育中学高二期末)在溶液中存在平衡。现要使平衡向逆方向移动且使增大的是
A.加热B.通入HCl气体C.加入NaOH溶液D.加水稀释
10.(2022·四川达州·高二期末)在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得A的浓度为。保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,再达到平衡时,测得A的浓度变为。下列有关判断不正确的是
A.C的体积分数增大了B.A的转化率降低了
C.平衡向正反应方向移动D.
培优第二阶——拓展培优练
11.(2022·四川·乐山市教育科学研究所高二期末)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.新制氯水光照下颜色变浅
B.CaCO3不溶于水,但溶于盐酸
C.向K2Cr2O7溶液滴入浓硫酸,橙色加深
D.2NO2(g)N2O4(g)平衡体系加压后颜色加深
12.(2022·广西钦州·高二期末)对已达平衡的下列反应:,若增大压强,则所产生的影响正确的是
A.正、逆反应速率都增大,平衡不发生移动
B.正、逆反应速率都增大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
D.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
13.(2022·陕西渭南·高二期末)在温度T1时,向一体积固定为2L的密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0,5min后反应达到平衡,CO2的转化率为20%。下列说法正确的是
A.前5min,平均反应速率v(H2)=0.06ml(L·min)
B.该温度下反应平衡常数的值为
C.当v正(CO2)=3v逆(H2)时,说明反应已达到平衡状态
D.若平衡后升温,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡左移
14.(2022·湖南·益阳平高学校高二期末)一定条件下,反应在恒容密闭容器中进行,关于该反应的说法错误的是
A.生成2mlNO的同时生成2ml,则反应达到平衡状态
B.反应平衡后升高温度如果气体颜色变浅,则反应是吸热反应
C.减小容器的体积增大压强,则NO气体的浓度一定减小
D.平衡后不改变其他条件,向容器中再充入一定量的,再次平衡后的体积分数比原平衡大
15.(2023·河南·濮阳市油田第二高级中学高二期末)将不同量的CO(g)和(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,发生反应,得到如下三组数据:
下列说法错误的是
A.该反应的
B.实验1中,前5min用CO表示的反应速率为0.16
C.实验2中,平衡常数
D.实验3与实验2相比,改变的条件可能是升高温度
16.(2022·福建·莆田华侨中学高二期中)采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应如下:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g),在一容积可变的密闭容器中充有10mlCO和20ml H2,在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、 压强(p)的关系如图所示。则下列符合题意的是
A.B点的速率比C点的大
B.A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为:KA=KB>KC
C.若达到平衡状态A时,容器的体积为10L,则在平衡状态B时容器的体积为5L
D.若增大H2的浓度,则CO 和H2的平衡转化率(α)均会增大
17.(2022·山西·临汾第一中学校高二期末)密闭容器中发生反应: ,根据下列图像,回答问题:
(1)下列时刻所改变的外界条件是_______;_______;_______。
(2)反应速率最快的时间段是_______。
(3)下列措施能增大正反应速率的是_______。
A.通入B.分离出C.降温D.增大容积
18.(2023·新疆·乌鲁木齐市第三十一中学高二期中)可逆反应,在一定条件下达到平衡,若改变条件,将变化情况增大、减小、不变填入空格:
(1)升高温度,(正)_______,(逆)_______,转化率_______。
(2)使用催化剂,(正)_______,(逆)_______,的物质的量_______。
(3)保持温度和压强不变加入稀有气体,则的物质的量_______,的转化率_______。
(4)保持温度和体积不变加入稀有气体,则的转化率_______。
(5)若温度和体积不变,反应从正反应开始至平衡,在这个变化过程中,容器内气体的密度_______。
19.(2023·北京·日坛中学高二期中)利用反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)可得到清洁能源H2。
(1)该反应化学平衡常数表达式K=____。
(2)该反应的平衡常数随温度的变化如表:
从上表可以推断:此反应是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)830℃时,向容积为2L的密闭容器中充入1mlCO与1mlH2O,2min时CO为0.6ml。2min内v(CO2)=____,此时反应进行的方向是___,依据是____,可以判断该反应达到平衡的标志是____(填字母)。
a.体系的压强不再发生变化 b.混合气体的密度不变
c.CO的消耗速率与CO2的消耗速率相等 d.各组分的物质的量浓度不再改变
20.(2022·河南·高二期中)我国科学家研制出一种新型催化剂,实现了温和条件下“人工固氨”。在催化剂表面和常温常压下发生反应:。
(1)改变下列一个条件,能提高活化分子百分数的是_______(填字母)。
A.增大反应物浓度 B.加入高效催化剂 C.适当升温 D.增大压强
(2)在某恒温恒容密闭容器中充入足量液态水和N2,达到平衡后,再充入少量N2,N2的平衡转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。达到平衡后,液化分离NH3,其目的是_______。
(3)在总压强恒定为16 kPa和T K条件下,向某密闭容器中充入足量液态水,再充入N2(g)和Ar(g)的混合气体(Ar不参与反应),发生上述反应,起始时混合气体中N2的体积分数与N2的平衡转化率的关系如图所示。
①保持总压强和温度不变,充入Ar(g)与不充入相比,N2的平衡转化率增大的原因是_______。
②计算T K时上述反应的平衡常数Kp=_______(kPa)5(只列计算式,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
21.(2022·北京东城·高二期末)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其反应为:。
(1)合成氨生产流程示意图如下。
①流程中,有利于提高原料利用率的措施是___________;有利于提高单位时间内氨的产率的措施有___________。
②干燥净化中,有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO,其反应为:。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理?请提出你的建议:___________。
(2)实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其它条件不变时,不同温度(、、)、压强下,平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。
①曲线a对应的温度是___________。
②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是___________。
容器
温度/
起始时物质的量/
时物质的量/
n(H2)
n(I2)
n(HI)
甲
1
1
0.5
乙
2
2
0.8
丙
2
2
a
实验序号
温度/℃
起始量/ml
平衡量/ml
达到平衡所需时间/min
CO
1
650
4
2
1.6
5
2
900
2
1
0.4
3
3
2
1
0.4
1
温度/℃
400
500
830
1000
平衡常数K
10
9
1
0.6
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 影响化学平衡的因素
培优第一阶——基础过关练
1.(2022·贵州·高二学业考试)在一定条件下,恒容密闭容器中反应达到平衡后,能使B的浓度增大的措施是
A.降温B.升温C.使用催化剂D.减少A的浓度
【答案】B
【详解】A.该反应正反应是吸热反应,降低温度,平衡逆向移动,B的浓度减小,A错误;
B.该反应正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,B的浓度增大,B正确;
C.加入催化剂,平衡不移动,B的浓度不变,C错误;
D.减少A的浓度,平衡逆向移动,B的浓度减小,D错误;
故选B。
2.(2022·广西桂林·高二期末)在一定条件下的密闭容器中,反应 达到平衡,下列操作能使气体颜色加深的是
A.增大B.降低温度C.减小容器体积D.加入催化剂
【答案】C
【详解】A.该反应为气相反应,没有H+,因此增大c(H+)不影响平衡,c(I2)不变,颜色不变,A不符合题意;
B.根据勒夏特列原理,降低温度,平衡正向移动,c(I2)减小,颜色变浅,B不符合题意;
C.减小体积,平衡不移动,但c(I2)增大,颜色变深,C符合题意;
D.加入催化剂不影响平衡移动,c(I2)不变,颜色不变,D不符合题意;
故选C。
3.(2022·河南·高二阶段练习)如图表示某一恒容密闭容器中不同温度(T)和压强(p)对反应2L(g)⇌2M(g)+N(g) △H>0的影响,且p2>p1。图中纵轴表示的意义可能是
A.容器中混合气体的密度B.混合气体中M的百分含量
C.平衡常数KD.
【答案】B
【详解】A.恒容条件下反应,容器体积不变,气体总质量不变,密度一直保持不变,改变压强无影响,A错误;
B.该反应正向气体分子数减少,增大压强,平衡逆向移动,混合气体中M的百分含量减小,B正确;
C.平衡常数只与温度有关,相同温度下,不同压强条件下的平衡常数应相同,C错误;
D.该反应正向气体分子数减少,增大压强,平衡逆向移动,混合气体中M的物质的量减少,L的物质的量增加,n(L)/n(M)比值增大,D错误;
故选B。
4.(2022·云南保山·高二期中)反应X(g)+Y(g)⇌3Z(g) △H<0,达到平衡时,下列说法正确的是
A.减小容器体积,平衡向右移动B.恒容时充入He气,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大D.降低温度,Y的转化率增大
【答案】D
【详解】A.该反应气态物质反应前后总物质的量不相等,减小体积平衡向左移动,故A错误;
B.恒容时充入He气,各物质速率不变,平衡不移动,产率不变,故B错误;
C.增大X物质浓度,平衡正向移动,但X的转化率减小,故C错误;
D.降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,故D正确;
故答案选D。
5.(2022·四川达州·高二期末)下列叙述中不能用勒夏特列原理解释的是
A.碳酸钙不溶于水,但溶于盐酸
B.向溶液中加入固体后颜色变深
C.工业上选择温度为500℃合成氨
D.将,溶液加热蒸干不能得到固体
【答案】C
【详解】A.碳酸钙在水中存在沉淀溶解平衡,碳酸根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体,促使碳酸钙溶解,能用勒夏特列原理解,A项不符合题意;
B.溶液中加入少量KSCN固体后颜色变深,因为加入KSCN后溶液中硫氰根离子浓度增大,平衡向着生成硫氰化铁的方向移动,溶液颜色变深,可用勒夏特列原理解释,B项不符合题意;
C.合成氨反应为放热反应,工业合成氨时选择高温会极大加快反应速率,但平衡逆向移动,降低氨的产率,不能用勒夏特列原理解释,C项符合题意;
D.溶液中存在铁离子的水解平衡,加热后铁离子的水解程度增大,由于氯化氢易挥发,蒸干后得到氢氧化铁,无法得到固体,能够用勒夏特列原理解释,D项不符合题意;
答案选C。
6.(2022·上海市第二中学高二期末)对于平衡体系,增大压强时(其他条件不变),C的含量减少,则下列关系中正确的是
A.B.C.D.
【答案】A
【详解】对于平衡体系:,增大压强,C的含量减少,说明加压平衡逆向移动,即逆反应为气体分子数减少的方向,则,答案选A。
7.(2022·浙江·高二阶段练习)已知反应:。一定条件下,分别在甲、乙、丙3个体积可变的密闭容器中加入和(起始压强相同),反应体系中各物质的量相关数据如下:
下列说法中,不正确的是
A.内:
B.若时乙处于平衡状态,则甲一定也达到化学平衡状态
C.可能
D.丙中,
【答案】B
【详解】A.甲与丙的反应温度、因为恒压容器,起始压强相相同,起始投料丙是甲的2倍,故丙的体积是甲的体积的2倍,根据反应可知反应前后的气体的量不变,故反应前后的体积也不变,由此可知甲丙反应速率相同,根据反应速率之比等于化学计量数之比,2v(H2)甲=v(HI)丙,A正确;
B.甲乙因为恒压容器,起始压强相相同,起始投料乙是甲的2倍,故乙的体积是甲的体积的2倍,但是反应达到5min时,甲中HI的量2倍的大于乙中HI的量,有两种可能,一种可能,T1 >T2,乙的反应速率的小,反应慢,5min时未达到平衡,另一种可能, T1
故选B。
8.(2022·全国·高二)2NO+O22NO2,图中的曲线是表示其他条件一定时,反应中NO的平衡转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)> v(逆)的是
A.a点B.b点C.c点D.d点
【答案】C
【详解】A.该图中的曲线表示其他条件一定时,反应中NO的平衡转化率与温度的关系曲线,a点在曲线上,已达到平衡,故A项错误;
B.b点在曲线上,已达到平衡,故B项错误;
C.c点在曲线下方,NO的转化率小于平衡时的转化率,平衡正向移动,未达到平衡,v(正)> v(逆),故C项正确;
D.d点在曲线上方,NO的转化率大于平衡时的转化率,平衡逆向移动,未达到平衡,v(正)< v(逆),故D项错误。
故答案选C。
9.(2022·上海市西南位育中学高二期末)在溶液中存在平衡。现要使平衡向逆方向移动且使增大的是
A.加热B.通入HCl气体C.加入NaOH溶液D.加水稀释
【答案】B
【详解】A.加热促进平衡正向移动,增大,但是与题意不符,A错误;
B.通入HCl气体,氯化氢溶于水氢离子浓度增加,且平衡逆向移动,B正确;
C.加入NaOH溶液中和氢离子,故氢离子浓度减小,平衡正向移动,C错误;
D.加水稀释,氢离子浓度减小,D错误;
答案选B。
10.(2022·四川达州·高二期末)在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得A的浓度为。保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,再达到平衡时,测得A的浓度变为。下列有关判断不正确的是
A.C的体积分数增大了B.A的转化率降低了
C.平衡向正反应方向移动D.
【答案】B
【分析】保持温度不变,将平衡后容器的容积压缩到原来的一半,气体压强增大,若平衡不发生移动,A的浓度为1.0ml/L,由再达到平衡时,A的浓度为0.9ml/L可知,平衡向正反应方向移动,该反应是气体体积减小的反应,。
【详解】A.由分析可知,增大压强,平衡向正反应方向移动,C的体积分数增大,故A正确;
B.由分析可知,增大压强,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,故B错误;
C.由分析可知,增大压强,平衡向正反应方向移动,故C正确;
D.由分析可知,增大压强,平衡向正反应方向移动,该反应是气体体积减小的反应,,故D正确;
故选B。
培优第二阶——拓展培优练
11.(2022·四川·乐山市教育科学研究所高二期末)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.新制氯水光照下颜色变浅
B.CaCO3不溶于水,但溶于盐酸
C.向K2Cr2O7溶液滴入浓硫酸,橙色加深
D.2NO2(g)N2O4(g)平衡体系加压后颜色加深
【答案】D
【分析】勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒夏特列原理不适用。
【详解】A.氯水中存在平衡,光照HClO分解,溶液中HClO浓度降低,平衡向生成HClO方向移动,可用勒夏特列原理解释,故A不选;
B.CaCO3存在溶解平衡:,和H+反应生成CO2,促进CaCO3溶解,所以能用勒夏特里原理解释,故B不选;
C.K2Cr2O7溶液存在平衡:,滴入浓硫酸导致溶液中c(H+)增大,平衡逆向移动,溶液中c()增大,则溶液橙色加深,所以能用平衡移动原理解释,故C不选;
D.增大压强后,平衡正向移动,但增大压强导致反应体系的体积减小,平衡时c(NO2)大于原来平衡浓度,则气体颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,故D选;
故选:D。
12.(2022·广西钦州·高二期末)对已达平衡的下列反应:,若增大压强,则所产生的影响正确的是
A.正、逆反应速率都增大,平衡不发生移动
B.正、逆反应速率都增大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
D.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
【答案】B
【详解】B是固体,故该反应为气体体积增大的可逆反应,增大压强,各气体物质浓度均增大,所以正逆反应速率都加快,但平衡向气体体积减小的方向进行,即平衡向逆反应方向移动;
答案选B。
13.(2022·陕西渭南·高二期末)在温度T1时,向一体积固定为2L的密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0,5min后反应达到平衡,CO2的转化率为20%。下列说法正确的是
A.前5min,平均反应速率v(H2)=0.06ml(L·min)
B.该温度下反应平衡常数的值为
C.当v正(CO2)=3v逆(H2)时,说明反应已达到平衡状态
D.若平衡后升温,正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡左移
【答案】A
【详解】A.由题意知,前5min,CO2的变化量为0.2ml,则H2的变化量为0.6ml,v(H2)=0.06ml(L·min),A正确;
B.向体积为2L的密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2发生上述反应,5min后反应达到平衡,CO2的转化率为20%,可列出三段式(单位为ml/L):,则该温度下反应平衡常数为,B错误;
C.当3v正(CO2)= v逆(H2)时,说明反应已达到平衡状态,C错误;
D.平衡后升温,正反应速率增大,逆反应速率增大,因反应放热反应,平衡左移,D错误;
故答案为A。
14.(2022·湖南·益阳平高学校高二期末)一定条件下,反应在恒容密闭容器中进行,关于该反应的说法错误的是
A.生成2mlNO的同时生成2ml,则反应达到平衡状态
B.反应平衡后升高温度如果气体颜色变浅,则反应是吸热反应
C.减小容器的体积增大压强,则NO气体的浓度一定减小
D.平衡后不改变其他条件,向容器中再充入一定量的,再次平衡后的体积分数比原平衡大
【答案】C
【详解】A.生成2mlNO为正反应方向,生成2ml NO2为逆反应方向,物质的量变化之比为化学计量数之比,故正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A正确;
B.反应平衡后升高温度如果气体颜色变浅,平衡正向移动,反应是吸热反应 ,B正确;
C.减小容器的体积=增大压强,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,平衡逆向移动但并不能抵消NO浓度的增大,故NO气体的浓度一定增大,C错误;
D.平衡后不改变其他条件,向容器中再充入一定量的NO2,根据勒夏特列原理,平衡会正向移动移动但是并不能抵消NO2体积分数的增大,故再次平衡后 NO2的体积分数比原平衡大,D正确;
故选C。
15.(2023·河南·濮阳市油田第二高级中学高二期末)将不同量的CO(g)和(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,发生反应,得到如下三组数据:
下列说法错误的是
A.该反应的
B.实验1中,前5min用CO表示的反应速率为0.16
C.实验2中,平衡常数
D.实验3与实验2相比,改变的条件可能是升高温度
【答案】D
【详解】A.由表中数据可知,反应达到平衡时,650℃条件下实验1中生成物二氧化碳的物质的量为1.6ml,900℃条件下实验2中二氧化碳的物质的量为0.4ml,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,反应ΔH<0,故A正确;
B.由表中数据可知,实验1中,前5min一氧化碳的反应速率为=0.16 ml/(L·min),故B正确;
C.由表中数据可知,900℃条件下实验2中二氧化碳的物质的量为0.4ml,则平衡时一氧化碳、水蒸气、二氧化碳、氢气的浓度分别为=0.8ml/L、=0.3ml/L、=0.2ml/L、=0.2ml/L,化学平衡常数K==,故C正确;
D.由表中数据可知,实验3与实验2相比,反应达到平衡时,二氧化碳的物质的量不变,说明条件改变平衡不移动,则改变的条件不可能是升高温度,故D错误;
故选D。
16.(2022·福建·莆田华侨中学高二期中)采用CO与H2反应合成再生能源甲醇,反应如下:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g),在一容积可变的密闭容器中充有10mlCO和20ml H2,在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、 压强(p)的关系如图所示。则下列符合题意的是
A.B点的速率比C点的大
B.A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为:KA=KB>KC
C.若达到平衡状态A时,容器的体积为10L,则在平衡状态B时容器的体积为5L
D.若增大H2的浓度,则CO 和H2的平衡转化率(α)均会增大
【答案】B
【详解】A.由图可知,C点的反应温度高于B点,温度越高,反应速率越大,则C点的速率比B点的大,故A不符合题意;
B.平衡常数是温度函数,温度不变,平衡常数不变,由图可知,A、B、C三点的温度大小顺序为C>A=B,温度升高,一氧化碳的平衡转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,该反应是放热反应,反应的化学平衡常数减小,则A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA=KB>KC,故B符合题意;
C.由图可知,A、B的反应温度相同,反应的平衡常数相等,A点一氧化碳的转化率为50%,由容器的体积为10L可知,平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的浓度为(1—1×50%)ml/L=0.5ml/L、(2—1×50%×2)ml/L=1ml/L、1×50%ml/L=0.5ml/L,反应的平衡常数KA==1;B点一氧化碳的转化率为80%,由容器的体积为5L可知,平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的浓度为(2—2×50%)ml/L=1ml/L、(4—2×50%×2)ml/L=2ml/L、2×50%ml/L=1ml/L,反应的平衡常数KB ==0.25, 由计算结果可知,A、B的平衡常数不相等,则若达到平衡状态A时,容器的体积为10L,在平衡状态B时容器的体积不可能为5L,故C不符合题意;
D.增大氢气浓度,平衡向正反应方向移动,氢气的转化率减小,故D不符合题意;
故选B。
17.(2022·山西·临汾第一中学校高二期末)密闭容器中发生反应: ,根据下列图像,回答问题:
(1)下列时刻所改变的外界条件是_______;_______;_______。
(2)反应速率最快的时间段是_______。
(3)下列措施能增大正反应速率的是_______。
A.通入B.分离出C.降温D.增大容积
【答案】(1) 升高温度 加入催化剂 减小压强
(2)
(3)A
【解析】(1)该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,t0~t1段,正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,t1~t2段,正逆反应速率都增大,但v正<v逆,则平衡逆向移动,因为该反应前后气体体积改变,所以改变的条件只能是升高温度;
t3~t4段,正逆反应速率都增大且相等,则改变条件是加入催化剂;
t4~t5段,正逆反应速率都减小,且v正<v逆,则平衡逆向移动,改变的条件是减小压强,故答案为:升高温度;加入加催化剂;减小压强;
(2)反应速率最大时应该是纵坐标最大时,反应速率最大的时间段是t3~t4段,故答案为:t3~t4段;
(3)A.通入可增加反应物的浓度,能增大正反应速率,A选;
B.分离出,生成物浓度减小,反应物浓度不变,不能增大正反应速率,B不选;
C.降温使正反应速率减慢,C不选;
D.增大容积,反应物浓度减小,正反应速率减慢,D不选;
故选:A。
18.(2023·新疆·乌鲁木齐市第三十一中学高二期中)可逆反应,在一定条件下达到平衡,若改变条件,将变化情况增大、减小、不变填入空格:
(1)升高温度,(正)_______,(逆)_______,转化率_______。
(2)使用催化剂,(正)_______,(逆)_______,的物质的量_______。
(3)保持温度和压强不变加入稀有气体,则的物质的量_______,的转化率_______。
(4)保持温度和体积不变加入稀有气体,则的转化率_______。
(5)若温度和体积不变,反应从正反应开始至平衡,在这个变化过程中,容器内气体的密度_______。
【答案】(1) 增大 增大 减小
(2) 增大 增大 不变
(3) 减小 减小
(4)不变
(5)不变
【解析】(1)升高温度任何反应的反应速率均加快,则升高温度,(正)增大,(逆)增大,升高温度,平衡向着吸热反应方向移动,即向逆向移动,转化率减小,故答案为:增大;增大;减小;
(2)使用催化剂,能够同等幅度的加快正、逆反应速率,导致(正)增大,(逆)增大,但平衡不移动,的物质的量不变,故答案为:增大;增大;不变;
(3)保持温度和压强不变加入稀有气体,则反应体系容器体积增大,相当于减小平衡体系的压强,平衡向着气体体积增大的方向移动,即向逆反应方向移动,则的物质的量减小,的转化率减小,故答案为:减小;减小;
(4)保持温度和体积不变加入稀有气体,则反应体系的容器体积不变,各物质的浓度不变,正逆反应速率不变,仍然相等,平衡不移动,则的转化率不变,故答案为:不变;
(5)若温度和体积不变,反应从正反应开始至平衡,在这个变化过程中,根据质量守恒定律可知,反应前后气体的质量不变,则容器内气体的密度不变,故答案为:不变。
19.(2023·北京·日坛中学高二期中)利用反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)可得到清洁能源H2。
(1)该反应化学平衡常数表达式K=____。
(2)该反应的平衡常数随温度的变化如表:
从上表可以推断:此反应是____(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)830℃时,向容积为2L的密闭容器中充入1mlCO与1mlH2O,2min时CO为0.6ml。2min内v(CO2)=____,此时反应进行的方向是___,依据是____,可以判断该反应达到平衡的标志是____(填字母)。
a.体系的压强不再发生变化 b.混合气体的密度不变
c.CO的消耗速率与CO2的消耗速率相等 d.各组分的物质的量浓度不再改变
【答案】(1)
(2)放热
(3) 正向进行 Qc
(2)由表格数据可知,温度升高,K值减小,说明平衡逆向移动,故此反应为放热反应;
(3)830℃时,向容积为2L的密闭容器中充入1mlCO与1mlH2O,2min时CO为0.6ml,2min内v(CO)= ,反应中各物质反应速率比等于系数比,故v(CO2)= v(CO)= ;
由三段式可知:
此时
b.混合气体的总质量不变,容器体积恒容,故密度不变,b错误;
c.CO的消耗速率与CO2的消耗速率相等,则说明正反应速率等于逆反应速率,达到平衡状态,c正确;
d.各组分的物质的量浓度不再改变,说明反应达到平衡,d正确;
故选cd。
20.(2022·河南·高二期中)我国科学家研制出一种新型催化剂,实现了温和条件下“人工固氨”。在催化剂表面和常温常压下发生反应:。
(1)改变下列一个条件,能提高活化分子百分数的是_______(填字母)。
A.增大反应物浓度 B.加入高效催化剂 C.适当升温 D.增大压强
(2)在某恒温恒容密闭容器中充入足量液态水和N2,达到平衡后,再充入少量N2,N2的平衡转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。达到平衡后,液化分离NH3,其目的是_______。
(3)在总压强恒定为16 kPa和T K条件下,向某密闭容器中充入足量液态水,再充入N2(g)和Ar(g)的混合气体(Ar不参与反应),发生上述反应,起始时混合气体中N2的体积分数与N2的平衡转化率的关系如图所示。
①保持总压强和温度不变,充入Ar(g)与不充入相比,N2的平衡转化率增大的原因是_______。
②计算T K时上述反应的平衡常数Kp=_______(kPa)5(只列计算式,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)BC
(2) 减小 提高原料的利用率,制得更多的产物NH3,达到固氮的目的;
(3) 在保持总压强和温度不变,充入Ar(g)相当于减小反应体系的压强,化学平衡向气体体积扩大的正反应方向移动,从而使更多N2反应,故其转化率增大 3.6×4.84
【解析】(1)A.增大反应物浓度,单位体积内分子总数增加,活化分子数也增加,但活化分子百分数不变,A不符合题意;
B.加入高效催化剂能够降低反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,但单位体积内分子总数不变,而活化分子数增加,故活化分子百分数增加,B符合题意;
C.适当升温可以使物质的分子内能增加,使更多的普通分子变为活化分子,但单位体积内分子总数不变,而活化分子数增加,故活化分子百分数增加,C符合题意;
D.增大压强会导致反应物浓度增大,使单位体积内分子总数增加,活化分子数增加,但活化分子百分数不变,D不符合题意;
故合理选项是BC;
(2)在某恒温恒容密闭容器中充入足量液态水和N2,达到平衡后,再充入少量N2,化学平衡正向移动,但平衡移动趋势的微弱的,平衡消耗N2的物质的量远小于投入N2的物质的量的增加,最终导致N2平衡转化率降低,但可以使另外一种反应物H2O的平衡转化率会增加;
达到平衡后,液化分离NH3,即减小了生成物的浓度,化学平衡正向移动,可以提高原料的利用率,从而制得更多的NH3,达到更好的固氮作用的目的;
(3)①保持总压强和温度不变,充入Ar(g)与不充入相比,相当于反应体系中N2的压强减小,即减小反应体系的压强,根据平衡移动原理,减小压强,化学平衡会向气体体积扩大的正反应方向移动,从而导致N2的平衡转化率增大;
②假设反应开始时Ar的物质的量是a ml,则N2的物质的量为时n(N2)=,根据图像可知在T K时N2的平衡转化率是40%,则反应的N2的物质的量为n(N2)=1.5a ml×0.4=0.6a ml, 根据物质反应转化关系可知平衡时n(N2)=0.9a ml,n(NH3)=1.2a ml,n(O2)=,平衡时气体总物质的量为n(总)=0.9a ml+1.2a ml+0.9a ml+a ml=4a ml,则该温度下该反应的化学平衡常数Kp=。
21.(2022·北京东城·高二期末)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其反应为:。
(1)合成氨生产流程示意图如下。
①流程中,有利于提高原料利用率的措施是___________;有利于提高单位时间内氨的产率的措施有___________。
②干燥净化中,有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO,其反应为:。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理?请提出你的建议:___________。
(2)实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其它条件不变时,不同温度(、、)、压强下,平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。
①曲线a对应的温度是___________。
②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是___________。
【答案】(1) 加压10Mpa~30Mpa、冷却液化氨、原料气循环利用 干燥净化、加压10Mpa~30Mpa、原料气的循环利用、铁触媒400~500°C 在减压下加热吸收CO后的铜氨废液、用硫酸溶液吸收氨气、并收集纯净的CO
(2) 200℃ Q=M>N
【解析】(1)①是气体分子总数减小的放热反应,增大压强可促使平衡右移提高原料利用率,采用迅速冷却的方法使氨气液化并及时分离可降低速率、但促使平衡正向移动提高原料利用率;原料气循环使用能使原料气的浓度保持一定能提高N2、H2的转化率,则流程中有利于提高原料利用率的措施是加压、冷却液化氨、原料气循环利用;增大压强可提高反应速率且促使平衡右移,升温虽然使平衡左移但能提高催化剂活性大幅度提高反应速率,干燥净化能防止催化剂中毒,故有利于提高单位时间内氨的产率的措施有干燥净化、加压10Mpa~30Mpa、原料气的循环利用、铁触媒400~500°C。
②反应为放热的、气体体积缩小的可逆反应,升温、减压可促使平衡左移,产生的混合气体用硫酸溶液吸收氨气后可回收CO、铜氨溶液可进行重复利用,故答案为:对吸收CO后的铜氨废液在减压下加热、用硫酸溶液吸收氨气、并收集纯净的CO。
(2)①是气体分子总数减小的放热反应,降温可促使平衡右移、温度越低氨气的百分含量越高,所以,曲线a对应的温度是200℃。
②K只受温度影响,该反应温度升高时K值减小,b是400℃,c是600℃,上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N),故答案为Q=M>N。
容器
温度/
起始时物质的量/
时物质的量/
n(H2)
n(I2)
n(HI)
甲
1
1
0.5
乙
2
2
0.8
丙
2
2
a
实验序号
温度/℃
起始量/ml
平衡量/ml
达到平衡所需时间/min
CO
1
650
4
2
1.6
5
2
900
2
1
0.4
3
3
2
1
0.4
1
温度/℃
400
500
830
1000
平衡常数K
10
9
1
0.6
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