高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡精品导学案，共12页。


有关反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)，正反应为放热反应。若在容积可变的密闭容器中，下列对图像的分析中不正确的是

A．图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响
B．图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小体积)或使用催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高
D．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且乙使用了催化剂
【答案】D
【解析】A．该反应放热，升高温度速率都增大且平衡向逆反应方向移动，图象符合，A正确；
B．由于反应中反应前后气体的体积不变，则增大压强平衡不移动，催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，图象符合，B正确；
C．该反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低，图象符合，C正确；
D．催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，图象不符合，D错误；
故选D。
2．在其他条件不变时，改变某一外界条件对反应化学平衡的影响，得到如图所示的图像(p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)，下列说法不正确的是
A．在Ⅰ中，若，则>
B．在Ⅱ中，若a→b为使用合适的催化剂，则A的转化率不变
C．在Ⅲ中，随着B的起始物质的量的增加，在m点时，达到最大值，则m点反应物A与B的投料量比为 x：y
D．在Ⅳ中，若T1>T2，则该反应的平衡常数>；若T1【答案】D
【解析】A．在Ⅰ中，若x+y>z，则压强增大平衡向右移动，所以α变大，可以推出p1>p2，A正确；
B．催化剂只能改变达到平衡需要的时间，不能改变平衡转化率，B正确；
C．在Ⅲ中，随着B的起始物质的量的增加，φ(C)逐渐增大而后逐渐减小，当到达最大值时A与B的投料量比为 x：y，C正确；
D．在Ⅳ中，若T1>T2，说明温度升高平衡正向移动，正反应是吸热反应，则该反应的平衡常数K1>K2；若T1K2，D错误；
故选D。
3．下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是
A．a是其他条件一定时A(g)+3B(g)2C(g)，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH＜0
B．b反应A(g)+3B(g)2C(g)建立的平衡过程中，曲线I比曲线II反应时活化能低
C．c反应A(g)+B(g)2C(g)是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强P1>P2
D．d反应FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后，化学反应速率随时间变化的图像
【答案】B
【解析】A．由图像a可知，反应平衡时升高温度，反应正向移动，故该反应正向移动应该是吸热反应，即正反应ΔH>0，A错误；
B．由图像b可以看出，条件Ⅰ反应速率较快且不改变A的平衡体积分数，故条件Ⅰ是加入催化剂，曲线I比曲线II反应时活化能低，B正确；
C．c反应的反应物化学计量数之和等于生成物计量数之和，故改变压强，平衡不发生移动，由于逐渐加入B，A的转化率增大，C错误；
D．d反应的本质是Fe3++3SCN- f Fe(SCN)3，K+和Cl-不参与反应，溶入少量KCl晶体后，平衡不移动，不会出现图d变化，D错误；
故答案为：B。
4．下列有关化学平衡图像描述正确的是
A．图像甲代表任何可逆反应中生成物浓度随温度的变化关系图
B．图像乙表示反应的化学方程式为：2Z(s)⇌3X(g)+2Y(g)
C．图像丙代表在10L容器、850℃时反应，到4min时，反应放出51.6kJ的热量
D．图像丁代表在一定温度下发生反应A(g)+B(g)⇌2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，其在20～40min之间的平衡常数不相等
【答案】C
【解析】A．温度升高，平衡向吸热方向移动；甲图只代表正反应是吸热反应的图像，A项错误；
B．反应物Z不一定为固体且Z的化学计量数为3，B项错误；
C．由图像可知，在10L容器、850℃时反应，到4min时，参加反应物质的物质的量为(0.30ml/L-0.18ml/L)×10L=1.2ml，根据方程式可知，反应放出的热量为1.2ml×43kJ/ml=51.6kJ，C项正确；
D．由图像可知，A、B的化学计量数相等，则30min时，A、B、C的浓度减小且减小幅度相同，故采用减小压强的措施，平衡常数只与温度有关，此时的平衡常数不变，D项错误；
答案选C。
5．化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果，下列图像描述正确的是
A．图①可以表示某化学平衡体系改变温度后，反应速率随时间的变化
B．图④中曲线表示反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)△H＜0逆反应的平衡常数K随温度的变化
C．图②中a、b曲线分别表示反应CH2＝CH2(g)＋H2(g)→CH3CH3(g)△H＜0未使用和使用催化剂时，反应过程中的能量变化
D．图③表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)⇌3C(g)+D(g)的影响，且甲的压强大
【答案】B
【解析】A．当其他条件不变时，升高温度，正逆反应速率均加快；降低温度，正逆反应速率均减慢；与图像不符，故A错误；
B．2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) △H＜0，升高温度，平衡逆向移动，正反应平衡常数减小、逆反应平衡常数增大，故B正确；
C．使用催化剂能降低反应的活化能，图②中a表示使用催化剂反应过程中的能量变化，b表示未使用催化剂反应过程中的能量变化，故C错误；
D．2A(g)+2B(g)⇌3C(g)+D(g)反应前后气体系数和相同，增大压强反应速率加快，但平衡不移动，图③表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)⇌3C(g)+D(g)的影响，乙的压强大，故D错误；
选B。
科学家研究高效催化剂对汽车尾气进行无害化处理，其反应原理为2CO(g)+2NO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) △H。回答下列问题：
(1)某温度下，在密闭容器中该反应达到化学平衡后，只改变一种条件对该反应的正、逆反应速率的影响如图甲所示。

①加催化剂对反应速率影响的图像是 (填字母，下同)。
②适当升高温度对反应速率影响的图像是A，该反应的正反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
③图像D改变的条件是 (任写一条)。
(2)在密闭容器中充入CO和NO共，发生反应 ，CO的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如图乙所示[起始投料比]。
①该反应的化学平衡常数表达式是 。
②图中a、b、c三点对应的平衡常数、、相对大小关系是 ，、、相对大小关系是 。
③若，温度为，反应达到平衡所用的时间为，CO的平衡转化率为40％。达平衡过程中平均反应速率 ，平衡时混合气体总物质的量＝ ；若时，该容器中此四种物质均为，则此时v(正) (填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。
【答案】(1) C 放热 增大体积或减小压强
K=c(N2)·c2(CO2)c2(CO)·c2(NO) Ka>Kb=Kc m1>m2>m3 0.01 0.9 ＜
【解析】（1）①加催化剂对正逆反应速率影响程度相同，都是同等程度的改变速率，平衡不移动，因此反应速率影响的图像是C；故答案为：C。
②适当升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡逆向移动，逆向是吸热反应，则该反应的正反应是放热反应；故答案为：放热。
③图像D速率降低，平衡逆向移动，逆向是体积增大的反应，则改变的条件是增大体积或减小压强；故答案为：增大体积或减小压强。
（2）①根据反应方程式得到该反应的化学平衡常数表达式是K=c(N2)·c2(CO2)c2(CO)·c2(NO)；故答案为：K=c(N2)·c2(CO2)c2(CO)·c2(NO)。
②b、c点温度相同，则平衡常数相等即Kb=Kc，b点温度高于a点温度，CO转化率降低，平衡逆向移动，则平衡常数减小即则Ka＞Kb，则图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc相对大小关系是Ka>Kb=Kc；以T1分析，从下到上，CO转化率增大，说明不断增大NO的物质的量，则m不断增大，即m1、m2、m3相对大小关系是m1>m2>m3；故答案为：Ka>Kb=Kc；m1>m2>m3。
③若m2=11，则CO、NO物质的量分别为0.5ml、0.5ml，温度为T1，反应达到平衡所用的时间为10min，CO的平衡转化率为40％，
2CO(g) + 2NO(g) f 2CO2(g) + N2(g)
开始 0.5ml 0.5ml 0 0
转化 0.2ml 0.2ml 0.2ml 0.1ml
平衡 0.3ml 0.3ml 0.2ml 0.1ml，达平衡过程中平均反应速率v(N2)=0.1ml1L×10min=
0.01ml·L-1·min-1，平衡时混合气体总物质的量＝0.9ml；若T1时，K=0.11×(0.21)2(0.31)2×(0.31)2=4081，该容器中此四种物质均为2ml，Q=21×(21)2(21)2×(21)2=0.5>4081，平衡逆向移动，则此时υ(正) ＜υ(逆)；故答案为：0.01；0.9；＜。
7．完成下列填空
(1)下图表示反应CO2(g)+4H2(g)⇌2H2O(g)+CH4(g) 的反应速率与时间的关系，回答下列问题：
①由图可知、、、时都达到了平衡状态，、时都改变了外在条件，则时改变的条件为 ；
②若在时对该反应进行加压，在时达到了平衡状态，请在图中画出反应速率在时间段的变化趋势。
(2)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一外界条件对反应化学平衡的影响，得到如图所示的图像(p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)，回答下列问题：
①在Ⅰ中，若，则 (填“>”“＜”或“=”)
②在Ⅱ中，若a→b为使用合适的催化剂，则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)；
③在Ⅲ中，随着B的起始物质的量的增加，在m点时，达到最大值，则m点反应物A与B的投料量比为 ；
④在Ⅳ中，若，则该反应的平衡常数 (填“>”“＜”或“=”)。
【答案】(1) 增加反应物的浓度
(2) > 不变 x：y >
【解析】（1）t2时刻改变条件后，正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，图像为连续的，改变的条件是增大反应物浓度；该反应正向气体分子数减少，增大压强，平衡正向移动，正逆反应速率均增大，图像不连续，正反应速率大于逆反应速率，故图像为：；
（2）压强相同时，升高温度，A的转化率降低，该反应为放热反应。x+y>z，则正向气体分子数减少，增大压强，平衡正向移动，A的转化率增大，故p1>p2；催化剂不影响平衡，转化率不变；当投料比为系数比时，达到平衡时产物的体积分数最大，故投料比为x：y；该反应为放热反应，压强相同时，升高温度，平衡逆向移动，A的转化率降低，故T1K2。
8．图中是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是
A．①中表示反应速率的点是点1
B．②建立平衡的过程中，a比b的活化能高
C．③是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应
D．④是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像
【答案】A
【解析】A．由图知，随着温度的升高，B的平衡转化率下降，反应是放热反应，点1在平衡曲线的上部，此时反应会向逆向移动，此时v逆>v正，A正确；
B．由图知，曲线a与曲线b建立的是同一个平衡、但曲线a反应速率更快、因此使用了催化剂，催化剂能降低反应的活化能，则曲线a比曲线b反应时活化能低，B错误；
C．升温反应速率加快、吸热方向的速率增加得更快，由图知，升温正反应速率升增加得更快，说明正反应方向是吸热方向正反应ΔH>0，C错误；
D．平衡体系中的反应为Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3，溶液中溶入少量KCl晶体后，对化学反应速率、平衡体系均不发生影响，D错误；
故选A。
9．下列有关化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达正确的是
A．a是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应
B．II是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，Ⅰ是使用催化剂时的曲线
C．c是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像纵坐标为C的物质的量分数，压强
D．d是在平衡体系的溶液中加入少量FeCl3固体的化学反应速率随时间变化的图像
【答案】B
【解析】A．v正=v逆之后，升高温度，v正>v逆，即平衡向正向移动，升高温度，平衡向吸热反应移动，因此正向为吸热反应，正反应△H>0，故A错误；
B．催化剂能够加快化学反应速率，不会影响化学平衡，根据“先拐先平”原则可知I使用了催化剂，故B正确；
C．在相同B的量时，增大压强，平衡将向正向移动，C的物质的量分数将增大，因此p1>p2，故C错误；
D．加入少量FeCl3后，反应物浓度增大，正反应速率将大于逆反应速率，故D错误；
故答案为：B。
【点睛】改变外界条件对于平衡状态相关速率图像分析需注意：①改变条件的瞬间，正逆反应速率如何变化(判断单曲线趋势)，改变前后瞬间速率是否会相同(判断是否有连续点)；②该外界条件对于平衡如何移动(判断双曲线的相对位置关系)，若正向移动，则v(正)>v(逆)，若逆向移动，则v(正)10．下面有关化学反应速率和限度的图像和实验结论表达均正确的是
A．图①是其他条件一定时反应速率随温度变化的图像，图像表明该反应的
B．图②是在平衡体系的溶液中加入少量KCl晶体后化学反应速率随时间的变化
C．图③可能是压强对化学平衡的影响
D．图④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强
【答案】C
【解析】A.由图可知，升高温度正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，为吸热反应，可知该反应的VH>0，故A错误；
B.加入少量KCl晶体，不影响平衡移动，反应速率不变，与图像不符，故B错误；
C.为气体体积不变的反应，增大压强反应速率增大，平衡不移动，与图像一致，故C正确；
D.加入B时促进A的转化，则A的转化率增大，且为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动转化率不变，与图像不符，故D错误；
故选：C。
11．下列是有关外界条件对化学反应速率或化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是
A．A(g)+3B(g)2C(g)是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，则ΔH＞0
B．FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl是向平衡体系的溶液中加入少量KCl晶体后，化学反应速率随时间变化的图像
C．A(g)+3B(g)2C(g)是在有、无催化剂存在条件下，建立平衡过程的图像，曲线b代表使用了催化剂
D．A(g)+B(g)2C(g)是一定条件下，向含有一定量A的恒容密闭容器中逐渐加入B，达平衡时A的转化率的图像
【答案】A
【解析】A．根据图像知，升高温度，平衡向正反应方向移动，则反应的ΔH>0，A正确；
B．该反应的实质为Fe3++3SCN- f Fe(SCN)3，钾离子和氯离子不参加反应，则KCl浓度增大不影响化学反应速率，B错误；
C．使用催化剂，反应速率加快，缩短反应达到平衡的时间，故曲线a表示使用了催化剂，C错误；
D．由于不断加入B，A的转化率会一直增大不会出现下降，D错误；
答案选A。
12．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g)⇌cC(g)表示]化学平衡的影响，得到如图所示图像(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)：
分析图像，回答下列问题：
(1)在反应I中，若p1>p2，则此正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应，也是一个气体分子数 (填“减少”或“增大”)的反应。
(2)在反应II中，T1 (填“＞”“＜”或“=”)T2，该正反应为 (填“吸热”或“放热")反应。
(3)在反应III中，若T2＞T1，则此正反应为 (填“吸热”或“放热")反应。
(4)在反应IV中，a+b (填“＞”“＜”或“=”)c，若T1＞T2，则该反应 (填“能"或“不能")自发进行。
【答案】(1) 放热 减少
(2) ＜ 放热
(3)放热
(4) = 不能
【解析】（1）反应I中随着温度的升高，A的平衡转化率降低，升高温度，平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应方向为放热反应；作等温下，压强增大，A的转化率增大，即增大压强，平衡向正反应方向移动，即这是一个气体分子数减少的反应；故答案为放热；减少；
（2）根据反应Ⅱ图像，T2先达到平衡，说明T2＞T1，升高温度，n(C)降低，升高温度，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向为放热反应；故答案为＜；放热；
（3）根据反应Ⅲ图像，若T2＞T1，升高温度，C的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，则此正反应为放热反应；故答案为放热；
（4）根据反应Ⅳ，增大压强，A的转化率不变，说明反应前后气体分子数相同，即a＋b=c；若T1＞T2，升高温度，A的转化率增大，说明反应为吸热反应，则根据△G=△H-T△S>0，因此该反应不能自发进行；故答案为=；不能。
四、原理综合题
13．I、氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的化学方程式为，该反应为放热反应。当合成氨反应达到平衡后，若上述反应在2min后的～时间内反应速率与反应时间图像如图，且在每一时刻均只改变一个影响反应速率的因素，请填写下列时刻可能改变的条件：
(1)在时 ，在时 ，在时 。
II、反应在容积为2.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度0.050。温度和下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题：
(2)上述反应的温度 ，平衡常数 。(填<、>、=)
(3)温度时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：
①反应的平衡常数 。
②反应在0~5min区间的平均反应速率 。
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是___________。
A．容器中压强不变B．
C．生成aB的同时消耗aAD．混合气体的平均摩尔质量不变
【答案】(1) 增大氨气的浓度 加入催化剂 减小压强
(2) < <
(3) 0.082 0.007ml/(L·min)
(4)AD
【解析】（1）根据图像，t1时增大了生成物的浓度，平衡逆向移动；t3时加入了催化剂，平衡不移动；t4时应为减小压强，平衡逆向移动；
（2）温度越高，反应速率越大，由图可知T2先达平衡状态，说明反应速率较大，则T1小于T2，反应物转化越多说明平衡常数越大，故答案为：<；<；
（3）列三段式：
A(g) f B(g) + C(g)
起始量/ml/L 0.05
变化量/ml/L 0.05×70%=0.035 0.035 0.035
平衡量/ml/L 0.015 0.035 0.035
①反应的平衡常数K=c(B)·c(C)c(A)=0.035×≈0.082；
②反应在0～5min区间的平均反应速率v(A) = △c△t = 0.035ml/L5min = 0.007ml·L-1·min-1；
（4）A．该反应前后气体体积发生变化，容器中压强不变可以说明已达到平衡，故A正确；
B．c(A)=c(B)，不能说明反应已达到平衡状态，故B错误；
C．因为A、B的系数比为1∶1，故就算未到达平衡也能，生成a ml B的同时也会消耗a ml A，故C错误；
D．该反应前后物质的量发生变化，故混合气体的平均摩尔质量不变可以说明达到平衡状态，故D正确；
故答案为：AD。
图A
图B
图C
图D