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1、第七章 第2讲化学平衡一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1在已达到平衡的可逆反应2SO2O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的()A多余的氧气中B生成的三氧化硫中C氧气和二氧化硫中D二氧化硫、氧气和三氧化硫中解析：D化学平衡是动态平衡，加入的18O2定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。2下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是()AH2(g)Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变B2NO2(g)N
2、2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变CCaCO3(s)CO2(g)CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变DN2(g)3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持31解析：DA项，H2(g)Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，达到了平衡，选项A不符合题意；B项，2NO2(g)N2O4(g)是前后气体系数和变化的反应，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变，达到了平衡，选项B不符合题意；C项，CaCO3(s)CO2(g)CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度等于气体
3、质量和体积的比值，质量变化，体积不变，所以密度变化，当气体密度保持不变的状态是平衡状态，选项C不符合题意；D项，3H2(g)N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持31，不能证明正逆反应速率相等，不一定是平衡状态，选项D符合题意。3一定条件下，在恒压绝热容器中发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，下列有关说法正确的是()A达到化学平衡状态时，v正(N2)3v逆(H2)B容器内的压强不再变化说明反应达到化学平衡状态C升高温度，正反应速率增大，逆反应速率增大D加入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后放出热量92.4 kJ解析：CA项
4、，达到化学平衡状态时，3v正(N2)v逆(H2)，A错误；B项，反应在恒压绝热容器中进行，压强始终不变，因此不能说明反应达到化学平衡状态，B错误；C项，升高温度，正、逆反应速率均增大，C正确；D项，反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以加入1 mol N2和3 mol H2，反应达到平衡状态时，充分反应后放出热量小于92.4 kJ，D错误。4将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，下列叙述正确的是()A升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应B慢慢压缩气体体积，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅C慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增
5、大，但小于原来的两倍D恒温恒容时，充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅解析：C升高温度，气体颜色加深，则平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，A错误；首先假设平衡不移动，压缩体积即增大压强，气体颜色加深，但平衡向正反应方向移动，使混合气体的颜色在加深基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，B错误；同理，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，则压强变为原来的两倍，但平衡向正反应方向移动，使压强在原平衡两倍的基础上减小，C正确；体积不变，反应物及生成物浓度不变，正、逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色不变化，D错误。5研究CO2的综合利用对促进低碳经济的发展有重要意义。工业
6、上以CO2、NH3为原料生产尿素CO(NH2)2，反应的热化学方程式为2NH3(g)CO2(g)=H2O(l)CO(NH2)2(s)H178 kJmol1。一定温度下，某科研小组在1 L的恒容密闭容器中充入CO2和NH3模拟工业生产，发生上述反应，令起始时x，得到CO2的平衡转化率()与x的关系如图所示。下列说法正确的是()A升高温度和增大压强均能提高尿素的产率B若2v(NH3)正v(CO2)逆，说明该反应达到了平衡状态C图中A点NH3的平衡转化率为66.7%D若及时分离出部分生成物，上述平衡不一定朝正反应方向移动解析：DA由2NH3(g)CO2(g)=H2O(l)CO(NH2)2(s)H17
7、8 kJmol1可知，该反应为放热反应和气体体积缩小的反应，升高温度平衡向吸热方向移动，即逆向移动，尿素的产率降低，增大压强，平衡向气体体积缩小方向移动，即正向移动，尿素的产率升高，故A错误；B.不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比时，为平衡状态，则 v(NH3)正2v(CO2)逆时刻反应达到了平衡状态，反之不是平衡状态，故B错误；C.A点起始时3，设CO2和NH3的物质的量分别为1 mol、3mol，CO2的平衡转化率为50%，则CO2变化为n(CO2)1 mol50%0.5 mol，由反应可知变化的氨气为n(NH3)0.5 mol21 mol，A点NH3的平衡转化率为100%100
8、%33.3%，故C错误；D.H2O为纯液体，CO(NH2)2为固体，分离出少量H2O或CO(NH2)2不影响平衡移动，则若及时分离出部分生成物，上述平衡不一定朝正反应方向移动，故D正确。6正戊烷异构化为异戊烷是油品升级的一项重要技术。在合适催化剂和一定压强下，正戊烷的平衡转化率()随温度变化如图所示。名称熔点/沸点/燃烧热H/kJmol1正戊烷130363506.1异戊烷159.427.83504.1下列说法不正确的是()A正戊烷异构化为异戊烷反应的H0B2836 时，随温度升高，正戊烷的平衡转化率增大，原因是异戊烷气化离开体系，产物浓度降低，平衡正向移动C寻找更好的催化剂可使正戊烷异构化为异
9、戊烷的转化率大大提升D150 时，体系压强从100 kPa升高到500 kPa，正戊烷的平衡转化率基本不变解析：CA根据正戊烷和异戊烷的燃烧热，CH3CH2CH2CH2CH3(l)8O2(g)=5CO2(g)6H2O(l)H3506.1 kJ/mol，(CH3)2CHCH2CH3(l)8O2(g)=5CO2(g)6H2O(l)H3504.1 kJ/mol，根据盖斯定律得正戊烷异构化为异戊烷反应CH3CH2CH2CH2CH3(l)=(CH3)2CHCH2CH3(l)H(3506.13504.1)kJ/mol2.0 kJ/mol，故A正确；B.根据表中沸点数值，在2836 时，随温度升高，异戊烷气
10、化离开体系，产物浓度降低，导致平衡正向移动，正戊烷的平衡转化率增大，故B正确；C.催化剂不影响平衡，不能提高平衡转化率，故C错误；D.150 时，正戊烷和异戊烷都是气态，此时反应前后气体体积不变，增大压强，平衡不移动，正戊烷的平衡转化率不变，故D正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，一段时间后反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0达到平衡，下列有关说法不正确的是()A若保持温度和容器体积不变，再充入1 mol SO2(g)达到平衡后SO3气体平衡浓度增大B若保持温度和容器内压强不变，再充入1 m
11、ol SO3(g)达到平衡后SO3气体平衡浓度减小C已知V2O5催化该反应的历程为：SO3SO3O，由此可知，过程的快慢对该反应的速率起着决定性的影响D假设平衡时SO3的物质的量为1 mol，则该反应的化学平衡常数K一定为2解析：BDA若保持温度和容器体积不变，再充入1 mol SO2(g)，平衡正向移动，平衡后SO3气体平衡浓度增大，A正确；B.若保持温度和容器内压强不变，再充入1 mol SO3(g)，则达到等效平衡，平衡后SO3气体平衡浓度不变，B错误；C.过程为慢反应，决定整体反应速率，C正确；D.平衡常数依据平衡时各物质的浓度计算，容器体积未知，则浓度未知，且该反应前后气体系数之和并
12、不相等，所以平衡常数K不一定为2，D错误。8一定温度下，在一体积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2，发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196 kJmol1，达到平衡后放出热量156.8 kJ，下列说法不正确的是()A平衡时SO2的转化率为80%B若升高温度，该反应的平衡常数将减小C反应过程中转移3.2 mol eD相同条件下初始若向容器中只充入2 mol SO3，达到平衡时吸收热量156.8 kJ解析：DA2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196 kJmol1，达到平衡后放出热量156.8 kJ，说明参与反应的SO2的物质的量为1.6 mol
13、，平衡时SO2的转化率为100%80%，A项正确；B.该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆向移动，该反应的平衡常数将减小，B项正确；C.SO2转化为SO3，失去2个电子，参与反应的SO2的物质的量为1.6 mol，则反应过程中转移3.2 mol e，C项正确；D.相同条件下初始若向容器中只充入2 mol SO3，与原反应为等效平衡，原反应达平衡时，参与反应的SO2的物质的量为1.6 mol，SO3的物质的量为1.6 mol，则平衡时SO3的物质的量为1.6 mol，反应消耗0.4 mol SO3，生成0.4 mol SO2，吸收热量为0.4 mol39.2 kJ，D项错误。9一定温度下，在三个
14、容积均为1.0 L的恒容密闭容器中仅发生反应：CH3OH(g)CO(g)CH3COOH(g)H0，H是正值，A不正确；B项，由a、b两曲线的变化规律可知，升高相同的温度，a曲线所代表的气体的体积分数增长的较大，因此，a为水蒸气(其化学计量数较大)变化曲线，b为CO变化曲线，B不正确；C项，由于正反应是气体分子数增大的反应，在相同温度下增大体系的压强，该反应的化学平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数变大，因此，压强为0.5 MPa时，虚线可能为H2的变化曲线，C正确；D项，假设H2的起始量为4 mol，到达平衡后其变化量为x，则根据化学方程式MoS2(s)4H2(g)2Na2CO3(s)Mo(s
15、)2CO(g)4H2O(g)2Na2S(s)可知，CO的变化量为0.5x、H2O的变化量为x，则平衡时气体的总物质的量为4 mol0.5x，由图像中的信息可知，M点H2和H2O的体积分数相同，均为40%，则40%，解之得x2 mol，H2的转化率为100%50%，D不正确。三、非选择题11已知NO2和N2O4之间发生可逆反应：2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)(1)在烧瓶A和B中盛有相同浓度的NO2与N2O4的混合气体，中间用止水夹夹紧，浸入到盛有水的烧杯中，如图所示。分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH4NO3固体，观察到的现象是：A中颜色加深，说明该反应的正反应为_反应(填“吸热”
16、或“放热”)；B中现象为：_。(2)下图1是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的NO2气体后，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是_。at1时，反应未达到平衡，NO2浓度在减小bt2时，反应达到平衡，反应不再进行ct2t3，各物质浓度不再变化dt2t3，各物质的浓度相等(3)某容积2 L的密闭容器中充入一定量的NO2和N2O4的混合气体，在一定温度压强下，两者物质的量随时间变化如图2所示。表示NO2变化的曲线是_(填“X”或“Y”)。在0到1 min内用Y的浓度变化表示的该反应的反应速率是_molL1min1解析：(1)浓硫酸溶解时放出热量，导致溶液的温度升高，颜
17、色加深，说明2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮气体浓度增大，气体颜色加深；硝酸铵溶解时吸收热量，导致溶液的温度降低，反应2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮浓度降低，所以气体颜色变浅；(2)a.t1时，正反应速率大于逆反应速率，则反应未达到平衡，平衡向正反应进行，所以NO2浓度在减小，a正确；b.t2时，正逆反应速率相等时平衡达平衡，但为动态平衡，没有停止，b错误；c.t2t3，各物质浓度不再变化，正逆反应速率相等时平衡达平衡，c正确；d.t2t3，正逆反应速率相等时平
18、衡达平衡，各物质的浓度不一定相等，d错误；(3)因为化学反应：N2O4(g)2NO2(g)，所以NO2的物质的量变化是N2O4的2倍，则表示NO2变化的曲线是Y；在0到1 min内用Y的浓度变化表示的该反应的反应速率vc/t(10.4)/(21)0.3 molL1min1。答案：(1)放热颜色变浅(2)ac(3)Y0.312(1)在一密闭恒容的容器中，可逆反应3A(g)3B(g)C(？)的能量变化如图所示。则3A(g)3B(g)C(？)的正反应是_反应(填“吸热”或“放热”)，由a到b可能发生变化的反应条件是_。(2)在密闭恒容容器中，充入一定量的A发生反应3A(g)3B(g)C(？)。容器中
19、气体的平均相对分子质量随时间的变化如图所示：则下列有关C物质的状态的判断正确的是_(填选项字母)。a可能为气态b一定为气态c一定为非气态若t2时刻只扩大容器的体积，容器中气体的平均相对分子质量变化符合z线，则C物质的状态为_。(3)在汽车上安装催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应，生成无害物质，减少污染。已知：N2(g)O2(g)=2NO(g) H180.5 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g) H221.0 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1试计算尾气转化的反应之一：2NO(g)2CO(g)N2(g)2
20、CO2(g)的H_。此反应的化学平衡常数表达式为K_，随着温度的升高，K值将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)由图可得，生成物的能量小于反应物的能量，所以正反应是放热反应；由a到b，活化能降低了，说明可能发生变化的反应条件是加了催化剂。(2)因为，当C为气体时，随着反应的进行，m总不变，n总增大，减小，符合题意；当C为非气体时，随着反应的进行，m总减小，n总不变，减小，也符合题意。若t2时刻只扩大容器的体积，容器中气体的平均相对分子质量变化符合z线，当C是气体时，平衡向右移动，减小，符合题意；当C是非气态时，平衡不移动，不变，不符合题意。(3)因为N2(g)O2(g)=2NO(g
21、)H180.5 kJmol1，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJmol1，C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，总反应2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)，根据盖斯定律可得：2，所以H2(393.5 kJmol1)180.5 kJmol1(221.0 kJmol1)746.5 kJmol1。此反应的化学平衡常数表达式为K，因为该反应为放热反应，随着温度的升高，平衡向左移动，K值将减小。答案：(1)放热加了催化剂(2) a气态(3)746.5 kJmol1减小13近几年科学家提出了“绿色自由”的构想。把空气中的CO2进行转化，并使之与H2反应生
22、成可再生能源甲醇。一定条件下，CO2(g)3H2(g)=H2O(g)CH3OH(g)H49.47 kJmol1，往2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2在不同催化剂作用下发生反应、反应与反应，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图(图中c点的转化率为66.67%，即转化了2/3)所示：(1)催化剂效果最佳的反应是_(填“反应”“反应”“反应”)。(2)b点v(正)_v(逆)(填“”“v(逆)。(3)正反应放热，升高温度平衡逆向移动，a点的转化率比c点高。A.体积减少一半，CO2的浓度瞬间增大为原来的2倍，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，平衡后CO2的浓度仍比原来大，故A错误；B.体积减少，压强增大，正反应速率和逆反应速率均增大，故B错误；C.CO2和H2的起始量为13，变化量也是13，因此平衡后体积比仍为13，故C正确；D.体积减小，平衡向正方向移动，CH3OH的体积分数增大，故D正确。答案：(1)反应(2)(3)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率减小CD