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选择性必修1第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡(2)_新人教版高二化学选修一、二、三_新人教版高中化学选择性必修第一册_高二化学(选择性必修第一册)学案练习

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文档格式
docx
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1.143 MB
文档页数
20 页
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2026-03-30 17:21:02

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化学平衡常数及其应用 重难点 题型 分值 1. 理解化学平衡常数定义、掌握化学平衡常数的 表达式的书写; 重点 2. 理解化学平衡常数和平衡移动原理的关系; 3. 理解化学平衡常数的应用和意义; 选择与填空 4-6分 4. 会应用化学平衡常数进行综合的计算 理解化学平衡常数的应用和意义; 难点 会应用化学平衡常数进行综合的计算 一、化学平衡常数 1. 定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度 幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符 第1页号K表示。 2. 表达式:对于可逆反应:mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g) cp(C)•cq(D) K= (与化学方程式的书写有关) cn(B) 【注意】表达式中的浓度必须是平衡时的浓度。(不可使用物质的量数据,且不可使 用任意时刻的物质的量浓度) 【求甚解】1 化学平衡常数的理解 化学平衡常数是一个温度的函数,只要温度不变,一个具体的可逆反应就对应一个具 体的常数值。使用化学平衡常数应注意的问题: (1)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看做常数“1”而不代入 公式; (2) 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变 。 若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一个反应,平衡常数也会改变。 【求甚解】2 可逆反应正、逆两个方向平衡常数的关系 相同条件下,正、逆反应的平衡常数互为倒数,即对于一个可逆反应,其正反应和逆 反应的平衡常数的乘积为1, K(正)·K(逆)=1。 例 如 : 25℃ , H + I 2HI , K= , 则 逆 反 应 平 衡 常 数 2 2 3. 化学平衡常数表示的意义 (1)平衡常数数值的大小反映可逆反应进行的程度大小。K越大,正反应进行的程度 越大,化学反应进行的越完全,反应物的转化率越大。K越小,正反应进行得越不完全, 反应物的转化率越小。 (2)一般来说,但平衡常数K>105时,通常认为该反应基本进行完全;当 K<10-5时, 认为反应很难进行。 【注意】化学平衡常数只反映反应进行的程度,不表示化学反应速率。即 K值越大, 仅表示反应进行的程度大,化学反应速率不一定快。 二、化学平衡常数的应用与计算 1. 利用化学平衡常数可以推测可逆反应进行的程度 平衡时生成物浓 平衡时反应物浓 K值 正反应进行的程度 反应物转化率 度 度 第2页越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 2. 利用化学平衡常数判断化学反应的热效应 3. 利用平衡常数判断可逆反应是否达到平衡 对于可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定温度的任意时刻, cp(C)•cq(D) 反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Q = ,Q 叫该反应的浓 c cm(A)•cn(B) C 度商。 Qc 反应向正反应方向进行, Qc 反应处于化学平衡状态, { < K: v (正)> v (逆)¿ { = K: v (正)= v (逆)¿¿¿¿ 4. 用“三段式”法计算化学平衡常数 如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始/(mol·L-1) a b 0 0 变化/(mol·L-1) mx nx px qx 平衡/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx (px) p ⋅(qx) q (a−mx) m ⋅(b−nx) n K= c 【拓展】①生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲, 转化率越大,原料利用率越高,产率越大。 产物实际产量 理论产量 产率= ×100% 某组分平衡量 平衡总量 ②平衡混合物某组分的百分含量= ×100% 已知:aX(g)+bYg) cZ(g); 对于反应物和生成物都是气体的可逆反应,用平衡分压表示平衡常数更加方面。一定 温度、一定体积的混合气体中,某气体A的分压p(A)= p ×φ(A)= p ×n(A)/ n , 总 总 总 则该反应的平衡常数可表示为K= 第3页5. 利用化学平衡常数求转化率 n(转化) c(转化) n(起始) c(起始) (1)转化率计算的公式:α(A)= ×100%= ×100% 【注意】转化量和起始量可使用浓度数据也可以使用物质的量数据,但是必须一致。 (2)由平衡常数K计算转化率的一般步骤 ①先结合题干数据列出“起、转、平”,转化量可以设未知数; ②根据平衡常数代入平衡时浓度数据列出方程式; ③通过数学运算,计算出转化量,进一步求算转化率。 6. 浓度改变时物质转化率的变化规律 (1)若反应物有多种:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g), ①在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率减 小,B的转化率增大。 ②若按原比例同倍数地增加A和B,平衡向正反应方向移动,但是反应物的转化率与 气体物质的计量数有关: 若a+b=c+d,A、B的转化率都不变; 若a+b>c+d,A、B的转化率都增大; 若a+b<c+d,A、B的转化率都减小。 (2)若反应物只有一种:aA(g) bB(g)+cC(g),在不改变其他条件(恒 温恒容)时,增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率与气体物质的计量数 有关: ①若a=b+c,A的转化率不变; ②若a>b+c,A的转化率增大; ③若a<b+c,A的转化率减小。 例题1 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: 3A(g)+2B(g) 4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1. 6 mol C,则下列说法正确的是( ) c4 (C)⋅c2 (D) c3 (A)⋅c2 (B) A. 该反应的化学平衡常数表达式是K= B. 此时,B的平衡转化率是40% C. 增大该体系的压强,化学平衡常数增大 第4页D. 增加B,B的平衡转化率增大 【答案】B 【解析】C是固体,不出现在平衡常数的表达式中;生成1. 6 mol C时,消耗了0. 8 mol B,B的平衡转化率是40%;化学平衡常数只受温度的影响,增大该体系的压强,化学 平衡常数不变;根据勒夏特列原理,平衡的移动只能减弱改变,增加 B,B的平衡转化率 减小。 例题2 已知:CO(g)+ H O(g) H (g)+ CO (g)的平衡常数K随温度的变 2 2 2 化如下表,下列说法正确的是 温度/℃ 400 500 830 1000 平衡常数K 10 9 1 0. 6 A. 该反应的正反应是吸热反应 B. 恒温时增大压强,正反应速率增大 C. 830℃时,反应达到平衡,一定是c(CO)=c(CO) 2 D. 400℃时,生成CO 物质的量越多,平衡常数K越大 2 【答案】B 【解析】由表中数据可知,温度越高,K越小,所以该反应的正反应是放热反应,A 错误;恒温时增大压强,反应物的浓度增大,正反应速率增大,B正确;830 ℃时,反应 达到平衡,虽然K=1,但是c(CO)和c(CO)不一定相等,这取决于反应物的起始量是 2 多少,若反应物的起始投料的比例为1∶1,则相等,C错误;在一定的温度下,平衡常数 K不变,D错误。 例题3 在一定温度下,将3 mol CO 和2 mol H 混合于2 L的密闭容器中,发生如下 2 2 反应: CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g)。 2 2 2 (1)该反应的化学平衡常数表达式K=________。 (2)已知在700 ℃时,该反应的平衡常数K =0. 5,则该温度下反应CO(g)+HO 1 2 1 1 2 2 (g) CO (g)+H (g)的平衡常数K =________,反应 CO (g)+ H (g) 2 2 2 2 2 1 1 2 2 CO(g)+ HO(g)的平衡常数K =________。 2 3 (3)已知在1 000 ℃时,该反应的平衡常数K =1. 0,则该反应为________反应(填 4 第5页“吸热”或“放热”)。 (4)在 1 000 ℃下,某时刻 CO 的物质的量为 2 mol,则此时 v(正)________v 2 (逆)(填“>”“=”或“<”)。 c(CO)⋅c(H O) √2 2 c(CO )⋅c(H ) 2 【答案】(1) 2 2 (2)2 (3)吸热 (4)> 【解析】(1)根据化学平衡常数的概念 c(CO)⋅c(H O) 2 c(CO )⋅c(H ) K= 2 2 。 c(CO )⋅c(H ) 1 1 2 2 c(CO)⋅c(H O) K 0.5 (2)K = 2 = 1= =2, 2 1 1 c2(CO)⋅c2(H O) 2 √2 1 1 c2(CO )⋅c2(H ) √0.5 2 K = 2 2 = = = 。 3 (3)由于升高温度,该反应的平衡常数增大,故该反应为吸热反应。 (4) CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) 2 2 2 起始/mol: 3 2 0 0 变化/mol: 1 1 1 1 某时刻/mol: 2 1 1 1 所以c(CO)=0. 5 mol/L,c(HO)=0. 5 mol/L, 2 c(CO)=1 mol/L,c(H)=0. 5 mol/L, 2 2 0.5×0.5 1 故Q= 1×0.5 = 2 <K =1. 0。 c 1 000 ℃ 反应向正反应方向进行,所以v(正)>v(逆)。 (答题时间:40分钟) 一、选择题 1. 关于化学平衡常数,下列说法不正确的是( ) A. 化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变 B. 化学平衡常数随温度的改变而改变 C. 对于一定温度下的同一个反应,其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1 D. 温度越高,K值越大 c(CO)⋅c(H O) 2 c(CO )⋅c(H ) 2. 高温下,某反应达到平衡,平衡常数K= 2 2 。恒容时,温度升高,H 2 的浓度减小。下列说法正确的是( ) 第6页A. 该反应的焓变为正值 B. 恒温恒容下,增大压强,H 的浓度一定减小 2 C. 升高温度,逆反应速率减小 D. 该反应的化学方程式为CO+HO CO+H 2 2 2 3. 关于反应C(s)+HO(g) CO(g)+H(g)的平衡常数的书写形式,正确的 2 2 是( ) c(C)⋅c(H O) c(CO)⋅c(H ) 2 2 c(CO)⋅c(H ) c(C)⋅c(H O) A. K= 2 B. K= 2 c(CO)⋅c(H ) c(H O) 2 2 c(H O) c(CO)⋅c(H ) C. K= 2 D. K= 2 4. 已知下列反应的平衡常数:①H (g)+S(s) HS(g),K ;②S(s)+O 2 2 1 2 (g) SO (g),K ;则反应H (g)+SO (g) O (g)+H S(g)的平衡常数 2 2 2 2 2 2 是 A. K +K B. K −K C. K×K D. K /K 1 2 1 2 1 2 1 2 5. 对于可逆反应:C(s)+CO (g) 2CO(g),在一定温度下,其平衡常数为 2 K,下列条件的变化中,能使K发生变化的是( ) A. 将C(s)的表面积增大 B. 增大体系的压强 C. 升高体系的温度 D. 使用合适的催化剂 *6. 二氧化硫的催化氧化原理为2SO (g)+O (g) 2SO (g)。在一定压强下,反 2 2 3 应混合体系在平衡状态时SO 的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 3 A. 反应2SO (g)+O (g) 2SO (g)的△H<0 2 2 3 B. 在D点时v(正)<v(逆) C. 若B、C点的平衡常数分别为K 、K ,则K >K B C B C D. 恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动 二、填空题 *7. 在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:CO (g)+H (g) CO(g)+ 2 2 HO(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示: 2 t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 第7页K 0. 6 0. 9 1. 0 1. 7 2. 6 回答下列问题: (1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 (2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 (3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO )·c(H )=c(CO)·c(HO),试判 2 2 2 断此时的温度为 ℃。 (4)在 800 ℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为 c (CO)为2 mol·L-1,c(H)为1. 5 mol·L-1,c(CO)为1 mol·L-1,c(HO)为3 mol·L 2 2 2 -1,则下一时刻,反应向 (填“正向”或“逆向”)进行。 第8页1.【答案】D 【解析】化学平衡常数K=生成物浓度幂的积/反应物浓度幂的积, 化学平衡常数只 与温度有关,与物质的浓度无关,故A、B正确;根据化学平衡常数的计算式可以知道对 于一定温度下的同一个反应,其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1,故C正确; 虽然化学平衡常数只与温度有关,对于吸热反应,温度越高,平衡向正反应方向移动,K 越大。但是放热反应,温度越高,平衡向逆反应方向移动,K越小。故D错误。 2.【答案】A c(CO)⋅c(H O) 2 c(CO )⋅c(H ) 【解析】由平衡常数K= 2 2 ,可知反应为CO(g)+H(g) 2 2 CO(g)+HO(g),温度升高时,H 浓度减小,说明在恒容时平衡正向移动,ΔH> 2 2 0,A正确;恒容时若充入惰性气体增大压强,H 的浓度不变,升高温度,v 和v 都增大。 2 正 逆 故正确答案为A。 3.【答案】C 【解析】碳为固体,浓度可认为是常数,不书写在平衡常数表达式中。 4.【答案】D c(H S) 2 c(H ) 【解析】H(g)+S(s) HS(g)的平衡常数K= 2 ,S(s)+O (g) 2 2 1 2 c(SO ) 2 c(O ) SO (g)的平衡常数K= 2 ,反应H(g)+SO(g) O(g)+H S(g) 2 2 2 2 2 2 c(H S)×c(O ) K 2 2 1 = c(H )×c(SO ) K 的平衡常数K= 2 2 2,故选D。 5.【答案】C 【解析】K只与体系的温度有关,与反应物、生成物的起始浓度无关。 6.【答案】B 【解析】A. 由图可知,升高温度,SO 的百分含量降低,说明升高温度平衡向逆反应 3 移动,因此该反应正反应是放热反应,△H<0,故不选A;B. 曲线上的点都是平衡点,D 点SO 的百分含量低于相同温度平衡点的含量,说明D点未到达平衡状态,反应正在向正 3 反应进行,v(正)>v(逆)故选B;C. 升高温度,平衡向逆反应移动,故温度越高平衡 常数越小,B点的温度低于C的温度,故平衡常数,K >K ,故不选C;D. 恒温恒压下向 B C 平衡体系中通入氦气,体积增大(相当于减压),参与反应气体压强降低,平衡向体积增 大的方向移动,即向平衡向左移动,故不选D;答案:B。 c(CO)⋅c(H O) 2 c(CO )⋅c(H ) 7.【答案】(1) 2 2 (2)吸热 (3)830 (4)逆向 第9页【解析】(2)通过表中K和t的关系可知,温度越高,K值越大,反应向正向进行的 程度越大,即升高温度平衡正向移动,说明正向反应为吸热方向。(3)当c(CO)·c 2 (H)=c(CO)·c(HO)时,K=1,此时温度由表中数据可知为830 ℃。(4)判断反 2 2 c(CO)⋅c(H O) 2 c(CO )⋅c(H ) 应进行的方向时,可根据Q 与K的大小关系判断,此时刻下,Q= 2 2 = c c 1mol⋅L−1 ×3mol⋅L−1 2mol⋅L−1 ×1.5mol⋅L−1 =1>0. 9,所以反应向逆反应方向进行。 第10页深度剖析等效平衡 重难点 题型 分值 1. 掌握等效平衡的概念和及常见类型。 重点 2. 通过比较、练习,能利用等效平衡的思 想解一些相关的题目 选择与填空 4-6分 难点 等效平衡的类型和解题方法。 核心知识点: 一、等效平衡 1. 等效平衡的概念:在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,对于同一可逆反应,以不 同的投料方式(即从投入反应物、生成物或既有反应物又有生成物的状态开始)进行的反 应,只要达到平衡时相同组分在混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分 第11页数)相等,这样的化学平衡互称等效平衡。 【注意】组分的百分含量相等但浓度不一定相等。 2. 等效平衡的建立 对于反应 CO(g) + H O(g) CO(g) + H (g) 2 2 2 途径1: 起始/mol 0. 1 0. 1 0 0 平衡/mol 0. 04 0. 04 0. 06 0. 06 途径2: 起始/mol 0 0 0. 1 0. 1 平衡/mol 0. 04 0. 04 0. 06 0. 06 外界条件相同,上述反应通过两种不同的途径(正向或逆向,也可正逆同时)达到平 衡时各物质体积分数、物质的量分数和质量分数相等。 对于同一个可逆反应,在相同的条件下(恒温恒容或恒温恒压),不管是从正反应开 始,还是从逆反应开始,或从正反应和逆反应同时开始,都可以建立同一平衡状态。 3. 等效平衡的一般处理思路 等效平衡可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立,还可以从正、逆两个方 向同时建立,如此看来有些混乱。为了避免混乱,往往采取“一边倒”法,即把所有的生 成物都按照反应方程式转化为反应物,再作比较。 举例: 二、等效平衡的类型 1. 类型1 恒温恒容时的等效平衡判定规律 (1)恒温恒容时,前后气体分子数不等的可逆反应 ①规律阐述:恒温恒容条件下,对于△n≠0即反应前后气体分子数改变的可逆反应 (如N+3H 2NH ),改变起始时加入物质的物质的量,要与原平衡等效,其条件是: 2 2 3 通过化学计量系数比,全部换算成同一半边的物质后,物质的量与原平衡的起始投入量应 完全相同。若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后,投入量是相 同的,则所形成的平衡状态是完全相同的。 第12页②实例:恒温恒容的两容器内,发生反应: 恒温恒容时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ这三种情况下达到的平衡是完全等效的,即平衡时各组分的 物质的量、物质的量浓度、体系的压强、各组分的体积分数都对应相等。Ⅳ与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 达到的平衡不等效。 (2)恒温恒容,前后气体分子数相等的可逆反应 ①规律阐述:恒温恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,通过可逆 反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量(即把一边“归零”),一般而言, 将生成物转化成反应物,与原平衡相比,只要反应物的物质的量的比例与原平衡相同,则 两平衡等效。即恒温恒容时,前后气体分子数相等的可逆反应,“一边倒”后,比相等则 等效。 ②实例: 恒温恒容,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ达到的平衡为等效平衡,此处等效的含义是各物质的百分含量 相同,同时,混合气体的平均摩尔质量( )也相同,但各物质的浓度、物质的量、混合 气体的密度、体系的压强等均不相同但成比例。 类型2 恒温恒压时的等效平衡判定规律 (1)规律阐述:恒温恒压条件下,对于任何可逆反应,通过可逆反应的化学计量数之 比换算成同一边物质的物质的量(即把一边“归零”),一般将生成物转化为反应物,与 原平衡相比,只要反应物的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。即恒温恒压时, “一边倒”后,比相等则等效。 第13页实例: Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ达到的平衡为等效平衡。 【小结】1. 等效平衡规律 对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)。 等效类型 a+b≠c+d a+b=c+d 条件 恒温、恒容 恒温、恒压 恒温、恒容 恒温恒压 换算为化学方程式 换算为化学方程 换算为化学方程式同一边 起始投料 同一边物质,其 式同一边物质, 物质,其“量”成比例 “量”相同 其“量”成比例 平 物质的量(n) 相同 成比例 成比例 成比例 衡 百分含量 特 相同 相同 相同 相同 (ω%) 点 浓度(c) 相同 相同 成比例 相同 2. 等效平衡的判断方法 第一步,看:观察可逆反应的特点(物质状态、气体分子数),判断反应前后是气体 分子数不变的反应还是分子数改变的反应; 第二步,挖:挖掘反应条件,是恒温恒容还是恒温恒压,注意密闭容器不等于恒容容 器; 第三步,倒:用一边倒法,将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物 质; 第四步,联:联系等效平衡的判断依据,结合题目条件判断是否达到等效平衡。 第14页核心知识点二 例题1 将2. 0 mol SO (g)和2. 0 mol SO (g)混合于固定容积的密闭容器中,在一 2 3 定条件下发生反应:2SO (g)+ O (g) 2SO (g),达到平衡时SO 为n mol。在相 2 2 3 3 同温度下,分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质,平衡时 SO 等于n mol的是 3 ( ) A. 1. 6 mol SO +0. 3molO + 0. 4 molSO 2 2 3 B. 4. 0 mol SO + 1. 0 mol O 2 2 C. 2. 0 mol SO + 1. 0 mol O + 2. 0 mol SO 2 2 3 D. 3. 0 mol SO + 1. 0 mol O + 1. 0 mol SO 2 2 3 【答案】B 【解析】根据恒温恒容下建立等效平衡的条件,前后气体分子数不等的反应:投料量 必须相等,即“极值等量则等效”。 将备选项中O 极限转化后得如下数据: 2 A. 1. 0 mol SO + 1. 0 mol SO 2 3 B. 2. 0 mol SO + 2. 0 mol SO 2 3 C. 4. 0 mol SO 3 D. 1. 0 mol SO + 3. 0 mol SO 2 3 B项极限转化后对应量相等,正确。 例题2 在一定温度下,将3 mol N 和2 mol H 充入一个压强恒定的密闭容器中发生反 2 2 应:N(g)+3H (g) 2NH (g),达到平衡时NH 体积分数为a%。在与上述完全 2 2 3 3 相同的容器中,若平衡时NH 体积分数仍为a%,则下列起始投料组合中正确的是( ) 3 A. 2 mol N + 2 mol NH 2 3 B. 1. 5 mol N + 1 mol H + 1 mol NH 2 2 3 C. 2 mol NH 3 D. 5 mol N + 1 mol H + 2 mol NH 2 2 3 【答案】D 【解析】将备选项极限向左转化后得如下数据: A. 3 mol N + 3 mol H 2 2 B. 2 mol N + 2. 5 mol H 2 2 C. 1 mol N + 3 mol H 2 2 D. 6 mol N + 4 mol H 2 2 第15页恒温恒压条件下建立的等效平衡条件是“极值等比则等效”,D项极限转化后n (N):n(H)=3:2,比例相等,正确。 2 2 9 4 例题3 某温度下,H(g)+CO (g) HO(g)+CO(g)的平衡常数K= 。该 2 2 2 温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H(g)和CO(g),其起始浓度如下表 2 2 所示。 起始浓度 甲 乙 丙 c(H)/mol/L 0. 010 0. 020 0. 020 2 c(CO)/mol/L 0. 010 0. 010 0. 020 2 下列判断不正确的是( ) A. 平衡时,乙中CO 的转化率大于60% 2 B. 平衡时,甲中和丙中H 的转化率均是60% 2 C. 平衡时,丙中c(CO)是甲中的2倍,是0. 012 mol/L 2 D. 反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢 【答案】C 【解析】B项,设甲中转化的c(H)为x,则有x2/(0. 010 mol/L-x)2=9/4,解得x=0. 2 006 mol/L,则甲中H 的转化率为60%;对甲加压,使容器体积减小为原来的一半与丙等效, 2 而加压题给反应平衡不移动,所以H 的转化率不变。A项,增大c(H)可提高CO 的转 2 2 2 化率,故A项正确。C项,平衡时,甲、丙中c(CO)分别为0. 004 mol/L、0. 008 2 mol/L。D项,温度相同,丙中反应物浓度最大,甲中反应物浓度最小,所以丙中的反应速 率最快,甲中的反应速率最慢。 (答题时间:40分钟) 一、选择题 1. 在恒温恒容条件下有下列反应:2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g),(Ⅰ)A 和B的起始浓度均为2 mol·L-1;(Ⅱ)C和D的起始浓度分别为2 mol·L-1和6 mol·L-1。 下列叙述正确的是( ) A. (Ⅰ)和(Ⅱ)两途径最终达到平衡时,体系内各气体的物质的量分别相同 B. 达到平衡时,(Ⅰ)途径混合气体密度为(Ⅱ)途径混合气体密度的2倍 第16页C. (Ⅰ)和(Ⅱ)两途径最终达到平衡时,体系内各气体的体积分数分别相同 D. 达到平衡时,(Ⅰ)途径的反应速率v(A)等于(Ⅱ)途径的反应速率v(B) 2. 在一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO 和1 mol O 发生如下反应: 2 2 2SO (g)+O(g) 2SO (g),达到平衡后改变下述条件,SO 气体平衡浓度不发 2 2 3 3 生改变的是( ) A. 保持温度和容器体积不变,充入1 mol SO (g) 3 B. 保持温度和容器压强不变,充入1 mol SO (g) 3 C. 保持温度和容器压强不变,充入1 mol O (g) 2 D. 保持温度和容器压强不变,充入1 mol Ar(g) *3. 在一恒容的容器中充入2 mol A和1 mol B,发生反应2A(g)+B(g) xC (g),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器中的容积和温度不变,按起始物质 的量:A为0. 6 mol,B为0. 3 mol,C为1. 4 mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍 为W%,则x的值为( ) A. 只能为2 B. 只能为3 C. 可能是2,也可能是3 D. 无法确定 4. 在如图所示的三个容积相同的容器①、②、③中进行如下反应:3A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0。若起始温度相同,分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B,则 达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为( ) A. ③②① B. ②①③ C. ①②③ D. ③①② 5. 在一个固定容积的密闭容器中,加入3 mol A和1 mol B,发生反应2A(g) + B (g) 3C(g) + D(s),达到平衡时,C的浓度为c mol·L-1。若维持容器的体积和 温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡时C的浓度仍为c mol·L-1的是 ( )(双选) A. 2 mol A + 1 mol B B. 4 mol A + 1 mol B + 3 mol C + 2 mol D C. 1 mol A + 3 mol C + 1 mol D D. 1 mol B + 3 mol C + 1 mol D 二、非选择题 *6. 某温度下向1 L密闭容器中充入1 mol N 和3 mol H ,使反应N+3H 2NH 达 2 2 2 2 3 第17页平衡,平衡混合气中N、H、NH 的浓度分别为M、N、G(mol/L)。如果温度不变,只 2 2 3 改变初始物质的加入量,要求M、N、G保持不变,则N、H、NH 的加入量用x、y、z 2 2 3 表示时应满足的条件是: (1)若x=0,y=0,则z=________; (2)若x=0. 75 mol,则y=________,z=________; (3)x、y、z取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z的方程表示,其中一个含 x、z,另一个含y、z) ____________________________。 (4)若将上述条件改为恒温、恒压,其它均不变,则 ①若x=0,y=0,则z=________; ②若x=0. 75 mol,则y=________,z=________; ③x、y、z取值必须满足的一般条件是_____________________。 第18页1.【答案】C 【解析】化学方程式两边气体的物质的量相等,(Ⅰ)和(Ⅱ)是等效平衡,平衡时 (Ⅱ)中各气体的物质的量是(Ⅰ)中的2倍,A、B错误,C项正确。平衡时,(Ⅰ)的 压强小,反应速率小,D项错误。 2.【答案】B 【解析】A项,恒温恒容时充入1 mol SO (g),瞬间c(SO )增大,此时平衡就向 3 3 着减弱这个改变的方向移动,即逆向移动,但新平衡时c(SO )仍比旧平衡时c(SO )大, 3 3 故A项错误;B项,恒温恒压时充入1 mol SO (g),达到平衡后刚好形成在恒温恒压下 3 的等效平衡,所以c(SO )不变,故B正确;C项,恒温恒压时充入1 mol O (g),则c 3 2 (O)一定增大,平衡右移,使c(SO )增大,故C项错误;D项,恒温恒压充入1 mol 2 3 Ar(g),容器体积增大,平衡逆向移动,c(SO )减小,故D项错误。 3 3.【答案】C 【解析】由题意知为等效平衡问题,按化学计量数转化到左边,满足n(A)=2 mol 1.4×2 x n(B)=1 mol即可,所以0. 6+ =2,解得x=2;对于反应前后气体分子数相等的 反应,物质的投料成比例则等效,所以x=3也是正确的。 4.【答案】A 【解析】这是一个正向气体分子总数减小的放热反应。③相当于在②的基础上加压, 加压有利于平衡向右进行,C的体积分数增大;①相当于在②的基础上升温,平衡向吸热 方向(逆向)移动。 5.【答案】BC 【解析】将备选项极限向左转化后得如下数据: A. 2 mol A(g) + 1 mol B(g) B. 6 mol A(g) + 2 mol B(g) + 1 mol D(s) C. 3 mol A(g) + 1 mol B(g) D. 2 mol A(g) + 2 mol B(g) 气体分子数相等的反应建立等效平衡的条件是“极值等比则等效”,B、C两项极限转 化后(固体D不影响)n(A):n(B)=3:1,比例相等,正确。 6.【答案】(1)z=2 mol (2)y=2. 25 mol z=0. 5 mol z 3z 2 2 (3)x+ =1 y+ =3 (4)①任意值 ②2. 25 mol 任意值 ③y=3x时z为任意值 【解析】因2 mol NH 完全分解时可得到1 mol N 、3 mol H ,故向同一容器中加入2 3 2 2 第19页mol NH 与加入1 mol N 、3 mol H 的混合气的起始浓度状态完全相同。 3 2 2 (1)x=0,y=0时,N、H 的物质的量为0,z=2 mol。 2 2 (2)x=0. 75 mol可认为是N 有0. 25 mol已反应掉,同时消耗H 为0. 75 mol,生成 2 2 NH 为0. 5 mol,故而y=3-0. 75=2. 25(mol),z=0. 5 mol。 3 z 3z z 2 2 2 (3)依上述思路知,生成z mol NH 时必消耗 mol N, mol H,故而x+ = 3 2 2 3z 2 1,y+ =3。 若上述条件改为恒温、恒压,其它均不变时,只要n(N)∶n(H)=1∶3,n 2 2 (NH )为任意值,均是同一平衡状态,故而 3 ①z=0,y=0时,z为任意值。 ②z=0. 75(mol)时,y=0. 75×3=2. 25(mol),z为任意值。 ③x∶y=1∶3,即y=3x时z为任意值。 第20页