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2.2.4温度、催化剂对化学平衡移动的影响 基础过关+能力提升(含答案)

1、第二节第二节 化学平衡化学平衡 第 4 课时 温度、催化剂对化学平衡移动的影响 基础过关基础过关 1某小组进行如图实验。欲使溶液红色加深,下列操作或分析正确的是( ) A再滴加 35 滴饱和 FeCl3溶液 B再滴加 35 滴 0.01 mol L 1 NaOH 溶液 C加入少量 KCl 固体 D 对溶液降温, 也可观察到溶液红色加深, 说明反应为 FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl H0 2在容积可变的密闭容器中存在如下反应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H0,下 列分析中正确的是( ) A图研究的是 t0时升高温度对反应速率的影响 B图研究的是 t0时增大压强(缩

2、小容积)气体对反应速率的影响 C图研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲使用了催化剂 D图研究的是温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高 3 对于反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92 kJ mol 1, 若只改变下列一个条件, 一定能增大正反应速率且使平衡向正反应方向移动的是 ( ) A升高温度 B增大容器容积 C降低 c(NH3) D将三种物质的浓度均增大到原来的 2 倍 4下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( ) A在含有 Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉,振荡静置,溶液颜色变浅或褪去 B对于平衡体系 2HI(g)H2(g)I2(g),增大压强(缩小容积)可使颜色变深 C反

3、应 CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g) H0,达平衡后,升高温度体系颜色变深 D反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0 起初甲、乙均达到反应平衡后隔板位于正中间,然后进行相关操作后,下列叙述错误的是 ( ) A在反应器恒温下,向乙中通入 z 气体,y 的物质的量浓度增大 B在反应器恒温下,向甲中通入惰性气体,乙中 x、y 的转化率增大 C在反应器绝热下,向乙中通入 z 气体,反应器中温度升高 D在反应器绝热下,向甲中通入惰性气体,c 的物质的量不变 10已知反应:2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0。某温度下,将 2 mol SO2和 1 mol O2 置于 10

4、 L 密闭容器中,反应到达平衡后,SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图 甲所示。则下列说法正确的是( ) A由图甲推断,A 点 SO2的平衡浓度为 0.3 mol L 1 B由图甲推断,A 点对应温度下的平衡常数为 80 C到达平衡后,缩小容器容积,则反应速率变化图像可以用图乙表示 D压强为 0.50 MPa 时,不同温度下 SO2转化率与温度关系如图丙所示,则 T2T1 11在一定温度下,把 2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带活塞的体积可变的容器中,活塞的 一端与大气相通(如图)。容器中发生以下反应:N2(g)3H2(g)2NH3(g) H0。若反应 达平衡后,测得混合

5、气体为 7 体积。据此回答下列问题: (1)保持上述反应温度不变,设 a、b、c 分别代表起始加入的 N2、H2和 NH3的体积。如果反 应达平衡后混合气体中各物质的百分含量仍与上述平衡时完全相同,那么: 若 a1、c2,则 b_。在此情况下,反应起始时将向_方向进行(填“正 反应”或“逆反应”)。 若需规定起始时反应向逆反应方向进行,则 c 的范围是_。 (2)在上述装置中,若需控制平衡后,混合气体为 6.5 体积,则可采取的措施是_。 12向一容积不变的密闭容器中充入一定量 A 和 B,发生如下反应:xA(g)2B(s)yC(g) H0,在一定条件下,容器中 A、C 的物质的量浓度随时间变

6、化的曲线如图。请回答下列 问题: (1)010 min 容器内压强_(填“变大”“不变”或“变小”)。 (2)推测第 10 min 引起曲线变化的反应条件可能是_;(填序号,下同)第 16 min 引起 曲线变化的反应条件可能是_。 减压;增大 A 的浓度;增大 C 的量;升温;降温;加催化剂 (3)若平衡的平衡常数为 K1, 平衡平衡常数为 K2, 则 K1_K2(填“”“”或“”)。 13在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的 N2O4,发生反应 N2O4(g)2NO2(g),随温 度升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题: (1)反应的 H_0(填“大于”或“小于”);100

7、时,体系中各物质浓度随时间变化如图 所示。在 060 s 时段,反应速率 v(N2O4)为_mol L 1 s1;反应的平衡常数 K 1为 _。 (2)100 时达平衡后, 改变反应温度为T, c(N2O4)以0.002 0 mol mol 1 s1的平均速率降低, 经 10 s 又达到平衡。 T_100 (填“大于”或“小于”),判断理由是_。 列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2_。 (3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向_(填“正反应”或“逆 反 应 ”) 方 向 移 动 , 判 断 理 由 是 _ _。 14(1)T1时,密闭容器中,通入一定量的 CO 和

8、 H2O,发生如下反应:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) HT1),在相同条件下发生上述反应,达到平衡时,CO 的浓度_c1(填“”“” 或“”)。 (2)工业上常用 CO、CO2和 H2合成甲醇燃料,其原理为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H0 当混合气体的组成固定时,CO 平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。 图中的压强由大到小顺序为_,判断理由是_ _; 试解释 CO 平衡转化率随温度升高而减小的原因:_ _。 参考答案 基础过关基础过关 1 【答案】A 【解析】KSCN 溶液与 FeCl3溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3,再滴加

9、35 滴饱和 FeCl3溶液,溶液中 Fe3 的浓度增大,平衡向正反应方向移动,Fe(SCN) 3的浓 度增大, 溶液红色加深, 故A正确; KSCN溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为Fe3 3SCN Fe(SCN)3, 再滴加 35 滴 0.01 mol L 1 NaOH 溶液, 氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应, 溶液中 Fe3 的浓度减小,平衡向逆反应方向移动,Fe(SCN) 3的浓度减小,溶液红色变浅, 故 B 错误;KSCN 溶液与 FeCl3溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3,加入 少量 KCl 固体,溶液中 Fe3 和 SCN的浓度不变,平衡不移动,溶液红

10、色不变,故 C 错误; KSCN 溶液与 FeCl3溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3,对溶液降温,也 可观察到溶液红色加深,说明平衡向正反应方向移动,H0,故 D 错误。 2 【答案】A 【解析】若 t0时刻升温,则正、逆反应速率都加快,由于正反应为放热反应,故此时平衡逆 向移动,所以 v(逆)v(正),A 正确;t0时刻条件改变后,正、逆反应速率同等程度加快, 即平衡没有发生移动,此时改变的条件可能为增大压强或加入催化剂,B 错误;催化剂对平 衡移动无影响,而图改变的条件使平衡发生了移动,故不可能是加入催化剂,C 错误;由 图知,乙先达平衡,说明乙条件下反应速率比甲

11、快,若研究的是温度对平衡的影响,则乙 对应的温度比甲高,D 错误。 3 【答案】D 【解析】该反应放热,升温平衡逆向移动,A 项错误;增大容器容积,压强减小,平衡向气 体体积增大的逆反应方向移动,B 项错误;降低 c(NH3),平衡正向移动,正反应速率逐渐 减小,C 项错误;将三种物质的浓度均增大到原来的 2 倍,化学反应速率加快,同时压强增 大,平衡正向移动,D 项正确。 4 【答案】B 【解析】铁粉消耗溶液中的 Fe3 ,使 Fe3浓度降低,使平衡 Fe(SCN) 3 Fe3 3SCN正 向移动, 可以用勒夏特列原理解释, A 项不符合题意; 增大压强, 平衡不移动, 但体积减小, I2浓

12、度增大, 体系颜色变深, B 项符合题意; 该反应为放热反应, 温度升高, 平衡逆向移动, NO2浓度增大,体系颜色加深,C 项不符合题意;增大压强,使平衡正向移动,同时反应速 率加快,可以提高 SO3的产量,D 项不符合题意。 5 【答案】D 【解析】 反应 2X(g)Y(s)Z(g)W(g)中, Y 为固体, 则反应前后气体总物质的量不变, 增大压强平衡不移动, A 错误; K 只受温度的影响, 和物质的量的增加没关系, 即温度不变, 增加 X 的用量,K 不变,B 错误;达到平衡后,加入催化剂,平衡不移动,反应物转化率 不变,C 错误;根据表格数据知:温度越高,反应的 K 越大,说明正反

13、应是吸热反应,D 正确。 6 【答案】A 【解析】根据 K 的表达式知该反应的化学方程式为 2Z(g)2W(g)X(g)2Y(g),升高温 度化学平衡常数增大,说明升高温度平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应的方向移动, 则正反应为吸热反应,故 A 正确;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,增大压强 平衡正向移动,则 W 的质量分数减小,故 B 错误;增大 X 浓度,平衡向 X 减小的方向移 动,平衡逆向移动,故 C 错误;升高温度,混合气体的平均相对分子质量变大,说明平衡 正向移动,升高温度平衡向吸热反应的方向移动,则正反应为吸热反应,故 D 错误。 能力提升能力提升 7 【答案】B 【

14、解析】中红棕色变深,则平衡向逆反应方向移动,而 CaO 和水反应放出热量,说明升 高温度,平衡逆向移动,即逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,故 A 错误;中红 棕色变浅,说明平衡正向移动,因正反应是放热反应,则氯化铵溶于水时吸收热量,故 B 正确;中平衡逆向移动,气体的总质量不变,而平衡时混合气体的物质的量增大,则体系 中平衡时混合气体的平均相对分子质量减小,故 C 错误;中红棕色变浅,说明平衡正向 移动,气体的物质的量减小,则烧瓶中的压强必然减小,故 D 错误。 8 【答案】B 【解析】温度越高,反应速率越快,因此 T2T1,升高温度,CO 的转化率降低,则平衡逆 向移动,因此正反应为放

15、热反应,H0。根据上述分析,H0,故 A 正确;T1 K 下, 10 min 时,CO 的转化率为 80%,则反应的 CO 为 2 mol 80%1.6 mol,因此 010 min 内 的平均反应速率 v(CO) 1.6 mol 2 L 10 min0.08 mol L 1 min1,故 B 错误;该反应为放热反应,升 高温度,平衡逆向移动,反应的平衡常数减小,故 C 正确;T2T1,E 点 CO 的浓度大于 H 点,因此在 E、F、G、H 四点中,E 点的 v正最大,故 D 正确。 9 【答案】D 【解析】恒温下向乙中通入 z 气体,平衡逆向进行,y 的物质的量浓度增大,A 正确;恒温 下

16、向甲中通入惰性气体,甲体积增大,隔板右移,导致乙体积缩小,压强增大,乙中平衡正 向移动,故 x、y 的转化率增大,B 正确;绝热条件下向乙中通入 z 气体,平衡逆向进行, 逆向是放热反应,反应器中温度升高,C 正确;绝热条件下向甲中通入惰性气体,乙中反应 应正向移动,吸热,中间隔板是导热的,导致甲中反应也会移动,c 的物质的量会改变,D 错误。 10 【答案】C 【解析】由图甲推断,A 点转化率为 0.80,则平衡时 SO2的浓度为 2 mol 0.20 10 L 0.04 mol L 1,A 错误;由图甲, 2SO2 O22SO3 起始/(mol L 1) 0.2 0.1 0 转化/(mol

17、 L 1) 0.16 0.08 0.16 平衡/(mol L 1) 0.04 0.02 0.16 A 点对应温度下的平衡常数为 800,B 错误;达到平衡后,缩小容器容积,体系压强增大, 正、逆反应速率都增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即平衡向正反应方向移动,故 v(正)v(逆), C 正确; 压强为 0.50 MPa 时, 不同温度下, T1先达到平衡, 则 T1T2, D 错误。 11 【答案】(1)3 逆反应 11;4 体积的 NH3 可转化为 2 体积 N2、6 体积 H2,所以 c 的最大值为 4,故 1 【解析】(1)10 min 时 A 的浓度减少 0.45 mol L 10

18、.25 mol L10.20 mol L1,C 的浓度增 加 0.40 mol L 1,则 A 与 C 的浓度变化之比是 12,故 xy12;B 是固体,则该反应 是气体体积增大的反应,则随着反应的进行,容器内压强变大; (2)根据图像知 10 min 时反应速率加快,可知 10 min 时改变的条件可能是升温或加催化剂, 故选;1216 min,反应处于平衡状态,16 min 后 A 的浓度逐渐增大,C 的浓度逐渐减 小,20 min 时达到新平衡,又因该反应是放热反应,升温平衡逆向移动,则可知 16 min 时 改变的条件可能是升温,故选; (3)由(2)分析知,第 16 min 时改变的

19、条件是升高温度,而该反应是放热反应,所以升高温度 平衡逆向移动,则平衡常数减小,故 K1K2。 13 【答案】(1)大于 0.001 0 0.36 (2)大于 正反应方向吸热, 平衡向吸热方向移动, 故温度升高 平衡时, c(NO2)0.120 mol L 10.002 0 mol L1 s1 10 s 20.160 mol L1,c(N 2O4)0.040 mol L 10.002 0 mol L 1 s1 10 s0.020 mol L1,K 20.160 2 0.0201.28 (3)逆反应 对气态物质体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动 【解析】(1)由于 NO2为红棕色气体

20、,N2O4为无色气体,温度升高,混合气体的颜色加深, 说明 NO2气体浓度增大,即升高温度平衡向生成二氧化氮气体的方向移动,升高温度平衡 向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,即 H 大于 0;根据反应速率的定 义可求出 N2O4的反应速率;由题中图像可知平衡时 NO2和 N2O4的浓度,将数据代入平衡 常数表达式计算即可。 (2)温度改变, N2O4的浓度减小, 则应是升高温度, T 大于 100 ; 根据反应速率和时间,求出减少的 N2O4的浓度为 0.020 mol L 1,则平衡时 N 2O4的浓度 为 0.020 mol L 1,NO 2的浓度为 0.160 mol L

21、1,由平衡常数表达式可得 K 2。(3)缩小体积, 即增大压强,使平衡向气态物质体积减小的方向移动,所以平衡向逆反应方向移动。 14 【答案】(1)34 min 向右移动 a (2)p1p2p3 相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提高 CO 的转 化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生 CO 的量不受压强影响,故增大压强时,有 利于 CO 的转化率升高 升高温度时,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中 CO 的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生的 CO 的量增大;最终结果是随温 度升高,CO 的转化率降低 【解析】(1)由表格数据分析,34 min 时间段

22、内,体系中各物质的浓度不变,处于平衡 状态。56 min 时间段内,反应物 CO 的浓度减小,但 H2O(g)的浓度增大,产物 CO2的 浓度增大,则平衡向右移动,移动的原因是增加了 H2O(g)的量。正反应放热,温度升高, 平衡逆向移动,故 T2下,达平衡时 CO 的浓度大于 c1。 (2)相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提高 CO 的转化率;而 反应为气体分子数不变的反应,产生 CO 的量不受压强影响,故增大压强时,有利于 CO 的转化率升高,所以图中的压强由大到小的顺序为 p1p2p3。反应为放热反应,升高温度 时,平衡向左移动,使得体系中 CO 的量增大;反应为吸热反应,升高温度,平衡向右移 动,又使产生的 CO 的量增大;最终结果是随温度升高,CO 的转化率降低。