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第六章 化学反应速率和化学平衡
第三节 化学平衡移动
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案
一、单项选择题
1．(2011•北京东城一模)在1 100 ℃，一定容积的密闭容器中发生反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ•mol－1(a＞0)，该温度下K＝0.263，下列有关该反应的说法正确的是( )
A．若生成1 mol Fe，则吸收的热量小于a kJ
B．若升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢，则化学平衡正向移动
C．若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态
D．达到化学平衡状态时，若c(CO)＝0.100 mol/L，则c(CO2)＝0.026 3 mol/L
2．在密闭容器中，在一定条件下，进行下列反应：NO(g)＋CO(g) 12N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.2 kJ/mol，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是( )
A．加催化剂同时升高温度
B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N2
D．降低温度同时增大压强
3．(2011•厦门模拟)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－3(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如下表：
t/℃ 5 15 25 35 50
K 1 100 841 680 533 409
下列说法正确的是( )
A．反应I2(aq)＋I－(aq) I－3(aq)的ΔH＞0
B．利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C．在上述平衡体系中加入苯，平衡不移动
D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于680
4．在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：2A B(g)＋2C(g)，且达到平衡。当升高温度时气体的密度增大，则下列叙述中正确的是( )
A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
B．若正反应是放热反应，则A为气态
C．物质A一定为非气态，且正反应是吸热反应
D．若向容器中充入惰性气体，则平衡向右移动
5．(2012•河北模拟)一定条件下，在一密闭容器中，发生可逆反应：mA(g)＋nB(g) qC(g) ΔH>0，C的体积分数变化如下图实线a所示，若开始只改变某一条件，C的体积分数如下图虚线b所示，则下列说法不正确的是( )
A．所改变的条件可能是加压
B．所改变的条件可能是加入催化剂
C．所改变的条件可能是升高温度
D．增大压强该反应的平衡常数不变
6．反应N2O4(g) 2NO2(g)在温度为T1、T2(T2>T1)时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知B点时平衡常数与C点时相同
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．A、C两点气体的平均相对分子质量：A<C
D．保持容器体积不变，再充入N2O4气体，平衡逆向移动
二、双项选择题
7．二氧化硫与氧气生成三氧化硫是工业生产硫酸的关键反应。在一密闭容器中充入4 mol SO2和一定量O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ•mol－1。
根据上述文字及图象信息判断下列说法正确的是( )
A．选择高效的催化剂，SO2的转化率不变
B．增大反应体系的压强，SO2的转化率增大
C．当放出275.24 kJ热量时，SO2的转化率为70%
D．图中y表示的是SO3的含量
8．在密闭容器中，有下列反应：N2(g)＋3H2(g) NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，有关该反应的叙述正确的是( )
A．若混合气体中各成分的浓度不再变化，则该反应已达平衡状态
B．将1 mol N2和3 mol H2充分反应达到平衡时，放出的热量小于92.4 kJ
C．催化剂能缩短该反应达到平衡所需的时间，从而提高H2的转化率
D．缩小容器的体积，v正增大、v逆减小，平衡向右移动
三、非选择题
9．(2012•深圳调研)已知CO2可以生产绿色燃料甲醇。CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－187.4 kJ•mol－1。300 ℃时，密闭容器中，当c(CO2)＝1.00 mol•L－1，c(H2)＝1.60 mol•L－1时开始反应，结果如下图所示，回答下列问题：
(1)使用催化剂Ⅰ时，反应在10小时内的平均反应速率：v(H2)＝________mol•(L•h)－1。
(2)下列叙述正确的是________。
A．当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平衡状态
B．充入氩气增大压强有利于提高CO2的转化率
C．CO2平衡转化率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高
D．催化效率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高
(3)根椐图中数据，计算此反应在300 ℃时的平衡常数(写出计算过程)。
(4)将上述平衡体系升温至400 ℃，平衡常数K(400 ℃)________K(300 ℃)(填“<”、“＝”或“>”)。
(5)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－242.8 kJ•mol－1，则反应2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝____________kJ•mol－1。
10．(2011•华南师范附中月考)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO与2 mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，CO平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
(1)p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)若p1为1标准大气压，反应温度为100 ℃，此条件下反应达到平衡：
①达到平衡所需的时间为5 min，用H2表示的平均反应速率为____________。
②反应的平衡常数K＝________。
③平衡时，测得其放出热量为a kJ，则该反应的热化学方程式是______________。
(3)恒容恒温情况下，再增加1 mol CO与2 mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)为了寻找一定催化剂下合成甲醇的适宜温度条件，某同学设计了一组实验，该实验中应控制的不变量是_________。
11．(2012•广州一模)碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种理想的锂电池有机电解液，生成碳酸甲乙酯的原理为：C2H5OCOOC2H5(g)＋CH3OCOOCH3(g) 2CH3OCOOC2H5(g) ΔH1
(1)其他条件相同，CH3OCOOCH3的平衡转化率(α)与温度(T)、反应物配比(R)的关系如下图所示。
①ΔH1________0(填“＜”、“＝”或“＞”)。
②由图可知，为了提高CH3OCOOCH3的平衡转化率，除了升温，另一措施是________。
③在密闭容器中，将1 mol C2H5OCOOC2H5和1 mol CH3OCOOCH3混合加热到650 K，利用图中的数据，求此温度下该反应的平衡常数K。
(2)已知上述反应需要催化剂，请在坐标图中画出有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
(3)已知CH3OCOOCH3(g)＋C2H5OH(g)
CH3OCOOC2H5(g)＋CH3OH(g) ΔH2
CH3OCOOC2H5(g)＋C2H5OH(g) C2H5OCOOC2H5(g)＋CH3OH(g) ΔH3
则ΔH1＝____________________(用ΔH2和ΔH3表示)。
12．一定温度下，在容积固定的V L密闭容器里加入n mol A、2n mol B，发生反应：A(g)＋2B(g) 2C(g) ΔH＜0，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时A的转化率为x。
(1)K和x的关系满足K＝________。在保证A浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡________(填字母)。
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
(2)若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：
t2时__________________；
t8时__________________。
②t2时平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动；
③若t4时降压，t5时达到平衡，t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系线。
参考答案
一、单项选择题
1．解析：生成1 mol Fe吸收a kJ热量；升高温度，正反应速率升高，逆反应速率也升高，只是对该吸热反应而言，正反应速率升高得更多，平衡向正反应方向移动；该反应是气体物质的量不变的反应，反应过程中气体的物质的量不变；平衡时，c(CO2)＝c(CO)×K＝0.026 3 mol•L－1。
答案：D
2．解析：提高速率，不宜降低温度；若升高温度，平衡逆向移动，NO转化率降低。
答案：B
3．解析：根据表中数据，温度升高时，平衡常数减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH＜0，A项错误；向混有碘单质的硫粉中加入含有I－的溶液，碘单质能溶解，B项正确；向平衡体系中加入苯，I2能溶于苯，c(I2)减小，平衡向逆反应方向移动，C项错误；25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡向正反应方向移动，由于温度不变，因此平衡常数不变，D项错误。
答案：B
4．解析：升高温度，正、逆反应速率均增大，A项错误；升高温度，气体的密度增大，由于容器的容积不变，则容器内气体的质量一定增大，则平衡只能向正反应方向移动，且物质A一定为非气体，B项错误；由于升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，C项正确；若向容器中充入惰性气体，虽然容器的压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，D项错误。
答案：C
5．解析：从图象看条件改变化学反应速率加快，但化学平衡不受影响，B项正确；若m＋n＝q，改变压强平衡不受影响，A项正确；因该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，C项错误；平衡常数只受温度影响，D项正确。
答案：C
6．解析：由于B点和C点对应的温度不同，因此平衡常数也不同，选项A错。由于p(C)>p(A)，平衡逆向移动，w(NO2)减小，w(N2O4)增大，但C点的c(NO2)比A点大，所以C点混合气体的颜色深，A点浅，B错误。选项D中再充入N2O4气体，相当于增大反应物浓度，化学平衡应向正反应方向移动，D错误。
答案：C
二、双项选择题
7．解析：使用催化剂不能使平衡发生移动，即SO2的转化率不变，A项正确；若向容器中充入稀有气体而加压，但平衡不移动，SO2的转化率不变，B项错误；根据热化学方程式，1 mol SO2完全反应，放出热量98.3 kJ，当放出275.24 kJ热量时，SO2转化的物质的量为275.24÷98.3＝2.8(mol)，则SO2的转化率为2.8÷4×100%＝70%，C项正确；根据图示，T1先达平衡，则T1＞T2，温度升高，y增大，而温度升高时平衡向逆反应方向移动，SO3的含量减小，D项错误。
答案：AC
8．解析：各成分浓度不变说明已经达到平衡，A正确；该反应为可逆反应，反应物不完全反应，B正确；催化剂只缩短达到平衡所需时间，平衡不移动，转化率不变，C错误；缩小体积，各成分浓度增大，v正增大、v逆也增大，压强增大，平衡向右移动。
答案：AB
三、非选择题
9．解析：(1)反应在10小时内，Δc(CO2)＝0.18×1.00 mol•L－1＝0.18 mol•L－1，Δc(H2)＝3Δc(CO2)＝0.54 mol•L－1，v(H2)＝0.54 mol•L－1÷10 h＝0.054 mol•(L•h)－1。
(2)恒容时，气体质量守恒，密度不变，故当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平衡状态，A正确；恒容时充入稀有气体增大压强，反应物和生成物的浓度未发生改变，故平衡不移动，转化率不变，B错误；催化剂不改变转化率，C错误；催化剂Ⅱ缩短了反应时间，催化效率高，D正确。
(3) CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始c(mol•L－1)：
1.00 1.60 0 0
变化c(mol•L－1)：
1.00×0.20 1.00×0.20×3 1.00×0.20 1.00×0.20
平衡c(mol•L－1)：
0.80 1.00 0.20 0.20
K＝cCH3OH×cH2OcCO2×c3H2＝0.20×0.200.80×1.003＝0.05 (L•mol－1)2。
(4)升高温度，平衡逆向移动，K减小，故K(400 ℃)<K(300 ℃)
(5)根据盖斯定律可计算出。
答案：(1)0.054
(2)AD
(3) CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始c(mol•L－1)：1.00 1.60 0 0
变化c(mol•L－1)：0.20 0.60 0.20 0.20
平衡c(mol•L－1)：0.80 1.00 0.20 0.20
K＝cCH3OH×cH2OcCO2×c3H2＝0.20 mol•L－1×0.20 mol•L－10.80 mol•L－1×1.00 mol•L－13＝0.05 L2•mol－2
答：此反应在300 ℃时的平衡常数为0.05 L2•mol－2。
(4)＜
(5)－353.6
10．解析：(1)由题意知，该反应为生成气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，故p1＜p2；(2)①v(CO)＝1 mol×1－0.52 L×5 min＝0.05 mol/(L•min)，则v(H2)＝2v(CO)＝0.1 mol/(L•min)；②平衡常数K＝cCH3OHcCO•c2H2＝0.25 mol•L－10.25 mol•L－1×0.5 mol•L－12＝4(mol•L－1)－2；(3)温度不变，平衡常数K不变。
答案：(1)小于
(2)①0.1 mol/(L•min)
②4(mol•L－1)－2
③CO(g)＋2H2(g)=====100 ℃CH3OH(g) ΔH＝－2a kJ•mol－1
(3)增大 不变
(4)催化剂的用量、CO和H2的浓度、压强
11．解析：主要考查化学反应速率及化学平衡知识，同时考查了化学反应与能量的知识。
(1)①从图象中可以看出，随着温度的升高，CH3OCOOCH3的平衡转化率(α)逐渐升高，说明升高温度平衡正向移动，故ΔH1＞0；②影响平衡转化率的因素除温度外还可以考虑从浓度角度入手，即为了提高CH3OCOOCH3的平衡转化率，可增大反应物C2H5OCOOC2H5的浓度，注意不可增大CH3OCOOCH3的浓度。③利用三段式求解平衡常数，注意此题由于没有给出容器体积，故应先假设容器的体积为V来求解。解题时应利用图中数据：650 K时，CH3OCOOCH3的平衡转化率(α)＝60%。
(2)画图时，应注意该反应正向为吸热反应，故反应物的总能量应低于生成物的总能量，同时有催化剂可以降低该反应的活化能。
(3)利用盖斯定律可计算出。
答案：(1)①>
②增大反应物中C2H5OCOOC2H5的浓度(或比例)
③由图知，平衡时CH3OCOOCH3的转化率为60%。
设容器的容积为V(L)，则
C2H5COOC2H5(g)＋CH3OCOOCH3(g)===2CH3OCOOC2H5(g)
c始： 1V mol•L－1 1V mol•L－1 0 mol•L－1
c转： 0.6V mol•L－1 0.6V mol•L－1 1.2V mol•L－1
c平衡： 0.4V mol•L－1 0.4V mol•L－1 1.2V mol•L－1
K＝c2CH3OCOOC2H5cC2H5COOC2H5•cCH3OCOOCH3＝1.2V20.4V•0.4V＝9。
(2)
(3)ΔH2－ΔH3
12．解析：(1)该反应达到平衡时，平衡常数K＝c2(C)/[c(A)×c2(B)]。增大容器体积时，c(B)和c(C)等比例减小，由于A的浓度不变，此时c2(C)/[c(A)×c2(B)]的值仍然等于K，所以平衡不移动；(2)由于纵坐标只表示v逆，为了便于求解，在解题时可把v正补上，t2时平衡逆向移动，采用的条件可以是升温或增大C的浓度；t8时平衡不移动，采用的条件是使用了催化剂。
答案：(1)x2Vn1－x3 C
(2)①升温或增大C的浓度 使用催化剂 ②逆反应 ③图象如图所示：