第2课时 化学平衡移动原理的应用 课堂达标

第2课时 化学平衡移动原理的应用

课堂达标

1.下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是（ ） A.对盛在烧杯(敞口)内的氨水加热,氨水中NH+4浓度减小 B.对石灰水的悬浊液加热,使温度升高,悬浊液中2固体的含量增加 C.高压有利于合成氨的反应

D.500 ℃比室温更有利于合成氨的反应

解析:化学平衡移动原理可解释的是动态平衡移动方向的问题,而不是速率的问题。氨水中存在NH3NH3·H2ONH+4+OH-的平衡状态,加热能使NH3挥发,NH3的浓度2

减小,平衡向左移动,NH+4的浓度减小;石灰水的悬浊液中存在Ca(OH)2(s)

Ca2+

量增大;对N2

-

(aq)的溶解平衡,升高温度后平衡向左移动

2

固体的质

2(g) 2NH3(g)的化学平衡状态,加压后平衡向右移动,有利

于N2与H2合成NH3;升温后平衡向左移动,不利于N2与H2合成NH3,但可以使N2与H2合成NH3的反应速率提高,可见这与化学平衡移动原理无关。 答案:D

2.在一恒容密闭容器中充入NO2,在一定条件下进行反应:2NO22NO+O2。达到平衡状态的标志是（ ）

A.NO2的消耗速率与NO的生成速率相等 B.容器内压强不随时间变化而变化 C.NO2和O2的消耗速率之比为2∶ D.单位时间内生成同时生成2 答案:BC

3.在一定温度和压强下,合成氨反应达到平衡时,下列操作不能使平衡发生移动的是（ ）A.恒温、恒压时充入氨气 B.恒温、恒容时充入氮气 C.恒温、恒容时充入氦气 D.恒温、恒压时充入氦气 答案:C

4.反应X(g)+Y(g) 2Z(g)(正反应为放热反应),在1时达到平衡2时由于体系条件的改变,平衡受到破坏,到3时再次达到平衡,如图所示为上述变化的物质的浓度与时间的关系,说明引起平衡移动的条件是（ ）

A.增大X或Y的浓度 B.增大压强 C.降低温度 D.升高温度

解析:此反应的特点是反应前后气体分子数相等。从图中知2~t3时刻下降了、增大了,说明平衡向逆反应方向移动,故A错误;因为加压此平衡不移动,

故B错误;降温平衡正移,故C错误;升温平衡逆向移动、增加减小,故D正确。 答案:D

5.在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一个固定容积的密闭容器里,发生如下反应

2SO2

2

2SO3(g),当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡

状态。现在该容器中维持温度不变,令、b、分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。如、b、取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到一定程度时,反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同,填写下列空白: (1)若则。 (2)若则和。

、b、必须满足的一般条件是_______________mol、_______________mol。(请用两个方程式表示,其中一个只含和c,另一个只含b和 解析:等效平衡法

2SO2(g)+O2(g) 2SO3原始物质的量/mol 2 1 起始物质的量/mol a b 等效起始的量故①a+c=2 ②

b+

c 2

c2

即为第③问的解答。

(1)把a=0或b=0代入①②得c

(2)把a=0.5代入①②得c=1.5,b=0.25。 答案

(3) a+c=2,2b+c=2

演练提升

1. (2012广东汕头高二质检) 合成氨反应达到平衡时NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是

A.提高分离技术

B.研制耐高压的合成塔 C.研制低温催化剂

D.探索不用N2和H2合成氨的新途径 解析:由题图可知：3)随着温度的升高而显著下降，故要提高3)必须降低温度，但目前所用催化剂——铁触媒活性最好时的温度在700 K左右,故最有前途的研究方向

为研制低温催化剂。 答案

2.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是

A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④

解析:合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3，加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动，②④正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，⑤正确。答案 3. (2012浙江宁波高二质检) 有平衡体系：CO(g)＋2H2(g) CH3，为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采用的正确措施是 A.高温、高压

B.适宜温度、高压、催化剂 C.低温、低压

D.高温、高压、催化剂

解析:要增加甲醇的产量，需要从两方面考虑：一提高反应速率，可采取较高的温度，较大的压强，使用催化剂；二增大反应限度，低温、高压，有利于该可逆反应的平衡右移，所以可采取适宜温度、高压、催化剂。 答案:B

4.工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于N2(g)＋中，错误的是

2

2NH3(g)反应的图像

解析:合成氨的正反应是放热反应，升温、正、逆反应速率都增大，但逆反应增大的程度大，A正确；在1时NH3%最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，NH3%减小，B正确，C错误；增大压强，平衡向右移动，NH3%增大，D正确。 答案:C 5.反应所示。图中

1＞p2,x轴表示温度

达到化学平衡时,温度和压强对该反应的影响如右图轴表示平衡混合气体中G的体积分数。据此判断（ ）

A.上述反应是放热反应

B.上述反应是吸热反应

＞ ＜

解析:在一定压强下,温度升高,化学平衡向正反应方向移动化学平衡向逆反应方向移动。 答案:BD

在一定温度下,增大压强,

6.在容积固定的密闭容器中存在如下反应＜0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图

下列判断中,一定错误的是（ ）

A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高 B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高 C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高

D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高

解析:图Ⅰ中如果是催化剂造成的影响,致使达到平衡所用的时间不同,平衡时C的浓度应该相同(催化剂只影响反应速率而不影响化学平衡)。图Ⅰ中的改变条件可能是压强乙)＞

甲。高压下,反应速率应该快,达到平衡所用的时间短,平衡时B的转化率应该高(增大压强,平衡右移),所以B选项是错误的。升高温度,平衡左移,B的转化率应该降低,所以C选项是正确的。使用催化剂只影响反应速率而不应影响化学平衡,所以选项D正确。 答案:AB

7. (2012福建福州高二质检) 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) kJ·mol-1，在反应过程中，正反应速率的变化如图：

2NH3

＝-92.4

下列说法正确的是

1时升高了温度 2时使用了催化剂 3时增大了压强 4时降低了温度

解析:若1时升高了温度，则随后正应增大至平衡，A错；若正应增3增大了压强，大，而不会减小，故C错；若4时降低了温度，则D错。正应突然减小，曲线不应相连，

答案:B

8.三氟化氯在航天工业中常用作火箭发动机的液体助燃物,也可从辐射性燃料中回收铀元素。

-1

在某温度下,反应ClF3在密闭容器中达2(g) 到平衡,下列说法中正确的是

A. 温度不变,缩小体积,ClF的转化率增大 B.温度不变,增大体积,ClF3的产率提高

C.升高温度,增大体积,都有利于平衡向正反应的方向移动 D.降低温度,体积不变,F2的转化率降低

解析:解题时明确外界条件对化学平衡移动的影响。缩小体积,即增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动，即向生成ClF3的方向移动,故A正确;而增大体积平衡逆向移动,ClF3产率降低,B错;由于正反应吸热,故升高温度,平衡正向移动,而增大体积,减小压强,平衡逆向移动,故C错;降低温度,平衡逆向移动,F2的转化率降低正确。 答案:AD

9.向一固定体积的密闭容器中加入2和3 mol H2,在一定温度下使之发生反

应:N2 2NH3(g),反应达到平衡时测得NH3含量为现保持温度和体2

积不变,按下列配比加入反应物,重新达到平衡时NH3含量也为的是（ ）

A.2 mol N2和6 mol H2 B.3 mol NH3

C.1 mol N2、3 mol H2和2 mol NH3 D.0.5 mol N2、1.5 mol H2和1 mol NH3

解析:该反应的条件是等温等容,该反应是气体分子数改变的反应。所以要想平衡时NH3的百分含量仍为必须是等同平衡,也就是将NH3转化为反应物得到的N2和H2的物质的量应分别等于1 mol和所以A错;B选项将3 mol NH3完全转化成N2和H2分别为1.5 mol N2、4.5 mol H2,故B错;C选项对应2 mol N2、6 mol H2,故C错;D正确。 答案:D

10.一定温度下可逆反应:A(g)+2B(g) ＜0。现将1 mol A和2 mol B加入甲容器中,将和4 mol D加入乙容器中,此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍1时两容器内均达到平衡状态(如图Ⅰ所示,隔板K不能移动)。下列说法正确的是

A.保持温度和活塞位置不变,在甲中再加入1 mol A和浓度是乙中C的浓度的2倍

B.保持活塞位置不变,升高温度,达到新的平衡后,甲、乙中B的体积分数均增大

C.保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍

D.保持温度和乙中的压强不变2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,甲、乙中反应速率变化情况分别如图Ⅱ和图Ⅲ所示1前的反应速率变化已省略

解析:开始时甲、乙两容器中达到的平衡是等效的,保持温度和活塞不变,在甲中再加入1 mol A和2 mol B,此时甲容器中相当于含有4 mol C和4 mol D,也就相当于将乙容器的体积压缩至甲容器的体积大小,平衡向逆反应方向移动,则甲容器达到新平衡状态后，甲中C的浓度应该要小于乙容器中C的浓度的倍项错误。B项,由于反应是放热的,所以升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲、乙中B的体积分数增大。C项,移动活塞使甲、乙容积相等,而乙中初始加入物质折算为A、B是甲中的2倍,相当于在原等效平衡的基础上,对乙容器加压,平衡逆向移动,达平衡后,乙中C的体积分数不足甲中的2倍。D项,由于甲容积不变,加入氦气不影响各物质的浓度,平衡不变;而乙中加入氦气后,为保持压强不变,必导致容积增大,相当于对

达到新的平衡后,甲中C的

原平衡减压,从而使正逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动,最后达到平衡。 答案:BD

℃时,将3 mol A和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中(容积不变),发生反应

-1

时反应达到平衡状态(温度不变),剩余并测得

C的浓度为请填写下列空白

-1

(2)用A表示该反应的速率为_______________ mol·L-1。

(3)恒容条件下，若继续向原平衡体系中通入少量氦气(氦气和A、B、C都不反应)后,下列说法中正确的是_______________(填写下列选项字母序号)。 A.化学平衡向正反应方向移动 B.化学平衡向逆反应方向移动 C.化学平衡不会发生移动

D.正、逆反应的化学反应速率将发生同等程度的改变 (4)恒容条件下，在℃时,若向原平衡体系中再充入欲使达到新的平衡时,各物质的物质的量分数与原平衡相同,则至少应再充入B_______________ mol(用含的式子表示);达新平衡时,A的物质的量为用含的式子表示)。

解析:(1)由反应知 3A(g) +

起始的物质的量 3 mol 2 mol 转化的物质的量 0.6 mol 0.2 mol B、C转化的物质的量之比为1∶4,所以

。

-1

0.6mol =0.15 mol·L-1

2L?2min

(3)因通入少量氦气后,没有改变A、B、C的浓度,所以平衡不移动。 (4)再通入建立等效平衡,可将转化成A和B。

3A(g) + B(g)

① 3 2 ② 3 即

3aaa)∶(2++m)=3∶2,得m= 4443a3∶(3+)=2.4∶n,得。

4答案:(1)4 (2)0.15 (3)C (4)

a 4

12.在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应

2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (1)写出该反应的化学平衡常数表达式。

(2)降低温度,该反应值___________________________,二氧化硫转化率 ,

化学反应速率___________________________。(填“增大”“减小”或“不变

(3)600 ℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如下图所示,反应处于平衡状态的时间是_______________。

(4)据图判断,反应进行至20 min时,曲线发生变化的原因是___________________________(用文字表达);10~15 min的曲线变化的原因可能是___________________________(填写编号)。 a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度

d.增加SO3的物质的量

解析:(1)反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数表达式为。

(2)由于该反应为放热反应,所以温度降低,平衡右移值增大,SO2的转化率也增大,反应速率减小。

(3)反应达到平衡后,各物质的浓度将不再变化,从图上可以看出,15~20 min和25~30 min时间段内各物质的浓度都不再变化,即达到化学平衡状态。

(4)20 min时,SO2和SO3的浓度不变,而O2的浓度突然变大,所以此时刻增加了O2的量。

内2和O2物质的量减少的速度加快,SO3的物质的量增加的速度加快,说明反

应速率突然增大。四个选项中a和b都可能使反应速率增大。

答案:(1)

(2)增大 增大 减小 (3)15~20 min和 (4)增加了O2的量 ab

13.如右图所示,有两只密闭容器A和B,A容器有一个移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器

能保持恒容。起始时向这两只容器中分别充入等量的体积比为2∶1的SO2与O2的混合气体,并使A和B容积相等(如图)。在保持400 ℃的条件下使之发生如下反应:2SO2+O2填写下列空格。

2SO3,

(1)达到平衡时所需的时间A容器比B容器_______________,A容器中SO2的转化率比B容器_______________。

(2)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入数量不多的等量氩气,A容器化学平衡_______________移动,B容器化学平衡_______________移动。

(3)达到(1)所述平衡时,若向两容器中通入等量的原反应气体,达到平衡时,A容器中SO3的体积分数相比原平衡_______________(选填“增大”“减小”或“不变”);B容器中SO3的体积分数相比原平衡_______________(选填“增大”“减小”或“不变”)。

解析:(1)A容器保持恒压,B容器保持恒容,2SO22SO3(g)正向气体分子数减2小,所以,反应开始后＞则＞＜2转化率A大于B。(2)通入氩气,A容器中气体体积增大,平衡混合物的分压减小,平衡左移,B不移动。若再通入等量的原反应气体,由于A容器压强不变,所以,SO3的体积分数不变;对于B容器,相当于压缩气体为原平衡的一半,则平衡右移,SO3的体积分数增大。 答案:(1)短 高 (2)逆向 不 (3)不变 增大

14. (2012广东深圳高二质检) 科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。 (1)目前合成氨技术原理为：N2(g)＋3H22NH3①673 K,30 MPa下，上述合成氨反应中3)和

示。下列叙述正确的是___________________________。

＝-92.2 kJ·mol-1

2)随时间变化的关系如图所

A. 点的正反应速率比点b的大 B.点处反应达到平衡 C.点和点处的2)相同

D.773 K,30 MPa下，2时刻也是该反应的平衡点，则点的值大 3)比图中

②在容积为2.0 L恒容的密闭容器中充入0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反应在673 K、30 MPa下进行，达到平衡时，NH3的体积分数为20%。该条件下反应N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)的平衡常数

＝___________________________。

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应：N2(g)＋3H2O(l)

2NH3(g)＋

3O22＝

kJ·mol-1

进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：

①

此

合

成

反

＝-571.6 kJ·mol-1

2NH3(g)

＋

应

的

。(填“>”“<”或“＝

；

②已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3

＝-92.2 kJ·mol-1 2H2(g)＋O2(g)===2H2则

N2(g)

＋

3H2O(l)

32O2

＝

___________________________kJ·mol-1。

解析:(1)①、b两点均未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，且正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，则点a的正反应速率比点b的大；点c处，（NH3)，2)＝相等并不是不变，此点未达到平衡；点1时刻)和点2时刻)处都是处在平衡状态，2)或2)不变；温度升高，合成氨的可逆反应平衡逆向移动，2)或

2)增大，3)减小。

②设在反应过程中N2的物质的量的变化为。 3H2 ＋ N2 2NH3 起始/mol 1.60 0.80 转化/mol 3 2 平衡/mol 1.6-3 0.8- 2

2x×100%＝20%，

1.6?3x?0.8?x?2x解得

＝0.2。

(2)①温度升高，NH3的生成量增多，平衡右移，故正反应吸热，，即；由于原反应中反应后气体的物质的量增大，故。 ②由2H2(g)＋O2(g)===2H2＝-571.6 kJ·mol-1可得，3H2O(l)===3H2(g)＋

3O22＝＋857.4 kJ·mol-1，再与N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)＋

2NH3

＝-92.2

kJ·mol-1相加，可得N2(g)＋3H2O(l)

3O22＝＋765.2 kJ·mol-1。

答案:(1)①AC ②

16 (或1.07或15

(2)①> > ②＋765.2

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