第三單元 化學(xué)平衡的移動一、單項(xiàng)選擇題1CO和NO都是汽車尾氣中的有害物質(zhì)，它們之間能緩慢地發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H<0，現(xiàn)利用此反應(yīng)，擬設(shè)計一種環(huán)保裝置，用來消除汽車尾氣對大氣的污染，下列設(shè)計方案可以提高尾氣處理效果的是()選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┨岣哐b置溫度降低裝置的壓強(qiáng)裝置中放入堿石灰ABC D解析：選C。選用適當(dāng)催化劑雖不能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但能加快反應(yīng)速率，正確；因?yàn)樵摲磻?yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，錯誤；該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，因此降低壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，錯誤；裝置中放入堿石灰能吸收CO2，使CO2的濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動，正確。2下列各項(xiàng)與化學(xué)平衡移動原理無關(guān)的是()A收集氯氣用排飽和食鹽水的方法B加催化劑，使N2和H2在一定的條件下轉(zhuǎn)化為NH3C可用濃氨水和氫氧化鈉固體快速制取氨氣D加壓條件下有利于SO2和O2反應(yīng)生成SO3解析：選B。使用催化劑對化學(xué)平衡移動無影響，與化學(xué)平衡移動原理無關(guān)，故選B。3將4.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)。達(dá)到平衡時，PCl5為0.8 mol，如果此時移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同溫度下再達(dá)平衡時PCl5的物質(zhì)的量是()A0.8 mol B0.4 molC小于0.4 mol D大于0.4 mol，小于0.8 mol解析：選C。4可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(s)HQ，溫度和壓強(qiáng)的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響分別符合圖中的兩個圖像，以下敘述正確的是()Am>n，Q >0 Bm>np，Q >0Cm>n，Q <0 Dm<np，Q <0解析：選C。由圖像可知，溫度升高，v正、v逆都增大，且v逆>v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即Q<0；壓強(qiáng)增大，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，即m>n，C正確。5(2018·浙江11月選考)已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197.8 kJ·mol1。起始反應(yīng)物為SO2和O2(物質(zhì)的量之比為21，且總物質(zhì)的量不變)。SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(%)隨溫度和壓強(qiáng)的變化如下表：溫度/K壓強(qiáng)/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0下列說法不正確的是()A一定壓強(qiáng)下，降低溫度，SO2平衡轉(zhuǎn)化率增大B在不同溫度、壓強(qiáng)下，轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的量的SO2所需要的時間相等C使用催化劑可以縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時間D工業(yè)生產(chǎn)通常不采取加壓措施是因?yàn)槌合耂O2轉(zhuǎn)化率已相當(dāng)高解析：選B。A項(xiàng)，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以一定壓強(qiáng)下，降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動，SO2 的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；B項(xiàng)，在不同溫度、壓強(qiáng)下，由于化學(xué)反應(yīng)速率不一定相同，所以轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的量的SO2 所需要的時間不一定相等，故B不正確；C項(xiàng)，使用催化劑的目的是加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時間，故C正確；D項(xiàng)，分析2SO2 (g)O2 (g)2SO3 (g)可知，加壓可以提高SO2 的轉(zhuǎn)化率，但因?yàn)槌合耂O2 的轉(zhuǎn)化率已相當(dāng)高，所以工業(yè)生產(chǎn)中通常不采取加壓措施，故D正確。6(2020·黃岡高三質(zhì)檢)T 時在2 L密閉容器中使X(g)與Y(g)發(fā)生反應(yīng)生成Z(g)。反應(yīng)過程中X、Y、Z的物質(zhì)的量變化如圖1所示；若保持其他條件不變，溫度分別為T1和T2，Y的體積百分含量與時間的關(guān)系如圖2所示。下列分析正確的是()A容器中發(fā)生的反應(yīng)可表示為3X(g)Y(g)4Z(g)B03 min內(nèi)，v(X)0.2 mol·L1·min1C若改變條件，使反應(yīng)進(jìn)程如圖3所示，則改變的條件可能是增大壓強(qiáng)D其他條件不變時，升高溫度，v(正)、v(逆)都增大，且重新達(dá)到平衡前v(正)>v(逆)解析：選D。A項(xiàng)，由圖中X、Y、Z的物質(zhì)的量變化可知反應(yīng)為3X(g)Y(g)2Z(g)，錯誤；B項(xiàng)，03 min內(nèi)，v(X)0.1 mol·L1·min1，錯誤；C項(xiàng)，圖3與圖1相比，限度沒有變，只是縮短了到達(dá)平衡的時間，若增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，錯誤；D項(xiàng)，由圖2可知T2>T1，升高溫度，Y的體積百分含量減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，v(正)>v(逆)，正確。二、不定項(xiàng)選擇題7在一定溫度和壓強(qiáng)下，密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，下列敘述正確的是()A升高溫度，K減小B減小壓強(qiáng)，n(CO2)增加C更換高效催化劑，(CO)增大D充入一定量的氮?dú)?，n(H2)不變解析：選AD。A.此反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，即升高溫度，K減小，故A說法正確；B.反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，因此減小壓強(qiáng)，平衡不移動，即n(CO2)不變，故B說法錯誤；C.催化劑對化學(xué)平衡移動無影響，因此CO的轉(zhuǎn)化率不變，故C說法錯誤；D.恒壓下，充入N2，容器的體積增大，組分濃度降低，但化學(xué)反應(yīng)前后氣體體積不變，因此化學(xué)平衡不移動，n(H2)不變，故D說法正確。8已知反應(yīng)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)HQ kJ·mol1，在三個不同容積的容器中分別充入1 mol CO與2 mol H2，恒溫恒容，測得平衡時CO的轉(zhuǎn)化率如下表。序號溫度/容器體積CO轉(zhuǎn)化率平衡壓強(qiáng)/Pa200V150%p1200V270%p2350V350%p3下列說法正確的是()A反應(yīng)速率：>>B平衡時體系壓強(qiáng)：p1p254C若容器體積V1>V3，則Q<0D若實(shí)驗(yàn)中CO和H2用量均加倍，則CO轉(zhuǎn)化率<70%解析：選C。和的溫度相同，而轉(zhuǎn)化率>，則可看作在的基礎(chǔ)上加壓，即V1>V2，因此反應(yīng)速率：>，A錯誤；與比較，達(dá)到平衡時，平衡混合物的物質(zhì)的量之比為54，但V1與V2不等，因此平衡時體系壓強(qiáng)：p1p254，B錯誤；若容器體積V1>V3且溫度相同，則與比較，CO的轉(zhuǎn)化率>，而現(xiàn)在CO的轉(zhuǎn)化率相同，則升溫的平衡逆向移動，而升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，即逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，C正確；若實(shí)驗(yàn)中CO和H2用量均加倍，則可看作在的基礎(chǔ)上加壓，CO轉(zhuǎn)化率增大，D錯誤。9在三個容積均為1 L的密閉容器中以不同的氫碳比n(H2)/n(CO2)充入H2和CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)H。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示：下列說法正確的是()A該反應(yīng)的H>0B氫碳比：>C在氫碳比為2.0時，Q點(diǎn)v(正)v(逆)D若起始時，CO2、H2濃度分別為0.5 mol·L1和1.0 mol·L1，則可得P點(diǎn)對應(yīng)溫度的平衡常數(shù)的值為512解析：選BD。A項(xiàng)，由圖像可知，隨溫度的升高，CO2平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，錯誤；B項(xiàng)，相同溫度時，中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率高，說明氫碳比高(提高H2的比例，平衡正向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率高)，正確；C項(xiàng)，相同溫度下，氫碳比為2.0時，平衡點(diǎn)是P點(diǎn)，Q點(diǎn)到P點(diǎn)，CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動，v(正)>v(逆)，錯誤；D項(xiàng)， 2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g) 0.5 1.0 0 0 0.25 0.75 0.125 0.5 0.25 0.25 0.125 0.5K512，正確。三、非選擇題10高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)。已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：溫度/1 0001 1501 300平衡常數(shù)4.03.73.5請回答下列問題：(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_，H_0(填“>”“<”或“”)。(2)在一個容積為10 L的密閉容器中，1 000 時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反應(yīng)經(jīng)過10 min后達(dá)到平衡。求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)_，CO的平衡轉(zhuǎn)化率_。(3)欲提高(2)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_。A減少Fe的量B增加Fe2O3的量C移出部分CO2D升高反應(yīng)溫度E減小容器的容積F加入合適的催化劑解析：(1)根據(jù)表中平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H<0；Fe2O3、Fe都是固體，不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，則K。(2)設(shè)平衡后轉(zhuǎn)化的CO的濃度為x mol·L1， Fe2O3(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)起始/mol·L1 0.1 0.1轉(zhuǎn)化/mol·L1 x x平衡/mol·L1 0.1x 0.1x1 000 時，K4.0，x0.06。則v(CO2)0.006 mol·L1·min1。CO的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%60%。(3)對于題中反應(yīng)，由于Fe、Fe2O3是固體，改變其用量不影響平衡；由于此反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，減小容器容積，對平衡無影響；催化劑不影響平衡；移出部分CO2，平衡右移，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大；升高反應(yīng)溫度，平衡左移，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小。答案：(1)<(2)0.006 mol·L1·min160%(3)C11.氮的固定是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題。(1)下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分化學(xué)平衡常數(shù)K的值。反應(yīng)大氣固氮N2(g)O2(g)2NO(g)工業(yè)固氮N2(g)3H2(g)2NH3(g)溫度/272 00025400450平衡常數(shù)K3.84×10310.15×1080.5070.152分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應(yīng)屬于_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。分析數(shù)據(jù)可知：人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原_。(2)工業(yè)固氮反應(yīng)中，在其他條件相同時，分別測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(p1、p2)下隨溫度變化的曲線，下圖所示正確的是_(填“A”或“B”)；比較p1、p2的大小關(guān)系：_。.目前工業(yè)合成氨的原理是N2(g)3H2(g)2NH3(g)。(3)在一定溫度下，將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時，測得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol。達(dá)平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率_。已知平衡時，容器壓強(qiáng)為8 MPa，則平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替濃度計算，分壓總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。解析：.(1)由表中數(shù)據(jù)可知，溫度從27 升高到2 000 ，K增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；大氣固氮的K值小，轉(zhuǎn)化率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。(2)工業(yè)固氮，隨溫度升高，K值減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，N2的轉(zhuǎn)化率降低，所以圖A正確。相同溫度下，p1p2，N2的轉(zhuǎn)化率升高，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，說明壓強(qiáng)增大，即p2p1。.(3)設(shè)達(dá)到平衡時，參加反應(yīng)的N2的物質(zhì)的量為a mol，列“三段式”： N2(g)3H2(g)2NH3(g)n(始)/mol 130n(變)/mol a3a 2an(平)/mol 1a33a2a由(1a)(33a)2a2.8，解得a0.6，H2的轉(zhuǎn)化率×100%60%；N2的平衡分壓為(×8) MPa，H2、NH3的平衡分壓均為(×8) MPa，Kp。答案：.(1)吸熱大氣固氮的K值小，正向進(jìn)行的程度小(或轉(zhuǎn)化率低)，不適合大規(guī)模生產(chǎn)(2)Ap2p1.(3)60%(或0.255或0.26)12合金貯氫材料具有優(yōu)異的吸放氫性能，在配合氫能的開發(fā)中起著重要作用。(1)一定溫度下，某貯氫合金(M)的貯氫過程如下所示，縱軸表示平衡時氫氣的壓強(qiáng)(p)，橫軸表示固相中氫原子與金屬原子的個數(shù)比(H/M)。在OA段，氫溶解于M中形成固溶體MHx，隨著氫氣壓強(qiáng)的增大，H/M逐漸增大；在AB段，MHx與氫氣發(fā)生氫化反應(yīng)生成氫化物MHy，氫化反應(yīng)的方程式為zMHx(s)H2(g)zMHy(s)H1()；在B點(diǎn)，氫化反應(yīng)結(jié)束，進(jìn)一步增大氫氣壓強(qiáng)，H/M幾乎不變。反應(yīng)()中z_(用含x和y的代數(shù)式表示)。溫度為T1時，2 g 某合金4 min 內(nèi)吸收氫氣240 mL，吸氫速率v_mL·g1·min1。反應(yīng)()的焓變H1_0(填“”“”或“”)。(2)表示單位質(zhì)量貯氫合金在氫化反應(yīng)階段的最大吸氫量占其總吸氫量的比例，則溫度為T1、T2時，(T1)_(T2)(填“”“”或“”)。當(dāng)反應(yīng)()處于圖中a點(diǎn)時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，達(dá)平衡后反應(yīng)()可能處于圖中的_點(diǎn)(填“b”“c”或“d”)，該貯氫合金可通過_或_的方式釋放氫氣。(3)貯氫合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反應(yīng)。溫度為T時，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_。已知溫度為T時：CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165 kJ·mol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJ·mol1解析：(1)在反應(yīng)()中，zMHx(s)H2(g)zMHy(s)，由方程式兩邊氫原子個數(shù)守恒得zx2zy，z；溫度為T1時，2 g某合金4 min內(nèi)吸收氫氣240 mL，吸氫速率v30 mL·g1·min1。因?yàn)門1T2，溫度升高，H2的壓強(qiáng)增大，由平衡移動原理知，平衡向吸熱方向移動，反應(yīng)()的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以H10。(2)結(jié)合圖像分析知，隨著溫度升高，反應(yīng)()向左移動，H2壓強(qiáng)增大，故隨著溫度升高而降低，所以(T1)(T2)；當(dāng)反應(yīng)處于圖中a點(diǎn)時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量H2，H2壓強(qiáng)增大，H/M逐漸增大，由圖像可知，氣體壓強(qiáng)在B點(diǎn)以前是不改變的，故反應(yīng)()可能處于圖中的c點(diǎn)；該貯氫合金要釋放氫氣，應(yīng)該使反應(yīng)()左移，根據(jù)平衡移動原理，可以通過升高溫度或減小壓強(qiáng)的方式使反應(yīng)向左移動。(3)由題意知：CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H165 kJ·mol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJ·mol1應(yīng)用蓋斯定律，由可得CO、H2合成CH4的反應(yīng)：CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H206 kJ·mol1。答案：(1)30<(2)>c加熱減壓(3)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H206 kJ·mol1