第二节　第4课时　温度、催化剂对化学平衡的影响

第4课时温度、催化剂对化学平衡的影响课后篇素养形成必备知识基础练1.下列可逆反应达到平衡时,降低温度,平衡向正反应方向移动的是()A.CO+NO2CO2+NOΔH<0B.3O22O3ΔH>0C.PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)ΔH>0D.N2O3N2O+O2ΔH>0答案A解析降低温度,化学平衡向放热反应(ΔH<0)方向移动。2.已知:C(s)+CO2(g)2CO(g)ΔH>0。该反应达到平衡后,下列条件的改变有利于反应正向进行的是()A.升高温度和减小压强 B.降低温度和减小压强C.降低温度和增大压强 D.升高温度和增大压强答案A解析该反应正向为气体体积增大的吸热反应,故升高温度和减小压强有利于反应正向进行。3.如图为某化学反应的速率与时间的关系图,在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合图示的反应的是()A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH>0C.H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH>0D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH<0答案D解析根据图像可知,该反应的正反应是放热、气体体积增大的反应,只有D项符合。4.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s)ΔH<0进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是()A.升高温度 B.加大X的投入量C.缩小体积 D.增大体积答案C解析由于该反应是气体分子数不变的反应,缩小体积时压强增大,平衡不移动,反应速率增大能缩短达到平衡的时间。5.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是()A.增加压强 B.降低温度C.增大CO的浓度 D.更换催化剂答案B解析一般来说,有两种及两种以上反应物的可逆反应中,在其他条件不变时,增大其中一种反应物的浓度,能使其他反应物的转化率升高,但本身的转化率降低,故C项错误。A项因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应,故增大压强只能缩短反应达到平衡的时间,并不能使该平衡发生移动,因而无法提高CO的转化率。B项因该反应为放热反应,降低温度能使平衡向右移动,从而提高CO的转化率。D项催化剂只能影响化学反应的速率,改变可逆反应达到平衡的时间,不能提高CO的转化率。6.在高温下发生反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g)ΔH>0。要使混合气体颜色加深,可采取的方法是()A.保持容积不变,加入HBr(g)B.降低温度C.将容器容积扩大1倍D.保持容积不变,加入H2(g)答案A解析保持容积不变,加入HBr(g),平衡正向移动,Br2浓度增大,混合气体颜色加深。7.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:a(g)+b(g)2c(g)ΔH1<0x(g)+3y(g)2z(g)ΔH2>0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是()A.等压时,通入“惰性”气体,c的物质的量不变B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高C.等容时,通入“惰性”气体,各反应速率不变D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大答案A解析本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项,等压时,通入“惰性”气体,气体的体积增大,平衡x(g)+3y(g)2z(g)ΔH2>0向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A项错误;B项,等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,所以反应器的温度升高,B项正确;等容时,通入“惰性”气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,即各组分的浓度没有发生变化,所以各组分的反应速率不发生变化,C项正确;等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,D项正确。8.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是()A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅答案C解析A项,气体颜色加深即平衡向左移动,所以此反应为放热反应,错误;B项,假设压缩气体体积平衡不移动,则气体颜色加深,但平衡向右移动,使混合气体颜色在加深后的基础上变浅,但一定比原平衡的颜色深,错误;C项,假设平衡不移动,若体积减小一半,压强为原来的两倍,但平衡向右移动,使压强在原来压强的2倍的基础上减小,正确;D项,体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,混合气体的颜色无变化,错误。9.对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、容器容积不变,按要求回答下列问题。(1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)再充入PCl5(g),平衡向方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率,PCl5(g)的百分含量。

(2)2HI(g)I2(g)+H2(g)再充入HI(g),平衡向方向移动,达到平衡后,HI的分解率,HI的百分含量。

(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入NO2(g),平衡向方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率,NO2(g)的百分含量。

答案(1)正反应减小增大(2)正反应不变不变(3)正反应增大减小关键能力提升练10.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<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,下列分析正确的是()A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高答案B解析A项,图Ⅰ改变的条件应是缩小容器体积。B项,由于同等程度地增大正、逆反应速率,所以图Ⅱ应是加入了催化剂。C项、D项,由于图Ⅲ中平衡发生了移动,所以表示的不是催化剂对化学平衡的影响,而是温度,且乙的温度高于甲的。11.在A(g)+B(g)C(g)ΔH<0的反应中,如图所示,能正确表示反应速率(纵坐标)与温度(横坐标)关系的是()答案B解析因为正反应是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增大,且平衡向吸热反应的方向移动,即向逆反应方向移动,所以v(逆)>v(正)。12.容积完全相同的两个容器A和B,已知A装有SO2和O2各1g,B装有SO2和O2各2g,在相同温度下反应达到平衡时,A中SO2的转化率为a%,B中SO2的转化率为b%,则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是()A.a%>b% B.a%=b%C.a%<b% D.2a%=b%答案C解析容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。要比较A、B两容器中SO2的转化率,可以对B容器的反应过程进行如下虚拟设计:即先将B容器中的体积扩大一倍,达到平衡时状态Ⅱ与A容器中SO2的转化率相等。再将状态Ⅱ体积压缩为原体积,根据勒夏特列原理,平衡向气体体积减小的方向移动,平衡向正反应方向移动,状态Ⅲ平衡时SO2转化率大于状态Ⅱ(也就是容器A)平衡时SO2的转化率,所以B容器中SO2的转化率比A容器中的大,即a%<b%。13.某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:压强/(×105Pa)温度/℃NO达到所列转化率需要时间/s50%90%98%1.030122502830902551057608.0300.23.936900.67.974根据表中数据,下列说法正确的是()A.升高温度,反应速率加快B.增大压强,反应速率变慢C.在1.0×105Pa、90℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=-ΔnΔt表示,则在8.0×105Pa、30℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a答案D解析A选项,两组压强相同的实验中,当NO转化率相同时,温度高时需要时间长,因此由表中数据无法推出升高温度,反应速率加快的结论,所以错误;B选项,当温度均为30℃(或90℃)且NO转化率相同时,压强大时需要时间短,因此增大压强,反应速率变快,所以错误;C选项,从题给数据无法判断在1.0×105Pa、90℃条件下,当转化率为98%时,反应是否已达到平衡状态,所以错误;D选项,起始时NO的物质的量为a10mol,NO的转化率从50%增至90%时,NO转化的物质的量为a10mol×(90%-50%)=a25mol,需要时间为3.7s,因此反应速率为4a370mol14.已知可逆反应A2(?)+B2(?)2AB(?),当温度和压强改变时,n(AB)的变化如右图,下列叙述正确的是()A.A2、B2及AB均为气体,ΔH<0B.AB为气体,A2、B2至少有一种为非气体,ΔH<0C.AB为气体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0D.AB为固体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0答案B解析由图可知,压强相等时,升高温度,AB的物质的量减少,故温度升高平衡向逆反应方向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0;t3时,温度不变,压强增大,AB的物质的量减小,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应是气体体积减小的方向,说明AB必为气体,A2、B2至少有一种为非气体,不能同时为气体。15.(双选)(2019江苏卷)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如下图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是()A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000答案BD解析根据虚线可知,随着温度的升高,NO的平衡转化率减小,则温度升高时平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0,A项错误;由题图像可知,X对应状态未达到平衡状态,所以延长反应时间能使反应继续正向进行,NO的转化率提高,B项正确;Y点所示条件下,无论反应处于何种状态,增加反应物O2的浓度一定能使反应正向进行,提高NO的转化率,C项错误;由于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO和NO2的化学计量数相同,NO的平衡转化率为50%,则平衡时的c(NO)=c(NO2),则K=c2(NO2)c2(NO)·c(O2)=1c(O2),当将O2的初始浓度5.0×10-4mol·L-1代入该式时,可得K=2000,学科素养拔高练16.(2020浙江台州高二联考)煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1。一定温度下,在一个容积可变的密闭容器中,发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是(填字母,下同)。

a.容器中的压强不变b.1molH—H断裂的同时断裂2molH—Oc.v正(CO)=v逆(H2O)d.c(CO)=c(H2)(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOH2CO1650241.62.452900120.41.633900abcdt①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为。

②该反应的逆反应为(填“吸”或“放”)热反应。

③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),且t<3min,则a、b应满足的关系是(用含a、b的数学式表示)。

(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。在容积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,下列措施中能使c(CH3OH)增大的是。

a.升高温度b.充入He(g),使体系压强增大c.将H2O(g)从体系中分离出来d.再充入1molCO2和3molH2答案(1)bc(2)①0.16mol·L-1·min-1②吸③b=2a,a>1(或使用合适的催化剂)(3)cd解析(1)对于容积可变的密闭容器,无论反应是否达平衡,压强都不变,故a不符合题意;1molH—H断裂表示v逆(H2),断裂2molH—O表示v正(H2O),且正、逆反应速