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2.2.3影响化学平衡的因素(分层作业)1.对可逆反应,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是A.增大压强,平衡不移动,的浓度不变B.当体系的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡C.升高温度,化学平衡常数增大D.减小的浓度,v(正)增大,v(逆)减小,平衡正向移动【答案】B【解析】A.反应2A(s)+3B(g)fC(g)+2D(g)是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,C(g)的浓度增大,故A错误;B.反应2A(s)+3B(g)fC(g)+2D(g)是气体体积不变的反应,反应过程中气体总质量增大,总物质的量不变,混合气体的平均相对分子质量增大,当体系的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡,故B正确;C.该反应是放热反应,升高温度,化学平衡常数减小,故C错误;D.减小D(g)的浓度,v(逆)减小,v(正)先不变后减小,平衡正向移动,故D错误;故选B。2.在常温下,下列可逆反应达平衡后,压缩容器容积增大压强,平衡发生移动的是A.Cl2+H2OH++Cl+HClOB.2NO2(g)2NO(g)+O2(g)C.2HI(g)H2(g)+I2(g)D.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl【答案】B【解析】A.在溶液中进行的反应,压强对平衡无影响,A错误;B.增大压强化学平衡逆向移动,B正确;C.气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,C错误;D.在溶液中进行的反应,压强对平衡无影响,D错误;故选B。3.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】根据勒夏特列原理可知,降低温度化学平衡向着放热反应(△H<0)的方向移动,故答案为:A。4.10mL0.1mol·L-1KI溶液与5mL0.1mol·L-1FeCl3溶液发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq),达到平衡,下列说法不正确的是A.加入少量氯化钾固体,平衡不移动B.加适量水稀释,平衡正向移动C.经过CCl4多次萃取分离后,向水溶液中滴加KSCN溶液,若溶液出现血红色,证明该化学反应存在限度D.该反应的平衡常数K=【答案】B【解析】A.由方程式可知,钾离子和氯离子不参与反应的发生,则加入少量氯化钾固体,溶液中参与反应的离子浓度不变,化学平衡不移动,故A正确;B.加适量水稀释时,反应的浓度熵Qc=[c(Fe2+)nC.由题意可知,碘化钾溶液过量,经过四氯化碳多次萃取分离后,向水溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液出现血红色说明溶液中还存在铁离子,该化学反应存在限度,故C正确;D.由方程式可知,反应的平衡常数K=c2故选B。5.下列措施或事实不能用勒夏特列原理解释的是A.将NO2球浸泡在热水中颜色加深B.工业合成氯化氢时使用过量氢气C.用饱和食盐水除去氯气中的少量HCl气体D.工业上生产硫酸的过程中,使用过量的空气以提高SO2的利用率【答案】B【分析】勒夏特列用于解释平衡的移动方向,因此适用于可逆反应中,有平衡移动的体系。【解析】A.存在2NO2(g)⇌N2O4(g)H<0平衡,温度升高,平衡逆移,适用于勒夏特列原理,A不符合题意;B.该反应不是可逆反应,不适于勒夏特列原理,B符合题意;C.氯气溶于水发生Cl2+H2O⇌HCl+HClO的反应,饱和食盐水中,Cl浓度高,抑制该反应正移,减少氯气溶解,勒夏特列原理适用,C不符合题意;D.有可逆反应2SO2+O2⇌2SO3,增加空气浓度,平衡正移,勒夏特列原理适用,D不符合题意;答案选B。6.在一密闭容器中发生反应:
,达到平衡时采取下列措施,可以使正反应速率增大、D的物质的量浓度增大的是A.移走少量C B.升高温度C.缩小容积,增大压强 D.容积不变,充入氦气【答案】C【解析】A.移走少量C,由于C为固体,则化学平衡不移动,反应速率和D的浓度均不变,故A错误;B.升高温度,反应速率增大,则正反应速率V正增大,该反应是放热的反应,升高温度,平衡逆向移动,c(D)减小,故B错误;C.增大压强,能够使正反应速率v正增大,且容积缩小,D的物质的量浓度c(D)也增大,故C正确;D.容积不变,充入氦气,由于各组分的浓度不变,化学平衡不移动,则正反应速率v正和D的物质的量浓度c(D)均不变,故D错误;故选:C。7.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是(填序号)。①溴水中存在如下平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后颜色变浅②对2H2O22H2O+O2↑的反应,使用MnO2可加快制O2的反应速率③反应:CO+NO2CO2+NOΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动④合成氨反应:N2+3H22NH3ΔH<0,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施⑤H2(g)+I2(g)2HI(g),缩小体积加压颜色加深【答案】②⑤【解析】①溴水中存在如下平衡:Br2+H2OfHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后,由于NaOH消耗HBr和HBrO导致上述平衡正向移动,Br2的浓度越来越小,溶液颜色变浅,能够用勒夏特列原理解释,不合题意;②催化剂只能影响化学反应速率,而不能使平衡发生移动,故对2H2O2f2H2O+O2↑的反应,使用MnO2可加快制O2的反应速率,不能用勒夏特列原理解释,符合题意;③反应:CO+NO2fCO2+NOΔH<0即正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,能用勒夏特列原理解释,不合题意;④合成氨反应:N2+3H2f2NH3ΔH<0,正反应是一个气体体积减小的放热反应,故降低温度和增大压强均使上述平衡正向移动,导致氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施,能用勒夏特列原理解释,不合题意;⑤H2(g)+I2(g)f2HI(g)该反应前后气体的系数和不变,缩小体积加压平衡不移动,颜色加深是由于I2蒸气浓度增大,即不能用勒夏特列原理解释,符合题意;综上分析可知,②⑤符合题意,故答案为:②⑤。8.甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
ΔH1=99kJ·mol1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH2=58kJ·mol1③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH3=+41kJ·mol1回答下列问题:(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。(2)合成气组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2中的压强由大到小为,其判断理由是。【答案】(1)K=c平(CH3OH)(2)减小升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低p3>p2>p1相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③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【解析】(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为K=c平(CH3OH)c(2)由图2可知,压强一定时,CO的平衡转化率随温度的升高而减小,其原因是反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,反应③为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,又使产生CO的量增大,而总结果是随温度升高,CO的转化率减小。反应①的正反应为气体总分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体总分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高,故压强p1、p2、p3的关系为p3>p2>p1。9.在一密闭容器中加入等物质的量的A、B,发生如下反应:2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g),平衡常数随温度和压强的变化如表所示:1.01.52.0300ab16516c64e800160fg下列判断正确的是A.g>fB.ΔH>0C.2.0MPa、800℃时,A的转化率最小D.1.5MPa、300℃时,B的转化率为50%【答案】BD【解析】A.平衡常数只与温度相关,温度不变,K不变,所以g=f,A项错误;B.由表格中的数据可知,平衡常数随温度升高而增大,故正反应为吸热反应,ΔH>0,B项正确;C.该反应为吸热反应,温度越高,平衡常数越大,A的转化率越大,C项错误;D.该反应为反应前后气体分子数不变的反应,即压强一定时,气体体积不变。设加入A、B的物质的量为amol,转化量为xmol,容器体积为VL,则达平衡时,A、B为(ax)mol,D为2xmol,则有(2xV)4(故选BD。10.反应N2O4(g)⇌2NO2(g)△H=+57kJ·mol1,在温度为时,平衡体系中的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点的反应速率:B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅C.由状态到状态,可以用加热的方法D.两点气体的平均相对分子质量:【答案】C【解析】A.增大压强,反应速率加快,A、C两点的反应速率A<C,故A错误;B.压强越大,体积越小,NO2浓度越大,A、C两点气体的颜色:A浅,C深,故B错误;C.根据以上分析T1<T2,由状态B到状态A,可以用加热的方法,故C正确;D.增大压强,平衡逆向移动,气体物质的量减小,A点压强小于C,A、C两点气体的平均相对分子质量A<C,故D错误;选C。11.下列说法不能用勒夏特列原理解释的是A.氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅B.对CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g),平衡体系增大压强可使颜色变深C.SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气D.高压比常压条件更有利于合成氨的反应【答案】B【解析】A.氯水中有平衡:Cl2+H2OfHCl+HClO,当加入AgNO3溶液后,生成AgCl沉淀,氯离子浓度降低,平衡向正向移动,能用勒夏特列原理解释,A正确;B.增大压强平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,B错误;C.工业生产硫酸的过程中,存在2SO2+O2f2SO3,使用过量的氧气,平衡向正反应方向移动,能用勒夏特列原理解释,C正确;D.合成氨反应,增大压强平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,D正确;故选B。12.一定温度下,某同学欲探究浓度对化学平衡的影响,设计实验如下:Ⅰ.向5mL0.05mol·L1FeCl3溶液中加入5mL0.05mol·L1KI溶液,反应达到平衡后分成两等份。Ⅱ.向其中一份中加入KSCN溶液,变红,加入CCl4,振荡,静置,下层显极浅的紫色。Ⅲ.向另外一份中加入CCl4,振荡,静置,下层显紫色。下列说法错误的是A.实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I2Fe2++I2B.水溶液中的c平(I):Ⅱ<ⅢC.水溶液中的c平(Fe3+):Ⅰ>ⅡD.若在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,c平(Fe2+)会增大【答案】B【解析】A.实验Ⅲ说明实验Ⅰ中的I被氧化为I2,故实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2If2Fe2++I2,A正确;B.实验Ⅱ中发生的反应为Fe3++3SCNfFe(SCN)3,加CCl4,下层显极浅的紫色,说明2Fe3++2If2Fe2++I2,因加入KSCN后,平衡向逆反应方向移动,I浓度增大,B错误;C.由上述分析可知生成Fe(SCN)3的反应程度比生成I2的反应程度大,故实验Ⅰ溶液中Fe3+浓度比实验Ⅱ中大,C正确;D.在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,2Fe3++2If2Fe2++I2平衡向正反应方向移动,c平(Fe2+)增大,D正确;故选:B。13.用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应[2HCl(g)+O2H2O(g)+Cl2(g)△H]具有更好的催化活性。(1)实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl~T曲线如下图:
则总反应的△H0(填“>”、“=”或“<”);A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是。(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大,画出相应αHCl~T曲线的示意图,并简要说明理由。(3)下列措施中,有利于提高αHCl的有_______。A.增大n(HCl) B.增大n(O2)C.使用更好的催化剂 D.移去H2O【答案】(1)<K(A)(2)
增大压强,平衡右移,αHCl增大,相同温度下,HCl的平衡转化率比之前的大(3)BD【解析】(1)HCl平衡转化率随温度变化的αHCl~T曲线如图,升高温度,HCl转化率降低,说明平衡逆向移动,逆向是吸热反应,正向是放热反应,则总反应的△H<0;温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,因此A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是K(A);故答案为:<;K(A)。(2)若压缩体积使压强增大,平衡向体积减小的方向移动即正向移动,平衡转化率增大,因此相应αHCl~T曲线的示意图为
,其原因是增大压强,平衡右移,αHCl增大,相同温度下,HCl的平衡转化率比之前的大;故答案为:
增大压强,平衡右移,αHCl增大,相同温度下,HCl的平衡转化率比之前的大。(3)A.增大n(HCl),平衡正向移动,HCl转化率降低,故A不符合题意;B.增大n(O2),平衡正向懂,HCl转化率增大,故B符合题意;C.使用更好的催化剂,平衡不移动,HCl转化率不变,故C不符合题意;D.移去H2O,生成物浓度减小,平衡正向移动,HCl转化率增大,故D符合题意;综上所述,答案为:BD。14.丙烯是重要的石油化工中间体,工业上常用丙烷催化脱氢和甲醇分解两种方法制备。回答下列问题:丙烷直接脱氢法制丙烯:C3H8⇌C3H6(g)+H2(g)△H1=+123.8kJ·mol1(1)该反应在(填“高温”低温”或“任意温度”)时可自发进行。(2)570℃、100kPa下,将n(C3H8):n(H2O)=1:9的混合气进行直接脱氢反应,3h后达到平衡,C3H8的平衡转化率为80%,C3H8分压的平均变化率约为kPa•h1(保留3位有效数字,下同),脱氢反应的Kp≈kPa。(Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)II.二氧化碳耦合丙烷脱氢制丙烯:CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH2CO2(g)+C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH3=+165kJ•mol1(3)①ΔH2=kJ•mol1。②与直接脱氢法相比,相同温度下的恒压密闭容器中,二氧化碳耦合丙烷制丙烯能有效提高C3H8转化率的原因是、。(4)下列能说明该体系在恒温恒压密闭容器中反应达到平衡状态的是(填序号)。A.CO2的物质的量分数保持不变B.n(H2O):n(CO)保持不变C.气体密度保持不变D.速率关系:v(C3H8)=v(C3H6)III.甲醇催化分解:3CH3OH(g)⇌C3H6(g)+3H2O(g)(5)该反应的实验数据遵循Arhenius经验公式:Rlnk=+C(Ea为活化能,假设其受温度影响忽略不计,k为速率常数,R和C为常数),此经验公式说明对于某个基元反应,当升高相同温度时,其活化能越大,反应速率增大得(填“越多”或“越少”)。根据如图曲线a计算该反应的活化能Ea为kJ•mol1。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是。
【答案】(1)高温(2)2.7229.6(3)+41.2CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)反应消耗C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)反应生成的氢气从而促进C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)反应正向进行反应C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)为气体体积增大的反应,在恒压条件下充入二氧化碳相当于增大了体系的体积,减小各组分分压,也能促进C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)反应正向进行(4)AC(5)越多31改用更高效催化剂【解析】(1)根据C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)ΔH1=+123.8kJ•mol1,该反应ΔH>0,ΔS>0,ΔG=ΔHTΔS<0时反应可自发进行,故需要高温。根据C3H8(g)fC3H6(g)+H2O(g)起始(mol)100转化(mol)0.80.80.8平衡(mol)0.20.20.8分析可得平衡时n总=0.2+0.8+0.8+9=10.8,P平(C3H8)=100kPa×0.210.8≈1.852kPa,P始(C3H8)=100kPa×110=10.00kPa,C3H8分压的平均变化率为(101.852)kPa÷3h=2.72kPa•h1,Kp=(3)根据盖斯定律可得:ΔH2=ΔH3ΔH1=+41.2kJ•mol1;相同温度下的恒压密闭容器中,二氧化碳耦合脱氢制丙烯能有效提高丙烷的转化率,其原因可能是CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)反应消耗C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)反应生成的氢气从而促进C3H8(g)⇌C3H6
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