2024-2025学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第2节第4课时温度催化剂对化学平衡的影响作业含解析新人教版选择性必修第一册

PAGE8-第4课时温度、催化剂对化学平衡的影响A级·基础达标练一、选择题1．已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。在肯定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(A)A．充入肯定量的氙气，n(H2)不变B．增大压强，n(CO2)减小C．更换高效催化剂，CO转化率增大D．降低温度，平衡常数K减小解析：充入肯定量的氙气，平衡不移动，n(H2)不变，故A正确；增大压强，平衡不移动，n(CO2)不变，故B错误；催化剂不影响平衡移动，故C错误；降低温度，平衡正向移动，平衡常数增大，故D错误。2．对可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)ΔH<0，在肯定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(D)①增加A的量，平衡向正反应方向移动②上升温度，反应速率增大，平衡向逆反应方向移动③压缩容器增大压强，平衡不移动，气体密度不变④恒温恒压时，充入惰性气体，平衡不移动⑤加入催化剂，B的平衡转化率提高A．①② B．③④C．①③ D．②④3．下图为一带可移动隔板的密闭容器，某温度下，左、右两侧反应均达到平衡，此时隔板处于容器中心。若保持温度不变，向左侧容器中充入肯定量的H2，下列说法正确的是(A)A．两侧平衡均向正反应方向移动B．左侧平衡向逆反应方向移动C．右侧平衡向逆反应方向移动D．两侧平衡均向逆反应方向移动解析：左侧充入肯定量的氢气，增大了反应物的浓度，平衡正向移动，但新平衡的气体的物质的量增加了。右侧等效于增大压强，平衡向着体积缩小的方向移动，即向正反应方向移动。4．化学反应2CaO2(s)2CaO(s)＋O2(g)在一密闭的容器中达到平衡。保持温度不变，缩小容器的容积为原来的一半，重新平衡后，下列叙述正确的是(D)A．CaO2的量不变 B．平衡常数减小C．氧气浓度变小 D．氧气浓度不变解析：保持温度不变，缩小容器容积为原来的一半，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，则CaO的量减小，CaO2的量增大，由于温度不变，平衡常数K＝c(O2)不变，而平衡时氧气浓度不变。二、非选择题5．速率与时间关系如图，t1、t2、t3时刻可能进行的操作有：A．降温B．加压C．浓度减小。(1)则t1、t2、t3时刻发生的变更分别是：t1__A__；t2__B__；t3__C__。(2)该反应正向是__放热__(填“吸热”或“放热”)反应，气体物质的量__增大__(填“增大”或“减小”)的反应。解析：t1时刻v(正)、v(逆)同时减小，平衡正向移动，应为降温，且正反应为放热反应；t2时刻v(正)、v(逆)同时增大，平衡逆向移动，应为加压，且逆反应时气体物质的量减小，则正反应时气体物质的量增大；t3时刻v(正)不变而v(逆)减小，应为生成物浓度减小。6．如图所示，表示反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。(1)氨的质量分数最高的一段时间是__A__(填字母序号)。A．t0～t1 B．t2～t3C．t3～t4 D．t5～t6(2)t1、t3、t4变更的条件分别是t1__上升温度__；t3__运用催化剂__；t4__减小压强__。解析：(1)平衡移动时，都是向左移动，所以最初时的NH3的质量分数最高。(2)t1时，v正、v逆均增大且v逆>v正，变更的条件是升温；t3时，v正＝v逆，变更的条件是运用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆>v正，变更的条件是减小压强。7．在一个体积为2L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变更关系如图所示。(1)反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g。用CO2的浓度变更表示反应速率v(CO2)＝__0.1mol·L－1·min－1__。(2)5min时再充入肯定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是__c__(填写编号)。a．v(正)先增大后减小b．v(正)先减小后增大c．v(逆)先增大后减小d．v(逆)先减小后增大表示n(CO2)变更的曲线是__b__(填写图中曲线的字母编号)。(3)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：__Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变或固体总质量保持不变(答案合理即可)__。解析：(1)Fe→FeO，固体质量增加了3.2g，说明生成FeO0.2mol，v(CO2)＝eq\f(\f(0.2mol,2L),1min)＝0.1mol·L－1·min－1。(2)充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后渐渐减小；5min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率渐渐增大。8．人体内存在许多的化学反应，这些化学反应状况困难且相互影响，而且这些化学反应大都是可逆反应，处于平衡状态。(1)O2的运输。人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧实力。但Hb也可以与CO结合。有关反应如下：反应a：Hb(aq)＋O2(g)HbO2(aq)ΔH1<0；反应b：Hb(aq)＋CO(g)HbCO(aq)ΔH2<0反应c：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)ΔH3①反应c自发进行的趋势较大，这也就简单引起人体CO中毒，导致血红蛋白不具备输氧实力。据此比较ΔH1、ΔH2的大小。②假如发生CO中毒，应实行怎样救治措施，请从平衡移动的原理角度分析实行的救治措施的缘由。③已知在人体体温37℃下，反应c的平衡常数为220。已知当血液中eq\f(cHbCO,cHbO2)的比值大于0.02时，人的智力会很快受到损伤。为避开人的智力受到损伤，环境中的O2与CO的浓度的比值最小是多少？(2)血液的酸碱平衡。人体血液的pH几乎恒定在7.35～7.45，否则人体便不能正常工作，适量的CO2可以维持人体内的pH保持在这一变更范围。已知人体呼出的气体中CO2的体积分数约为5%。H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH>0)①若某人在呼吸过程中太快且太深，会造成血液酸碱性怎么变更？②当病人高烧时，会造成血液酸碱性怎么变更？答案：(1)①ΔH1＞ΔH2②应开窗通风或将中毒者转移到空气簇新的地方。开窗通风，能降低CO的浓度，使平衡HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)逆向移动，增大O2浓度，可使平衡逆向移动③11000(2)①太快而且太深呼吸时，人体内CO2削减，造成平衡H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)向左移动，使c(CH＋)减小，血液的酸性减弱，碱性增加。②病人高烧时，平衡H2O＋O2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH＞0)向吸热方向(向左)移动，造成c(H＋)增大，血液酸性增加，从而导致酸中毒。解析：(1)①由于化学反应中的能量变更与反应途径无关，只与物质的始态和终态有关，依据盖斯定律，将b－a，整理可得c式，热化学方程式为：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)ΔH3＝ΔH2－ΔH1；反应c自发进行的趋势较大，说明体系的ΔH－TΔS<0，该反应反应前后气体体积不变，则说明ΔH3<0，由于ΔH3＝ΔH2－ΔH1；则ΔH1>ΔH2。②应开窗通风或将中毒者转移至空气簇新的地方。CO是反应物，开窗通风能够降低CO的浓度，使平衡逆向移动，O2是生成物，增大生成物O2的浓度，可以使平衡逆向移动。③11000。依据化学平衡常数表达式：K＝eq\f(cO2·cHbCO,cCO·cHbO2)＝220，而eq\f(cHbCO,cHbO2)>0.02时人的智力会受到损伤，因此只有eq\f(cHbCO,cHbO2)≤0.02时人的智力才不会受到损伤，代入平衡常数表达式有eq\f(cO2,cCO)＝K×eq\f(cHbO2,cHbCO)≥eq\f(220,0.02)＝11000，即eq\f(cO2,cCO)大于等于11000时，人的智力不受损伤。(2)①对于H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH>0)这一平衡，当太快而且太深呼吸时，人体内CO2削减，造成平衡向左移动，使c(H＋)减小，血液的酸性减弱，碱性增加。②因为反应H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH>0)，正反应是吸热反应，当病人高烧时，平衡向着吸热的方向移动，造成c(H＋)增大，血液的酸性增加，从而导致酸中毒。B级·实力提升练一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1．T℃时在1L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变更如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是(BD)A．容器中发生的反应可表示为X(g)＋Y(g)Z(g)B．保持其他条件不变，上升温度，反应的化学平衡常数K增大C．反应进行的前3min内，用X表示的反应速率v(X)＝0.4mol·L－1·min－1D．反应达到平衡后，增大压强，Z的体积分数增大解析：反应中X、Y的物质的量渐渐减小，Z的物质的量渐渐增大，所以X、Y为反应物，Z为生成物，由于该反应反应物没有完全反应，该反应为可逆反应，依据物质的量的变更量与化学计量数成正比可知X、Y、Z的计量数之比＝0.6mol：0.2mol：0.4mol＝3：1：2，则该反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)，故A错误；温度越高，反应速率越快，到达平衡时间越短，故温度T1<T2，温度越高Y的体积百分含量越小，说明上升温度平衡正向移动，则平衡常数增大，故B正确；反应进行的前3min内，X的物质的量变更0.6mol，v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(\f(0.6mol,1L),3min)＝0.2mol·L－1·min－1，故C错误；该反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)，增大压强，平衡正向移动，则Z的体积分数增大，故D正确。2．在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0。下列各图表示当其他条件不变时，变更某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是(BD)A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高B．图Ⅱ表示t0时刻运用催化剂对反应速率的影响C．图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响D．图Ⅳ中a、b、c三点都已经达到化学平衡状态解析：图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，故A错误；图Ⅱ在t0时刻正逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的缘由，故B正确；增大反应物浓度的瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，之后渐渐增大，图Ⅲ变更条件的瞬间，正、逆反应速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应方向移动，应是增大压强的缘由，故C错误；曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡点，故D错误。3．肯定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH>0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅变更图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变更趋势合理的是(B)选项xyACO的物质的量CO2与CO的物质的量之比B温度容器内混合气体的密度CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量(忽视体积)CO的转化率解析：增大CO的物质的量，平衡正向移动，但CO的量比原平衡时大，则CO2与CO的物质的量之比可能减小，与图像不符，故A错误；焓变为正，为吸热反应，上升温度正向移动，气体的质量增大，则容器内混合气体的密度增大，故B正确；增大SO2的浓度，平衡逆向移动，K与温度有关，而平衡常数K不变，与图像不符，故C错误；MgSO4为固体，增大其质量，平衡不移动，CO的转化率不变，与图像不符，故D错误。二、非选择题4．工厂运用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如图：(1)此流程的第Ⅱ步反应为：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数随温度的变更如下表：温度/℃400500830平衡常数K1091从上表可以推断：此反应是__放__(填“吸”或“放”)热反应。在830℃下，若起先时向恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2O，则达到平衡后CO的转化率为__66.7%(2)在500℃，依据下表的投入的物质的量(依据CO、H2O、H2、CO2的依次)投入恒容密闭容器中进行上述第Ⅱ步反应，达到平衡后下列关系正确的是__AD试验编号投入的物质的量平衡时H2浓度汲取或放出的热量反应物转化率A1、1、0、0c1Q1α1B0、0、2、2c2Q2α2C2、2、0、0c3Q3α3A．2c1＝c2＝c3 B．2Q1＝Q2＝QC．α1＝α2＝α3 D．α1＋α2＝1(3)在一个绝热恒容容器中，不能推断此流程的第Ⅱ步反应达到平衡的是__②③__。①v正(CO2)＝v逆(H2O)②混合气体的密度不变③混合气体的平均相对分子质量不变④各组分的物质的量浓度不再变更⑤体系的温度不再发生变更(4)如图表示此流程的第Ⅱ步反应，在t1时刻达到平衡、在t2时刻因变更某个条件使浓度发生变更的状况，图中t2时刻发生变更的条件是__降低温度__、__增加水蒸气的量(合理即可)__(写出两种)。若t4时刻通过变更容积的方法将压强增大为原先的两倍，在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变更曲线，并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。答案：(4)解析：(1)随着温度的上升，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应；设CO的转化率为x，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始1mol2mol00反应xmolxmolxmolxmol平衡(1－x)mol(2－x)molxmolxmol化学平衡常数K＝eq\f(x×x,1－x×2－x)＝1，x≈66.7%；(2)各物质起始物质的量均为1：1等于化学计量数之比，结合方程式可知，故平衡时n(CO)＝n(H2O)、n(CO2)＝n(H2)，由于500℃时平衡常数K＝eq\f(cH2cCO2,cCOcH2O)＝9可知，平衡时n(CO2)≠n(CO)，则转化率不是50%；B中转化到左边可以得到2molCO、2molH2O，恒温恒容下B、C是完全等效平衡，平衡时相同物质的浓度相同、物质的量相同，则：c2＝c3