高二化学反应原理课时作业9：2.3.3化学平衡图像　等效平衡

高二《化学反应原理》PAGEPAGE1第3课时化学平衡图像等效平衡分层训练[基础过关]一、速率－时间图像1.制取水煤气的反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＞0；在一定条件下达化学平衡后，在时间为t时突然改变条件，反应速率的变化如图所示，在t时所改变的条件是()A.加压 B.升温C.增大水蒸气浓度 D.增大碳的物质的量[解析]从图像来看，在时间t时，突然改变条件时，正、逆反应速率均增加，有可能是升高温度，也可能是增大压强，从时间t后来看，v′正大于v′逆，说明平衡向正反应方向移动；只有升高温度才使平衡正向移动，故为升高温度。[答案]B2.合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示。下列说法正确的是()A.t1时增大了压强 B.t2时充入了稀有气体C.t3时升高了温度 D.t4时降低了温度[解析]A项，t1时正反应速率增大，且大于逆反应速率，应为增大压强，正确；B项，t2时正逆反应速率同等程度增大，为使用了催化剂，错误；C项，t3时正反应速率减小，且逆反应速率大于正反应速率，为减小压强，错误；D项，t4时反应速率瞬间不变，然后减小，应为减小生成物浓度，错误。[答案]A3.对于达到平衡的可逆反应：X＋YW＋Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反应速率变化的情况如图所示。下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是()A.W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体B.X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体C.X、Y或W、Z中均只有一种为气体D.X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体[解析]由图像可知，增大压强，正、逆反应速率都加快，但正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，可见化学平衡向正反应方向移动，即正反应是一个体积缩小的反应。A项，若W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体，不符合图像；B项，X、Y均为气体，W、Z中只有一种是气体，符合图像；C项，X、Y或W、Z中均只有一种为气体，则加压平衡不移动，不符合图像；D项，若生成物均为液体或固体，则加压时逆反应速率不发生变化，不符合图像。[答案]B二、含量－时间－温度(或压强)图像4.在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g)xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系，φ(C)表示气体C在混合气体中的体积分数。由此判断，对图像(Ⅱ)说法不正确的是()A.p3＞p4，Y轴表示A的转化率B.p3＞p4，Y轴表示B的质量分数C.p3＞p4，Y轴表示B的转化率D.p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量[解析]据图像(Ⅰ)知，在压强不变时，曲线b的斜率比c的大，故T1＞T2。降温(T1→T2)时，φ(C)增大，即平衡正向移动，说明正反应为放热反应。当温度不变时，曲线b的斜率比a的大，故压强p2＞p1，增大压强(p1→p2)时，φ(C)增大，即平衡正向移动，故x＜2，即x＝1。由图像(Ⅱ)知，保持体系压强不变，升高温度，平衡逆向移动，A、B的转化率、φ(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小，而A、B的质量分数要增大。故正确[答案]为B。[答案]B三、等温(或等压)线图像5.对于mA(s)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)和压强(p)的关系如图，下列叙述正确的是()A.达到平衡后，加入催化剂，则C%增大B.达到平衡后，若升温，平衡逆向移动C.化学方程式中n<e＋fD.达到平衡后，增加A的量，平衡正向移动[解析]A项，加入催化剂平衡不移动，错误；B项，由图知，升高温度，C的百分含量(C%)减小，平衡向左移动，正确；C项，由图知，增大压强，C的百分含量(C%)增大，平衡向正向移动，n>e＋f，错误；D项，A为固体，增加固体的量平衡不发生移动，错误。[答案]B6.已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()[解析]A项，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量减小，且达到平衡时需要的时间短，故A正确，D错误；B项，增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量减小，且达到平衡时需要的时间短，故正确；C项，有无催化剂只影响到达平衡所需的时间，不影响平衡移动的结果，故正确。[答案]D四、等效平衡7.在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是()A.乙＝丁>丙＝甲 B.乙>丁>甲>丙C.丁>乙>丙＝甲 D.丁>丙>乙>甲[解析]把各组物质进行极端转化，均转化为反应物，则CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)甲：amolamol0mol0mol乙：2amolamol0mol0mol极端转化后的丙：amolamol0mol0mol极端转化后的丁：2amolamol0mol0mol因此甲与丙、乙与丁分别为等效平衡，因此平衡时n(CO)：乙＝丁，丙＝甲。比较甲和乙，乙可看作在甲的基础上增大了CO2的浓度，平衡右移，因此n(CO)增大，所以n(CO)：乙＝丁＞丙＝甲。[答案]A8.在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行如下反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，已知加入1molH2和2molBr2达到平衡后，生成xmolHBr，在相同条件下若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为a、b、c(均不为0)且保持平衡时，各组分含量都不变，以下推断正确的是()①a、b、c应满足的关系是4a＋c＝2b②平衡时HBr为xmol③a、b、c应满足的关系是a＋b＝c④平衡时HBr为eq\f(a＋b＋c,2)xmolA.① B.①②C.①④ D.②③[解析]H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)是一个Δn＝0的反应，恒容时只要起始投入量成比例，则形成等效平衡。分析H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)平衡时n(HBr)φ(HBr)起始①1mol2mol0xx/3起始②abcx/3可知，(1)a、b、c应满足(a＋eq\f(c,2))∶(b＋eq\f(c,2))＝1∶2，即4a＋c＝2b；(2)设平衡时HBr有ymol，计算有两种方法：一是比例法，1∶x＝(a＋eq\f(c,2))∶y，y＝(a＋eq\f(c,2))x；二是含量法，HBr的含量保持eq\f(x,3)不变，而气体总物质的量为(a＋b＋c)，所以y＝eq\f(（a＋b＋c）x,3)。[答案]A[能力提升]9.在一定条件下，二氧化硫与氧气发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。试回答下列问题：(1)降低温度，化学反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)600℃时，在一容积为2L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10min和20min时，分别改变影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如上图所示，前10min正反应速率变化趋势是逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”)；前15min内用SO3表示平均反应速率为_________________________________________________________________。(3)图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是________。(4)根据图中判断，10min时改变的反应条件可能是________；20min时改变的反应条件可能是________。a.加入催化剂 B.缩小容器容积c.降低温度 D.增加O2的物质的量[解析](1)降低温度，化学反应速率减小。(2)前10min随着反应的不断进行，反应物SO2和O2的浓度不断减小，正反应速率变化趋势是减小，前15min内用SO3表示的平均反应速率为eq\f(0.04mol,2L×15min)≈1.33×10－3mol·L－1·min－1。(3)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段，即15～20min和25～30min反应处于平衡状态。(4)10min到15min三条曲线的斜率突然增大，说明反应速率突然增大，其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积。反应进行至20min时，O2的物质的量突然增大，平衡发生移动，SO2、SO3的物质的量随之发生变化。[答案](1)减小(2)减小1.33×10－3mol·L－1·min－1(3)15～20min，25～30min(4)abd10.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(下图中，p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，t表示反应时间)：根据以上规律判断(填“＞”、“＝”或“＜”)：(1)反应Ⅰ：p2________p1，ΔH________0。(2)反应Ⅱ：T1________T2，ΔH________0。(3)反应Ⅲ：若T2________T1，ΔH________0。(4)反应Ⅳ：若T2________T1，ΔH________0。[解析](1)对反应Ⅰ而言，增大压强，平衡向右移动，A的转化率α(A)增大，所以p2＞p1；图(a)表示随温度升高，α(A)减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，ΔH＜0。(2)图(b)表示在两种不同温度下，C的物质的量逐渐增大至达到平衡的过程。T1温度下n(C)增加得快，且先达到平衡，说明T1＞T2；由T1→T2，降低温度，n(C)增大，说明平衡向右移动，ΔH＜0。(3)图(c)表示随起始时n(B)的增大，在两种不同温度下φ(C)先增大后减小的变化曲线。T2时φ(C)高于T1时的φ(C)，可能有两种情况：若T2＞T1，即升温平衡右移，ΔH＞0；若T2＜T1，即降温平衡右移，ΔH＜0。(4)图(d)所呈现的信息是：随压强的增大，A的平衡转化率不变，但T2时α(A)比T1条件下的α(A)大。若T2＞T1，则升温平衡右移，ΔH＞0；若T1＞T2，则升温平衡左移，ΔH＜0。[答案](1)＞＜(2)＞＜(3)＞(或<)>(或<)(4)＞(或<)>(或<)11.把0.01molMnO2粉末加入50mL过氧化氢的溶液里(ρ＝1.1g·mL－1)，在标准状况下，放出气体的体积V和时间t的关系曲线如图所示。(1)实验时放出气体的总体积是________。(2)放出一半气体所需的时间约为________。(3)A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序是________。(4)过氧化氢溶液的初始物质的量浓度为________。(5)根据曲线形状解释反应速率的变化情况是________。[解析](1)用作图法求解，曲线水平时，对应纵轴体积是60mL，即放出气体的总体积。(2)60mL的一半是30mL，30mL对应的时间约是1min。(3)开始时，反应物浓度大，反应速率快，故四点中，D点最快，A点最慢。(4)2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑2mol22.4Ln(H2O2)0.06Ln(H2O2)＝0.0054mol，c(H2O2)＝eq\f(0.0054mol,0.05L)＝0.108mol/L。(5)曲线的斜率逐渐减小，说明随浓度的下降，反应速率逐渐减小。[答案](1)60mL(2)1min(3)D>C>B>A(4)0.108mol/L(5)随着c(H2O2)减小，反应速率减小[拓展探究]12.某温度时，在一个容积为2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：(1)该反应的化学方程式为___________________________________________。(2)反应开始至2min，气体Z的平均反应速率为____________________________。(3)若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：①压强是开始时的________倍；②若此时将容器的体积缩小为原来的eq\f(1,2)倍，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。(4)若上述反应在2min后的t1～t6内反应速率与反应时间的关系图像如下，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则________(填字母)。A.在t1时增大了压