第三讲 化学平衡移动(时间：45分钟 满分：100分)考 点题 号化学平衡的移动1、3、5、7化学平衡图像分析2、4、6化学平衡移动原理综合应用及计算8、9、10、11一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分。每个小题只有一个选项符合题意)1．(2022·郑州质检)一定温度下，1molX和nmolY在体积为2L的密闭容器中发生如下反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋M(s),5min后达到平衡，此时生成2amolZ。下列说法正确的是( )。A．用X表示此反应的反应速率是(0.1－2a)mol·L－1·min－1B．当混合气体的质量不再发生变化时，说明反应达到平衡状态C．向平衡后的体系中加入1molM，平衡向逆反应方向移动D．向上述平衡体系中再充入1molX，v正增大，v逆减小，平衡正向移动解析 由题给反应的化学方程式可知生成2amolZ消耗amolX，利用化学反应速率的定义可知v(X)＝＝0.1amol·L－1·min－1；因M为固态，故平衡向右移动，气体质量变小；若平衡向左移动，气体质量增加，故当混合气体质量不再发生变化时，可说明反应达到平衡状态；增大M的量，平衡不发生移动；向平衡体系中再充入X，反应物浓度增大，平衡正向移动，v正、v逆都增大。答案 B2．(2022·合肥调研)已知图一表示的是可逆反应CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g) ΔH>0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系，图二表示的是可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0的浓度(c)随时间t的变化情况。下列说法中正确的是( )。A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强B．若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大8\nC．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小解析 由图一可知，t2时正、逆反应速率均加快且发生突变，化学平衡正向移动，可能是升高了温度也可能是增大了压强，根据ΔH所表示的意义，不管平衡如何移动，ΔH不变，所以A正确，B错；由图二可知，t1时改变平衡条件的瞬间，NO2和N2O4的浓度均增大，然后c(NO2)减小，c(N2O4)增大，平衡向正反应方向移动，改变的条件可能是给体系增大压强，但不可能是由温度改变引起的，选项C错；若增大压强，平衡正向移动，N2O4的体积分数增加，因此混合气体的平均相对分子质量增大，D错。答案 A3．(2022·内江调研)将4molA和2molB放入2L密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH<0。4s后反应达到平衡状态，此时测得C的浓度为0.6mol·L－1。下列说法正确的是( )。A．4s内，v(B)＝0.075mol·L－1·s－1B．4s后平衡状态下，c(A)∶c(C)＝2∶1C．达到平衡状态后，若只升高温度，则C的物质的量浓度增大D．达到平衡状态后，若温度不变，缩小容器的体积，则A的转化率降低解析 A项，C的浓度为0.6mol·L－1，则B的浓度变化为0.3mol·L－1，故v(B)＝＝0.075mol·L－1·s－1，正确；B项，4s后达到化学平衡状态时，c(A)∶c(C)＝7∶3，故不正确；C项，因为正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，C的物质的量浓度减小，故不正确；D项，温度不变，缩小容器的体积，相当于增大体系压强，则化学平衡向正反应方向移动，A的转化率升高，不正确。答案 A4．(2022·遂宁检测)已知可逆反应aA＋bBcC中，物质的含量R%(A%和C%)随温度的变化曲线如图所示，下列说法正确的是( )。A．该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡B．该反应在T2温度时达到过化学平衡C．该反应的逆反应是放热反应8\nD．升高温度，平衡会向正反应方向移动解析 图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。解题时要注意各物质曲线的折点(达平衡时刻)，所以反应在T2温度时第一次达到平衡，故A错，B正确；随着温度升高，反应物A的含量增大，生成物C的含量减少，说明平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应，C、D错误。答案 B5．(2022·陕西五校模考)将1molSO2和1molO2通入容积固定的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡，平衡时SO3的物质的量为0.3mol。此时若移走0.5molSO2和0.5molO2，则反应达到新平衡时SO3的物质的量( )。A．为0.3molB．为0.15molC．小于0.15molD．大于0.15mol且小于0.3mol解析 容器的容积不变而移走各0.5mol的SO2和O2，相当于在原反应条件下容器的体积扩大一倍，若平衡不发生移动，SO3的物质的量为0.15mol，而容器的体积扩大，相当于体系的压强减小，此时平衡将向逆反应方向移动，即新平衡时SO3的物质的量小于0.15mol。答案 C6．(2022·德州质检)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是( )。A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0B．②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像C．③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线8\nD．④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2解析 根据图像①，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；②反应实质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，K＋和Cl－不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B错；③使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；④此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且由于不断加入B，A的转化率增大，D错。答案 C7．CO和NO都是汽车尾气中的有害物质，它们之间能缓慢地发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0，现利用此反应，拟设计一种环保装置，用来消除汽车尾气对大气的污染，下列设计方案可以提高尾气处理效果的是( )。①选用适当的催化剂 ②提高装置温度 ③降低装置的压强 ④装置中放入碱石灰A．①③B．②④C．①④D．②③解析 选用适当催化剂虽不能提高反应物的转化率，但能加快反应速率；因为该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动；该反应的正反应为体积减小的反应，因此降低压强，能使平衡向逆反应方向移动；装置中放入碱石灰能吸收CO2，使CO2的浓度降低，平衡向正反应方向移动。答案 C二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(13分)(2022·广元预测)向甲乙两个容积均为1L的恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB。相同条件下(温度T℃)，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g) ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示：回答下列问题：(1)乙容器中，平衡后物质B的转化率为________。(2)x＝________。(3)T℃时该反应的平衡常数为________。(4)下列说法正确的是( )。A．向平衡后的乙容器中充入氦气可使c(A)增大B．将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内相同8\nC．若向甲容器中再充入2molA、2molB，则平衡时甲容器中0.78mol·L－1<c(A)<1.56mol·L－1解析 (1)乙容器反应达到平衡时c(A)＝0.5mol·L－1，转化率为50%。B的转化率也为50%。(2)甲容器反应达到平衡时，c(A)＝0.78mol·L－1，转化率为61%，即压强越大，A的转化率越高，所以正反应为气体体积减小的反应，x＝1。(3)反应达到平衡时，乙容器中c(A)＝c(B)＝c(C)＝0.5mol·L－1，T℃时，该反应的平衡常数为2。(4)A项，向平衡后的乙容器中充入“惰性气体”氦气，气体浓度不变，平衡不发生移动，c(A)不变；B项，将乙容器单独升温，平衡逆向移动，A的体积分数增大，更大于甲容器中A的体积分数；C项，若向甲容器中再充入2molA、2molB，相当于压强变为原来的2倍，达到平衡时A的转化率比不加前增大，所以平衡时甲容器中0.78mol·L－1<c(A)<1.56mol·L－1。答案 (1)50% (2)1 (3)2 (4)C9．(14分)(2022·济南调研)298K时，某容积固定为1L的密闭容器中发生如下可逆反应：A(g)2B(g) ΔH＝akJ·mol－1。其中B的物质的量浓度随时间变化如图所示。试回答下列问题：(1)已知298K时60s达到平衡，则前60s内A的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。(2)该反应的平衡常数表达式为________。(3)若298K时B的平衡浓度为A的3倍，323K时(其他条件不变)，B的平衡浓度为A的2倍。且达到平衡所需时间为298K时的。该反应中ΔH________0(填“>”或“<”)。(4)若反应在298K进行，在1L密闭容器中加入1molB、0.2molNe，达到平衡时B的转化率为________(填序号)。A．等于60%B．等于40%C．小于40%D．介于40%～60%之间(5)已知曲线上任意两点之间连线的斜率表示该时间段内B的平均反应速率(例如直线8\nEF的斜率表示20s～60s内B的平均反应速率)，则曲线上任意一点的切线斜率的意义是________________________________________________________________________。解析 (1)由图像可知，60s时，B的物质的量浓度为0.6mol·L－1，则A减少0.3mol·L－1，则v(A)＝＝0.005mol·L－1·s－1；(2)该反应的平衡常数表达式为K＝；(3)从298K→323K，为升温，结果B的浓度减小，即表明平衡向逆反应方向移动，则推出正反应为放热反应，ΔH<0；(4)由于在恒温恒容条件下，通入稀有气体Ne，不影响化学平衡，故平衡时B的物质的量浓度仍为0.6mol·L－1，即转化0.4mol·L－1，则B的转化率为40%；(5)曲线上任意一点的切线斜率代表的是某一时刻的反应速率。答案 (1)0.005 (2)K＝ (3)< (4)B(5)某一时刻的反应速率(或即时速率、瞬时速率)10．(15分)(2022·银川联考)汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH>0。已知该反应在2404℃时，平衡常数K＝6.4×10－3。请回答下列问题。(1)该反应的平衡常数表达式为________________________________________________________________________。(2)该温度下，向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol，平衡时，N2的转化率是________%(保留整数)。(3)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1mol·L－1、4.0×10－2mol·L－1和3.0×10－3mol·L－1，此时反应________(填“处于化学平衡状态”、“向正方向进行”或“向逆方向进行”)，理由是______________________________________________________________。(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是________。(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。解析 (2)设N2的转化浓度为xmol·L－1，则＝6.4×10－38\n，解得x＝0.02，故N2的转化率为×100%＝4%。(3)该时刻Qc＝＝＝9×10－4<K，因此反应向正方向进行。(4)温度升高，平衡向正方向移动，K值增大，A对；催化剂只能改变反应速率，不能改变反应限度，因此平衡时c(NO)相等，B错；温度越高，反应速率越快，达平衡所用时间越短；升高温度，平衡向正反应方向移动，N2的转化率增大，C对。(5)根据等效平衡规律，所达新平衡与原平衡等效，因此NO的体积分数不变。答案 (1)K＝ (2)4(3)向正方向进行 Qc＝<K (4)AC (5)不变11．(16分)(2022·衡阳六校联考)如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题。(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入1molCO2和3.25molH2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。①从反应开始到3min时，氢气的平均反应速率v(H2)＝________。②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是________。A．在原容器中再充入1molCO2B．在原容器中再充入1molH2C．在原容器中充入1molHeD．使用更有效的催化剂E．缩小容器的容积F．将水蒸气从体系中分离出(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH＝akJ·mol－18\n，在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。温度(K)CO2转化率/(%)n(H2)/n(CO2)5006007008001.545332012260432815383623722①上述反应的a________0(填“大于”或“小于”)。②恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则反应产生的热量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。③增大的值，则生成乙醇的物质的量________(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。解析 (1)①从反应开始到3min时，v(CO2)＝(1.00mol－0.5mol)÷(2L×3min)＝mol·L－1·s－1，根据反应的化学方程式：CO2＋3H2CH3OH＋H2O，化学计量数之比等于化学反应速率之比，则v(H2)＝0.25mol·L－1·min－1。②在原容器中再充入1molH2，平衡右移；缩小容器的容积，压强增大，平衡右移；将水蒸气从体系中分离出，减小了水蒸气的浓度，平衡右移。(2)①上述反应中，升高温度，CO2的转化率降低，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，a<0。②恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，反应产生的热量不变，催化剂不能使平衡移动，不改变ΔH的大小。答案 (1)①0.25mol·L－1·min－1 ②BEF (2)①小于 ②不变 ③不能确定8
