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课后作业12化学平衡(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题6分,共60分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.08 molL-1,则下列判断正确的是()A.c1c2=31B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为23C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0c10.14 molL-1答案D解析X、Y的平衡浓度之比为13,转化浓度亦为13,故c1c2=13,A、C不正确;平衡时Y的生成速率表示逆反应速率,Z的生成速率表示正反应速率,v(Y)生成v(Z)生成应为32,B不正确;由可逆反应的特点可知,c1的取值范围为0c10,反应任何温度时都自发进行,即H20,故H10。3.对于反应N2O4(g)2NO2(g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应压强下的平衡点)。下列说法正确的是()A.A、C两点的正反应速率的关系为ACB.A、B、C、D、E各状态中,v(正)v(逆)的是状态EC.维持p1不变,EA所需时间为x;维持p2不变,DC所需时间为y,则x0),下列说法中正确的是()A.到达平衡状态时,加入催化剂,平衡不移动,反应速率也不会发生改变B.反应达到平衡时,X和Y的转化率相等C.v正(X)=2v逆(N)时,反应到达平衡状态D.到达平衡状态时,反应吸收a kJ能量答案B解析加入催化剂对化学平衡移动无影响,但化学反应速率增大,故A错误;由于X、Y投料物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比,故X和Y的转化率相等,B正确;化学反应速率之比等于化学计量数之比,应是2v正(X)=v逆(N),故C错误;此反应是可逆反应,不能进行到底,达到平衡时,吸收能量小于akJ,故D错误。5.已知反应mX(g)+nY(g)qZ(g)Hq,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法正确的是()A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的mn倍C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小D.若平衡时X、Y的转化率相等,说明反应开始时X、Y的物质的量之比为nm答案B解析可逆反应达平衡时,不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比,X的正反应速率是Y的逆反应速率的mn倍,说明反应达到平衡,故B正确。6.(2018嘉兴一中高三期末考试)一定温度下,某容器中加入足量的碳酸钙,发生反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),达到平衡,下列说法正确的是()A.将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度不变B.将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体的密度变大C.因CaCO3(s)需加热条件才分解生成CaO(s)和CO2(g),所以是H0,故C错误;保持容器压强不变,充入He,容器体积增大,CO2的浓度减小,平衡将向正反应方向移动,故D错误。7.一定条件下,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,反应达到平衡后,下列说法正确的是()A.增大压强,平衡正向移动B.减小反应物浓度,平衡正向移动C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡正向移动D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大,平衡正向移动答案A解析该反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动;减小反应物浓度,平衡逆向移动,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,由于合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C项错误;加入催化剂,同等程度地改变正、逆反应的反应速率,平衡不移动,D项错误。8.已知在一定条件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-Q kJmol-1。向一密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,达平衡时SO2的转化率为90%,放出的热量为Q1;向另一相同容器中加入2 mol SO3,在相同条件下,达平衡时吸收的热量为Q2,则下列关系中正确的是()A.QQ1Q2B.Q1Q2QC.Q1QQ2D.Q1=Q2Q答案A解析两平衡等效。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-QkJmol-1起始:2mol1mol0转化:1.8mol0.9mol1.8mol平衡:0.2mol0.1mol1.8molQ1=0.9Q2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)H=+QkJmol-1起始:2mol00平衡:1.8mol0.2mol0.1mol转化:0.2mol0.2mol0.1molQ2=0.1Q所以QQ1Q29.(2018金华十校高三期末联考)在一定条件下发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),将1 mol SO3气体通入1 L容积恒定的密闭容器中,维持容器内温度不变,5 min末测得SO3的物质的量为0.4 mol。则下列说法正确的是()A.05 min,O2的生成速率v(O2)=0.06 molL-1min-1B.若起始时充入3 mol SO3,起始时SO3分解速率不变C.若某时刻消耗了0.5 mol SO3同时生成了0.25 mol O2,则表明该反应达到了平衡状态D.达到平衡时,SO2和SO3的浓度相等答案A解析05min消耗的SO3的物质的量为(1-0.4)mol=0.6mol,产生O2的物质的量为120.6mol=0.3mol,根据化学反应速率的表达式,v(O2)=0.315molL-1min-1=0.06molL-1min-1,故A正确;若起始时充入3molSO3,反应物浓度增大,化学反应速率增大,故B错误;消耗SO3与生成O2,都是描述的正反应方向,不能说明反应达到平衡,故C错误;根据题目中所给信息,无法判断达平衡时SO2和SO3浓度是否相同,故D错误。10.一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A.550 时,若充入惰性气体,v(正)、v(逆)均减小,平衡不移动B.650 时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C.T时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925 时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总答案B解析550时,若充入惰性气体,由于是恒压反应,因此相当于扩大了容积,v(正)、v(逆)均减小,平衡正向移动,A选项错误;根据图示可知,在650时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:C(s)+CO2(g)2CO(g),设开始加入1molCO2,反应掉了xmol,则有:C(s)+CO2(g)2CO(g)始态:1mol0变化:xmol2xmol平衡:(1-x)mol2xmol因此有:2x(1-x)+2x100%=40%,解得x=0.25,故B项正确;由图可知T达到平衡时CO和CO2的体积分数相等,则T时充入等体积的CO2和CO时平衡不移动,C项错误;925时,CO的体积分数为96%,故Kp=p2COpCO2=(96%p总)24%p总=23.04p总,D项错误。二、非选择题(本题包括3小题,共40分)11.(10分)已知可逆反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),平衡常数见下表:温度/5007008501000平衡常数2.51.71.00.6(1)该反应H0(填“”)。(2)850 时,若向一容积固定的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2,若要使上述反应开始时正向进行,则x应满足的条件是。若x=5.0,当反应达到平衡时,n(H2)=。(3)若平衡时,CO的转化率大于H2O,则始态时充入的CO和H2O物质的量之比的值(填具体值或取值范围)。答案(1)(2)x3.04.8 mol(3)1解析(2)Q=1.0molVLxmolVL1.0molVL3.0molVL1,x3.0;依据“三部曲”CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),起始/mol1.03.01.05.0转化/molyyyy平衡/mol1.0-y3.0-y1.0+y5.0+yK=(1.0+y)(5.0+y)(1.0-y)(3.0-y)=1.0,y=-0.2,n(H2)=4.8mol。12.(16分)T时,在容积为0.5 L的密闭容器中发生如下反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s)H”“”或“=”)v(逆),判断的依据是。答案(1)0.4 molL-1 min-1(2)BCD(3)1.69(4)BC(5)=c3(C)c2(A)c(B)=0.330.220.41.69=K(或浓度商与平衡常数相等或Qc=K)解析(1)v(C)=c(C)t=0.6mol0.5L3min=0.4molL-1min-1。(2)由图像可知:n(A)n(B)n(C)n(D)=2131,则化学方程式为2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),该反应为气体分子数不变的反应,即任意时刻混合气体总物质的量和压强都不变,与反应是否达到平衡无关;该反应为非纯气体反应,所以混合气体的质量、密度和平均相对分子质量均为变量,当这些变量不再发生变化时,说明反应已经达到平衡;B的物质的量不变,说明正、逆反应速率相同,反应达到平衡。(3)由图示可知,平衡时,各种气体的物质的量分别为:n(A)=0.4mol,n(B)=0.8mol,n(C)=0.6mol,平衡常数K=c3(C)c2(A)c(B)1.69。(4)A项,原平衡的起始状态是0.8molA和1molB,若再通入的A和B的物质的量比为0.81,相当于增大压强,平衡不移动,A的转化率不变,而通入2molA和1molB,则A的转化率降低;B项,因D是固体,移走D,对平衡没有影响,A的转化率不变;容器体积缩小一半,则压强增大,而增大压强,平衡不移动,则A的转化率不变;D项,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率降低。(5)c3(C)c2(A)c(B)=0.330.220.41.69=K,说明该反应处于平衡状态,则正、逆反应速率相等。13.(14分)甲醇是重要的化工原料,在化工生产中有广泛的应用。已知反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=Q kJmol-1在20 L的密闭容器中,按物质的量之比12充入CO和H2,测得CO的转化率随温度及压强的变化如下图所示,p2、195 时n(H2)随时间的变化如表所示。p2、195 时n(H2)随时间的变化t/min0135n(H2)/mol8544(1)03 min,平均速率v(CH3OH)=,Q(填“”)0。(2)图中压强(p1、p2)的大小顺序为,理由是。(3)在p2及195 时,该反应的平衡常数K=。答案(1)0.033 molL-1min-1(2)p1p2相同温度下,增大压强,CO转化率增大(3)25解析(1)根据表中数据,03min时氢气反应了4mol,则生成了甲醇2mol,v(CH3OH)=2mol20L3min=0.033molL-1min-1;根据图中所示,温度升高,CO的转化率降低,说明平衡逆向移动,而升高温度,平衡向吸热反应方向进行,故该反应的正方向为放热反应,即Q0。(2)根据化学反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),相同温度下,增大压强,平衡正向移动,CO的转化率增大,所以p1p2。(3)在p2、195时,反应在35min内,氢气的物质的量没有变化,说明达到平衡,根据CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始状态4mol8mol平衡状态2mol4mol2mol该反应容器的体积为20L,该反应的平衡常数K=220220(420)2=0.10.10.22=25。
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