- 化学平衡状态的判断
- 共46题
用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
完成下列填空：
（1）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H2的平均反应速率___ mol／(L·min)；该反应的平衡常数表达式K=_____
（2）上述反应达到平衡后，下列说法正确的是_。
a.其他条件不变，压强增大，平衡常数K减小
b.其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小
c.其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动
d.其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动
（3）一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__。
a.3v逆(N2)=v正(H2)
b.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
c.混合气体密度保持不变
d.c(N2)：c(H2)：c(HCl)=1：3：6
（4）若平衡时H2和HCl的物质的量之比为
正确答案
（1） 0.02 、 
（2）bd
（3）ac ；
（4）＜
解析
本题考查化学反应速率与化学平衡，意在考查考生的思维能力和分析、推断能力。
（1）由方程式可知固体（Si3N4）质量增加2.80g时消耗n(H2)＝2.80g/140g·mol-1×6＝0.12mol,故v(H2)＝0.12mol/(2L·3min)＝0.02mol/(L·min)；利用反应方程式可直接写出反应的平衡常数表达式。
（2）因反应为放热反应，故反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，b正确、温度不变，加压或改变反应物的浓度等平衡常数不变，a错误、其他条件不变，增加固体Si3N4平衡不移动，c错误、其他条件不变，增大HCl的物质的量，平衡向消耗HCl的逆反应方向移动，d正确。
（3）利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数比可知a项叙述表示v正=v逆，表示反应达到平衡态；b项均表示正反应，无论反应是否处于平衡态，都成立；d项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明溶液中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以c项表示达到平衡态。
（4）降低温度，平衡正向移动，n(H2)/n(HCl)变小。
知识点
工业废水中常含有一定量的Cr2O72－和CrO42－，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为：CrO42－
其中第①步存在平衡：2CrO42－(黄色)+2H＋
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显_______色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是_______。
a. 222Cr2O72－和222CrO42－的浓度相同
b.2v (Cr2O72－)=v (CrO42－)
c.溶液的颜色不变
（3）第②步中，还原1molCr2O72－离子，需要_______mol的FeSO4
（4）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s) 
常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH―)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5 mol/L，溶液的pH应调至_______。
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr2O72－的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生222Cr(OH)3沉淀。
（5）用Fe做电极的原因为_______。
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）_______，溶液中同时生成的沉淀还有_______。
正确答案
（1）橙
（2）c
（3）6
（4）5
（5）阳极反应为Fe-2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+
（6）2H＋+2e-=H2↑；Fe(OH)3
解析
（1） c (H＋)增大，平衡2CrO42－(黄色)+2H＋
（2）Cr2O72－和CrO42－的浓度相同时，并不能说明各组分的浓度不再改变了，故a不能说明反应已达平衡状态；v(Cr2O72－)和v(CrO42－)可表示正反应或逆反应，2v(Cr2O72－)=v (CrO42－)意义不明，不能说明正逆反应速率相等；溶液的颜色不再改变，也就是各物质的浓度不再改变，是平衡状态，故选c；
（3）还原1 molCr2O72-离子生成2 mol Cr3+，得到的电子数为6 mol，根据电子得失守恒可知，需要6 mol的FeSO4
（4）当c(Cr3+)=10-5 mol/L时，溶液的c(OH―)=
（5）在电解法除铬中，铁作阳极，铁优先失去电子生成Fe2+，以提供还原剂；
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是H＋放电生成H2的同时，降低了溶液的酸性；Fe2＋与Cr2O72－反应生成了Fe3+，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。
知识点
在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100mol O2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：
正确答案
解析
本题考查化学反应速率.平衡及计算。SO3的生成速率和SO2的消耗速率都是正反应速率，两者始终相等，不能说明已达平衡，A错；由于正反应是放热的，所以降温时平衡右移，正反应速率大于逆反应速率，即正反应速率较小程度小于逆反应速率，B错；根据化学方程式知：生成的SO3的物质的量是气体总物质的量减小量的2倍，即0.63 mol，SO2不与BaCl2反应，则生成硫酸钡为0.63 mol，得到146.79 g，C错；根据平衡前后的压强比知反应前气体的总物质的量减小0.315 g，即减小1-82.5%=17.5%，所以反应前气体总物质的量为1.8 mol，O2为1.1 mol，则SO2为0.7 mol.消耗的SO2的物质的量等于生成的SO3的物质的量，即0.63 mol，转化率为0.63 mol/0.7 mol=90%，D正确。
知识点
接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：
2SO2(g)+O2(g)
（1）该反应所用的催化剂是______________(填写化合物名称)，该反应450℃时的平衡常数_____________500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
（2）该热化学反应方程式的意义是__________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是________________________
a ，υ(O2)正 = 2υ(SO3)逆
b，容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c，容器中气体的密度不随时间而变化
d，容器中气体的分子总数不随时间两变化
（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10mol O2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO3 0.18mol，则υ(O2)=____________ mo1/(L·min)；若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，则平衡________________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡后，___________mo1＜n(SO3)＜___________mol。
正确答案
（1） 五氧化二钒（V2O5） 大于
（2）在450℃时，2molSO2气体和1mol O2气体完全反应生成2molSO3气体时放热190kJ。
（3）b d
（4）0.036 向正反应方向 0.36 0.40
解析
略
知识点
已知A(g)+B(g)
回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K= ，△H 0（填“<”“ >”“ =”)；
（2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率υ(A)=0。003 mol·L-1·s-1。，则6s时c(A)= mol·L-1， C的物质的量为 mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为 ，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为 ；
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)：
a，压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
（4）1200℃时反应
正确答案
（1）
（2）0.022 mol·L-1 0.09mol 80% 80%
（3）c
（4）2.5
解析
（1）因反应中的物质都是气体，据平衡常数的定义可知其K=
（2）υ(A)=0.003 mol·L-1·s-1 ，则A减少的浓度c(A)= υ(A)t=0.018 mol·L-1，故剩余的A的浓度为
设830℃达平衡时，转化的A的浓度为x，则：
解得x =0.032，故A的转化率
（3）由于该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强、气体的密度都永远不变，故a、b错；c(A)随反应的进行要减小，故c可以；不论是否达平衡，单位时间里生成C和D的物质的量永远相等，故d错。
（4）反应“ C(g)+D(g)
知识点
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