- 化学平衡
- 共20016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）
（1）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2L，3min后达到平衡，测得固体的质量增加了1.40g，则SiCl4的平均反应速率为______；该反应的平衡常数表达式为______．
（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，温度升高，平衡常数K减小
b．其他条件不变，压强增大，平衡向正反应方向移动
c．其他条件不变，增大SiCl4物质的量，平衡向正反应方向移动
d．其他条件不变，增大Si3N4物质的量，平衡向逆反应方向移动
（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．v逆（N2）=3v正（H2） b．v正（HCl）=4v逆（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
0.005mol/（L•min）
ac
ac
＜
解析
解：（1）固体的质量增加了1.40g，n（Si3N4）=
故答案为：0.005mol/（L•min）；
（2）该反应为放热反应，气体体积增大的反应，则
a．其他条件不变，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故a正确；
b．其他条件不变，压强增大，平衡逆向移动，但温度不变，平衡常数K不变，故b错误；
c．其他条件不变，增大SiCl4物质的量，平衡向正反应方向移动，故c正确；
d．其他条件不变，增大Si3N4物质的量，平衡不移动，故d错误；
故答案为：ac；
（3）a．由反应速率之比等于化学计量数之比，则3v正（N2）=v正（H2），则3v逆（N2）=v正（H2），所以v逆（N2）=v正（N2），则达到平衡，故a正确；
b．v正（HCl）=4v正（SiCl4），不能确定正逆反应速率的关系，故b错误；
c．因体积不变，气体的质量在变化，则混合气体密度保持不变时反应达到平衡，故c正确；
d．c（N2）：c（H2）：c（HCl）=1：3：6，取决于反应物的起始量及转化程度，不能确定反应是否平衡，故d错误；
故答案为：ac．
（4）该反应正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应移动，到达新平衡，H2的物质的量减小，HCl的物质的量物质的量增大，新平衡H2和HCl的物质的量之比＜
故答案为：＜．
正确答案
解析
解：增大压强，平衡向体积缩小的方向移动，在一定温度和压强条件下发生了反应：CO2（g）+3H2 （g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0，增大压强，平衡正向移动，则反应混合物中甲醇（CH3OH）的物质的量分数逐渐增大，即P1＞P2＞P3＞P4，
温度升高，平衡向着吸热方向进行，在一定温度和压强条件下发生了反应：CO2（g）+3H2 （g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0，温度升高，平衡逆向移动，则反应混合物中甲醇（CH3OH）的物质的量分数逐渐减小，故T1＞T2＞T3＞T4，
故选D．
高温下，某反应达平衡，平衡常数K=
A该反应的焓变为正值
B该反应化学方程式为：CO+H2O 
C增大压强，H2浓度一定不变
D升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动
正确答案
解析
解：A、恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应为吸热反应，所以△H＞0，故A正确；
B、由平衡常数可知，该反应为CO2+H2
C、恒温恒容下，若通入氢气，增大压强，则H2浓度增大，故C错误；
D、升高温度，正、逆反应速率都增大，正反应速率增大更多，平衡正向移动，故D错误．
故选A．
（2015秋•台州校级期中）能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H，
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
①根据表中数据可判断△H______0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃时，将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将______．
A．向正方向移动 B．向逆方向移动 C．处于平衡状态 D．无法判断
（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，则正极的电极反应式为______，随着反应的不断进行溶液的pH______（填“增大”“减小”或“不变”）．
正确答案
＜
A
O2+2H2O+4e-=4OH-，
减小
解析
解：（1）①由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
②、将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时的浓度商Qc=
（2）原电池放电时，甲醇失电子被氧化，应为电池负极反应，其电极反应式为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；已知电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池在放电过程中消耗氢氧根离子，所以溶液的pH减小；
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；减小．
已知：合成氨是一个放热反应，下列事实不能用勒沙特列原理来解释的是（ ）
正确答案
解析
解：A．存在平衡2SO2+O2（g）⇌2SO3（g），正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应移动，有利于合成SO3，能用勒沙特列原理解释，故A不选；
B．存在平衡2N2+3H2⇌2NH3，合成氨是放热过程，高温不利于氨气的合成，选择500℃考虑反应速率较快、且催化剂活性较高，故B选；
C．氨气液化，氨气的浓度降低，平衡向合成氨的方向移动，能用勒沙特列原理解释，故C不选；
D．过量空气煅烧硫铁矿，增大氧气的浓度，有利于反应向生成二氧化硫的方向移动，可以提高原料，能用勒沙特列原理解释，故D不选；
故选B．
下列措施有利于反应：N2（g）+3H2 （g）⇌2NH3（g）△H=-92kJ•mol-1平衡向正反应方向移动的是（ ）
①升高温度 ②降低温度 ③增大压强 ④减小压强 ⑤增大NH3浓度 ⑥减小NH3浓度．
正确答案
解析
反应：N2（g）+3H2 （g）⇌2NH3（g）△H=-92kJ•mol-1 反应是气体体积减小的放热反应，增大压强、增大反应物浓度、降低温度、减少生成物浓度都可以使平衡正向进行；平衡向正反应方向移动的影响因素为：
①升高温度，平衡逆向进行，故①不符合；
②降低温度，平衡正向进行，故②符合；
③增大压强平衡正向进行，故③符合；
④减小压强，平衡逆向进行，故④不符合；
⑤增大NH3浓度，平衡逆向进行，故⑤不符合；
⑥减小NH3浓度，平衡正向进行，故⑥符合；
故选D．
（2013秋•东城区期末）活性炭可处理大气污染物NO．T℃时，在1L密闭容器中加入NO气体和炭粉，发生反应生成两种气体A和B，测得各物质的物质的量如下：
（1）2分钟内，用NO表示该反应的平均速率v（NO）=______mol•L-1•min-1．
（2）该反应的化学方程式是______；T℃时，它的平衡常数K=9/16，则2min时反应______（填“是”或“不是”）平衡状态；已知升高温度时，K增大，则该反应为______（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）为了提高反应速率和NO的转化率，可采取的措施是______．
正确答案
解：（1）2min时一氧化氮物质的量变化为：0.100mol-0.040mol=0.060mol，2分钟内，用NO表示该反应的平均速率v（NO）=
故答案为：0.03；
（2）由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO⇌N2+CO2；2min时，各组分的浓度为：c（NO）0.040mol/L，c（N2）=c（CO2）=0.030mol/L，此时的浓度商为：
故答案为：NO⇌N2+CO2；是；吸热；
（3）该反应是体积不变的反应，压强不影响化学平衡；该反应为吸热反应，所以升高温度可以提高反应速率和NO的转化率，
故答案为：升高温度．
解析
解：（1）2min时一氧化氮物质的量变化为：0.100mol-0.040mol=0.060mol，2分钟内，用NO表示该反应的平均速率v（NO）=
故答案为：0.03；
（2）由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO⇌N2+CO2；2min时，各组分的浓度为：c（NO）0.040mol/L，c（N2）=c（CO2）=0.030mol/L，此时的浓度商为：
故答案为：NO⇌N2+CO2；是；吸热；
（3）该反应是体积不变的反应，压强不影响化学平衡；该反应为吸热反应，所以升高温度可以提高反应速率和NO的转化率，
故答案为：升高温度．
已知在1273K时发生反应
Fe（s）+H2O（g）⇌FeO（s）+H2（g）；现在固定容积为2.0L的密闭容器中进行该反应，试解答下列问题：
（1）其他条件不变，缩小该容器体积，反应速率______ （填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）若降温后H2的百分含量减少，则正反应是______反应（选填“吸热”、“放热”）．
（3）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______；
a．混合气体的压强保持不变
b．H2的浓度不再改变
c．消耗H2O的物质的量与生成H2的物质的量之比为1：1
d．Fe、H2O、FeO、H2的物质的量之比为1：1：1：1
（4）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）═CH3OH（g）；△H=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）；△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）；△H=-41.3kJ•mol-1
总反应：3H2（g）+3CO（g）═CH3OCH3（g）+CO2 （g）的△H=______；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是______（填字母代号）．
a．高温高压 b．加入催化剂 c．减少CO2的浓度 d．增加CO的浓度 e．分离出二甲醚．
正确答案
增大
吸热
b
-246.4 kJ•mol-1
c、e
解析
解：（1）其他条件不变，缩小该容器体积，各组分浓度变大，浓度越大速率越快，故答案为：增大；
（2）若降温后H2的百分含量减少，说明平衡逆向移动，则逆反应是放热反应，正反应为吸热反应，故答案为：吸热；
（3）a．混合气体的压强保持不变，未平衡时就是不变的量，不能作为平衡的标志，故a不选；
b．H2的浓度不再改变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故选b；
c．消耗H2O的物质的量与生成H2的物质的量之比为1：1，未平衡时就是相等的，不能作为平衡状态的标志，故c不选；
d．Fe、H2O、FeO、H2的物质的量之比为1：1：1：1，不代表不变，故不能作为平衡状态的标志，故d不选；
故答案为：b；
（4）①2H2（g）+CO（g）⇌CH3OH（g）△H=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H=-41.3kJ•mol-1
由盖斯定律②+③+①×2得到3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.4 kJ•mol-1，
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，反应是放热反应，反应前后气体体积减小的反应，要提高CO的转化率，平衡正向进行，
a．压缩体积，压强增大平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，温度升高，平衡向吸热的逆向移动，一氧化碳转化率减小，故a不符合；
b．加入催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，转化率不变，故b不符合；
c．减少CO2的浓度，减少生成物浓度平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故c符合；
d．增加CO的浓度，提高氢气转化率，一氧化碳转化率减小，故d不符合；
e．分离出二甲醚（CH3OCH3），平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故e符合；
故答案为：-246.4 kJ•mol-1；c、e．
（2015秋•白山校级期中）工业生产硝酸铵的流程如图1所示
（1）硝酸铵的水溶液呈______（填“酸性”、“中性”或“碱性”）；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：______．
（2）已知N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H＜0，当反应器中按n（N2）：n（H2）=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图2．
①曲线a对应的温度是______．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是______
A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M点对应的H2转化率是75%
E．如果N点时c（NH3）=0.2mol•L-1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（3）尿素（H2NCONH2）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为二步反应：第一步：2NH3（g）+CO2（g）═H2NCOONH4（s）△H=-272kJ•mol-1
第二步：H2NCOONH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+138kJ•mol-1
写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：______
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5L密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如图3所示：
①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定，总反应进行到______min时到达平衡．
②反应进行到10min时测得CO2的物质的量如图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v（CO2）=______mol•L-1•min-1．
③在图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图．
正确答案
解：（1）硝酸铵的水溶液中铵根离子水解会使溶液呈酸性，硝酸铵中硝酸根和铵根离子溶液相等，但部分铵根水解，浓度减小，所以溶液中离子浓度大小关系是c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-），
故答案为：酸性；c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）；
（2）①合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应的进行，曲线a的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以a曲线对应温度为200°C；
故答案为：200℃；
②A、及时分离出NH3，可以使平衡正向进行，可以提高H2的平衡转化率，故A正确；
B、P点原料气的平衡转化率接近100%，但此时压强为100MPa，对设备的要求太高，成本高，不是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件，故B错误；
C、平衡常数与温度有关，与其他条件无关，同一温度下的平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
D、M点时氨的物质的量的分数为60%，利用三段式，设H2转化率是x
根据反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）
起始 1 3 0
转化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
E、N点时氨的物质的量的分数为20%，利用三段式，设N2转化率是b，N2的起始浓度为a，
根据反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）
起始 a 3a 0
转化 ab 3ab 2ab
平衡 a-ab 3a-3ab 2ab
根据题意有
故选：ACDE；
（3）根据盖斯定律，①2NH3（g）+CO2（g）═H2NCOONH4（s）△H=-272kJ•mol-1；②H2NCOONH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+138kJ•mol-1；将①+②可得以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）⇌H2O（g）+CO（NH2）2 （s）△H=-134kJ/mol，
故答案为：2NH3（g）+CO2（g）⇌H2O（g）+CO（NH2）2 （s）△H=-134kJ/mol；
（4）①由图象可知在15分钟左右，氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化发生的是第一步反应，氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡，发生的是第二部反应，从曲线斜率不难看出第二步反应速率慢，所以合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定，根据图可知，尿素在55分钟时，物质的量不再变化，即反应达到平衡，所以总反应进行到55min时到达平衡，
故答案为：二；55；
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26mol，二氧化碳的浓度变化为：c（CO2）=
则用CO2表示的第一步反应的速率（CO2）=
故答案为：0.148；
③第二步反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，所以第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图为
故答案为：
解析
解：（1）硝酸铵的水溶液中铵根离子水解会使溶液呈酸性，硝酸铵中硝酸根和铵根离子溶液相等，但部分铵根水解，浓度减小，所以溶液中离子浓度大小关系是c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-），
故答案为：酸性；c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）；
（2）①合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应的进行，曲线a的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以a曲线对应温度为200°C；
故答案为：200℃；
②A、及时分离出NH3，可以使平衡正向进行，可以提高H2的平衡转化率，故A正确；
B、P点原料气的平衡转化率接近100%，但此时压强为100MPa，对设备的要求太高，成本高，不是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件，故B错误；
C、平衡常数与温度有关，与其他条件无关，同一温度下的平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
D、M点时氨的物质的量的分数为60%，利用三段式，设H2转化率是x
根据反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）
起始 1 3 0
转化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
E、N点时氨的物质的量的分数为20%，利用三段式，设N2转化率是b，N2的起始浓度为a，
根据反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）
起始 a 3a 0
转化 ab 3ab 2ab
平衡 a-ab 3a-3ab 2ab
根据题意有
故选：ACDE；
（3）根据盖斯定律，①2NH3（g）+CO2（g）═H2NCOONH4（s）△H=-272kJ•mol-1；②H2NCOONH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+138kJ•mol-1；将①+②可得以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）⇌H2O（g）+CO（NH2）2 （s）△H=-134kJ/mol，
故答案为：2NH3（g）+CO2（g）⇌H2O（g）+CO（NH2）2 （s）△H=-134kJ/mol；
（4）①由图象可知在15分钟左右，氨气和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵后不再变化发生的是第一步反应，氨基甲酸铵先增大再减小最后达到平衡，发生的是第二部反应，从曲线斜率不难看出第二步反应速率慢，所以合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定，根据图可知，尿素在55分钟时，物质的量不再变化，即反应达到平衡，所以总反应进行到55min时到达平衡，
故答案为：二；55；
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26mol，二氧化碳的浓度变化为：c（CO2）=
则用CO2表示的第一步反应的速率（CO2）=
故答案为：0.148；
③第二步反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，所以第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图为
故答案为：
升高温度，下列数据不一定增大的是（ ）
正确答案
解析
解：A、弱电解质的电离是吸热过程，升高温度促进弱电解质的电离，电离平衡常数增大，故A不选；
B、水解过程是吸热反应，升高温度促进水解，水解平衡常数Kb增大，故B不选；
C、若正反应为放热反应，升高温度平衡向吸热反应方向移动，化学平衡常数减小，故C选；
D、水的电离过程是吸热的，升高温度促进水的电离，升高温度电离程度增大，水的离子积增大，故D不选；
故选C．
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