- 化学平衡
- 共20016题
由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引用了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) 
(1)上述反应平衡常数K的表达式为 ，温度降低，平衡常数K (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)＝ 。
(3)下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是 (填写序号字母)
a．及时分离出CH3OH气体
b．适当升高温度
c．保持容器的容积不变，再充入1 mol CO2和3 mol H2
d．选择高效催化剂
正确答案
(1) 
(2)0.15 mol·L－1·min－1
(3)c
(1)该反应生成物比反应物能量低，是放热反应；温度降低，平衡正向移动，K值增大。
(2)v(H2)＝3v(CO2)＝
＝0.15 mol·L－1·min－1。
(3)及时分离出甲醇气体会使平衡正向移动，但反应速率减小；升高温度会使反应速率增大，但平衡逆向移动；选择高效的催化剂会加快反应速率，但平衡不移动；保持容器的容积不变，再充入1 mol CO2和3 mol H2，等效于在原平衡的基础上增大压强，化学反应速率增大，平衡正向移动。
工业上生产硫酸的流程图如下：
请回答下列问题：
（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，但现在工厂生产硫酸以硫黄为原料，理由是 。
（2）在气体进入催化反应室前需净化的原因是 。
（3）在催化反应室中通常使用常压，在此条件下SO2的转化率为90%。但是部分发达国家采取高压条件下制取SO3，采取加压措施的目的除了加快反应速率外，还可以 ，从而提高生产效率 。
（4）工业生产中常用氨－酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染，废物利用的目的。用化学方程式表示其反应原理： 。
（5）除硫酸工业外，还有许多工业生产。下列相关的工业生产流程中正确的是 。
正确答案
（1）以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高（2）防止催化剂中毒（3）使平衡向正方向移动；有利于提高SO2的转化率（4）SO2＋NH3＋H2O＝NH4HSO3；NH4HSO3＋H2SO4＝(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑或SO2＋2NH3＋H2O＝(NH4)2SO3；(NH4)2SO3＋H2SO4＝(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑（5）A D
试题分析：（1）黄铁矿的主要成分为FeS2，以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高使得现在工厂生产硫酸以硫黄为原料（2）以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收；其中二氧化硫的催化氧化在催化剂表面和空气中的氧气接触反应，若气体中含有杂质气体容易使催化剂中毒，所以煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥；故答案为：接触室，防止催化剂中毒（3）由题意知反应方程式2SO2（g）+O2（g）
（10分）．在200℃时，将a mol H2(g)和b mol Br2(g)充入到体积为1 L的密闭容器中，发生反应：Br2(g)＋H2(g) 
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________________，而c(HBr)＝______，所以v正最大，而v逆最小为零；
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(Br2)______，
而c(HBr)__________，从而化学反应速率v正____________，而v逆________；(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分百分含量都将________。
（4）保持容器内气体压强不变，向其中加入a mol H2(g)和b mol Br2(g)，反应速率_______(填“增大”、“减小”或“不变”)理由是_______________
正确答案
a mol/L 0 减少 增大 减小 增大 相等 不变 不变 反应物浓度没有变化
（1）在反应开始时，氢气的浓度是a mol/L ，而溴化氢的浓度是0，所以所以v正最大，而v逆最小为零。
（2）随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大。
（2）当正逆反应速率相等时，可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分百分含量都将不再发生变化。
（4）由于压强是不变的，所以再加入a mol H2(g)和b mol Br2(g)时，浓度是不变的，反应速率是不变的，平衡是等效的。
A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K2，将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时，A、B的体积均为VL。
(已知：2NO2 
（1）一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N2O4的速率是v(A) v(B)。(填“>”、“<”、“=”)；若打开活塞K2，气球B将 (填：变大、变小、不变)。
（2）若在A、B中再充入与初始量相等的NO2，则达到平衡时，NO2的转化率α(A)将 (填增大或减小、不变，下同)；若通入等量的Ne气，则达到平衡时，A中NO2的转化率将 ，B中NO2的转化率将 。
正确答案
（1）< 变小 （2）增大 不变 减小
试题分析：（1）根据装置可知，A是保持恒伟恒容的，B是保持保持恒温恒压的。由于该反应是体积减小的放热的可逆反应，所以A中的压强在反应过程中减小，所以A中的反应速率小于B中的反应速率。若打开活塞K2，则相当于整套装置是恒温恒压的，所以气球B将减小。
（2）在加入等量的NO2气体，则A是相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，转化率增大。若通入等量的Ne气，则A中物质的浓度不变，平衡不移动，转化率不变；而B是压强不变的，所以容器容积增大，物质的浓度减小，平衡向逆反应方向进行，转化率减小。
点评：在判断压强对平衡状态的影响时，需要注意的是，由于压强对平衡状态的影响是通过改变浓度引起的，所以如果压强变化，则平衡不一定发生移动，因此要具体问题具体分析。
(21分)恒温时，将2molA和2molB气体投入固定容积为2L密闭容器中发生反应：
2A(g) + B(g) 
（1）x =
（2）从反应开始到40s达平衡状态，A的平均反应速率为
（3）平衡时容器中B的体积分数为
（4）该温度下此反应的平衡常数表达式为 数值是
（5）在相同温度下，若起始时c（A）="5" mol·L-1，c（B）=6mol·L-1，反应进行一段时间后，测得A的浓度为3mol·L-1，则此时该反应是否达到平衡状态 （填“是”与“否”），此时v（正） v（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）。
正确答案
（每空3分）（1）3 （2）0.01mol·L-1·s-1
（3）40% （4）
（5）否 大于
（1）10s时生成物C的物质的量是0.0225mol·L—1·s—1×2L×10s＝0.45mol，而消耗A是0.3mol，因此根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知x＝3。
（2）平衡时B的转化率是20％，所以消耗B是0.4mol，则消耗A是0.8mol，所以A的反应速率是
（3）平衡时ABC的物质的量分别是1.2mol、1.6mol、1.2mol，所以C的体积分数为
（4）平衡常数是指在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以表达式为
（5）A的浓度变化量时2.0mol/L，所以消耗B是1.0mol/L，生成C是3.0mol/L，此时B的浓度是5.0mol/L，则
（每空2分共10分）
I．在1L容器中通入CO2、H2各2mol，在一定条件下发生反应：CO2 + H2CO + H2O，
回答下列问题：
（1）在830℃条件下，反应达到平衡时CO2的转化率为50%。若把体系温度降至800℃求得平衡常数K1=0.81，可以推知该反应的正反应为__________反应（填“吸热”、“放热”）。
（2）800℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n（CO2）=1.2mol，n（H2）=1.5mol，n（CO）=0.9mol，n（H2O）=0.9mol，则此时该反应 进行.（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”）。
II．向一容积为1L的密闭容器中加入一定量的X、Y，发生化学反应X(g)＋2Y(s) 
(1)0～10min 容器内气体的压强逐渐 ___________。（填“变大”、“变小”或“无法确定”）
(2)推测在第7min时曲线变化的原因可能是 ___第13min时曲线变化的原因可能是 __（填序号）
①增加Z的量 ②增加X的量 ③升温 ④降温 ⑤使用催化剂
正确答案
I．（1） ① 吸热 ② 向正反应方向
II．（1）变大 （2）③⑤ （3）③
I．（1）在830℃条件下，反应达到平衡时CO2的转化率为50%，则平衡时容器内物质的物质的量都是1mol，所以此时平衡常数是1。降低温度平衡常数减小，说明降低温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是吸热反应。
（2）因为
II．（1）根据图像可知，在0～10min时生成物的浓度增大，反应物的浓度减小，反应向正反应方向进行，即向体积增大的方向进行，所以压强增大。
（2）第7min时，物质的浓度变化程度变大，说明正逆反应速率都变大，所以答案只能是③⑤。
（3）第13min时，X的浓度增加，Z的浓度减小说明反应向逆反应方向减小。由于正反应是放热反应，所以是通过升高温度实现的。答案选③。
合成氨是重要的化学工业，为了研究合成氨的反应原理，在一密闭容器内充入1 mol N2和2 mol H2，在一定条件下，使之发生如下反应：N2+3H2 2NH3。
Ⅰ：若维持温度不变，且密闭容器的容积固定为1
(1) 当此反应经过2 min达到平衡状态时，测得反应混合物中NH3的物质的量为0.2 moL，则H2在2 min内的平均反应速率为__________________。
(2)如果开始时，向该容器内加入0.5 moL N2，要使反应混合物中三种气体的物质的量分数仍与上述平衡时的完全相同，则还必须加入H2 _______mo
(3)如果开始时加入N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol 、b mol 、c mol ，要使反应达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的物质的量分数仍与(1)平衡时完全相同，则a、b、c应满足的一般条件是（a、b分别用含c的方程式表示） 。
Ⅱ：若温度维持不变，体系压强维持与Ⅰ相同，密闭容器的容积由1 L随反应进行而改变。
(4)开始时加入1 mol N2和2 mol H2，经过一段时间，容器中三种气体的物质的量分数不再发生变化时，则NH3的物质的量为__________（选填一个编号）
(甲)大于0.2 mol (乙)等于0.2 mol
(丙)小于0.2 mol (丁)可能大于、等于或小于0.2mol
作出此判断的理由是__________________________________________。
正确答案
(1)0.15 mol·L-1·min-1 (2分)
(2) 0.5 1.0 (4分)
(3)a +c="1 " b+ c="2" (3分)
(4)甲 温度不变时，随反应的进行，容器体积减小，体系压强比平衡(1)时增大，平衡向正反应方向移动 (4分)
略
在一体积为1L的容器中，通入一定量的N2O4，在100℃时发生如下反应，N2O4
（1）上述反应的平衡常数表达式为______________，升高温度K值_______（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）在0-60s这段时间内，四氧化二氮的平均反应速率为________mol/L．s
（3）120℃时，在相同的容器中发生上述反应，容器内各物质的物质的量变化如图：
①该温度时，反应处于平衡状态的时间是____________，C1的数值_____0．04（填“大于”、“小于”或“等于”。
②反应在60-8
（A）使用催化剂 （B）减少N2O4的浓度
（C）减小体系压强 （D）增加NO2的浓度
正确答案
略
(16分)化学学科中的平衡理论主要内
溶解平衡等四种，且均符合勒夏特列原理。请回答下列问题：
(1)一定温度下，在一个固定容积的密闭容器中，可逆反应
A(g)+2B(g) 
=4mol／L。试确定B的起始浓度c(B)的取值范围是 ；若改变
条件重新达到平衡后体系中C的体积分数增大，下列措施可行的是 。
①增加C的物质的量②加压 ③升温④使用催化剂
(2)反应C(s)+CO
已知C(s)+H
+H
(3)已知某温度下，反应2SO
固定的密闭容器中,co(SO
为80％时，该反应 (填“是”或“否”)达到化学平衡状态，若未达到，向
(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(4)对于可逆反应：aA(g)+bB(g) 
c+d，增大压强平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动；若升高温度，平衡向
逆反应方向移动，则
正确答案
略
在一个2 L的密闭容器中，加入3 mol A和1 mol B，发生下述反应：
3A(g)＋B(g)2C(g)＋3D(s)，5 min达到平衡时，C的浓度为0.6 mol/L。
(1)达到平衡时，A的转化率为 ，此温度下的平衡常数K＝ 。
(2)维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡将向 (填“正反应方向移动”“逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)维持容器的体积和温度不变，向密闭容器中加入氦气，达到新平衡时，B、C的浓度之比
(4)当增加A的浓度，B的转化率 ；若将C分离出来，化学平衡常数 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
正确答案
(1)60% 8.33 (2)正反应方向移动 (3)不变 (4)增大 不变
(1)根据各物质的速率之比等于化学计量数之比，也等于各物质的物质的量及浓度变化之比的原则进行“三段法”计算。
(2)温度不变而缩小容器体积，相当于加压，由于D为固体，正反应方向是气体体积减少的方向，所以平衡右移。
(3)由于维持体系的温度、容积不变，充入氦气不改变平衡中各物质的浓度，平衡不移动。
(4)若增加A的浓度，平衡右移，B的转化率增大；对于一个平衡来讲，平衡常数仅与温度有关，与浓度无关。
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