- 化学平衡
- 共20016题
多晶硅生产工艺流程如下：
（1）粗硅粉碎的目的是 。分离SiHCl3 (l)和SiCl4(l)的方法为 。
（2）900℃以上， H2与SiHCl3发生如下反应：SiHCl3 (g)+ H2 (g)
（3）该流程中可以循环使用的物质是 。
（4）SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应，可以制得SiHCl3，其化学方程式为 。
正确答案
（1）增大接触面积，加快反应速率，充分反应(2分) 蒸馏(2分)
（2）K= 
（3）HCl、H2(2分)
（4）3SiCl4+Si+2H2=4SiHCl3(2分)
试题分析： （1）粗硅粉碎长大了表面积，加快反应速率；SiHCl3和SiCl4均为液态而且互相溶解，根们沸点不同，用蒸馏法分离。
（2）Si为固态，表达式中无Si，使平衡向正反应方向移动，能提高还原时SiHCl3的转化率。
（3））HCl、H2在流程中分别作反应物和生成物，所以可循环使用。
（4）结合流程，对比SiHCl3和SiCl4，可得出反应物还有和H2和Cl2，然后写出化学方程式。
一定温度下在体积为5L的密闭容器中发生可逆反应．
（Ⅰ）若某可逆反应的化学平衡常数表达式为：K=
（1）写出该反应的化学方程式：______；
（2）能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______（填选项编号）．
A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
B．υ正（H2O）=υ逆（H2）
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中总的物质的量不随时间而变化
E．消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
（Ⅱ）若该密闭容器中加入的是2molFe（s）与1mol H2O（g），t1秒时，H2的物质的量为0.20mol，到第t2秒时恰好达到平衡，此时H2的物质的量为0.35mol．
（1）t1～t2这段时间内的化学反应速率v（H2）=______．
（2）若继续加入2mol Fe（s），则平衡______移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），继续通入1mol H2O（g） 再次达到平衡后，H2的物质的量为______mol．
（3）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如右图．t1时改变了某种条件，改变的条件可能是______、______．（填写2项）
正确答案
（Ⅰ）（1）根据平衡常数的定义，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积之比为平衡常数．
故答案为：C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2 （g）
（2）A、反应前后气体的体积不相同，容器中气体的平均相对分子质量不断减小，当不随时间变化即达到平衡，故A正确；
B、υ正（H2O）=υ逆（H2）时，反应达到平衡，故B正确；
C、反应开始时，容器中气体的密度不断减小，当不随时间变化时，反应达到平衡，故C正确；
D、容器中总的物质的量自始至终不随时间而变化，故D错误；
E、消耗n mol H2的同时消耗n mol CO，反应都代表逆反应，故E错误；
故选A、B、C；
（Ⅱ）（1）根据反应速率的计算公式，v（H2）=
（2）加入Fe后，Fe是固体，平衡不移动；再加入1molH2O（g） 再次达到平衡够，H2的物质的量为原来的2倍．
故答案为：不； 0.7
（3）如右图t1时刻，反应速率突然增大，可能使用了催化剂等．
故答案为：使用了催化剂、升高了温度、增大了H2的浓度．
（1）固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)
①下列时间段平均反应速率最大的是__________，最小的是______________。
②仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验改变的条件是________，曲线Ⅱ对应的实验改变的条件是_________。
（2）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，等量的CO2和H2O(g)在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。在0~30 h内，CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)从大到小的顺序为 。反应开始后的12小时内，在第___________种催化剂的作用下，收集的CH4最多。
正确答案
（12分）（1）①A、D ②升高温度，增大压强或者是增大CO2浓度（各2分）
（2）v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)（2分）;Ⅱ （2分）
试题分析：（1）①由图1可知，0～1min内氢气的变化量为8mol-6mol=2mol；
B．1～3min内氢气的变化量为6mol-3mol=3mol，平均1min变化量为1.5mol；
C．3～8min内氢气的变化量为3mol-2mol=1mol，平均1min变化量为0.2mol；
D．8～11min达平衡状态，氢气的物质的量不再变化．
故1～3min速率增大，8～11min速率最小．
故答案为：A；D．
②对于可逆反应CO2（g）+3H2（g）
由图1可知，曲线Ⅰ最先到达平衡，平衡时氢气的物质的量增大，故改变条件应增大反应速率且平衡向逆反应移动，可以采取的措施为：升高温度．
曲线Ⅱ到达平衡的时间比原平衡短，平衡时氢气的物质的量减小，故改变条件应增大反应速率且平衡向正反应移动，可以采取的措施为：增大压强或者是增大CO2浓度．
故答案为：升高温度；增大压强或者是增大CO2浓度．
（2）由图2可知，在0～30h内，甲烷的物质的量变化量为△n（Ⅰ）＜△n（Ⅱ）＜△n（Ⅲ），故在0～30h内，CH4的平均生成速率v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）；
由图2可知反应开始后的12小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH4最多．
故答案为：v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）；Ⅱ．
研究NO2、SO2、CO等大气污染物的处理具有重要意义。NO2可用下列反应来处理：
6 NO2(g)+8NH3(g) 
完成下列填空：
（1）反应的平衡常数大，处理NO2的效率高。增大该反应平衡常数的措施有 。
（2）一定条件下上述反应在某体积固定的密闭容器中进行，能说明该反应已经达到平衡状态的是 。
a．c(NO2)：c(NH3) = 3：4 b．6v(NO2) = 7v(N2)
c．容器内气体总压强不再变化 d．容器内气体密度不再变化
（3）若平衡时NO2和N2的浓度之比为m/n，保持其它条件不变，缩小反应容器的体积后达到新的平衡，此时NO2和N2的浓度之比 m/n（填“>”、“=”或“<”）。
（4）某温度下，在一个容积为2升的反应容器内，上述反应2分钟后达到平衡，测得刚好有3mol电子发生转移，则在2分钟内NH3的平均反应速率为：
v(NH3) = 。
正确答案
（1）降低温度（2分）
（2）c（2分）
（3）> （2分）
（4）0.25 mol/（L·min） （1分×2）
试题分析：（1）只与温度有关，该反应正反应是放热反应，要增大该反应平衡常数的措施有降低温度。
（2）该反应前后体积发生了变化，所以容器内气体总压强不再变化应做为平衡判断的标志。
（3）保持其它条件不变，缩小反应容器的体积相当于增大了压强，平衡向逆向移动，所以平衡时NO2和N2的浓度之比为m/n大于之前的。
（4）当转移24mol电子时NH3反应了8mol，3mol电子发生转移NH3反应了1mol，根据速率计算公式则在2分钟内NH3的平均反应速率为：v(NH3) =" 1/2*2=0.25" mol/（L·min）
科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
（1）最新“人工固氮”的研究报道：常温常压．光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2 (g)+6H2O(l)
已知该反应的平衡常数K与温度的关系如右图，则此反应的 Q 0 (填“＞”“＜”或“＝”)。
（2）常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时， (选填编号)。
A．容器中气体的平均分子量不随时间而变化 B．v（N2）/ v（O2）=2:3
C．容器中气体的密度不随时间而变化 D．通入稀有气体能提高反应的速率
（3）将反应生成的混合气体通入水中即可得氨水。用水稀释0．1mol·L-1氨水，溶液中随着水量的增加而增大的是 （填字母标号）。
A．c(H+)×c(NH3·H2O)/c(OH－) B．c(NH4+)×c(OH－)/c(NH3·H2O)
C．c(H+)·c(OH－) D．
（4）常温下,在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后，在其他条件不变时，通入2mol N2,请在右图中画出正(v正)．逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。
正确答案
（1）＜ （2）A,B,C （3）D （4）
试题分析：（1）T升高，K增大，反应是吸热反应，Q＜0。
（2）A．该反应不都是气体，m气只有在平衡时不变，可做平衡标志，正确。B．v（N2）和 v（O2）互
为反向速率，v（N2）/ v（O2）=2:3，可做平衡标志，正确；C．m气只有在平衡时不变，可做平衡标志，正确。D．体积不变，稀有气体不参与反应，总体积不变。各反应物质的浓度不变，速率不变，错误。
（3）A．错误；B．加水稀释，c(NH4+)和c(OH－)减小的更多，c(NH4+)×c(OH－)/c(NH3·H2O)减小。C．c(H+)·c(OH－) 只随温度改变，错误；D．c(H+)·c(OH－) 不变，加水稀释，c(OH－)减小，c(H+)增大，
（4）改变正反应浓度，逆反应速率是连续的。
氮及其化合物在工农业生产中具有重要作用。
（1）某小组进行工业合成氨N2(g)＋3H2(g)
实验②从开始到达到平衡状态的过程中，用H2表示的平均反应速率为 。与实验①相比，．实验②所采用的实验条件可能为 （填字母），实验③所采用的实验条件可能为 （填字母）。
a．增大压强b．减小压强c．升高温度d．降低温度e．使用催化剂
（2）NH3可用于处理废气中的氮氧化物，其反应原理为2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)
a．升高温度 b．增大压强 c，增大NH3的浓度
（3）NCl3遇水发生水解反应，生成NH3的同时得到 （填化学式）。ClO2是广谱高效消毒剂，制备原理为NCl3＋6ClO2－＋3H2O=NH3↑＋6ClO2＋3OH－＋3Cl－。若转移1mol电子，则制取ClO2的质量为 。
（4）25℃时，将amol·L-1的氨水与bmol·L-1盐酸等体积混合，反应后溶液恰好显中性，则a b（填“＞”、“＜”或“=”）。用a、b表示NH3·H2O的电离平衡常数为 。
正确答案
（12分）（1）0.012mol/（L•min）（2分） e（1分） c（1分） （2）c（2分）
（3）HClO（1分） 67.5（2分） （4）＞（1分） 
试题分析：（1）根据图像可知，实验②中反应进行到10min到达平衡状态，平衡时氮气的物质的量浓度减少了＝0.1mol/L－0.06mol/L＝0.04mol/L。根据方程式可知，氢气的浓度变化量△c（H2）＝3△c（N2）＝3×0.04mol/L＝0.12mol/L，所以υ(H2)＝
（2）提高废气中氮氧化物的转化率，应改变条件使平衡向正反应移动，则：
a．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故a错误；
b．该反应正反应是体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故b错误；c．增大NH3的浓度，平衡向正反应移动，氮氧化物的转化率增大，故c正确，答案选c。
（3）NCl3遇水发生水解反应生成NH3，这说明NCl3分子中负价原子结合水电离的H＋，因此正价原子结合水电离的OH－，所以生成NH3的同时还得到HClO；反应中只有氯元素的化合价发生变化，氯元 素由NCl3中+1降低为Cl－中-1价，得到电子；由ClO2－中+3价升高为ClO2中+4价，失去1个电子，即每生成1molClO2，反应中就转移1mol电子。所以当转移1mol电子时，生成ClO2的物质的量为1mol，质量为1mol×67.5g/mol＝67.5g。
（4）溶液显中性，所以c(H+)＝c(OH-)。根据溶液的电荷守恒可得：c(H+)+c(NH4+)＝c(Cl-)+ c(OH-)，因此c（NH4+）＝c（Cl-）。氯化铵是强酸弱碱盐，NH4＋水解，其水溶液呈酸性，因此要使氯化铵溶液呈中性，则氨水应稍微过量。因为盐酸和氨水的体积相等，则氨水的物质的量浓度大于盐酸，即a＞b；溶液中c(H+)＝c(OH-)＝10-7mol/L，c(NH4+)＝c(Cl-)＝0.5bmol/L，所以c(NH3•H2O)＝0.5amol/L－0.5bmol/L。电离常数只与温度有关，则此时NH3•H2O的电离常数Kb＝
氮气与氢气反应生成氨气的平衡常数见下表：
（1）工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因是 。
（2）在2 L密闭容器中加入1 mol氮气和3 mol氢气，进行工业合成氨的模拟实验，若2分钟后，容器内压强为原来的0.8倍，则0到2分钟，氨气的反应速率为________mol/(L·min)。
（3）下列说法能表明该反应达到平衡的是________
A．气体的平均分子量不再变化 B．密闭容器内的压强不再变化
C．v (N2) =" 2" v (NH3) D．气体的密度不再变化
（4）下列措施，既能加快该反应的反应速率，又能增大转化率的是______________
A．使用催化剂 B．缩小容器体积 C．提高反应温度 D．移走NH3
（5）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是______。
A．溶液的pH增大 B．氨水的电离度减小 C．c(OH-)减小 D．c(NH4+)减小
（6）将氨水与盐酸等浓度等体积混合，下列做法能使c(NH4+)与c(Cl－)比值变大的是________
A． 加入固体氯化铵 B．通入少量氯化氢
C． 降低溶液温度 D．加入少量固体氢氧化钠
正确答案
（1）催化剂的活性温度且反应速率较快（2分）；
（2）0.2 mol/(L·min)（2分）；
（3）AB（2分）；
（4）B（2分） （5）AD（2分）； （6）AC（2分）
试题分析：（1）工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因主要是从反应的速率角度来考虑的，因为催化剂的活性温度且反应速率较快。
（2）N2+3H2
（3）合成氨气的反应，若没有达到平衡，反应前后平均分子质量始终发生变化，密闭容器内的压强也发生变化，而密度始终没有改变，故选AB。而C中v (N2) =" 2" v (NH3) 没有说明反应的方向，无法做为判据。
（4）使用催化剂能加快速率但不能改变转化率，A错误；缩小容器体积两者都能实现，B正确；提高反应温度能加快速率但转化率降低，C错误；移走NH3浓度降低，速率降低转化率增大，D错误
（5）根据氨水中存在的电离平衡可知，加入一定量的氯化铵晶体，增大了c(NH4+)，平衡右移，溶液的pH减小， A错误；氨水的电离度减小，B正确； c(OH-)减小，C正确；c(NH4+)减大， D错误。
（6）将氨水与盐酸等浓度等体积混合，反应后生成氯化铵，此时溶液中存在NH4+的水解平衡，加入固体氯化铵，增大了铵根浓度，抑制了其水解，比值增大， A正确。通入少量氯化氢，氯离子增大程度大于铵根的增大程度，B错误。降低溶液温度，抑制其水解，铵根浓度增大， C正确。加入少量固体氢氧化钠，铵根浓度减小，D错误。
二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用．工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：6H2（g）+2CO2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（g）
已知该反应平衡常数（K）与温度（T）的关系如图所示．
（1）一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应．下列能判断反应达到化学平衡状态的是______（选填编号）．
a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变 b．单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成
c．容器中气体密度不再改变 d．容器中气体压强不再改变
（2）温度升高，该化学平衡移动后到达新的平衡，CH3OCH3的产率将______（填“变大”、“变小”或“不变”，下同），混合气体的平均式量将______．
（3）一定温度和压强下，往体积为20L的容器中通入一定物质的量的H2与CO2，达到平衡时，容器中含有0.1mol二甲醚．计算H2的平均反应速率：______（用字母表示所缺少的物理量并指明其含义）．
（4）工业上为提高CO2的转化率，采取方法可以是______（选填编号）．
a．使用高效催化剂 b．增大体系压强
c．及时除去生成的H2O d．增加原料气中CO2的比例．
正确答案
（1）a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变时，说明该反应达到平衡状态，故正确；
b．无论反应是否达到平衡状态，单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成，所以不能说明该反应达到平衡状态，故错误；
c．混合物的质量不变，容器的体积不变，所以无论反应是否达到平衡状态，容器中气体密度始终不变，故错误；
d．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，当容器中气体压强不再改变时，该反应达到平衡状态，故正确；
故选ad；
（2）根据温度和K之间的关系图知，当升高温度时，K减小，说明该反应向逆反应方向移动，则二甲醚产率减小，平衡向逆反应方向移动，则气体的物质的量增大，质量不变，则其平均摩尔质量减小，所以其平均式量减小，故答案为：变小；变小；
（3）根据v=
故答案为：
（4）a．使用高效催化剂只改变反应速率不影响化学平衡移动，故错误；
b．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大体系压强平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
c．及时除去生成的H2O，平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
d．增加原料气中CO2的比例，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，故错误；
故选bc．
（12分）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO 
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：
请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）写出该反应的平衡常数表达式K= 。
（2）前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。
（3）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的
（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是 。
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中，请在表格中填入剩余的实验条
件数据。
正确答案
（12分）
（1）
（2）1.88×10－4mol/(L·s) （2分）
（3）＜ （2分）
（4）C、D （2分）
（5）Ⅱ 280 1.2×10－3 （2分）
Ⅲ 5.80×10－3 124 （2分）
试题分析：（1）根据平衡常数的表达式可得；（2）根据前两秒的NO的浓度变化量求出生成氮气的浓度变化量，再除以时间可得用氮气表示的平均反应速率；（3）该反应气体系数和是减小的，△S<0，要使反应能够自发进行，则必须△H<0；（4）该反应为放热反应，降低温度平衡向右移动，NO的转化率提高，该反应为气体系数和减小的反应，故缩小体积增大压强平衡向右移动，NO的转化率增大，故选CD；（5）保证四个量中的其中三个相同，研究另外一个对反应速率的影响，I和Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对反应速率的影响，故其它条件都相同；选择Ⅲ和Ⅱ研究温度对反应速率的影响，故只有温度不同，其它条件均相同。
（1）t℃时，将2molSO2和1mol O2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO2 （g）+O2 （g）⇌2SO3 （g）；△H=-196kJ•mol-1．2min时反应达到化学平衡，此时测得反应放出的热量为39.2kJ．请填写下列空白：①下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是（填标号，下同）______
A．容器内压强不再发生变化
B．SO2的体积分数不再发生变化
C．容器内气体质量不再发生变化
D．容器内气体密度不再发生变化
②从反应开始至达到化学平衡，生成SO3平均反应速率为______；该条件下反应的平衡常数K=______（精确到小数点后两位）
③反应达到化学平衡后，以下操作将引起平衡向正反应方向移动并能提高SO2转化率的是______
A．向容器中通入少量O2B．向容器中通入少量SO2
C．使用催化剂
D．降低温度
E．向容器中通入少量氦气
④上述反应达平衡后，判断下列情况下平衡移动的方向（填“向右”、“向左”或“不移动）．
再通入1.6molSO2、0.8molO2、0.4molSO3，______；再通入0.2molSO2、0.2molSO3，______．
（2）工业生产中产生含SO2的废气，经石灰吸收和氧化后制成硫酸钙，硫酸钙是一种用途非常广泛的产品，可用于生产硫酸、水泥等．已知25℃时，Ksp（CaSO4）=7.10×10-5．向0.100L 含CaSO4固体的溶液中加入2.22gCaCl2粉末充分搅拌，假设溶液的体积变化忽略不计，则溶液中CaSO4固体的质量将______（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），Ksp（CaSO4）将______．
正确答案
（1）①化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变．
A．对于反应前后体积变化的反应，容器内压强不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．SO2的体积分数不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应前后气体质量守恒，容器内气体质量不再发生变化，不能说明达到平衡状态，故C错误；
D．反应前后气体质量守恒，容器内气体质量不发生变化，容器体积保持不变，所以容器内气体密度不会发生变化，故D错误．
故选AB；
②根据热化学方程式知道，当放出热量为39.2kJ时，生成三氧化硫的量为
③A．向容器中通入少量O2，即增大氧气的浓度，能使平衡正向移动并能提高SO2转化率，故A正确；
B．向容器中通入少量SO2，即增大二氧化硫的浓度，能使平衡正向移动但是能降低了SO2转化率，故B错误；
C．使用催化剂，不会影响化学平衡的移动，也不会改变二氧化硫的转化率，故C错误；
D．降低温度，化学平衡正向移动，并能提高SO2转化率，故D正确；
E．向容器中通入少量氦气，当恒容时，各组分的浓度不变，则平衡不移动，故E错误；
故选AD；
（4）再通入1.6molSO2、0.8molO2、0.4molSO3，和原来平衡的量一样再投料，则相当于压缩体系为原体积的一半，所以体系的压强增大，平衡正向移动，故答案为：向右；
②再通入0.2molSO2、0.2molSO3，则Qc=
（2）根据沉淀溶解平衡：CaSO4（s）⇌Ca2+（aq）+SO42-（aq），当增大钙离子的浓度时，平衡向逆反应方向移动，所以硫酸钙的固体质量减小，但是Ksp（CaSO4）只受温度的影响，所以此时Ksp（CaSO4）不变，故答案为：增大；不变．
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