- 化学平衡
- 共20016题
(12分)150 ℃时，向如图所示的容器(密封的隔板可自由滑动，整个过程中保持隔板上部压强不变)中加入4 L N2和H2的混合气体，在催化剂作用下充分反应(催化剂体积忽略不计)，反应后恢复到原温度。平衡后容器体积变为3.4 L，容器内气体对相同条件的氢气的相对密度为5。
(1)反应前混合气体中V(N2)：V(H2)＝____________；反应达平衡后V(NH3)＝____________L；该反应中N2转化率为____________。
(2)向平衡后的容器中充入0．2 mol的NH3，一段时间后反应再次达到平衡，恢复到150 ℃时测得此过程中从外界吸收了6．44 kJ的热量。
①充入NH3时，混合气体的密度将____________，在达到平衡的过程中，混合气体的密度将____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。反应重新达平衡的混合气体对氢气的相对密度将____________5(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②下列哪些实验现象或数据能说明反应重新到达了平衡____________。
③写出该反应的热化学方程式：__________________________________。
正确答案
(1)1︰3 0．6 30% (2)①增大 减小 ＝ ②A、B、D
③N2(g)＋3H2(g)
（1）设反应前混合气体中氮气的体积是x，则氢气是4－x。平衡后，气体体积减少了0.6L，所以根据反应式N2＋3H2
所以氮气和氢气的体积之比是1︰3；反应中氮气的转化率是0.3÷1＝0.3，即30％。
（2）①氨气的相对分子质量是17，所以混合气的平均相对分子质量增大，所以密度增大。氮气和氢气的体积是1︰3时，混合气的平均相对分子质量是
②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。所以A、B、D都是可以说明的。平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，所以选项C不正确，答案选ABD。
③由于平衡是等效的，所以氨气的转化率是70％，则消耗氨气是0.14mol，所以该反应的反应热是6.44kJ÷0.07molkJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式是N2(g)＋3H2(g)
(8分)混合物平均摩尔质量通常可表示为：
（1）相同条件下，潮湿空气的密度 （选填“＞”、“＜”或“＝”）干燥空气的密度。
（2）在一定条件下的恒容密闭容器中，建立如下平衡：5O2(g)＋4NH3(g)
（3）在一定温度下恒容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，不能表明反应：A（s）+2B（g）
正确答案
（1） ＜ （2） 不移动 ， 变小 （3） D （每空2分）
（1）空气潮湿，则气体的物质的量多，体积偏大，密度偏小。
（2）容积不变，则物质的浓度不变，所以平衡不移动。由于He的相对分子质量最小，所以混合气的平均相对分子质量降低。
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。所以C是可以说明达到平衡状态。由于反应前后体积是不变的，所以选项D不能说明。反应过程中气体的质量是变化的，所以A、B都可以说明。答案选D。
工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：
CO ( g ) + 2H2 ( g ) 
（1）该反应的化学平衡常数表达式为 ；
（2）下列措施中有利于增大该反应的反应速率且提高转化率的是 (填字母序号) 。
a．随时将CH3OH与反应混合物分离 b．降低反应温度
c．使用高效催化剂 d．增大体系压强
(3)一定条件下，将1 mol CO与3 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)．
a．c ( H2 )减少 b．正反应速率加快，逆反应速率减慢
c．CH3OH 的物质的量增加 d．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小
（4） 在密闭容器中充有1mol CO与2 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，CO的转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。
①A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间，tA tC(填“大于”、“小于’’或“等于")。
②若A点时容器的体积为1 L，该温度下B点的平衡常数 K= 。
正确答案
（1）[CH3OH] / [ CO][H2]2 （2）d （3）cd （4）①大于 ② 1 L2·mol－2
试题分析：结合方程式不难得知有利于增大反应的速率且提高转化率的方法为增大体系压强；（3）将容器的容积压缩会导致平衡正向移动，所以c、d正确；（4）因为C点的温度高，所以反应速率快；根据A点时CO的转化率，结合平衡常数表达式计算K=1 L2·mol－2，而B点与A点同温度，所以K相同。
（4分）在一密闭容器中，发生可逆反应
aA(g)+bB(g)
试据图回答：
（1）压强P1 P2，a+b c+d （填<、>、=）
（2）温度t1℃比t2℃ （填高或低），正方向为 反应。（填放热或吸热）
正确答案
（1）压强P1< P2， a+b < c+d
（2）_低__ 正方向为吸热反应 (每空１分)
试题分析：由图一知道，在P2下比在P1下先达到平衡拐点，因此知P1< P2，而在P2条件下A的转化率又比P1条件下的低，因此知a+b < c+d；由图二知道，t2℃比在t1℃温度下先达到平衡，说明t1℃比t2℃低，而在t2℃温度下A的含量又比t1℃温度下的低，说明温度越高，平衡向正反应方向进行，因此正反应为吸热反应。
点评：化学平衡类型的题目经常与图像相结合，关键在于如何分析图像，需要抓住图像中几个关键因素，即起点，拐点和曲线的变化趋势。
（10分）已知NO2转化为N2O4的反应是放热反应且是可逆反应：2NO2 （g）
图1 图2
(1)图1中___________瓶中气体颜色更深？（填“A”或“B”）。请比较平衡时反应速率：A瓶__________B瓶；（填“＞”“＜”或“=”）
(2)在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如上图2所示。请比较图2中A、B两点混合气体的平均相对分子质量：A点_________B点。（填“＞”“＜”或“="”" ）
（3）平衡常数定义为一定条件下，可逆反应平衡时产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积比。即aA（g）+bB（g）
下如：N2（g）+3H2（g）
①2NO2 （g）
②平衡常数K的具体值会随温度而改变。请比较上图2中A点和B点所对应的平衡常数数值。A点____________B点（填“＞”“＜”或“=”）。
正确答案
（1）B ＜ （2）＜ （3）①
（1）由于反应是放热反应，所以温度低有利于平衡向正反应方向移动，即甲中颜色更深。乙中温度高，反应速率大。
（2）在压强相同是，温度为T2的NO2体积分数大，说明温度是T2大于T1，即A点气体的物质的量多，因此A点混合气的平均相对分子质量小。
（3）①根据平衡常数的概念可知，该反应的平衡常数表达式为K＝
②由于温度是T2大于T1，而温度低有利于平衡向正反应方向移动，所以B点平衡常数大。
800K时将1mol CO和1mol H2O（g）充入体积为1L的固定容积的反应器中，在某条件下达到化学平衡状态：CO（g）+H2O（g）⇌CO2 （g）+H2 （g），此时有
（1）该平衡混合物中CO2的体积分数为______
（2）写出该反应的化学平衡常数表达式______，并计算出平衡常数为______
（3）若使平衡向正方向移动，则下列说法中正确的是______（填序号）
①生成物的物质的量一定增加②生成物的体积分数一定增加：③反应物的转化率一定增大；④反应物的浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥一定使用了催化剂．
（4）在相同条件下，若向容器中充入1mol CO2、1mol H2和1mol H2O，则达到平衡时与（1）中平衡相比较，平衡应向______（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”），此时平衡混合物中CO2的体积分数为______（提示：3的平方根为1.732）
正确答案
利用三段式法求平衡时各组分个浓度，
CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），
起始（mol）：1 1 0 0
转化（mol）：
平衡（mol）：1-
（1）反应前后气体的体积不变，所以平衡时，混合气体的总的物质的量为1mol+1mol=2mol，
所以平衡混合物中CO2的体积分数为
故答案为：
（2）化学平衡常数=生成物平衡浓度系数次方之积与反应物平衡浓度系数次方之积的比，
故该反应的平衡常数表达式k=
故答案为：k=
（3）平衡向向正方向移动，
①不论改变何条件，平衡向向正方向移动，生成物的物质的量一定增加，故①正确；
②对于多种气体参与反应，反应前后气体的体积不变的反应，并向其中大量加入一种反应物，而使平衡正向移动．生成物的物质的量增加，但百分含量完全可以减小，因为总量多了，故②错误；
③多种物质参加反应，增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，提高其它反应物的转化率，自身转化率降低，故③错误；
④多种物质参加反应，增加一种反应物的浓度，平衡向向正方向移动，其它反应物的浓度降低，自身浓度增大，故④错误；
⑤平衡向向正方向移动，正反应速率一定大于逆反应速率，故⑤正确；
⑥使用催化剂不能改变平衡移动，故⑥错误．
故选：①⑤
（4）充入1mol CO2、lmol H2和1mol H2O，反应向逆反应进行建立平衡，等效为（1）中平衡后，再加1molH2O（g），平衡向正反应移动；
令参加反应的H2物质的量为nmol，
CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），
起始（mol）：0 1 1 1
转化（mol）：n n n n
平衡（mol）：n 1+n 1-n 1-n
所以
反应前后气体的体积不变，所以平衡时，混合气体的总的物质的量为1mol+1mol+1mol=3mol，
平衡混合物中CO2的体积分数为
故答案为：28.2%
(12分)工业制硫酸时，利用接触氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键的步骤。
(1)在接触室中2SO2(g)+O2(g) 
(2)下列关于反应2SO2(g)+O2(g)
(3)某温度下SO2(g)+ 
①开始时在体积固定的密闭容器中加入4mol SO2 (g)和1mol O2 (g)，达到平衡时 共放出196 KJ的热量，该温度下SO2的平衡转化率为______
②已知固态单质硫的燃烧热为296KJ/mol，则由S(s)生成2 molSO3(g)的ΔH为____________
(4)检验SO42-常用BaCl2溶液。常温时，BaSO4的Ksp=1.08×10-10，现将等体积的BaCl2溶液与2.0×10－3mol/L的H2SO4溶液混合。若要生成BaSO4沉淀，原BaCl2溶液的最小浓度为____________
正确答案
（12分）
（1）D （2分）
（2）C （2分）
（3）①50% （2分） ②-788KJ/mol （3分）
（4）2.16×10-7mol/L （3分）
试题分析：
（1）平衡状态的为正反应速率等于你反应速率，各组分的量保持不变即达到平衡状态，A、正逆反应速率不相等，不能说明；根据质量守恒，整个反应过程中质量、颜色均不变化，不能说明，BC错误；D、反应过程中压强减小，压强不变说明达到平衡状态，正确。
（2）A、温度升高，正逆反应速率同时增大，平衡逆向移动，正确；B、温度升高平衡逆向移动，正确；C、温度升高速率加快，平衡逆向移动，正确；D压强越大，速率越快，增大压强，平衡正向移动，SO3%减小。
（3）①根据比例，放出196KJ的能量，反应SO22mol，故转化率为50%；
②根据盖斯定律计算可以得到，该反应的反应热为-788KJ/mol；
（4）离子浓度计算按混合后的进行计算，c(Ba2+)=
（1）下列方法可以证明2HI（g）
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI；
②一个H－H 键断裂的同时有两个H－I键断裂；
③反应速率v（H2）＝v（I2）＝0.5v（HI）时；
④C（HI）＝c（H2）＝c（I2）＝2：1：1且保持不变；
⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；
⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化；
⑦温度和压强一定时混合气体密度不再变化
（2）硫酸生产中炉气转化反应为：2SO2（g）＋O2（g）
SO3的体积分数（SO3%）随温度（T）的变化如上图所示：
下列判断正确的是
A. 该反应的正反应为放热反应
B.曲线I上A、C两点反应速率的关系是：VA>VC
C. 反应达到B点时，2V正（O2）＝V逆（SO3）
D.已知V2O5的催化效果比Fe2O3好，若I表示用V2O5作催化剂的曲线，则II是Fe2O3作催化剂的曲线
正确答案
（1）②④⑤ （2）AC
试题分析：（1）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以④⑤正确。①中反应速率的方向相反，但不能满足速率之比是相应的化学计量数之比，不正确。②中反应速率的方向相反，且满足速率之比是相应的化学计量数之比，正确。速率之比是相应的化学计量数之比，因此③中的关系始终是成立，不正确。反应前后气体的体积不变，因此气体的总物质的量、体积和压强始终是不变的，⑥不能说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，⑦不正确，因此答案选②④⑤。
（2）根据图像可知，当三氧化硫的含量达到最大值时，反应达到平衡状态。继续升高温度，含量反而降低，这说明正方应时放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，A、C正确；C点温度高于A点温度，所以C点反应速率大于A点反应速率，B不正确；催化剂不能改变平衡状态，则平衡时三氧化硫的含量是不变的，D不正确，答案选AC。
点评：该题是中等难度的试题，也是高考中的常见题型和考点。试题基础性强，难易适中，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，有助于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。该题的关键是明确平衡状态的特点，然后结合具体的可逆反应灵活运用即可。
（8分）在温度T1和T2下，X2(g)和 H2反应生成HX的平衡常数如下表：
化学方程式
K (T1 )
K (T2)
F2+H2 2HF
1.8 ×1036
1.9 ×1032
Cl2+H2 2HCl
9.7 ×1012
4.2 ×1011
Br2+H2 2HBr
5.6 ×107
9.3 ×106
I2+H2 2HI
43
34
（1）仅依据K的变化，可以推断出：随着卤素原子核电荷数的增加，_______（选填字母）
a.在相同条件下，X2的平衡转化率逐渐降低 b. X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱
c. HX的稳定性逐渐减弱 d. HX的还原性逐渐减弱
（2）在容积为3L的密闭容器中，由I2(g)和H2(g)合成HI(g)，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，HI的物质的量的变化情况如下图所示。
①温度为T1时，在0~tAmin内，H2的消耗速率v (H2)=__________
②分析右图所示图像，下列说法正确的是________（填序号）
a.温度为T2，容器内气体密度不变时，反应到达B点所示状态
b.平衡状态从A点移动到B点，n(HI)/n(H2)增大
c.该反应为放热反应
(3)加水稀释0.1mol·L-1的HF溶液，下列各量中增大的是________（填序号）
a.c(H+) b. Ka(HF) c. c(F-)/c(H+) d. c(H+) / c(HF)
正确答案
（1）ac（2）①nA/6tA ②c （3）d
（1）平衡常数越大，反应物的转化率越大，即反应正向程度越大，因此氢化物的稳定性就越强。
（2）①根据图像可知在在0～tAmin内，生成的碘化氢是nAmol，则消耗氢气是0.5 nAmol，所以反应速率是
②因为反应前后体积不变，所以混合气的密度始终是不变的。B点最先达到平衡状态，所以B点对应的温度高。由A点到B点碘化氢的物质的量减少，平衡向逆反应方向移动，所以n(HI)/n(H2)减小。降低温度，平衡向逆反应方向移动，所以正反应是吸热反应。
（4）HF属于弱电解质，存在电离平衡HF
（10分）（1）某化学课外研究小组，设计实验探究KI溶液和FeCl3溶液反应存在一定的限度。已知该反应为：2Fe3+ + 2I- ＝ 2Fe2+ + I2。请完成相关的实验步骤和现象。
可选试剂：①0. 1mol·L－1KI溶液；②0. 1mol·L－1 FeCl3溶液；③FeCl2溶液；④盐酸；⑤KSCN溶液；⑥CCl4。
实验步骤：
①取5mL 0. 1mol·L－1 KI溶液,再滴加5~6滴（约0.2ml）0. 1mol·L－1FeCl3溶液
②充分反应后，将溶液分成三份
③取其中一份，滴加试剂CCl4，用力振荡一段时间，CCl4层出现紫红色，说明反应生成碘。
④另取一份，滴加试剂 （填试剂序号），若现象为 ，则说明该反应有一定的限度。
（2）为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：
①定性分析：如图甲可通过观察 （填现象），定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3溶液改为Fe3+浓度相同的Fe2(SO4)3溶液更为合理，其理由是 。
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中一定需要测量的数据是 （填序号）。
①收集40ml气体所需要的时间②CuSO4溶液和FeCl3溶液的浓度③过氧化氢溶液的浓度
正确答案
（1）试剂 ⑤ （2分）（填试剂序号） 现象溶液变血红色 （2分）
（2）①观察两个试管中气泡生成的速度（2分）理由：排除Cl-对实验的干扰（2分）
② ① （2分）
设计实验探究KI溶液和FeCl3溶液反应存在一定的限度。分成三份溶液通过三价铁和KSCN溶液的很明显的现象判断。
为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，不同的现象可以看出催化效果。观察两个试管中气泡生成的速度，收集40ml气体所需要的时间。
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