- 化学平衡
- 共20016题
(13分)在100℃时，将0.100 mol 的四氧化二氮气体充入 1 L 恒容真空的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：
(1)该反应的平衡常数表达式为______________________；
从表中分析：c1________c2；c3________c4(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)在下图中画出并标明此反应中c(N2O4)和c(NO2)的浓度随时间变化的曲线。
(3)在上述条件下，从反应开始直至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为__ mol/(L·s)。
(4)反应达到平衡后,下列条件的改变可使NO2气体的浓度增大的是
A．增大容器的容积 B．再充入一定量的N2O4
C．分离出一定量的NO2 D．再充入一定量的He
正确答案
（13分） (1)K＝
(2)
(3)0.001 (4)B
】（1）N2O4 
初n: 0.10 0
20s: 0.07 0.06
40s 0.05 0.10
60s: 0.04 0.12
80s: 0.04 0.12
（3）
（4）增大容器的容积，各物质浓度均减少，虽然平衡略向右移，但NO2气体的浓度相对原平衡仍然是减小；而在题设条件下，恒容，分离出一定量的NO2，其浓度减少，虽然平衡略向右移，但NO2气体的浓度相对原平衡仍然是减小；再充入一定量的He，各物质浓度不变，平衡不移动；再充入一定量的N2O4，平衡正向移动，NO2气体的浓度增大，符合题意。
工业上利用反应:CO(g)+H2O(g) 
若在一容积固定的密
已知:850℃时该反应的化学平衡常数K=1.0,请回答下列问题:
(1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是_______.
A.单
B.反应容器内的压强不发生变化
C.混合气体中H2(g)的浓度不再发生改变
D.氢气的生成速率等于水的消耗速率
(2)Q______0(填“＞”、“=”或“＜”).
(3)若在850℃时向反应容器中充入H2O(g),K值___
(4)达平衡时CO2的反应速率______,CO(g)的转化率为_______.
正确答案
（1）C（2）＜（3）不变（4）0.04 mol/(L•min) ； 60
略
恒温恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：N2（g）＋3H2（g）
⑴若开始时放入1 molN2和3 mol H2，达到平衡后，生成a mol NH3，这时N2的物质的量为 mol。
⑵若开始时无NH3，只放入N2和H2，达到平衡时生成的NH3的物质的量为3a mol，则开始时放入N2和H2的物质的量分别为 mol和 mol 。[平衡时NH3的质量分数与⑴相同]
⑶若开始时放入x molN2和6mol H2和2mol NH3，达到平衡后，N2和NH3的物质的量分别为y mol和3a mol，则x＝ ，y＝ 。平衡时H2的物质的量 （选一个编号）。
作出判断的理由是 。
⑷若在⑶的平衡混合物中，再加入6mol NH3，再次达到平衡后，NH3的质量分数为
。
正确答案
⑴1－a/2；⑵3 9；⑶2 3－3/2a D 若3a＞2，则平衡时H2的物质的量小于6mol，若3a＝2，则平衡时H2的物质的量等于6mol，若3a＜2，则平衡时H2的物质的量大于6mol（其它合理的理由也可；⑷50a%。
N2（g）＋3H2（g）
n（开始）/mol： 1 3 0
n（转化）/mol： a/2 3/2a a
n（平衡）/mol：1－a/2 3－3/2a a
恒压下，将起始物质转化为方程式的同一侧时，物质的量相同，即建立等效平衡。故⑵、⑶、⑷均与⑴是等效平衡，达到平衡时NH3的质量分数相同。
在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，已知：在容积可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H2和1 mol N2的混合气体，反应达平衡时有a mol NH3生成，N2的转化率为b%。
（1）若在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，在体积可变的密闭容器中充入x mol H2和y mol N2，反应达平衡时有3a mol NH3生成，N2的转化率仍为b%。则x= ;
y= 。
（2）在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，设在体积可变的密闭容器中充入x mol H2、y mol N2和z mol NH3，若达平衡时N2转化率仍为b%，则x、y的关系为 ；z的取值范围为 。
（3）在恒温［与（1）温度相同］和使用催化剂的条件下，在容积不可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H2和1 mol N2的混合气体，反应达平衡时N2的转化率为c%，则b、c的关系为 （用“<”、“=”或“>”表示），理由是 。
正确答案
（1）9 3
（2）x=3y z≥0
（3）b>c 在恒温等体积的条件下，反应N2+3H2
试题分析：（1）由题目可知2个平衡等效。同温、同压条件下，充入物质的物质的量比与原平衡时的比值相同，则两个平衡等效。本题中反应达平衡时有3a mol NH3生成，是原平衡中氨气的物质的量的3倍，所以加入的氮气、氢气是原来的3倍，氢气为9mol，氮气为3mol；
（2）在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，达平衡时N2转化率仍为b%，则与原平衡等效，x与y的比值等于3:1，x=3y；z表示氨气的物质的量，无论z是多少，转化为反应物时x与y的比始终是3:1所以z≥0即可；
（3）恒温、恒容条件下，充入1 L含3 mol H2和1 mol N2的混合气体，与（1）相比，压强减小，所以相当于在（1）的平衡的基础上，减小压强得到（3）,压强减小，平衡逆向移动，氮气的转化率降低，所以c
工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：
CO(g) + 2H2(g) 
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）__________。
E. 容器中气体的压强不再改变
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。
①由表中数据判断该反应的△H__________0（填“>”、“="”" 或“<”）；
②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO) =" 0.2" mol/L，则CO的转化率为__________，此时的温度为__________。
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________。
a. 升温 b. 加入催化剂
c. 增加CO的浓度 d. 恒容下加入H2使容器内压强变大
e. 分离出甲醇 f. 恒容下加入惰性气体使容器内压强变大
（4）在250℃时，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量浓度见下表:
此时反应的正、逆反应速率的关系是：v（正） v（逆）（填“>”、“="”" 或“<”）。
（5）如图1所示，甲为恒容密闭容器，乙为恒压密闭容器。在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的H2和CO，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生上述反应，并维持反应过程中温度不变。在图2中标出甲、乙两容器中CO的转化率随时间变化的对应图像(在图２相应曲线右侧的框格中分别标注“甲”、“乙”)。
正确答案
（14分）
（1）CDE（2分）
（2）① <（2分） ②80%（2分） 250℃（2分）
（3）d e（2分）
（4）< （2分）
（5）（2分）
试题分析：（1）A、CH3OH的生成速率与CO的消耗速率都表示正反应速率，自始至终反应速率都按1：1进行，不能说明到达平衡，故A错误；
B、都为气体，容器的体积不变，混合气体的总质量不变，密度自始至终为定值，不能说明可逆反应到达平衡，故B错误；
C、混合气体的总质量不变，随反应进行，混合气体的总的物质的量减小，即平均相对分子质量减小，最后为定值，说明可逆反应到达平衡状态，故C正确；
D、CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，说明可逆反应到达平衡状态，故D正确；
E、反应前后体积不相等，压强不变可作为判断化学平衡的依据，故E正确。
故选：CDE；
（2）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，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
②设一氧化碳的变化量为x，则
CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
初始浓度（mol/L） 1 3 0
变化浓度（mol/L） 0.8 1.6 0.8
平衡浓度（mol/L） 0.2 2.4 0.8
则CO的转化率=0.8/1×100%=80%，平衡常数K= c(CH3OH)/ (c (CO]c(H2)2) =0.8/(0.2×2.42) =2.04，对照表，温度为250℃。
故答案为：80%；250℃；
（3）a．升高温度，平衡向逆反应移动，平衡时CO的转化率减小，故a错误；
b．加入催化剂，缩短到达平衡时间，平衡不移动，CO转化率不变，故b错误；
c．增加CO的浓度，平衡向正反应移动，平衡时CO的转化率减小，故c错误；
d．加入H2加压，平衡向正反应移动，平衡时CO的转化率增大，故d正确；
e．分离出甲醇，平衡向正反应移动，平衡时CO的转化率增大，故e正确；
f．加入惰性气体加压，反应混合物的浓度不变，变化不移动，故f错误。
故选：de；
（4）K=6/(0.5*22)=3，而平衡使K=2.401，故生成物的浓度大，即v（正）<v（逆）。
（5）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的H2和CO，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CO(g) + 2H2(g) 
点评：本题考查平衡状态判断、平衡移动、平衡常数、反应速率计算、热化学方程式、原电池、化学平衡图象等，是化学反应速率与化学平衡的综合题目，难度不大，注重基础知识的考查，（4）中电极反应式的书写为难点、易错点，可以先写出较为简单的正极反应式，利用总反应式减去正极反应式即为负极反应式。
（10分）美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如右图：
（1）此流程的第II步反应为：CO(g)＋H2O(g)
从上表可以推断：此反应是 （填“吸”或“放”）热反应。在830℃下，若开始时向恒容密闭容器中充入CO与H2O均为1mo1，则达到平衡后CO的转化率为 。
（2）在830℃，以下表的物质的量（单位为mol）投入恒容反应器发生上述第II步反应，其中反应开始时，向正反应方向进行的有 （填实验编号）；
（3）在一个不传热的固定容积的容器中，判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是 。
①体系的压强不再发生变化 ②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化 ⑥v(CO2)正＝v(H2O)逆
（4）右图表示此流程的第II步反应，在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况：图中t2时刻发生改变的条件是（写出两种） 。
正确答案
（1）
（2）B（2分）
（3）④⑤⑥（2分）
（4）降低温度，或增加水蒸汽的量，或减少氢气的量（2分）
（1）分析表格数据，得：升温K值减小，即平衡逆向移动，说明逆向是吸热反应，则正向为放热反应；
830℃ CO(g)＋H2O(g)
n0 1mo1 1mo1 0 0
n x x x x
n(平衡)1-x 1-x x x
则K=x2/(1-x)2=1，求解，得：x="0.5" mo1
所以，达到平衡后CO的转化率=x/1mo1=50%；
（2）利用Q与K的关系求解；利用Q=[C(H2)C(CO2)]/[C(CO)C(H2O)]，依次求得Q(A)=1.2、Q(B)=0.25、Q(C)=1；要正向进行，则Q＜K，故选B；
（3）因反应前后气态物质系数相等，则无论是否达平衡态，压强都不变，故①不是反应达到平衡的标志；②混合气体的密度=m(气体)/V，因为各物质均为气体，由“质量守恒”得：无论是否达平衡态，m(气体)为一定值，“固定容积的容器”则V为一定值，故②不是反应达到平衡的标志；③混合气体的平均相对分子质量= m(气体)/n(气体)，因为各物质均为气体，由“质量守恒”得：无论是否达平衡态，m(气体)为一定值，由化学方程式系数得：无论是否达平衡态，n(气体)为一定值，故③不是反应达到平衡的标志；④是；⑤该反应为放热反应，则体系的温度不变，说明达到了平衡态；⑥是；
（4）分析图像可以看出：在t2时刻，因条件的改变使C（CO2）增大、C（CO）减小，说明平衡正向移动；但不能是增大C（CO）使平衡正向移动（因增大C（CO），能使平衡正向移动，C（CO2）增大，但C（CO）也增大）
在一定温度下，冰醋酸(即纯醋酸）加水稀释过程中，溶液的导电能力如下图所示，则：
⑴“O”点导电能力为0的理由是____________________________________。
⑵用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，测量结果_________(偏大、偏小或不变)
⑶比较a、b、c三点的下列数据大小或等量关系：（如a＞b＞c、c=a＞b、a=b=c等）
①pH：__________；
②醋酸的电离度：_________；
③醋酸的电离平衡常数：__________；
④a、b、c三点溶液用1mol/L氢氧化钠溶液中和，消耗氢氧化钠溶液体积：___________。
⑷若使c点溶液中c(CH3COO―)增大，c(H＋)减小，可采用的措施有（答二类不同的物质）：
①___________________②_____________________。
⑸在稀释过程中，随着c(CH3COOH)的降低，下列始终保持增大趋势的量是（ ）
正确答案
⑴冰醋酸未电离，无自由移动的离子。（2分） ⑵偏小（2分）
⑶①c>a>b；（2分）②c>b>a；（2分）③a=b=c（2分）④；（2分）
⑷①加NaOH；（1分）②加Na2CO3等固体（1分） ⑸BD（2分）（共16分）
试题分析：（1）“O”点冰醋酸未电离，无自由移动的离子，所以“O”点溶液导电能力为0。
（2）醋酸是弱酸，稀释促进电离，则用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，根据图像可知，测量结果偏小。
（3）①溶液中氢离子浓度越大，溶液的导电能力越强，则pH大小顺序是c>a>b。
②稀释促进电离，则醋酸的电离度大小顺序是c>b>a。
③醋酸的电离平衡常数只与温度有关系，因此电离平衡常数相等，即a=b=c。
a、b、c三点溶液中醋酸的物质的量是相等，则消耗氢氧化钠的物质的量是相等的，即a=b=c。
（4）根据外界条件对电离平衡对影响可知，要使c点溶液中c(CH3COO―)增大，c(H＋)减小，可采用的措施是加NaOH或加Na2CO3等固体。
（5）稀释促进电离，CH3COOH个数、氢离子的浓度减小，但氢离子的个数是增加的，所以始终保持增大趋势的是B和D。
点评：该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查，试题难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
（8分）某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：
（1）该反应的化学方程式： ；
（2）反应开始至2min末，X的反应速率为 ；
（3）平衡时Z的转化率为 。
（4）3min后图中曲线所表示的含义是 。
正确答案
（1）3X
（3）25％ （4）表示该条件下的化学平衡状态
（1）由图像可知Y和Z的物质的量是减少的，X的物质的量是增加的，所以Y和Z是反应物，X是生成物。达到平衡时X、Y、Z的变化量分别是0.6mol、0.2mol、0.4mol，即变化量之比是3︰1︰2，所以反应的方程式是3X
（2）在2min时X的物质的量是0.4mol，所以其反应速率是
（3）平衡时Z的物质的量是1.2mol，所以其转化率是
（4）根据图像可知，反应是可逆反应，当反应进行到3min时，各种物质的物质的量不再随时间的变化而变化，说明反应已经达到化学平衡状态。
（13分）近些年来，世界各地频现种种极端天气。二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等是导致极端天气的重要因素，研究这些化合物的综合处理具有重要意义。
（1）工业上可利用二氧化碳和氨气合成尿素，其总反应如下：
2NH3(g)+CO2(g) 
（2）已知合成尿素分两步进行：
第1步：2NH3(g)+CO2(g)
第2步：NH2COONH4(s)
下列示意图中[a表示2NH3(g)+ CO2(g)，b表示NH2COONH4(S)，c表示CO(NH2)2(l)+ H2O(l)]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是（填序号） 。
（3）合成尿素过程中，当NH3与CO2的物质的量之比为1:2时，NH3
的转化率随时间的变化关系如图所示。
①A点的逆反应速率v逆(CO2) B点的逆反应速率
v逆 (CO2)(填“﹤”“﹥”或“=”)。
②达到平衡时，CO2的转化率为 。
（4）活性炭可用于处理大气污染物NO，在某1L恒容密闭容器中加入 0.100molNO 和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F。当温度分别在T1℃和T2℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：
①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式 。
②上述反应在T1℃时的平衡常数为K1，在T2℃时的平衡常数为K2。计算K1= ，根据题给信息判断，T1和T2的关系是 。
A. T1>T2 B. T1
③若密闭容器为容积可变，根据化学反应原理，分析增加压强对该反应的影响
。
正确答案
（13分）（1）较低温度（1分）
（2）C（1分）
（3）① < （1分） ②15%（2分）
（4）① C+2NO
②9/16（写成小数也得分0.5625）（2分） C （2分）
③该反应气体分子总数不变，在其他条件不变时，压强升高，平衡不会移动，NO的转化率不会改变，压强升高，使NO浓度增加，反应速率增大。（2分）
试题分析：（1）根据反应自发进行的判断依据，该反应是焓减熵减的反应，所以反应在低温时自发；
（2）2NH3(g)+CO2(g)
（3）①A点的氨气的转化率低于B点氨气的转化率，说明反应未达平衡，正向进行，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，A点的逆反应速率
②平衡时氨气的转化率为60%，设开始时氨气、二氧化碳的物质的量分别a、2a,则消耗氨气0.6a，消耗二氧化碳0.3a，所以二氧化碳的转化率为0.3a/2a×100%=15%；
（4）①T1℃时，消耗NO的物质的量是0.06mol,生成E、F的物质的量都是0.03mol，所以NO与E、F的化学计量数之比是2:1:1，则NO与活性炭反应的化学方程式C+2NO
②根据表中数据计算K1=c(CO2)c(N2)/c(NO)2=0.032/0.042=9/16;同理可计算K2=1/4，K1>K2，但是该反应的热效应未给出，所以T1和T2的大小无法判断，答案选C；
③根据压强对反应速率和平衡的影响，判断增加压强对该反应的影响是：该反应气体分子总数不变，在其他条件不变时，压强升高，平衡不会移动，NO的转化率不会改变，压强升高，使NO浓度增加，反应速率增大。
(14分)为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
(1)汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应：N2 + O2
①在T1、T2温度下，一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如右图所示，根据图像判断反应N2（g） + O2（g）
②在T3温度下，向2L密闭容器中充入10molN2与5mo1O2，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率υ(N2)＝___________________。该温度下，若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol，则达到平衡后N2的转化率为____________。
(2)利用右图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，用阴极排出的溶液可吸收NO2。
①阳极的电极反应式为_____________________。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32－生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(3)一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L
Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka＝______________________(用含a和b的代数式表示)。
（4）引起雾霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等，任写一种与SO42－互为等电子体的分子 。
正确答案
（1）① ＞ ②0.01 mol·L－1·s－1；14.3% （2）①SO2 + 2H2O－2e－="=" SO42－+ 4H＋ ②1:2
（3）
试题分析：（1）①温度为T2时首先达到平衡状态，说明温度是T1＜T2，但温度高氮气的体积分数降低，这说明升高温度平衡向正反应方向进行，因此正方应是吸热反应，即△H＞0。
②50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则根据反应的化学方程式可知消耗氮气的物质的量是1mol，其浓度是0.5mol/L，所以该反应的速率υ(N2)＝0.5mol/L÷50s＝0.01 mol·L－1·s－1；平衡时氮气和氧气的浓度分别是5mol/L－0.5mol/L＝4.5mol/L、2.5mol/L－0.5mol/L＝2mol/L，NO的浓度是1mol/L，所以该温度下平衡常数K＝
起始浓度（mol/L）0.5 0.5 0
转化浓度（mol/L） x x 2x
平衡浓度（mol/L）0.5－x 0.5－x 2x
则
解得x＝
因此达到平衡后N2的转化率为
（2）①电解池中阳极极失去电子，发生氧化反应，所以SO2在阳极通入，被氧化生成硫酸，电极反应式是SO2＋2H2O－2e－＝4H＋＋SO42－。
②阴极排除的是S2O42－在与NO2的反应中S元素化合价从＋3价升高到＋4价，失去1个电子，则1molS2O42－失去2mol电子。NO2转化为无毒的气体应该是氮气，反应中氮元素化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2。
（3）根据电荷守恒可知2c(Ba2＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，因此根据2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)可知，溶液中c(H＋)＝c(OH－)。根据原子守恒可知2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)＝bmol/L，因此溶液中醋酸分子的浓度是0.5amol/L－bmol/L，则醋酸溶液的电离常数Ka＝
（4）价电子数和原子数分别都相等的是等电子体，硫酸根中含有5个原子，32个价电子，因此与SO42－互为等电子体的分子有CCl4或CF4等。
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