- 化学平衡
- 共20016题
Fe3+和I-在水溶液中的反应为:2I-+2Fe3+
该反应的平衡常数K的表达式为K= 。当上述反应达到平衡状态后,加入CCl4萃取I2,且温度不变,上述平衡 移动(填“向右”“向左”或“不”)。
正确答案
向右
加入CCl4萃取I2,I2浓度减小,平衡向右移动。
已知反应：FeO（s）＋CO（g）＝ Fe（s）＋CO2（g）的Kc＝0.5（1273K）。若起始浓度c（CO）＝0.05 mol/L，c（CO2）＝0.01 mol·L－1，请回答：
（1）计算CO 和CO2平衡浓度。
（2）CO的转化率是多少？
（3）增加FeO的量，对平衡有无影响？
正确答案
（1）反应将向右进行，CO和CO2的平衡浓度分别为0.04 mol·L－1、0.02 mol·L－1； （2）CO的转换率20%； （3）没有影响
（1）考查可逆反应的有关计算，一般采用三段式，即
FeO（s）＋CO（g）＝ Fe（s）＋CO2（g）
起始浓度（mol/L） 0.05 0.01
转化浓度（mol/L） x x
平衡浓度（mol/L） 0.05－x 0.01＋x
所以有
解得x＝0.01mol/L
所以CO和CO2的平衡浓度分别为0.04 mol·L－1、0.02 mol·L－1。
（2）CO的转化率是0.01÷0.05×100％＝20%
（3）氧化亚铁是固体，增加FeO的量，对平衡无影响。
（8分）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：
□SiO2＋□C＋□N2
（1）配平上述反应的化学方程式（将化学计量数填在方框内）；
（2）该反应的氧化剂是 ，其还原产物是 ；
（3）若知上述反应为放热反应，则其反应热△H 零（填“大于”、“小于”或“等于”）；升高温度，其平衡常数值 （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）若使压强增大，则上述平衡向 反应方向移动（填“正”或“逆”）；
（5）若已知CO生成速率为v(CO)＝18mol/(L.min)，则N2消耗速速率为v(N2)＝ mol/(L.min)。
正确答案
（1）3，6，2，1，6（2分）
（2）N2，Si3N4 （3）小于 减小 （4）逆 （5）6（每空1分）
（1）反应中碳元素的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子；氮元素的化合价从0价降低到－3价，得到3个电子。所以根据电子的得失守恒可知，还原剂和氧化剂的物质的量之比是3︰1，所以配平后的化学计量数分别依次是3，6，2，1，6。
（2）根据（1）可知氮气是氧化剂，其还原产物是Si3N4。
（3）放热反应的△H小于0。升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动，因此平衡常数减小。
（4）根据配平后的方程式可知，正反应是体积增大的，所以增大压强，平衡向逆反应方向移动。
（5）根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知，氮气的消耗速率是18mol/(L.min)÷3＝6mol/(L.min)。
（16分）向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0．6 mo1 C和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示，其中t0～t1阶段c(B)未画出．图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件，化学反应速率随时间变化的情况，四个阶段改变的条件均不相同，每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件，其中t3～t4阶段为使用催化剂．
请回答下列问题：
(1)若t1＝15 min，则t0～t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为 。
(2) t4～t5阶段改变的条件为 ，B的起始物质的量浓度为 ，各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：
则K1= (保留两位小数)，
K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为 (用“>”、“<”或“＝”连接)．
(3) t5～t6阶段保持容器内温度不变，若A的物质的量共变化了0.01 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ，写出此温度下该反应的热化学方程式
。
(4)在相同条件下，若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C，要达到t1时刻同样的平衡，a、b、c要满足的条件为 .
正确答案
(1)0.02mol/(L·min) (2)减压 0.5mol/L 0.84 K1=K2=K3=K4
（1）化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L－0.3mol/L＝0.3mol/L，所以速率为
（2）由图像Ⅱ可知，在t4～t5阶段反应速率减小，但平衡不移动，所以改变的条件不可能是温度和浓度，由于在t3～t4阶段为使用催化剂，所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动，因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物，C是生成物，二者的变化量之比是2︰3，所以要使反应前后体积不变，B只是反应物，及反应的方程式为2A＋B
（3）根据题意科判断，每消耗0.01molA，反应就吸收能量akJ，所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g) △H＝＋200kJ/mol。
（4）因为容器容积不变（容器容积是2L），所以要使平衡等效，则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol，则把cmol的C转化为AB，则AB的物质的量（mol）分别是a＋2c/3、b＋c/3，所以关系式必须满足a＋2c/3＝2.4、b＋c/3＝1.2.
一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)
（1）甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v(CO)＝__________________。
（2）乙图表示该反应进行过程中能量的变化。曲线b下的反应条件为 。该反应的焓变是________（填“ΔH<0”或“ΔH>0”），写出反应的热化学方程式 ；选择适宜的催化剂______（填“能”或“不能”）改变该反应的反应热。
（3）该反应平衡常数K的表达式为______________________，温度升高，平衡常数K________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（4）恒容条件下，下列措施中能使
a．降低温度 b．充入He气
c．再充入1molCO和2molH2 d．使用催化剂
正确答案
（1）0.075 mol·L－1·min－1
（2）加催化剂，ΔH<0 ，CO(g)＋2H2(g)
（3）K＝
（4）ac
（1）化学反应速率就是指单位时间内浓度的变化量。由图知，V(CO)="0.075" mol·L－1·min－1；
（2）曲线a和曲线b的明显区别是反应的活化能不一样，表明曲线b是使用了催化剂，从图中可以看出和出的热量比吸收的热量多，因此是放热反应：ΔH<0； CO(g)＋2H2(g)
（3）K＝
（4）降低温度，平衡正向移动，
在体积固定的密闭容器中N2与H2发生反应：N2（g）＋3 H2
达到平衡时c （N2）＝3.5 mol·L-1，c （H2）＝1 mol·L-1，c （NH3）＝5 mol·L-1，求：
（1）N2和H2的起始浓度（4分）
（2）N2的转化率（2分）（要求有解题过程）
正确答案
（1）6mol·L-1，8.5mol·L-1 （2）41.67%
试题解析：（1）根据物质参加反应时各物质的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比，因此由平衡时氨气的浓度可计算出反应过程中氮气、氢气消耗的浓度，加上平衡时的浓度可得初始浓度。
（2）转化率=消耗的浓度/初始浓度×100%，可求出氮气的转化率。解题步骤如下：
解：（1）N2和H2的起始浓度分别为6mol·L-1，8.5mol·L-1 （共4分）
（2）N2的转化率41.67% （2分）
（1）设N2与H2发开始浓度分别为x、y，转化为n，则
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），
开始 x y 0
转化 n 3n 2n
平衡3.5 1 5
2n=5，解得n=2.5，
所以x=3.5+2.5=6mol/L，
y=1+3×2.5=8.8mol/L，
答：N2和H2的起始浓度分别为6mol•L-1、8.5mol•L-1；
（2）N2的转化率为:2.5mol/L/6mol/L×100%=41.67%。
将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中发生如下反应：3A（g）+B(g)
则（1）n= ；(2)反应开始前容器中B的物质的量为 mol；
(3)5min时A的转化率是 。
正确答案
（1）（2分）2； （2）（3分）3 ； （3）（3分）50℅ 或0.5
C的平均反应速率为0.1mol/(L.min)，由此生成C和D的物质的量分别是0.1mol/(L.min)×2L×5min＝ 1.0mol、0.5mol/L×2L＝1.0mol，即C和D的变化量之比是1︰1，所以n等于2。
3A（g）+B(g)
起始量（mol） a a 0 0
转化量（mol） 1.5 0.5 1.0 1.0
平衡量（mol） a－1.5 a－0.5 1.0 1.0
所以
由此A的转化率是
（每空1分，共8分）低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源。煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：
请回答下列问题：
（1）上述正反应方向是 反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）850℃时在体积为10L反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应，CO和H2O(g)浓度变化如下图，则0～4 min的平均反应速率v(CO)＝ mol·L－1·min－1。
（3）t1℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。
①表中3 min～4 min之间反应处于 状态；C1数值 0.08 mol·L－1（填大于、小于或等于）。
②反应在4 min～5 min，平衡向逆方向移动，可能的原因是 （单选），表中5 min～6 min之间数值发生变化，可能的原因是 （单选）。
A．增加水蒸气 B．降低温度
C．使用催化剂 D．增加氢气浓度
（4）若在500℃时进行，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，在该条件下，CO的最大转化率为： 。
（5）若在850℃进行，设起始时CO和H2O(g)共为5mol，水蒸气的体积分数为X；平衡时CO转化率为Y，试推导Y随X变化的函数关系式为 。
正确答案
（每空1分，共8分）
（1） 放热 。（2） 0.03 。（3）① 平衡 ； 大于 。② D ， A 。
（4） 75% 。（5） Y＝X
考查平衡常数计算和判断。
（1）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。根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应。
（2）根据图像可知，再 0—4min内CO的浓度减小了0.20mol/L－0.08mol/L＝0.12mol/L，所以其反应速率是0.12mol/L÷4min＝0.03mol/(L·min)。
（3）①根据表中数据可知，在此时间内，物质的浓度是不变的，所以反应处于平衡状态。由于反应是放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此CO的浓度大于0.08mol/L。
②增大反应物浓度或降低温度，平衡向正反应方向移动。而催化剂不能改变平衡状态。所以应该是增大了氢气浓度，平衡向逆反应方向移动，答案选D。根据表中数据可知，5min—6min是CO的浓度减小，而水蒸气和氢气的浓度增大，说明改变的条件是增大了水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，答案选A。
（5） CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)
起始量（mol） 0.020 0.020 0 0
转化量（mol） x x x x
平衡量（mol） 0.020－x 0.020－x x x
所以有
解得x＝0.015mol/L
所以转化率是0.015÷0.020×100％＝75％
（4） CO(g) ＋ H2O(g) H2(g) ＋ CO2(g)
起始浓度（mol/L） （5－5X） 5X 0 0
转化浓度（mol/L） （5－5X）Y （5－5X）Y （5－5X）Y （5－5X）Y
平衡浓度（mol/L）（5－5X－5Y＋5XY）（5X－5Y＋5XY）（5－5X）Y （5－5X）Y
所以有
解得X＝Y。
298 K时,合成氨反应:N2(g)+3H2(g)
正确答案
小于(2分) N2和H2的反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2充分反应的最终结果是达到最大限度(即达到化学平衡状态),因此生成的NH3一定小于2 mol,放出的热量总是小于理论计算值(4分)
注意分析“生成2 mol NH3”与“1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应”,二者生成NH3的量的多少。
(1)(福建高考)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。
①高温热分解法
已知：H2S(g)
在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果见右图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：__________________________。
(2)(海南高考)CuBr2分解的热化学方程式为：
2CuBr2(s)
在密闭容器中将过量CuBr2于487 K下加热分解，平衡时p(Br2)为4.66×103 Pa。
①如反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会_______________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
②如反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则p(Br2)的变化范围为________________。
正确答案
(1)①
(2)①增大 ②2.33×103 Pa
(1)①由图知，985 ℃时H2S的平衡转化率为40%，则：
H2S(g)
起始浓度
(mol·L－1) c 0 0
平衡浓度
(mol·L－1) 0.6c 0.4c 0.2c
则K＝
b曲线表示未达到平衡时H2S的转化率，温度越高，b曲线上的转化率越接近平衡值，原因是温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短。
(2)①升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因而可提高p(Br2)；②体积增大一倍时，p(Br2)降为原来的一半，即2.33×103 Pa，减压使平衡向气体体积数增大的方向移动，因而会大于2.33×103 Pa；若反应物足量，可平衡恢复到原有的p(Br2)。
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