- 化学平衡
- 共20016题
（本题共8分）某研究小组向2 L密闭容器中加入过量的活性炭和0.2 mol NO，恒温(T1℃)下发生反应：C(s)＋2NO(g)
1．该反应的平衡常数表达式K＝______；T1℃达到平衡时，N2的平均反应速率＝_______。
2．30 min后，若改变某一条件提高NO的转化率，则可以改变的条件是______________。
3．30 min后，升高温度至T2℃，达到平衡后，容器内NO、N2、CO2的关系不可能是____。
a．5:3:3 b．1:1:1 c．4:3:3 d．2:1:1
4．若开始时密闭容器的体积为1 L，其它条件不变，达到平衡后，与原平衡相比，下列说法正确的是_________。
a．NO的转化率不变 b．N2的浓度是原来的2倍
c．反应放出的热量为0.1Q d．达到平衡的时间是原来的一半
正确答案
（本题共8分，每小题2分）
1．K=
2．降温、除去二氧化碳（2分）。
3．b、c（2分）。
4．a、b（2分）
1、C(s)＋2NO(g)
初始： 0.2mol 0 0
△n 0.12mol 0.06mol 0.06mol
30 min: 0.08mol 0.06mol 0.06mol
3、30 min平衡时三气体的物质的量比为：4:3:3；升温则平衡左移，NO增多，而另外二者减少
4、若开始时密闭容器的体积为1 L，可理解为加压，平衡不移动，但各气体的浓度等倍数增加。
甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2 H2（g）
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：
（1）由表中数据判断△H a 0（填“>”、“=”或“<”）。
（2）某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)="0.5" mol·L－1，则此时的温度为 0C。
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
①反应从2 min到4 min之间，H2的反应速率为 。
②反应达到平衡时CO的转化率为 。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是 （填序号）。
A．使用催化剂 B．降低温度 C．增加H2的浓度
（4）向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2，发生反应CO（g）+2 H2（g）
w1 w2（填序号）。
A．大于 B．小于 C．等于 D．以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式： 。
正确答案
Ⅰ（1）<（2分）
（2）310（2分）
（3）①0.3mol/(L·min)（2分，单位写错不得分） ②62.5%（2分，写小数也得分） ③A （2分）
（4）D（2分）
Ⅱ、2 CH3OH—12 e－ +16 OH－＝2CO32－ + 12 H2O（2分，若“=”写成“→”不扣分，“e－”写成“e”扣1分，其它错误不得分）
试题分析：(1)温度升高，K值减小，平衡向左移动，负反应吸热，故正反应放热。
（2）反应结束后，由CO浓度知CO物质的量为1mol。故CO反应量为1mol，剩余CO为1mol，即0.5mol/L,依次推出，H2反应了2mol，剩余H2为4mol，即2mol/L,生成甲醇1mol,即0.5mol/L,此时，反应平衡，K值为0.5/(0.5*2*2)=0.25，为310℃的平衡常数。
（3）①H2物质的量从1.2mol/L,反应成为0.6mol/L,时间经过2分钟，故反应速率为0.3mol/(L*min)
②容积固定，由0.8mol/L,转化到0.3mol/L,转化量为0.5mol/L,转化率为0.5/0.8=0.625
③2~4min内的反应速率大于0~2min 内的反应速率。故排除B，对比CO浓度的变化，排除C。
（4）本题关键是时间。如果时间很短，未充分反应，那么温度高的反应快，CO量少。但如果充分反应后，温度高的，因为平衡向左移动，CO量较多。故都有可能。
（5）其实是甲醇的燃烧反应与二氧化碳被氢氧化钠吸收的和反应。负极失去电子，C由负二价变为正四价，失去6 个电子，已知右边生成CO32-，由电荷守恒，左边OH-，应为8个，水自然补平。但6不是4（O2吸收电子数）的整数倍，故，整体乘2.
（16分）．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)+nY(g) 
已知2 min内 v(Q)="0.075" mol·L-1·min-1,且 v(z)：v(Y)=1:2
(1)试确定以下物质的相关量：起始时n(Y)=________，n(Q)=_________。
(2)方程式中m =______，n =______，p=______，q=_______。
(3)用Z表示2 min内的反应速率_____________。
(4)2 min末Q的转化率为_____________
(5)试判断在2 min内v（正）______v（逆）(填“>”、“<”或“=”)，在2 min末～3 min末v（正）_____ v（逆）(填“>”、“<”或“=”)。
正确答案
（共16分，第2小题每空1分，其余每空2分）
(1)2.3 mol 3 mol (2)1 4 2 3
(3)0.05 mol·L-1·min-1 (4)10% (5)< =
试题分析：（1）根据表中数据可知，2min末Z物质的浓度不再发生变化，所以反应到达平衡状态。根据v(Q)="0.075" mol·L-1·min-1可知，Q物质的变化量是0.075 mol·L-1·min-1×2L×2min＝0.3mol，所以Q的起始量是0.3mol＋2.7mol＝3.0mol。Z物质的变化量是0.2mol，所以p＝2、q＝3，则n＝4。又因为X的变化量是0.1mol，所以m＝1。生成Y物质的物质的量是0.1mol×4＝0.4mol，所以Y的起始量是2.7mol－0.4mol＝2.3mol。
（2）见（1）中分析
（3）Z物质的变化量是0.2mol，所以用Z表示2 min内的反应速率是
（4）2 min末Q的转化率是0.3÷3.0×100％＝10％。
（5）在2 min内该反应没有达到平衡状态，但由于是从生成物开始建立平衡的，所以v（正）小于v（逆）。2min时反应达到平衡状态，所以v（正）等于v（逆）。
点评：在进行反应速率的有关计算时，必须要利用反应速率之比是相应的化学计量数之比这一关系式进行有关的计算和判断。
(9分)在一定温度下，向一个容积不变的容器中加入3 mol SO2和2 mol O2及固体催化剂，发生反应:2SO2（g）＋O2（g）=2SO3（g）ΔH＝－196.6 kJ/mol，平衡时容器内气体压强为起始时的90%。
(1)加入3mol SO2和3mol O2发生反应,达到平衡时,SO2的转化率为_____。
(2)保持温度不变，在相同的容器中，将起始物质的物质的量改为a mol SO2、b mol O2、c mol SO3(g)(c>0)，欲使平衡时SO3的体积分数为2/9，O2的体积分数为3/9，则：
①达到平衡时，(1)与(2)放出的热量________(填序号)。
②a.b.c必需满足的关系是(一个用a.c表示，另一个用b.c表示):__ _。
正确答案
（9分） (1)33.3% (2) ①C ②a＋c＝3，b＋c/2＝2
2SO2（g）＋O2（g）=2SO3（g）
初n： 3 2 0
⊿n: 1 0. 5 1
平n: 2.5 1.5 1（平衡时容器内气体的物质的量之和为起始时的90%）
（1）SO2的转化率为1/3
（2）①由平衡时SO3的体积分数为2/9，O2的体积分数为3/9可知，与题目所给为等效平衡，又由于c>0，故达到平衡时，(1)与(2)放出的热量前者大
②根据等容情况下等效平衡的成立条件可知，a＋c＝3，b＋c/2＝2
（17分）随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧缺面临着越来越严重的问题，煤经过化学加工可转化为气体或液体以及各种化工产品，从而提高了煤的利用率。
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
①该反应的平衡常数表达式为 。
②下列措施中，不能提高碳的转化率的是 （填字母序号）
①a处通入的是 （填物质名称），该电池工作过程中，H+的移动方向
为从 到 （填“左”或“右”）
②该电池正极反应式为 。
③若用该电池提供的电能电解600ml 0.2mol·L-1NaCl溶液，设有0.01molCH3OH完全放电，且电解产生的Cl2全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解时阴极反应式为 ，电解结束后所得溶液的pH= 。若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7（反应前后忽略溶液体积的变化），则此时溶液中c（Na+）：c（CH3COO-）= 。
正确答案
（17分）
（1）①
（2）①甲醇、左、右（每空1分，共3分）；②O2+4e－+4H＋
③2H＋+2e－
（1）①平衡常数等于生成物浓度积除以反应物浓度积，故有
（2）图不正确，无法解答。
Cu的化合物在生活及科研中有重要作用，不同反应可制得不同状态的Cu2O
（1）科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂．
①在加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2可制备纳米级Cu2O，同时放出N2．当收集的N2体积为3.36L（已换算为标准状况）时，可制备纳米级Cu2O的质量为______；
②一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.20mol水蒸气，发生反应：
2H2O（g）
2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ•mol-1；测得20min时O2的物质的量为0.0016mol，则前20min的反应速率v（H2O）=______；该温度下，反应的平衡常数表达式K=______；下图表示在t1时刻达到平衡后，只改变一个条件又达到平衡的不同时段内，H2的浓度随时间变化的情况，则t1时平衡的移动方向为______，t2时改变的条件可能为______；若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数，t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，则K1、K2、K3的关系为______；
（2）已知：2Cu2（s）+O2（g）=4CuO（s）△H=-292kJ•mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol-1
请写出用足量炭粉还原CuO（s）制备Cu2O（s）的热化学方程式______；
（3）用电解法也可制备Cu2O．原理如右上图所示，则阳极电极反应可以表示为______．
正确答案
（1）①令生成的Cu2O的物质的量为nmol，根据电子转移数目守恒，则有
nmol×2×（1-0）=
所以可制备Cu2O的质量为0.3mol×144g/mol=43.2g．
故答案为：43.2g．
②20min时O2的物质的量为0.0016mol，所以v（O2）=
平衡常数指生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值，所以反应2H2O（g）
2H2（g）+O2（g）平衡常数的表达式k=
由图可知H2的浓度随时间降低，改变条件瞬间H2浓度不变，所以不可能是改变H2浓度，故改变的条件使平衡向逆反应移动，使H2的浓度降低．
由图可知t2时，改变条件瞬间H2浓度增大，体积减小增大压强可以使H2浓度增大，增大H2浓度也可使H2浓度增大，所以改变的条件为增大压强或增大H2浓度．
t1时刻与t2时刻温度相同，温度不变，平衡常数不变，所以K1=K2．t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，由图可知，H2浓度增大，所以平衡向正反应进行，该反应为气体体积减小的反应，且正反应为吸热反应，所以t3时刻改变的条件为升高温度，所以K2＜K3．所以K1=K2＜K3．
故答案为：8×10-5mol/（L•min）；
（2）已知：①2Cu2O（s）+O2（g）=4CuO（s）△H=-292kJ•mol-1
②2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol-1
根据盖斯定律，②-①得4CuO（s）+2C（s）=2CO（g）+2Cu2O（s），△H=+71kJ•mol-1
即2CuO（s）+C（s）=CO（g）+Cu2O（s），△H=+35.5kJ•mol-1
故答案为：2CuO（s）+C（s）=CO（g）+Cu2O（s），△H=+35.5kJ•mol-1．
（3）铜在阳极上，被氧化，与氢氧根反应生成氧化亚铜与水，电极反应式为2Cu++2OH--2e-=C2u+H2O．
故答案为：2Cu++2OH--2e-=C2u+H2O．
导致空气污染的主要原因来自于化石燃料燃烧、硫酸工业和汽车尾气的排放；致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大气中。利用化学反应原理研究治理环境污染的方法是当前环保工作的重要研究内容之一。
（1）反应
A．加入V2O5作催化剂 B．通入过量空气 C．高温 D．增大压强
（2）一定条件下，向2L密闭容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和0.2SO3(g),2min后反应达到平衡时,测得SO2的转化率为50%，则该可逆反应的平衡常数K=_________；用O2的浓度变化表示从O-2min内该反应的平均速率v=_________；恒温下，若向容器中再加入2molSO2(g)，则重新达到平衡时SO2的总转化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是
A．
C．
（4）在催化剂作用下用CH4将氮氧化物还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染， 请写出CH4与NO反应的化学方程式：_________；温度为T1时在密闭容器中研究CH4催化还原氮氧化物的反应，反应过程中产物N2的物质的量随时间的变化曲线如图所示，请在图中补画出温度为T2(T2>T1)时，n(N2)的变化曲线（已知该反应是放热反应）。
正确答案
（1）BD （2）5.76 0.125mol/（L·min） ＜ （3）BC
（4）CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O
试题分析：（1） A．加入V2O5作催化剂，只能加快化学反应速率但平衡不移动，二氧化硫的转化率不变，错误；B．通入过量空气，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，正确；C．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小，错误；D．该反应正向为气体物质系数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，正确；选BD；（2）利用三行式进行计算。根据题意知，
2SO2(g)+O2(g)
起始浓度（mol/L）1 0.5 0.1
转化浓度（mol/L）0.5 0.25 0.5
平衡浓度（mol/L）0.5 0.25 0.6
将平衡浓度代入该反应的平衡常数表达式计算，K=c2（SO3）/c2（SO2）c（O2）=5.76；根据v=△c/△t计算，用O2的浓度变化表示从0-2min内该反应的平均速率v=0.125mol/（L·min）；恒温下，若向容器中再加入2molSO2(g)，二氧化硫的转化率降低，则重新达到平衡时SO2的总转化率小于50%；（3）判断化学平衡状态的依据为①v正=v逆，要注意“双向同时，符合比例”②利用量判断，注意“变量不变，已达平衡”；A．没有明确正、逆反应速率，不能作为达平衡的标志，错误；B．该反应为气体物质的量减小的反应，随着反应的进行，容器内压强不断变化，为变量，当其保持不变时说明反应已达平衡，正确；C．符合v正=v逆，可作为平衡标志，正确；D．容器内物质的密度为恒量，不能作为平衡标志，错误，选BC；（4）在催化剂作用下用CH4将氮氧化物还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染，CH4与NO反应生成二氧化碳、氮气和水，化学方程式为：CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O；该反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，达平衡的时间缩短；升高温度，平衡逆向移动，达平衡时氮气的物质的量减小，据此画出图像见答案。
（12分）在一个2L的密闭容器中，投入反应物，发生反应2SO3(g)
（1）写出该反应的平衡常数表达式并根据8min时到达平衡计算出结果 。
（2）用O2表示0到8min内该反应的平均速率v= 。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A．v(SO3)=2v(O2) B．容器内压强保持不变
C．v(SO2)逆=2v(O2)正 D．容器内密度保持不变
（4）在第12min时，容器压缩到1L，则SO3的变化曲线为 。
A．a B．b C．c D．d
（5）若保持容积不变在第12min时，加入SO3(g)，则平衡向 反应方向移动（填“正”或“逆”）。SO3的体积分数 （填“增大”或“减小”）。
正确答案
（1）K=
（3）B、C （4）C （5）正 增大
试题分析：（1）K=
（2）v(O2)=
（3）反应前后压强不等，所以可以用压强不再变化判断反应达平衡，v(SO2)逆=2v(O2)正，正逆反应速率相等，可以判断反应达平衡，因此选BC。
（4）容器压缩的瞬间，SO3物质的量不变，随即平衡逆向移动，SO3的物质的量增大，所以c曲线符合。
（5）若保持容积不变在第12min时，加入SO3(g)，相当于对体系加压，平衡正向移动，但SO3的体积分数增大。
点评：本题非常基础，只要掌握影响平衡移动的因素即可。
一定温度下,向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是 (填字母)。
a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2
b.容器内气体的压强不变
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.SO3的物质的量不再变化
e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等
(2)①SO2的转化率为 ;②达到平衡时反应放出的热量为 ;③此温度下该反应的平衡常数K= 。
(3)如图表示平衡时SO2的体积分数随压强和温度变化的曲线,则:
①温度关系:T1 T2(填“＞”、“＜”或“=”,下同);
②平衡常数关系:KA KB,KA KD。
正确答案
(1)b、d、e (2)①90% ②35.28 kJ ③20 250
(3)①＜ ②= ＞
(1)SO2、O2、SO3三者浓度比为2∶1∶2,与平衡状态无必然联系,不能作为建立平衡的标志,容器内气体压强随反应进行而变化,气体压强不变,则建立平衡;气体总质量不变,容器体积不变,混合气体密度也不变,不能作为平衡状态标志;SO3的物质的量是随反应进行而发生变化的,当其不变时,表示反应已建立平衡;SO2的生成速率是v(SO2)逆,SO3生成速率是v(SO3)正,而v(SO2)正=v(SO3)正,则有v(SO2)逆=v(SO2)正,这是平衡建立的根本标志。所以可作为平衡状态标志的是b、d、e。
(2) 2SO2(g)+O2(g)
起始(mol) 0.4 0.2 0
变化(mol) x x/2 x
平衡(mol) 0.4-x 0.2-x/2 x
T、V恒定,气体的压强之比等于物质的量之比
(3)该反应是放热反应,温度升高平衡左移,SO2体积分数增大,所以T2＞T1,平衡常数只与温度有关,温度不变,K值不变,则KA=KB,升温,平衡左移,K值减小,KA＞KD。
（6分）在一定条件下进行如下反应:aX(g)+bY(g)
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:K= 。随着温度的升高,K值 (填”增大”“减小”或”不变”)。当反应物起始浓度相同时,平衡常数K值越大,表明 (填序号)。
(2)如图所示,相同温度下,在甲、乙两容器中各投入1 mol X、2 mol Y和适量催化剂,甲、乙两容器的初始体积均为1 L。甲、乙容器达到平衡所用时间:甲 乙(填”>““<“或”=“,下同),平衡时X和Y的转化率:甲 乙。
正确答案
（6分）
试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当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，所以根据化学方程式可知，该反应的平衡常数K＝
（2）根据图像可知，甲是保持温度和容积不变的，乙是保持温度和压强不变的，因此在反应过程中，乙中的压强始终大于甲中的压强，所以甲中的反应速率小，达到平衡的时间长。但由于正反应是体积减小的，所以压强越大，反应式的转化率越高。
点评：在可逆反应的有关图像识别中，需要注意的是：一、ν－t 图像或 c－t 图像：1.ν－t 图像：分清正逆反应，分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。 二、平衡图像 1.出现拐点的图像：分析依据“先拐先平”。在转化率－时间图像或物质的百分含量－时间图像中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高或压强大或使用合适的催化剂等)。
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