化学平衡_章节学习

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题型：填空题

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填空题

（10分）工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：。图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化图。

请回答下列问题：

（1）在“图1”中，曲线（填a或b）表示使用了催化剂；该反应属于（填吸热、放热）反应。

（2）下列说法正确的是

（3）从反应开始到建立平衡，v(H2)= ；该温度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为。若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P1、P2，且P12）。

（5）已知CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ；ΔH＝－192.9kJ/mol

又知H2O(l)= H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式。

正确答案

（1）b 放热（2）C （3）0.15mol·L-1·min-1 12 减小

（4）

（5）CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－280.9kJ/mol

试题分析：（1）使用催化剂降低反应活化能，所以是曲线b，由曲线可看出生成物能量不反应物能量低，反应发热。（2）A：CO起始浓度为1mol/L，容器体积2L，故CO起始量应是2mol；B：增加CO浓度，反应速率增大，但转化率不一定增大；（3）根据反应速率计算公式：V（H2）=C（H2）/△t=1.5mol/10min.L=0.15mol·L-1·min-1zai

平衡常数，代入数据即可算的。该反应属于放热反应，故升高温度反应向左移动，平衡常数减小。（4）反应是放热反应，所以升高温度平衡向左移动，甲醇百分数随温度的升高降低；在相同的温度、体积下，压强越大，单位体积反应物浓度越高，正反应速率加快，平衡向右移动，故甲醇百分数较高，P2在P1之上

点评：综合考查化学平衡章节的内容，熟悉影响化学反应速率及化学平衡的因素及其原理，在此基础上进行推导

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题型：填空题

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填空题

（3分）在相同容积的4个容器中进行同一种可逆反应，2A2(g)+ B2(g)5C(g)，起始时4个容器所盛A2和B2的量如下表所示：

在相同温度下，建立平衡时，4个容器中A2的转化率由大到小的顺序是

正确答案

丁＞乙＞丙＞甲

根据反应物的物质的量可知，甲相当于是在乙的基础上增加A2的物质的量，所以A2的转化率小于乙中A2的转化率；丙相当于在乙的基础上增大压强，平衡向逆反应方向进行，转化率降低；而丙相当于在丁的基础上增加A2的物质的量，所以A2的转化率小于丁中A2的转化率；丁相当于在乙的基础上增加B2的物质的量，所以A2的转化率大于乙中A2的转化率；又因为丙相当于在甲的基础上增加B2的物质的量，所以A2的转化率大于甲中A2的转化率，则4个容器中A2的转化率由大到小的顺序是丁＞乙＞丙＞甲。

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题型：填空题

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填空题

（14分）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。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。

（1）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；ΔH ＝－90.8 kJ·mol－1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol－1

③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol－1

总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH＝ ___________；

（2）已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

①比较此时正、逆反应速率的大小：v正 ______ v逆（填“>”、“<”或“＝”)。

②若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH) ＝ _________；该时间内反应速率v(CH3OH) ＝ __________。

（3）在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为、及。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

请回答下列问题：

与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：

②_______________；______________________________________________；

③_______________________________________________；

该反应的_________0，判断其理由是__________________________________；

正确答案

(1) -246.4kJ·mol -1 (2) ①＞ ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1

（3）②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变

③温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小

﹥；升高温度向正方向移动，故该反应是吸热反应

(1)考查盖斯定律的应用。观察目标方程式可知，①×2+②+③，即得到3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)，故△H=2△H1+△H2+△H3="-246.4kJ·" mol -1。

（2）此时的浓度商Q==1.86＜400，反应未达到平衡状态，向正反应方向移动，故正＞逆；设平衡时生成物的浓度为0.6+x，则甲醇的浓度为（0.44-2x）有：400=，解得x=0.2 mol·L-1，故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。

由表可知，甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1="1.64" mol·L-1，其平衡浓度为0.04 mol·L-1，

10min变化的浓度为1.6 mol·L-1，故(CH3OH)="0.16" mol·L-1·min-1。

（3）②使用了（正）催化剂；理由：因为从图像可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而②比①所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入（正）催化剂；③升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于③和①相比达平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是改用催化剂，而只能是升高温度来影响反应速率的

③由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正方向移动，而升温是向吸热的方向移动，所以正反应是吸热反应，﹥0。

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题型：填空题

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填空题

在容积为1L的密闭容器中，进行如下反应：

A（g）+2B（g） C（g）+D（g），在不同温度下，D的物质的量n（D）和时间t的关系如图。试回答下列问题：

（1）800℃时。0—5min内，以B表示的平均反应速率为　　　　　　　　　。

（2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是　　　　　　　　　　　。

　　A．容器中压强不变　　　　　

B．混合气体中c（A）不变

　　C．2v正（B）=v逆（D）　　　　 D．c（A）=c（C）

（3）若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=　　　　，该反应为　　　　　　　反应（填吸热或放热）

（4）700℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n（A）=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，则此时该反应　　　　　　　　　进行（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”）。

正确答案

（1）0.24mol·L—1·min—1

（2）AB（2分，漏一个扣1分，错选不得分）

（3）0.9（mol·L—1）—1（单位可不写）吸热

（4）向正反应方向

（1）800℃时。0—5min内，生成D是0.6mol，则消耗B是1.2mol，所以B的反应速率是＝0.24mol·L—1·min—1。

（2）在一定条件下，当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态，是化学平衡状态,所以B正确。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D不正确；反应过程中压强是变化的，所以当压强不再发生变化时，可以说明，A正确；C中反应速率的方向相反，但不能满足相应的化学计量数之比，所以不正确，答案选AB。

（3）平衡时A、B、C、D的浓度分别是（mol/L）0.4、1.0、0.6、0.6，所以反应的平衡常数是；根据图像可知，升高温度，D的含量增加，说明正反应一定是吸热反应。

（4）在700℃平衡时A、B、C、D的浓度分别是（mol/L）0.55、1.3、0.45、0.45，所以反应的平衡常数是；由于此时＜0.22，所以向正反应方向进行。

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题型：简答题

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简答题

（4分）恒温恒压下，向某可变容积的密闭容器中充入3 L A和2 L B，发生如下反应：3A(g)＋2B(g) xC(g)＋yD(g)，达到平衡时C的体积分数为m%，若维持温度、压强不变，将0.6 L A、0.4 L B、4 L C、0.8 L D作为起始物质充入密闭容器内，达到平衡时C的体积分数仍为m%，则x＝________，y＝________.

正确答案

5n　n(n为自然数)

两平衡时C的体积分数一样，说明恒温、恒压下建立的是等效平衡．第一次充入容器内的A、B体积比为3∶2，第二次充入容器内的起始物中A、B体积比也为3∶2，另两种起始物C和D的体积比只有等于x∶y，才能完全转化为A和B，并且满足A、B体积比为3∶2.所以得x∶y＝4∶0.8＝5n∶n(n为自然数)．

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填空题

(6分)某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种气态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）0~2min末，X的平均反应速率为 mol·L-1·min-1；

（3）3min后图中曲线所表示的含义是

。

正确答案

(1)Y（g）+2Z（g）3X（g）（2）0.1（3）反应已达到平衡。（2×3=6分）

（1）根据图像可知，反应进行到3min时，Z和Y的物质的量分别减少0.4mol、0.2mol，X的物质的量增加0.6mol。所以根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知，方程式为Y（g）+2Z（g）3X（g）。

（2）反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示，所以0~2min末，X的平均反应速率为。

（3）根据图像可知，3min后物质的浓度不再发生变化，所以反应达到平衡状态。

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填空题

．（16分）Ⅰ．已知下列反应的热化学方程式为：

（1） C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1 =" -393.5" kJ/mol

（2） CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) △H2 =" -870.3" kJ/mol

（3） 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H3 =" -571.6" kJ/mol

请计算:2C(s) + 2H2(g) + O2(g)= CH3COOH(l) △H4 = 。

Ⅱ．在某温度下，物质(t－BuNO)2在正庚烷或CCl4溶剂中均可以发生反应：

(t－BuNO)2　2(t－BuNO) 。该温度下该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.4。

（1）向1L正庚烷中加入0.50mol（t-BuNO）2，10min时反应达平衡，此时（t-BuNO）2的平衡转化率为60%（假设反应过程中溶液体积始终为1L）。反应在前10min内的平均速率为ν（t-BuNO）= 。列式计算上述反应的平衡常数K =　　　　。

（2）有关反应：(t－BuNO)22(t－BuNO) 的叙述正确的是（）

A．压强越大，反应物的转化率越大 B．温度升高，该平衡一定向右移动

C．溶剂不同，平衡常数K值不同

（3）通过比色分析得到40℃时(t－BuNO)2和(t－BuNO)浓度随时间的变化关系的几组数据如下表所示，请在同一图中绘出(t－BuNO)2和（t－BuNO）浓度随时间的变化曲线。

Ⅲ．甲醇燃料电池的电解质溶液是KOH溶液。则通甲醇的电极反应式为。若通空气的电极上有32g O2参加反应，则反应过程中转移了 mol e－。

正确答案

31．（16分）Ⅰ．－488.3kJ/mol （3分，没写单位扣1分）

Ⅱ．（1）ν（t-BuNO）=0.06mol•L-1•min-1 （2分，没写或写错单位扣1分）

解：当（t-BuNO）2的起始浓度（c0）为0.50mol•L-1时，实验测得平衡转化率（α）是60%，

则（t-BuNO）22（t-BuNO）

开始浓度（mol•L-1） 0.5 0

转化浓度（mol•L-1） 0.5×60% 0.5×60%×2 (过程1分)

平衡浓度（mol•L-1） 0.5×（1-60%） 0.5×60%×2

（或只写这个也2分） K===1.8（2分）

（2）C （2分）

（3）（2分，每条线1分，提示t－BuNO在第5min的数据

要处理掉）

Ⅲ．CH3OH + 8OH- -6 e－= CO32- + 6H2O(2分） 4（2分）

试题分析：Ⅰ．根据盖斯定律，目标方程式可由已知方程式=（1）×2＋（3）－（2），所以△H4 =2△H1＋△H3－△H2 =－488.3kJ/mol。

II.（1）此题中正庚烷和CCl4均是溶剂，不参加反应，因此根据反应的方程式就可以列式计算反应的平均反应速率和平衡常数K如下：

解：当（t-BuNO）2的起始浓度（c0）为0.50mol•L-1时，实验测得平衡转化率（α）是60%，

则（t-BuNO）22（t-BuNO）

开始浓度（mol•L-1） 0.5 0

转化浓度（mol•L-1） 0.5×60% 0.5×60%×2 (过程1分)

平衡浓度（mol•L-1） 0.5×（1-60%） 0.5×60%×2

ν（t-BuNO）=△C(t-BuNO)/ △t=0.5 mol•L-1×60% ×2/10min=0.06mol•L-1•min-1

K===1.8（2分）

（2）该反应是在溶液中进行的，没有气体参加反应，因此压强不能够改变反应的平衡，A错误；该反应没有告诉焓变的大小，因此不能判断反应是吸热还是放热，因此升高温度不能确定平衡移动方向，B错误；而根据（1）中算得的相同温度下在正庚烷作溶剂的溶液中反应的K的大小为1.8，大于CCl4作溶剂时的K值1.4，因此能够说明该反应在不同溶剂的作用下，平衡常数值不同，故选C。

（3）表中给出的是不同时刻可逆反应的反应物和生成物的浓度大小，根据经验判断，随着反应的进行，反应物不断减少，生成物倍数关系增加，，各物质的量增加慢慢趋于平缓，最终达到平衡，量保持不变。因此把表中的数据全部带入时，会发现5min的点明显跟反应的趋势存在较大差异，因此该时刻的数据不能使用，应舍弃。所以作出的图像如图。

Ⅲ.甲醇做碱性燃料电池时，甲醇在负极发生失电子的反应并且和碱反应生成了CO32-，因此电极反应式为：CH3OH + 8OH- -6 e－= CO32- + 6H2O。通空气的一端为正极，氧气得到电子被还原，一个O2分子得到4个电子，因此32g氧气反应应该转移4mol电子。

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题型：简答题

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简答题

（14分）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)CH3OH(g)

（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号）__________

（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该反应化学平衡常数表达式K=

②由表中数据判断该反应的△H__________0（填“>”、“=”或“<”）；

③某温度下，将2molCO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得C(CO)=0.2mol·L-1，此时的温度为__________

（3）25℃101KPa下，1g液态甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量22.68kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为

（4）据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，该电池工作时负极电极反应式为。若反应时消耗16g甲醇所产生的电能电解足量的CuSO4溶液，则将产生标准状况下的O2________升

正确答案

⑴C、 D；⑵①K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2) ； ②△H＜0；③250℃

⑶ CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=－725.76 kJ / mol

⑷ 负极CH3OH -6e－+8OH－=CO32－+6H2O ；产生标准状况下的O216.8升

试题分析：A. CH3OH是生成物，而CO是反应物，在任何时刻都存在生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等，因此不能作为判断平衡的标志。错误。B. 由于反应是在体积固定的密闭容器中进行，反应前后遵循质量守恒定律，所以在无论反应是否达到平衡，混合气体的密度都不变。因此不能作为判断平衡的标志。错误。C. 由于该反应是个反应前后气体体积不等的可逆反应，若未达到平衡，气体的物质的量就要发生变化，则气体的密度也要发生变化，即混合气体的相对平均分子质量也要发生变化。因此混合气体的相对平均分子质量不变。可以作为判断反应达到平衡的标志。正确。D. 若反应达到平衡，反应混合物中CH3OH、CO、H2的任何一个组分的消耗浓度与产生浓度相等，即浓度都不再发生变化。因此可以作为判断反应达到平衡的标志。正确。⑵ ①化学平衡常数是可能反应达到平衡状态时各生成物浓度幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数的乘积的比。所以。②由表中数据可知：升高温度，化学平衡常数减小。说明升高温度，化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理：升高温度化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应方向，所以该反应的正反应为放热反应，△H＜0。③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在反应开始时c(CO)=1mol/L；c(H2)=3mol/L；c(CH3OH)=0mol/L；当反应达到平衡时，C(CO)=0.2mol/L,所以根据方程式中各种物质的关系可知c(H2)=1.4mol/L；c(CH3OH)= 0.8mol/L化学平衡常数所以反应温度为250℃。（3）燃烧热是1mol的物质完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量。根据题目提供的数据可知：表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=－725.76 kJ / mol；（4）在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极。由于电解质为碱性，所以在负极的电极反应式为CH3OH -6e－+8OH－=CO32－+6H2O。n(CH3OH)=16g÷32g/mol=0.5mol.所以n(e-)=0.5mol×6=3mol.根据电子守恒可得n(O2)=3mol÷4=0.75mol,V(O2)= 0.75mol×22.4L/mol=16.8L。

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题型：简答题

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简答题

在2L的密闭容器中放入4molN2O5，发生如下反应：2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)。反应5min后，测得N2O5的物质的量为2mol，求：(要求写详细解题过程)

（1）5min末NO2的浓度？

（2）用氧气的浓度变化来表示5min内的该反应的平均速率？

正确答案

（每小题3分）

（1） 2mol·L-1（2） 0.1 mol·(L·min)-1

试题分析：根据三段式解题法，求出反应混合物各组分物质的量的变化量、5min时各组分的物质的量，

2N2O5（g） 4NO2（g）+O2（g）

开始（mol）： 4 0 0

变化（mol）： 2 4 1

5min时（mol）： 2 4 1

（1）5min末NO2的浓度为4mol÷2L= 2mol·L-1。

（2）用氧气的浓度变化来表示5min内的该反应的平均速率为1mol÷2L÷5min=0.1 mol·(L·min)-1。

点评：考查反应速率、化学平衡的有关计算，难度不大，注意三段式解题法运用与基础知识积累。

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题型：填空题

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填空题

在一定温度和压强下，将N2和H2按1：3的体积比混合进入密闭容器内反应，达平衡后（温度，压强不变）氨占总体积的20%，则H2占总体积的____________。混合气体的平均相对分子质量为___________。

正确答案

60% 10.2

考查可逆反应的有关计算，一般采用三段式，即

N2＋3H22NH3

起始量（mol） 1 3 0

转化量（mol） x 3x 2x

平衡量（mol）（1－x）（3－3x） 2x

所以有（1－x＋3－3x＋2x）×20％＝ 2x

解得x＝1/3

因此氢气的体积分数是（3－3x）/（1－x＋3－3x＋2x）×100%＝60%

混合气体的平均相对分子质量为(28＋6)/（1－x＋3－3x＋2x）＝10.2

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