- 化学平衡
- 共20016题
（10分）在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡后测得c(H2)=0.008mol/L。求：(1)该反应的平衡常数。
(2)在同样的温度下，该容器中若通入H2和I2(g)各0.20mol，试求达到平衡状态时H2的转化率
正确答案
（1）K=1／4 （2）α(H2)=20%
考查可逆反应的有关计算。
（1）根据反应的方程式可知
H2（g）+I2（g）
起始量（mol） 0.1 0.1 0
转化量（mol） x x 2x
平衡量（mol） 0.08 0.10－x 2x
所以有 0.10－x＝0.08
解得x＝0.02mol
所以平衡时氢气、碘和碘化氢的浓度分别是0.008mol/L、0.008mol/L、0.004mol/L
因此平衡常数K＝
（2）由于反应前后体积不变，所以容器中若通入H2和I2(g)各0.20mol，平衡还是等效的，因此达到平衡状态时H2的转化率不变，仍然是0.02÷0.1＝0.2，即20％。
高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：
FeO(s)+ CO (g) 
（1）此反应的平衡常数表达式为：K=
（2）温度升高，达到新的平衡后，高炉内CO2与CO的体积比 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）已知1100℃时，K= 0.263。某时刻测得高炉中c(CO2)=" 0.025" mol·L-1，c(CO)=" 0.1" mol·L-1，在这种情况下，该反应 （填“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”或“处于化学平衡状态”）。
（4）由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241．8KJ，已知氢气中H-H键能为436 kJ/mol，氧气分子中 O=O键能为498 kJ/mol，则水分子中O-H键的键能为 kJ/mol 。若1 g水蒸气转化成液态水时放热2．5 kJ，则反应H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)的\
△H= kJ/mol
正确答案
（1） c(CO2)/c(CO) （2）增大 (3) 向正反应方向进行 （4））463.4 -286.8
试题分析：（1）FeO(s)+ CO (g)
（4）241.8=2×O-H键的键能-（436+0.5×498 ），所以O-H键的键能为463.4 kJ/mol，1 g水蒸气转化成液态水时放热2．5 kJ，即1mol水蒸气转化成液态水时放热45 kJ，所以
H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)的△H=-（241.8+45）kJ/mol=-286.8kJ/mol。
点评：本题综合考查了化学平衡，热化学方程式的相关知识，考查比较全面，是高考考查的热点，该题难度适中。
（14分）丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知：①2C3H8(g)＋7O2(g)＝6CO(g)＋8H2O(l)；△H＝－2741.8kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH="-566" kJ/mol
（1）反应C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)的△H＝
（2）C3H8在不足量的氧气里燃烧，生成CO和CO2以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO (g)＋H2O(g)
①下列事实能说明该反应达到平衡的是
a．体系中的压强不发生变化 b．υ正（H2）=υ逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 d．CO2的浓度不再发生变化
② T℃时，在一定体积的容器中，通入一定量的CO(g)和H2O(g)，发生反应并保持温度不变，各物质浓度随时间变化如下表：
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的。则第4～5min之间，改变的条件 ，第5～6min之间，改变的条件是 。
已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9。如果反应开始时，CO和H2O(g)的浓度都是0.01 mol／L，则CO在此条件下的转化率为 。又知397℃时该反应的平衡常数为12，请判断该反应的△H 0 (填“>”、“＝”、“<”)．
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；
燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在其内部可以传导O2—。在电池内部O2—移向_ ___极（填“正”或“负”）；电池的负极反应式为 。
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____ 。
正确答案
⑴－2219.9kJ/mol（2分）
（2）①bd （2分）②增加H2浓度（1分）增加H2O(g)浓度（1分） 75％（2分）△H＜0（1分）
（3）负（1分） C3H8+10O2-－20e－＝3CO2+4H2O（2分）
（4）有大量无色气泡（或气体）产生，并且有白色沉淀产生（2分）
（1）考查盖斯定律的应用，根据已知反应可知，（①＋②×3）÷2即得到C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)，所以△H＝（－2741.8kJ/mol－566 kJ/mol×3）÷2＝－2219.9kJ/mol。
（2）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d正确。反应前后体积不变，压强始终是不变的，所以a不正确。B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。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量和物质的量都是不变的，所以c不能说明。答案选bd。
②根据4min和5min浓度变化可知，CO2浓度减少，反应物浓度增加，且变化量满足化学计量数之比，所以改变的条件应该是增大氢气的浓度。根据5min和6min浓度变化可知，CO浓度减小，水蒸气浓度增大，CO2浓度增大，且CO的减少量和CO2的增加量相同，所以改变的条款是增大水蒸气的浓度。CO在此条件下的转化率为，则平衡时生成CO2和氢气分别是0.01xmol/L，因此有
（3）原电池中负极失去电子，所以阴离子向负极移动，丙烷在负极通入。所以负极电极反应式为C3H8+10O2-－20e－＝3CO2+4H2O。
（4）电解池中阴极得到电子，所以是溶液中氢离子放电，生成氢气，则同时生成OH－，所以同时液会产生氢氧化镁沉淀。
(14 分)在T1℃时，向容积为2 L 的密闭容器甲中加人1mol N1、3mol H2及少量固体催 化剂，发生反应N2(g) + 3H2(g) 
(1) 该反应在0 ~l0min 时间内H2的平均反应速率为______，N2的转化率为______。
a.大于25% b.等于25% c.小于25%
(3)右图是在T1℃时密闭容器甲中H2的体积分数随时间t的变化曲线，请在该图中补画出该反应在T2℃（T1＞T2）时H2的体积分数随时间t的变化曲线。
(4)若保持T1℃，在体积也为2 L 的密闭容器乙中通入一定量的N2、H2、NH3，欲使平衡时容器乙中各物质的物质的量与容器甲中完全相同，且起始时反应向正反应方向进行，则通入H2的物质的量x的取值范围是____________。
正确答案
⑴0.06mol·L－1·min－1 (2分) 40％ (3分) ⑵ c (3分)
⑶
（1）设达平衡时，体系内生成2x mol NH3，则有：
（2）加入0.5mol N2、1.5mol H2、0.5mol NH3相当于加入0.75mol N2、2.25mol H2，与原平衡相比，N2、H2浓度都小于原平衡，所以降低浓度导致反应物的转化率降低，达平衡时体系内NH3的体积分数小于25％。
（3）因T2>T1，所以在T2温度下反应速率更快，达平衡时间更短，但达平衡时H2的体积分数比T1时高，据此可画出对应变化曲线。
（4）甲容器中达平衡时n(H2)＝1.8mol，所以x至少应大于1.8mol，要使大平衡时N2、H2、NH3浓度与甲平衡相同，则x<3mol，故有：1.8mol
（14分）
甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，来制备甲醇。
（1）将1．0 mol CH4和2．0 mol H2O（g）通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应：CH4（g）+H2O（g）
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1 P2（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数为 。
（2）在压强为0．1 MPa条件下, a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）
③该反应的△H 0，△S 0（填“<”、“>”或“=”）。
④若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
（3）在最新开发并投入生产的流动电解质直接甲醇燃料电池中，流动电解质硫酸的使用，可提高燃料电池效率约30%，该电池的负极反应为 。
正确答案
（1）①0．0030mol·L-1·min-1（2分） ② <（2分）； 2．25×10-4（2分）
（2）③＜（2分）＜（2分） ④ BD （2分）
（3）CH3OH + H2O - 6e- = CO2 + 6H+ （2分）
略
物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡，它们都可看作化学平衡的一种。请根据所学化学知识回答下列问题：
(1)A为0.1 mol·L－1的(NH4)2SO4溶液，在该溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______。
(2)B为0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液，NaHCO3在该溶液中存在的平衡有(用离子方程式表示)____________________________________。
(3)D为含有足量AgCl固体的饱和溶液，AgCl在溶液中存在如下平衡：AgCl(s)
正确答案
(8分） （每空2分）
(1)c(NH
(2)HCO
(3)②①③ ； 6×10－10mol·L－1
试题分析：（1）铵根离子水解，溶液呈酸性，c（H+）＞c（OH-），.1mol•L-1的（NH4）2SO4溶液中，铵根离子水解微弱，所以得到溶液中的离子浓度大小为：c（NH4+）＞c（SO42-）＞c（H+）＞c（OH-）。
（2）在NaHCO3溶液中存在碳酸氢根离子的水解平衡为：HCO3+H2O
(3)Ksp=1.8×10-10mol2•L-2=C（Ag+）•C（Cl-），通过计算分别得到：①100mL蒸馏水中含银离子浓度和氯离子浓度相同；②100mL 0.2mol•L-1AgNO3溶液中Ag+浓度为0.2mol/l抑制沉淀溶解平衡，氯离子浓度=1.8×10-10÷0.2=9×10-10mol/L；③100mL 0.1mol•L-1氯化铝溶液中氯离子浓度为0.3mol/L，银离子浓度=6×10-10mol/L；④100mL 0.1mol•L-1盐酸溶液中氯离子浓度为0.1mol/L，银离子为1.8×10-9mol/L；综上所述大小顺序为：②①④③；②中氯离子的浓度9×10-10 mol/L；，③中银离子的浓度：6.0×10-10mol/L。
点评：本题考查了盐类水解的应用，溶液中离子浓度大小的比较，溶液中平衡的分析，溶液配制，溶度积的计算应用。
（9分）在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5mol H2和2 mol CO。在一定温度和一定压强下，发生如下反应在：2H2(g) +CO(g)
正确答案
（1）
（2）α（CO）=C反应（CO）/ C起始（CO）×100%=75%
（3）K= C（CH3OH ）/ C（CO）·C2（H2）="0.1875" （mol/（L）-2
2H2(g) +CO(g)
n0 5 2 0
△n 2x x x
n(平衡) 5-2x 2-x x
利用PV=nRT,在恒温、恒容下，则n0/ n(平衡)=P0/P(平衡)，
（5+2）/[(5-2x)+(2-x)+x]= P0/[4/7 P0]，得：x=1.5 mol
(1)υ（H2）=（2x/0.5L）/5min=1.2 mol/（L·min）
(2)CO的转化率=x/2=75%
K=3/(42×1)=0.1875（mol/（L）-2
【化学与技术】
工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如图1所示：
某课外小组模拟上述部分过程设计了如图2所示实验装置制备硝酸（所有橡胶制品均已被保护）
（1）工业上用氨气制取NO的化学方程式是 ；
（2）连接好装置后，首先进行的操作是 ；
（3）通入a气体的目的是 ；
（4）盛有Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置，该装置中发生反应的化学方程式是 。
（5）已知：温度低于21.15℃时，NO2几乎全部转变为N2O4，工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率，N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 ；
（6）一定条件下，某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c（NO2）=0.500mol/L，c（N2O4）=0.125mol/L．则2NO2（g）
正确答案
（1）4NH3+5O2
（2）检验装置的气密性
（3）提高NO2的转化率
（4）2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
（4）2N2O4+O2+2H2O=4HNO3
（6）1/2 50%
（1）氨气的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2
（2）连接好装置后先要检验装置的气密性，当装置气密性良好才能进一步进行实验。
（3）二氧化氮通入水中会生成硝酸和一氧化氮，再通氧气可以使一氧化氮转化为二氧化氮从而提高了NO2的转化率。
（4）根据元素守恒和得失电子守恒分析，2NO2和水反应生成硝酸，硝酸与碳酸钠反应生成硝酸钠和二氧化碳，其反应方程为2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
（5）根据元素守恒和得失电子守恒分析，N2O4与水和氧气反应生成硝酸，反应方程式为：2N2O4+O2+2H2O=4HNO3
（6）根据平衡常数表达式计算，K= c(N2O4)/ c2(NO2)=1/2，设反应的NO2为xmol/L
2NO2（g）
起始浓度： 2mol/L 0
反应浓度： x 1/2 x
平衡浓度： 2-x 1/2 x
在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应是否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(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
正确答案
(1) (2)吸热 (3) BC (4)830
(1)根据化学平衡常数的定义式即可写出
(2)由表中数据可以看出温度越高,平衡常数越大,说明反应混合物中CO或水蒸气的浓度越大,即升温,平衡向右移动,正反应为吸热反应。
(3)该反应为物质的量不变的反应,反应过程中压强始终不变,与平衡与否无关。
(4)当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1,此时的温度由表中数据可知为830 ℃。
在一固定容积为2 L的密闭容器中加入2 molA和3 molB，保持温度为30℃，在
催化剂存在的条件下进行下列反应：2A(g)+3B(g) 
C，此时，平衡混合气中C的体积分数为ω1；若将温度升高到70℃后，其他条件均不变，当
反应重新达到平衡时，C的物质的量为2.1 mol，体积分数为ω2，请回答下列问题，
（1）该反应在30℃时平衡常数K1= ，焓变△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
（2）该反应在30℃时平衡混合气中C的体积分数为ω1= ；从反应开始到达到化学平衡状态时v(A)＝____________mol/(L·min)
（3）该反应在70℃时平衡常数为K2，则 K1 K2(填“＞”、“＝”或“＜”)
（4）70℃时，若保持温度不变，在2 L的密闭容器中加入4 molA和6 molB，当反应重新达到平衡时，C的体积分数为ω3，则ω3 ω2 (填“>”、“<”或“="”" )。
（5）可以判断2A(g)+3B(g)
A．2v(B)＝3v(A)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
E．n(A)∶n(B)∶n(C)＝2∶3∶3
正确答案
（共14分每空二分）（1）4 > （2）37.5% 0.25 （3）＜ （4）＞ （5）BD
试题分析：（1）2min达平衡，平衡时C为1.5mol，浓度为1.5mol÷2L＝0.75mol/L，则：
2A（g）+3B（g）
起始浓度（mol/L） 1 1.5 0
转化浓度（mol/L） 0.5 0.75 0.75
平衡浓度（mol/L） 0.5 0.75 0.75
所以30℃平衡常数k＝
由题意可知，升高温度平衡时C的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应移动，故正反应为吸热反应，即△H＞0
（2）30℃时平衡时C的物质的量为1.5mol，则：
2A（g）+3B（g）
3 2
1.5mol 1mol
因此平衡时反应混合物总的物质的量为2mol＋3mol－1mol＝4mol
则C的体积分数ω1＝
v（C）＝0.75mol/L÷2min＝0.375mol/（L•min）
由于率之比等于化学计量数之比
所以v（A）＝2/3v（C）＝2/3×0.375mol/（L•min）＝0.25mol/（L•min）。
（3）升高温度平衡向正反应方向移动，说明温度越高平衡常数越大，故K1＜K2。
（4）该平衡相当于是在原平衡在70℃到达平衡的基础上压强增大一倍，平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大，故ω3＞ω2。
（5）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。A中未指明正逆速率，不能说明到达平衡，故A错误；随反应进行，反应混合物的物质的量减小，压强降低，密闭容器中总压强不变，说明到达平衡，故B正确；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，C不正确；混合气体的总质量不变，随反应进行，反应混合物的物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量减小，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明到达平衡，故D正确；平衡时各组分的物质的量之比不一定等于化学计量数之比，与开始的物质的量及转化率有关，当n（A）：n（B）：n（C）=2：3：3，不能说明到达平衡，故E错误，因此正确的答案选BD。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。题目综合性较大，对学生的要求较高，有利于调动学生的学习兴趣、激发学生的学习积极性。答题时注意基础知识的理解掌握，难点是等效平衡的应用和平衡状态的判断。
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