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课时提升作业 二十二
化学平衡状态 化学平衡的移动(A)
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括6小题，每题7分，共42分)
1.一定条件下，在密闭恒容容器中，能表示反应X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmol Z，同时生成2nmol Y
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
【解析】选C。X、Y、Z的物质的量之比等于化学计量数之比，不能作为反应达到平衡状态的标志，①错误；X、Y、Z的浓度保持不变说明反应达到平衡状态，②正确；该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，密闭容器中压强保持不变是反应达到平衡状态的标志，③正确；单位时间内生成nmol Z，同时生成nmol Y时，才能说明正、逆反应速率相等，④错误。
【加固训练】
在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时，
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表明反应A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强 ②混合气体的密度
③B的物质的量浓度 ④气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量
A.①②③ B.②③⑤
C.①③⑤ D.①④⑤
【解析】选B。A为固体，反应前后气体分子数不变，无论是否平衡，混合气体的压强，气体的总物质的量均不变，即①④不能作为判断反应是否平衡的标志，②③⑤中各量不变时，可判断反应达到平衡状态。
2.下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向正反应方向移动的是( )
A.2AB(g)A2(g)+B2(g) ΔH>0
B.A2(g)+3B2(g)2AB3(g) ΔH0
D.2A(g)+B(g)3C(g)+D(s) ΔH0，测得c(H2O)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断正确的是
世纪金榜导学号30682338( )
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A.0～5 min内，v(H2)=0.05 mol·L-1·min-1
B.5 min时该反应的K值一定小于12 min时的K值
C.10 min时，改变的外界条件可能是减小压强
D.5 min时该反应的v(正)大于11 min时的v(逆)
【解析】选B。由图可知，前5 min内c(H2O)由1.00 mol·L-1减小为0.50 mol·L-1，v(H2O)=
=0.10 mol·L-1·min-1，反应速率之比等于化学计量数之比，则v(H2)=0.10 mol·L-1·min-1，A错误；10 min时c(H2O)不变，10 min后继续减小，平衡正向移动，只能是升高温度，故5 min时该反应的K值一定小于12 min时的K值，B正确、C错误；根据B的判断，11 min时的温度高于5 min时，温度越高反应速率越快，所以5 min时该反应的v(正)小于11 min时的v(逆)，D错误。
6.(能力挑战题)(2017·长沙模拟)在2 L密闭容器中发生反应：xA(g)+yB(g)
zC(g)。图甲表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系，图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是 世纪金榜导学号30682339( )
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A.200℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04 mol·L-1·min-1
B.200℃时，该反应的平衡常数为25
C.当外界条件由200℃降到100℃时，原平衡一定被破坏，且正、逆反应速率均增大
D.由图乙可知，反应xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔH0，D错误。
【加固训练】
(2015·四川高考)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：
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C(s)+CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：
已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。
下列说法正确的是( )
A.550℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动
B.650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D.925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总
【解析】选B。A项，因容器的体积可变，故充入惰性气体后容器体积变大，混合气体整体被稀释，反应应正向移动，故A错误；B项，在此条件下，若设二氧化碳的初始浓度为1，转化浓度为x则：
C(s)+CO2(g)2CO(g)
初始： 1 0
转化： x 2x
达到平衡时一氧化碳的体积分数为40.0%，则2x/(1-x+2x)=40.0%，得x=0.25，CO2的转化率为25.0%，B正确；C项，由图象可知T℃时，平衡体系中CO2和CO
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的体积分数相等，则在恒压密闭容器中同时充入等体积的CO2和CO，平衡不移动，故C错误；D中，925℃时，Kp==，通过计算Kp应等于
23.04p总，故D错误。
二、非选择题(本题包括3小题，共58分)
7.(19分)“地康法”制备氯气的反应为4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)
ΔH，新型催化剂(RuO2)对该反应有更好的催化活性。
(1)①实验测得在一定压强下，HCl平衡转化率随温度变化的α(HCl)～T曲线如下图：
则该反应的ΔH________0(填“>”“=”或“”“=”或“p1。
答案：(1) K=
[或Kp=]
a 反应Ⅰ为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小 (2)减小 升高温度时，反应Ⅰ为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应Ⅲ为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，CO的转化率降低 p3>p2>p1 相同温度下，由于反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率；而反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高
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【加固训练】
为了减轻大气污染，可在汽车尾气排放处加装“催化净化器”装置。
(1)通过“催化净化器”的CO、NO在催化剂和高温作用下可发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，写出该反应的化学方程式：_____________。
(2)在一定温度下，向1 L密闭恒容容器中充入1 mol NO、2 mol CO，发生上述反应，10 s时反应达到平衡，此时CO的物质的量为1.2 mol。请回答下列问题：
①前10 s内平均反应速率v(CO)为______________________________________。
②在该温度下反应的平衡常数K=_______________________________________。
③关于上述反应，下列叙述正确的是_____________________________________
(填编号)。
A.达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率加快
B.扩大容器的体积，平衡将向左移动，v(逆)增大，v(正)减小
C.在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂
D.若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8 mol CO和0.4 mol N2，则此时v(正)>v(逆)
(3)测试某汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO
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百分含量随时间变化曲线如下图：
请回答：前0～10 s阶段，CO、NO百分含量没明显变化的原因是________________
___________________________________________________________________。
【解析】(1)根据元素守恒和题目信息可知生成的气体为CO2和N2，其反应的化学方程式是2NO+2CON2+2CO2。
(2)根据“三段式”计算：
2NO+2CON2+2CO2
初始(mol·L-1) 1 2 0 0
转化(mol·L-1) 0.8 0.8 0.4 0.8
平衡(mol·L-1) 0.2 1.2 0.4 0.8
则：①前10 s内平均反应速率v(CO)=
0.8 mol·L-1÷10 s=0.08 mol·L-1·s-1。
②在该温度下反应的平衡常数K==。③
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A项，移走部分生成物平衡向右移动，但正逆反应速率都减小，错误；B项，扩大容器的体积，相当于减小压强，正逆反应速率都减小，但v(正)减小程度更大，平衡将向左移动，错误；C项，乙催化剂的催化效率高，故应该选用乙催化剂，正确；D项，温度不变，再向容器中充入0.8 mol CO和0.4 mol N2，Qc==3.2v(逆)，正确。(3)催化剂的催化活性受温度的影响，温度过低和过高时其催化活性都较低，只有达到适宜温度时才能发挥最大的催化作用。由CO、NO百分含量随时间变化曲线可知，前0～10 s阶段，CO、NO百分含量没明显变化可能是因为尚未达到催化剂的工作温度，也可能是因为尚未达到反应的温度，随着汽车发动机的工作温度逐渐升高，30 s时CO、NO百分含量最低是因为此时温度达到了催化剂的适宜温度，随后CO、NO百分含量又有所升高可能是因为温度过高了，催化剂的催化活性有所降低。
答案：(1)2NO+2CON2+2CO2
(2)①0.08 mol·L-1·s-1
②40/9(或4.44) ③C、D (3)尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)
9.(20分)(能力挑战题)(2017·郑州模拟)肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。
(1)已知2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 225 kJ·mol-1
化学键
N—H
N—N
N≡N
O—H
键能
(kJ·mol-1)
390
190
946
460
则使1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是
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________。
(2)800℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0，若开始向容器中加入1 mol·L-1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如下图曲线Ⅰ所示。
①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言，改变的条件可能是
___________________________________________________________________。
②请在图中绘制出在其他条件与反应Ⅰ相同时，反应在820℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。
③800℃时，若开始时向容器中同时加入1 mol·L-1NO、0.2 mol·L-1O2、
0.5 mol·L-1NO2，则v(正)________v(逆)。
(3)已知N2O4 (g)2NO2(g) ΔH=+57.20 kJ·mol-1，t时，将一定量的NO2、N2O4，充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)
(mol·L-1)
0.2
c
0.6
0.6
1.0
c1
c1
c(Y)
0.6
c
0.4
0.4
0.4
c2
c2
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(mol·L-1)
①c(X)代表________(填化学式)的浓度，该反应的平衡常数K=________。
②前10 min内用NO2表示的反应速率为__________________________________，
20 min时改变的条件是________；重新达到平衡时，NO2的百分含量________(填选项前字母)。
a.增大 b.减小
c.不变 d.无法判断
【解析】(1)N2O4完全分解成相应的原子需要克服分子中所有的化学键，故需要的总能量就等于其中化学键的总键能，设1 mol N2O4的总键能为E，则ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(8×390 kJ·mol-1+2×190 kJ·mol-1+E)-(3×
946 kJ·mol-1+8×460 kJ·mol-1)=-1 225 kJ·mol-1，则E=1 793 kJ·mol-1。(2)由于Ⅱ达到平衡时产率与Ⅰ相同但所用时间减少，故改变的条件是使用了催化剂，因温度升高速率加快且有利于平衡向右进行，因此达到平衡所用时间比Ⅰ少，NO的产率高于60%。易求出800℃时该反应的平衡常数K=0.675，又Qc=0.8>0.675，故开始时反应向左进行，v(正)
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