1、高中化学 2-3-4 化学平衡图像和等效平衡 45 分钟作业 新人教 版选修 4 一、选择题(每小题 5 分，每小题有 12 个正确选项) 1向某密闭容器中充入 1mol CO 和 2mol H2O(g)，发生反应：COH 2O(g) CO2H 2。当反应达到平衡时，CO 的体积分数为 x。若维持容器的体积和温度不 催 化 剂 高 温 变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时 CO 的体积分数大于 x 的是( ) A0.5mol CO2mol H 2O(g)1mol CO21mol H 2 B1mol CO1mol H 2O(g) 1mol CO21mol H2 C0.5mol CO
2、1.5mol H 2O(g)0.4mol CO20.4mol H 2 D0.5mol CO1.5mol H 2O(g)0.5mol CO20.5mol H 2 解析：本题考查了等效平衡的问题。对于反应 COH 2O(g) CO2H 2，是一个 催 化 剂 高 温 反应前后气体的体积不变的反应，因此在恒温和恒容条件下是等效平衡的条件是 CO 和 H2O(g)的物质的量之比与起始时加入的 CO 和 H2O(g)的物质的量之比相等即可。因此只要 将各选项中的投料转化为 CO 和 H2O(g)的物质的量，并与原平衡进行对比即可。对于 A 选 项中的配料相当于 CO 有 1.5mol、H 2O(g)有
3、3mol，即二者之比为 12，所以此情况下的 平衡与原平衡等效，即 CO 的体积分数仍为 x；对于 B 选项中的配料相当于 CO 有 2mol、 H2O(g)有 2mol，相对于原平衡可以认为是在原平衡的基础上又加入了 1mol CO， 根据平衡移动原理，平衡相当于向右移动，但是 CO 的体积分数增大，即大于 x；对于 C 选项中的配料相当于 CO 有 0.9mol、H 2O(g)有 1.9mol，此投料相当于在 0.9molCO 和 1.8mol H2O(g)的平衡体系中再加入 0.1mol H2O(g)，而 0.9mol CO 和 1.8mol H2O(g)的平衡与原平 衡是等效平衡，再加
4、入 0.1mol H2O(g)时平衡向右移动，CO 的体积分数减小，即小于 x； 对于 D 选项中的配料相当于 CO 有 1mol、H 2O(g)有 2mol，此平衡与原平衡相同，所以 CO 的体积分数也为 x。因此达到平衡时 CO 的体积分数大于 x 的只有 B 选项。 答案：B 2(2011重庆卷)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图 的是( ) ACO 2(g)2NH 3(g)CO(NH2)2(s)H 2O(g)； H0 CCH 3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H 2O(g)； H0 D2C 6H5CH2CH3(g)O 2(g)2C6H5CH=CH2(g)2
5、H 2O(g)； HT1、p 1p2。升高温度水蒸气的百分含量降低，说明 平衡逆向移动，反应放热， Hpq B正反应吸热，mn pq D正反应放热，mn乙丁 DB 的转化率为：丁丙乙甲 解析：用虚拟思维法比较丙与乙：丙设想为乙的两个平衡体系，再加压，则平衡左移， 所以 A、B 的转化率均是乙丙。甲、丙利用对比的方法，丙相当于在甲的基础上再加 1mol B，则平衡右移，A 的转化率丙甲；丙、丁也利用此法判断。 答案：A 二、非选择题(共 60 分) 9在一个温度、压强恒定的密闭容器中，SO 2 和 O2 发生反应。已知 1molsO2 和足量 O2 完全反应，放出的热量为 Q。请按要求回答下列问
6、题。 (1)若开始时放入 1molsO2 和 0.5molO2，达平衡后，生成 0.9molsO3，这时 SO2 的转化 率为_。 (2)若开始时放入 4molsO2 和 2mol O2，达平衡后，生成 SO3 的物质的量为 _，反应放出的热量为_。 解析： 2SO 2O 22SO3 起始(mol) 1 0.5 0 变化(mol) 0.9 0.45 0.9 平衡(mol) 0.1 0.05 0.9 SO2 转化率为 90%。 恒温恒压下，只要转化过来的起始投入量成比例，两者就成等效平衡，SO 2 转化率相 同，生成 SO3 为 4mol90%3.6mol。放出热量为 3.6Q。 答案：(1)9
7、0% (2)3.6mol 3.6Q 10.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)B(g) C(g) (1)若开始时放入 1mol A 和 1mol B，到达平衡后，生成 amol C。这时 A 的物质的量 为_mol。 (2)若开始时放入 3mol A 和 3mol B，到达平衡后，生成 C 的物质的量为_mol。 (3)若开始时放入 xmol A、2mol B 和 1mol C，到达平衡后，A 和 C 的物质的量分别是 ymol 和 3amol，则 x_mol ，y_ mol。 平衡时，B 的物质的量_(选填一个编号)。 (甲)大于 2mol (乙)等于 2mol (丙)
8、小于 2mol (丁)可能大于、等于或小于 2mol 作出此判断的理由是_。 (4)若在(3)的平衡混合物中再加入 3mol C，待再次到达平衡后， C 的物质的量分数是 _。 .若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述 反应。 (5)开始时放入 1mol A 和 1mol B 到达平衡后生成 bmol C，将 b 与(1)小题的 a 进行比 较，则_(选填一个编号 )。 (甲)ab (丙)ab ( 丁)不能比较 a 和 b 的大小 作出此判断的理由是_。 解析：.(1)由反应 A(g)B(g) C(g)知，反应达到平衡后，若有 amol 的 C 生成， 则
9、必有 amol 的 A 物质消耗，此时剩余 A 的物质的量为(1a)mol。 (2)在恒温、恒压下，若投放 3mol A 和 3mol B，则所占有的体积为(1)中体积的 3 倍， 由于 A、B 的投放比例与(1) 相同，所达到的平衡状态与 (1)相同，C 的物质的量为(1)的 3 倍， 即 3amol。 (3)由于达平衡时 C 的物质的量为 3amol，说明所达到的平衡状态与(2)中平衡为同一平 衡，则若把 C 的起始量完全转化为 A 和 B，A 、B 的物质的量应与(2) 完全相等。 A(g) B(g)； C(g) 起始： xmol 2mol 1mol (x1)mol 3mol 0 将 C
10、完 全 转化 为 A、B 平衡后： y (33a)mol 3amol 根据题意有：(x1)mol3mol，x2mol，y(33a)mol，显然平衡时，B 的物质的 量也为(3 3a)mol ，若投入 A、B 、C 三种物质后，平衡不移动，C 的物质的量不变，即 3a1mol 时，B 的物质的量为 (33a)mol2mol；若平衡向右移动，则 3a1mol，B 的平 衡量小于 2mol；若平衡向左移动，则 3ab。 答案：(1)(1 a ) (2)3 a (3)2 33a (丁) 若 3a1，B 的物质的量小于 2mol；若 3a1，B 的物质的量等于 2mol；若 3ab。 11对于 2X(g
11、)Y(g)的反应体系，在压强一定时，平衡体系中 Y 的质量分数 w(Y) 随温度的变化情况如右图所示( 实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态) 。 (1)该反应的正反应方向是一个_反应( 填“吸热”或“放热”)。 (2)A、B、C、D、E 各状态中，v( 正)v( 逆)，D 状态的 w(Y)比该温度下的平衡 状态时的大，平衡逆向移动，此时 v(逆)v( 正)。D 、E 要达到各自温度下的平衡状态所转 化的 Y 的物质的量相同，又因为 D 处的温度比 E 处的温度高，D 处反应速率快，所以 D 处达到平衡所需时间短。 EC，要满足 w(Y)不变，温度升高， 只有采取突然升温，CA 的变化符合平
12、衡曲线，意味着要经过无数个温度下的平衡状态 的点后，C 才能到达 A，所以只有采取无限缓慢地降温。 答案：(1)放热 (2)D (3) (4)先突然升温到 t2，然后无限缓慢地降低温度到 t1 12一密封体系中发生反应 N23H 22NH3Q ，下图是某一时间段中反应速率与反 应进程的曲线关系图，回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是_。 (2)t1、t 3、t 4 时刻体系中分别是什么条件发生了变化？ (3)下列各时间段内，氨的百分含量最高的是( ) At 0t 1 Bt 2t 3 Ct 3t 4 Dt 5t 6 解析：本题是考查反应速率与化学平衡内在联系的一道好题。处于平衡状态时，正
13、、 逆反应速率必定相等，从图中可看出 t0t 1、t 2t 4、t 5t 6 时间段时反应处于平衡状态。t 1 时刻，条件变化使 v 正 、v 逆 都加快，且 v 逆 v 正 ，平衡向逆反应方向移动，对照反应式可 看出条件变化应是升高温度。t 3 时刻，v 正 、v 逆 都同幅度加快，应是加了催化剂。t 4 时刻， v 正 、v 逆 都减慢，且 v 正 v 逆 ，平衡逆向移动，所以是由降低压强引起的。由于 t1t 2 时间 段和 t4t 5 时间段中，平衡都向逆反应方向移动，氨的百分含量都减小，所以应是 t0t 1 时 间段中氨的百分含量最高。 答案：(1)t 0t 1、t 2t 4、t 5t 6 (2)t1 时升温；t 3 时使用催化剂；t 4 时降压 (3)A
