2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第2節(jié)第4課時(shí)溫度催化劑對化學(xué)平衡的影響作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE8-第4課時(shí)溫度、催化劑對化學(xué)平衡的影響A級·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題1．已知反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。在肯定溫度和壓強(qiáng)下于密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡。下列敘述正確的是(A)A．充入肯定量的氙氣，n(H2)不變B．增大壓強(qiáng)，n(CO2)減小C．更換高效催化劑，CO轉(zhuǎn)化率增大D．降低溫度，平衡常數(shù)K減小解析：充入肯定量的氙氣，平衡不移動(dòng)，n(H2)不變，故A正確；增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，n(CO2)不變，故B錯(cuò)誤；催化劑不影響平衡移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；降低溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，故D錯(cuò)誤。2．對可逆反應(yīng)2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)ΔH<0，在肯定條件下達(dá)到平衡，下列有關(guān)敘述正確的是(D)①增加A的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)②上升溫度，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)③壓縮容器增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，氣體密度不變④恒溫恒壓時(shí)，充入惰性氣體，平衡不移動(dòng)⑤加入催化劑，B的平衡轉(zhuǎn)化率提高A．①② B．③④C．①③ D．②④3．下圖為一帶可移動(dòng)隔板的密閉容器，某溫度下，左、右兩側(cè)反應(yīng)均達(dá)到平衡，此時(shí)隔板處于容器中心。若保持溫度不變，向左側(cè)容器中充入肯定量的H2，下列說法正確的是(A)A．兩側(cè)平衡均向正反應(yīng)方向移動(dòng)B．左側(cè)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)C．右側(cè)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D．兩側(cè)平衡均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)解析：左側(cè)充入肯定量的氫氣，增大了反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，但新平衡的氣體的物質(zhì)的量增加了。右側(cè)等效于增大壓強(qiáng)，平衡向著體積縮小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)。4．化學(xué)反應(yīng)2CaO2(s)2CaO(s)＋O2(g)在一密閉的容器中達(dá)到平衡。保持溫度不變，縮小容器的容積為原來的一半，重新平衡后，下列敘述正確的是(D)A．CaO2的量不變 B．平衡常數(shù)減小C．氧氣濃度變小 D．氧氣濃度不變解析：保持溫度不變，縮小容器容積為原來的一半，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則CaO的量減小，CaO2的量增大，由于溫度不變，平衡常數(shù)K＝c(O2)不變，而平衡時(shí)氧氣濃度不變。二、非選擇題5．速率與時(shí)間關(guān)系如圖，t1、t2、t3時(shí)刻可能進(jìn)行的操作有：A．降溫B．加壓C．濃度減小。(1)則t1、t2、t3時(shí)刻發(fā)生的變更分別是：t1__A__；t2__B__；t3__C__。(2)該反應(yīng)正向是__放熱__(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量__增大__(填“增大”或“減小”)的反應(yīng)。解析：t1時(shí)刻v(正)、v(逆)同時(shí)減小，平衡正向移動(dòng)，應(yīng)為降溫，且正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；t2時(shí)刻v(正)、v(逆)同時(shí)增大，平衡逆向移動(dòng)，應(yīng)為加壓，且逆反應(yīng)時(shí)氣體物質(zhì)的量減小，則正反應(yīng)時(shí)氣體物質(zhì)的量增大；t3時(shí)刻v(正)不變而v(逆)減小，應(yīng)為生成物濃度減小。6．如圖所示，表示反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，在某一時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率與反應(yīng)過程的曲線關(guān)系圖。(1)氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的一段時(shí)間是__A__(填字母序號)。A．t0～t1 B．t2～t3C．t3～t4 D．t5～t6(2)t1、t3、t4變更的條件分別是t1__上升溫度__；t3__運(yùn)用催化劑__；t4__減小壓強(qiáng)__。解析：(1)平衡移動(dòng)時(shí)，都是向左移動(dòng)，所以最初時(shí)的NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。(2)t1時(shí)，v正、v逆均增大且v逆>v正，變更的條件是升溫；t3時(shí)，v正＝v逆，變更的條件是運(yùn)用催化劑；t4時(shí)，v正、v逆均減小且v逆>v正，變更的條件是減小壓強(qiáng)。7．在一個(gè)體積為2L的密閉容器中，高溫下發(fā)生反應(yīng)：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物質(zhì)的量(mol)隨時(shí)間(min)的變更關(guān)系如圖所示。(1)反應(yīng)在1min時(shí)第一次達(dá)到平衡狀態(tài)，固體的質(zhì)量增加了3.2g。用CO2的濃度變更表示反應(yīng)速率v(CO2)＝__0.1mol·L－1·min－1__。(2)5min時(shí)再充入肯定量的CO(g)，平衡發(fā)生移動(dòng)。下列說法正確的是__c__(填寫編號)。a．v(正)先增大后減小b．v(正)先減小后增大c．v(逆)先增大后減小d．v(逆)先減小后增大表示n(CO2)變更的曲線是__b__(填寫圖中曲線的字母編號)。(3)請用固態(tài)物質(zhì)的有關(guān)物理量來說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)：__Fe(或FeO)的質(zhì)量(或物質(zhì)的量)保持不變或固體總質(zhì)量保持不變(答案合理即可)__。解析：(1)Fe→FeO，固體質(zhì)量增加了3.2g，說明生成FeO0.2mol，v(CO2)＝eq\f(\f(0.2mol,2L),1min)＝0.1mol·L－1·min－1。(2)充入CO，CO濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，之后漸漸減??；5min時(shí)CO2濃度不變，正反應(yīng)速率不變，平衡逆向移動(dòng)，CO2濃度增大，正反應(yīng)速率漸漸增大。8．人體內(nèi)存在許多的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)狀況困難且相互影響，而且這些化學(xué)反應(yīng)大都是可逆反應(yīng)，處于平衡狀態(tài)。(1)O2的運(yùn)輸。人體血液內(nèi)的血紅蛋白(Hb)易與O2結(jié)合生成HbO2，因此具有輸氧實(shí)力。但Hb也可以與CO結(jié)合。有關(guān)反應(yīng)如下：反應(yīng)a：Hb(aq)＋O2(g)HbO2(aq)ΔH1<0；反應(yīng)b：Hb(aq)＋CO(g)HbCO(aq)ΔH2<0反應(yīng)c：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)ΔH3①反應(yīng)c自發(fā)進(jìn)行的趨勢較大，這也就簡單引起人體CO中毒，導(dǎo)致血紅蛋白不具備輸氧實(shí)力。據(jù)此比較ΔH1、ΔH2的大小。②假如發(fā)生CO中毒，應(yīng)實(shí)行怎樣救治措施，請從平衡移動(dòng)的原理角度分析實(shí)行的救治措施的緣由。③已知在人體體溫37℃下，反應(yīng)c的平衡常數(shù)為220。已知當(dāng)血液中eq\f(cHbCO,cHbO2)的比值大于0.02時(shí)，人的智力會(huì)很快受到損傷。為避開人的智力受到損傷，環(huán)境中的O2與CO的濃度的比值最小是多少？(2)血液的酸堿平衡。人體血液的pH幾乎恒定在7.35～7.45，否則人體便不能正常工作，適量的CO2可以維持人體內(nèi)的pH保持在這一變更范圍。已知人體呼出的氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)約為5%。H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH>0)①若某人在呼吸過程中太快且太深，會(huì)造成血液酸堿性怎么變更？②當(dāng)病人高燒時(shí)，會(huì)造成血液酸堿性怎么變更？答案：(1)①ΔH1＞ΔH2②應(yīng)開窗通風(fēng)或?qū)⒅卸菊咿D(zhuǎn)移到空氣簇新的地方。開窗通風(fēng)，能降低CO的濃度，使平衡HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)逆向移動(dòng)，增大O2濃度，可使平衡逆向移動(dòng)③11000(2)①太快而且太深呼吸時(shí)，人體內(nèi)CO2削減，造成平衡H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)向左移動(dòng)，使c(CH＋)減小，血液的酸性減弱，堿性增加。②病人高燒時(shí)，平衡H2O＋O2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH＞0)向吸熱方向(向左)移動(dòng)，造成c(H＋)增大，血液酸性增加，從而導(dǎo)致酸中毒。解析：(1)①由于化學(xué)反應(yīng)中的能量變更與反應(yīng)途徑無關(guān)，只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，依據(jù)蓋斯定律，將b－a，整理可得c式，熱化學(xué)方程式為：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)ΔH3＝ΔH2－ΔH1；反應(yīng)c自發(fā)進(jìn)行的趨勢較大，說明體系的ΔH－TΔS<0，該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體體積不變，則說明ΔH3<0，由于ΔH3＝ΔH2－ΔH1；則ΔH1>ΔH2。②應(yīng)開窗通風(fēng)或?qū)⒅卸菊咿D(zhuǎn)移至空氣簇新的地方。CO是反應(yīng)物，開窗通風(fēng)能夠降低CO的濃度，使平衡逆向移動(dòng)，O2是生成物，增大生成物O2的濃度，可以使平衡逆向移動(dòng)。③11000。依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：K＝eq\f(cO2·cHbCO,cCO·cHbO2)＝220，而eq\f(cHbCO,cHbO2)>0.02時(shí)人的智力會(huì)受到損傷，因此只有eq\f(cHbCO,cHbO2)≤0.02時(shí)人的智力才不會(huì)受到損傷，代入平衡常數(shù)表達(dá)式有eq\f(cO2,cCO)＝K×eq\f(cHbO2,cHbCO)≥eq\f(220,0.02)＝11000，即eq\f(cO2,cCO)大于等于11000時(shí)，人的智力不受損傷。(2)①對于H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH>0)這一平衡，當(dāng)太快而且太深呼吸時(shí)，人體內(nèi)CO2削減，造成平衡向左移動(dòng)，使c(H＋)減小，血液的酸性減弱，堿性增加。②因?yàn)榉磻?yīng)H2O＋CO2eq\o(,\s\up7(肺))H2CO3eq\o(,\s\up7(血液))H＋＋HCOeq\o\al(－,3)(ΔH>0)，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，當(dāng)病人高燒時(shí)，平衡向著吸熱的方向移動(dòng)，造成c(H＋)增大，血液的酸性增加，從而導(dǎo)致酸中毒。B級·實(shí)力提升練一、不定項(xiàng)選擇題(每小題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．T℃時(shí)在1L密閉容器中使X(g)與Y(g)發(fā)生反應(yīng)生成Z(g)。反應(yīng)過程中X、Y、Z的濃度變更如圖1所示；若保持其他條件不變，溫度分別為T1和T2時(shí)，Y的體積百分含量與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。則下列結(jié)論正確的是(BD)A．容器中發(fā)生的反應(yīng)可表示為X(g)＋Y(g)Z(g)B．保持其他條件不變，上升溫度，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K增大C．反應(yīng)進(jìn)行的前3min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率v(X)＝0.4mol·L－1·min－1D．反應(yīng)達(dá)到平衡后，增大壓強(qiáng)，Z的體積分?jǐn)?shù)增大解析：反應(yīng)中X、Y的物質(zhì)的量漸漸減小，Z的物質(zhì)的量漸漸增大，所以X、Y為反應(yīng)物，Z為生成物，由于該反應(yīng)反應(yīng)物沒有完全反應(yīng)，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，依據(jù)物質(zhì)的量的變更量與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比可知X、Y、Z的計(jì)量數(shù)之比＝0.6mol：0.2mol：0.4mol＝3：1：2，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X(g)＋Y(g)2Z(g)，故A錯(cuò)誤；溫度越高，反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡時(shí)間越短，故溫度T1<T2，溫度越高Y的體積百分含量越小，說明上升溫度平衡正向移動(dòng)，則平衡常數(shù)增大，故B正確；反應(yīng)進(jìn)行的前3min內(nèi)，X的物質(zhì)的量變更0.6mol，v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(\f(0.6mol,1L),3min)＝0.2mol·L－1·min－1，故C錯(cuò)誤；該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X(g)＋Y(g)2Z(g)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，則Z的體積分?jǐn)?shù)增大，故D正確。2．在容積不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0。下列各圖表示當(dāng)其他條件不變時(shí)，變更某一條件對上述反應(yīng)的影響，其中分析正確的是(BD)A．圖Ⅰ表示溫度對化學(xué)平衡的影響，且甲的溫度較高B．圖Ⅱ表示t0時(shí)刻運(yùn)用催化劑對反應(yīng)速率的影響C．圖Ⅲ表示t0時(shí)刻增大O2的濃度對反應(yīng)速率的影響D．圖Ⅳ中a、b、c三點(diǎn)都已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)解析：圖Ⅰ中乙到達(dá)平衡時(shí)間較短，乙的溫度較高，故A錯(cuò)誤；圖Ⅱ在t0時(shí)刻正逆反應(yīng)速率都增大，但仍相等，平衡不發(fā)生移動(dòng)，應(yīng)是加入催化劑的緣由，故B正確；增大反應(yīng)物濃度的瞬間，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，之后漸漸增大，圖Ⅲ變更條件的瞬間，正、逆反應(yīng)速率都增大，正反應(yīng)速率增大較大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，應(yīng)是增大壓強(qiáng)的緣由，故C錯(cuò)誤；曲線表示平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，曲線上各點(diǎn)都是平衡點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。3．肯定條件下，通過下列反應(yīng)可以制備特種陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH>0該反應(yīng)在恒容的密閉容器中達(dá)到平衡后，若僅變更圖中橫坐標(biāo)x的值，重新達(dá)到平衡后，縱坐標(biāo)y隨x變更趨勢合理的是(B)選項(xiàng)xyACO的物質(zhì)的量CO2與CO的物質(zhì)的量之比B溫度容器內(nèi)混合氣體的密度CSO2的濃度平衡常數(shù)KDMgSO4的質(zhì)量(忽視體積)CO的轉(zhuǎn)化率解析：增大CO的物質(zhì)的量，平衡正向移動(dòng)，但CO的量比原平衡時(shí)大，則CO2與CO的物質(zhì)的量之比可能減小，與圖像不符，故A錯(cuò)誤；焓變?yōu)檎?，為吸熱反?yīng)，上升溫度正向移動(dòng)，氣體的質(zhì)量增大，則容器內(nèi)混合氣體的密度增大，故B正確；增大SO2的濃度，平衡逆向移動(dòng)，K與溫度有關(guān)，而平衡常數(shù)K不變，與圖像不符，故C錯(cuò)誤；MgSO4為固體，增大其質(zhì)量，平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，與圖像不符，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題4．工廠運(yùn)用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣，其生產(chǎn)流程如圖：(1)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變更如下表：溫度/℃400500830平衡常數(shù)K1091從上表可以推斷：此反應(yīng)是__放__(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。在830℃下，若起先時(shí)向恒容密閉容器中充入1molCO和2molH2O，則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為__66.7%(2)在500℃，依據(jù)下表的投入的物質(zhì)的量(依據(jù)CO、H2O、H2、CO2的依次)投入恒容密閉容器中進(jìn)行上述第Ⅱ步反應(yīng)，達(dá)到平衡后下列關(guān)系正確的是__AD試驗(yàn)編號投入的物質(zhì)的量平衡時(shí)H2濃度汲取或放出的熱量反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率A1、1、0、0c1Q1α1B0、0、2、2c2Q2α2C2、2、0、0c3Q3α3A．2c1＝c2＝c3 B．2Q1＝Q2＝QC．α1＝α2＝α3 D．α1＋α2＝1(3)在一個(gè)絕熱恒容容器中，不能推斷此流程的第Ⅱ步反應(yīng)達(dá)到平衡的是__②③__。①v正(CO2)＝v逆(H2O)②混合氣體的密度不變③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變④各組分的物質(zhì)的量濃度不再變更⑤體系的溫度不再發(fā)生變更(4)如圖表示此流程的第Ⅱ步反應(yīng)，在t1時(shí)刻達(dá)到平衡、在t2時(shí)刻因變更某個(gè)條件使?jié)舛劝l(fā)生變更的狀況，圖中t2時(shí)刻發(fā)生變更的條件是__降低溫度__、__增加水蒸氣的量(合理即可)__(寫出兩種)。若t4時(shí)刻通過變更容積的方法將壓強(qiáng)增大為原先的兩倍，在圖中t4和t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變更曲線，并標(biāo)明物質(zhì)(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)。答案：(4)解析：(1)隨著溫度的上升，化學(xué)平衡常數(shù)減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為x，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始1mol2mol00反應(yīng)xmolxmolxmolxmol平衡(1－x)mol(2－x)molxmolxmol化學(xué)平衡常數(shù)K＝eq\f(x×x,1－x×2－x)＝1，x≈66.7%；(2)各物質(zhì)起始物質(zhì)的量均為1：1等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，結(jié)合方程式可知，故平衡時(shí)n(CO)＝n(H2O)、n(CO2)＝n(H2)，由于500℃時(shí)平衡常數(shù)K＝eq\f(cH2cCO2,cCOcH2O)＝9可知，平衡時(shí)n(CO2)≠n(CO)，則轉(zhuǎn)化率不是50%；B中轉(zhuǎn)化到左邊可以得到2molCO、2molH2O，恒溫恒容下B、C是完全等效平衡，平衡時(shí)相同物質(zhì)的濃度相同、物質(zhì)的量相同，則：c2＝c3