高二化學(xué)反應(yīng)原理課時(shí)作業(yè)9：2.3.3化學(xué)平衡圖像　等效平衡

高二《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第3課時(shí)化學(xué)平衡圖像等效平衡分層訓(xùn)練[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]一、速率－時(shí)間圖像1.制取水煤氣的反應(yīng)為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＞0；在一定條件下達(dá)化學(xué)平衡后，在時(shí)間為t時(shí)突然改變條件，反應(yīng)速率的變化如圖所示，在t時(shí)所改變的條件是()A.加壓 B.升溫C.增大水蒸氣濃度 D.增大碳的物質(zhì)的量[解析]從圖像來(lái)看，在時(shí)間t時(shí)，突然改變條件時(shí)，正、逆反應(yīng)速率均增加，有可能是升高溫度，也可能是增大壓強(qiáng)，從時(shí)間t后來(lái)看，v′正大于v′逆，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；只有升高溫度才使平衡正向移動(dòng)，故為升高溫度。[答案]B2.合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反應(yīng)過(guò)程中，正反應(yīng)速率的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.t1時(shí)增大了壓強(qiáng) B.t2時(shí)充入了稀有氣體C.t3時(shí)升高了溫度 D.t4時(shí)降低了溫度[解析]A項(xiàng)，t1時(shí)正反應(yīng)速率增大，且大于逆反應(yīng)速率，應(yīng)為增大壓強(qiáng)，正確；B項(xiàng)，t2時(shí)正逆反應(yīng)速率同等程度增大，為使用了催化劑，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，t3時(shí)正反應(yīng)速率減小，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，為減小壓強(qiáng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，t4時(shí)反應(yīng)速率瞬間不變，然后減小，應(yīng)為減小生成物濃度，錯(cuò)誤。[答案]A3.對(duì)于達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)：X＋YW＋Z，其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率變化的情況如圖所示。下列對(duì)X、Y、W、Z四種物質(zhì)狀態(tài)的描述正確的是()A.W、Z均為氣體，X、Y中只有一種為氣體B.X、Y均為氣體，W、Z中只有一種為氣體C.X、Y或W、Z中均只有一種為氣體D.X、Y均為氣體，W、Z均為液體或固體[解析]由圖像可知，增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都加快，但正反應(yīng)速率增大的程度大于逆反應(yīng)速率增大的程度，可見化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)。A項(xiàng)，若W、Z均為氣體，X、Y中只有一種為氣體，不符合圖像；B項(xiàng)，X、Y均為氣體，W、Z中只有一種是氣體，符合圖像；C項(xiàng)，X、Y或W、Z中均只有一種為氣體，則加壓平衡不移動(dòng)，不符合圖像；D項(xiàng)，若生成物均為液體或固體，則加壓時(shí)逆反應(yīng)速率不發(fā)生變化，不符合圖像。[答案]B二、含量－時(shí)間－溫度(或壓強(qiáng))圖像4.在某密閉容器中，可逆反應(yīng)：A(g)＋B(g)xC(g)符合圖中(Ⅰ)所示關(guān)系，φ(C)表示氣體C在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)。由此判斷，對(duì)圖像(Ⅱ)說(shuō)法不正確的是()A.p3＞p4，Y軸表示A的轉(zhuǎn)化率B.p3＞p4，Y軸表示B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C.p3＞p4，Y軸表示B的轉(zhuǎn)化率D.p3＞p4，Y軸表示混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量[解析]據(jù)圖像(Ⅰ)知，在壓強(qiáng)不變時(shí)，曲線b的斜率比c的大，故T1＞T2。降溫(T1→T2)時(shí)，φ(C)增大，即平衡正向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。當(dāng)溫度不變時(shí)，曲線b的斜率比a的大，故壓強(qiáng)p2＞p1，增大壓強(qiáng)(p1→p2)時(shí)，φ(C)增大，即平衡正向移動(dòng)，故x＜2，即x＝1。由圖像(Ⅱ)知，保持體系壓強(qiáng)不變，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，A、B的轉(zhuǎn)化率、φ(C)、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量均減小，而A、B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要增大。故正確[答案]為B。[答案]B三、等溫(或等壓)線圖像5.對(duì)于mA(s)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)，反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)其他條件不變時(shí)，C的百分含量(C%)和壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖，下列敘述正確的是()A.達(dá)到平衡后，加入催化劑，則C%增大B.達(dá)到平衡后，若升溫，平衡逆向移動(dòng)C.化學(xué)方程式中n<e＋fD.達(dá)到平衡后，增加A的量，平衡正向移動(dòng)[解析]A項(xiàng)，加入催化劑平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖知，升高溫度，C的百分含量(C%)減小，平衡向左移動(dòng)，正確；C項(xiàng)，由圖知，增大壓強(qiáng)，C的百分含量(C%)增大，平衡向正向移動(dòng)，n>e＋f，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，A為固體，增加固體的量平衡不發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤。[答案]B6.已知可逆反應(yīng)：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同，下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是()[解析]A項(xiàng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)一氧化氮的含量減小，且達(dá)到平衡時(shí)需要的時(shí)間短，故A正確，D錯(cuò)誤；B項(xiàng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)一氧化氮的含量減小，且達(dá)到平衡時(shí)需要的時(shí)間短，故正確；C項(xiàng)，有無(wú)催化劑只影響到達(dá)平衡所需的時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)的結(jié)果，故正確。[答案]D四、等效平衡7.在相同溫度和壓強(qiáng)下，對(duì)反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)進(jìn)行甲、乙、丙、丁四組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)起始時(shí)放入容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量見下表：上述四種情況達(dá)到平衡后，n(CO)的大小順序是()A.乙＝丁>丙＝甲 B.乙>丁>甲>丙C.丁>乙>丙＝甲 D.丁>丙>乙>甲[解析]把各組物質(zhì)進(jìn)行極端轉(zhuǎn)化，均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)甲：amolamol0mol0mol乙：2amolamol0mol0mol極端轉(zhuǎn)化后的丙：amolamol0mol0mol極端轉(zhuǎn)化后的?。?amolamol0mol0mol因此甲與丙、乙與丁分別為等效平衡，因此平衡時(shí)n(CO)：乙＝丁，丙＝甲。比較甲和乙，乙可看作在甲的基礎(chǔ)上增大了CO2的濃度，平衡右移，因此n(CO)增大，所以n(CO)：乙＝?。颈郊?。[答案]A8.在一個(gè)固定容積的密閉容器中，保持一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，已知加入1molH2和2molBr2達(dá)到平衡后，生成xmolHBr，在相同條件下若起始時(shí)加入的H2、Br2、HBr分別為a、b、c(均不為0)且保持平衡時(shí)，各組分含量都不變，以下推斷正確的是()①a、b、c應(yīng)滿足的關(guān)系是4a＋c＝2b②平衡時(shí)HBr為xmol③a、b、c應(yīng)滿足的關(guān)系是a＋b＝c④平衡時(shí)HBr為eq\f(a＋b＋c,2)xmolA.① B.①②C.①④ D.②③[解析]H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)是一個(gè)Δn＝0的反應(yīng)，恒容時(shí)只要起始投入量成比例，則形成等效平衡。分析H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)平衡時(shí)n(HBr)φ(HBr)起始①1mol2mol0xx/3起始②abcx/3可知，(1)a、b、c應(yīng)滿足(a＋eq\f(c,2))∶(b＋eq\f(c,2))＝1∶2，即4a＋c＝2b；(2)設(shè)平衡時(shí)HBr有ymol，計(jì)算有兩種方法：一是比例法，1∶x＝(a＋eq\f(c,2))∶y，y＝(a＋eq\f(c,2))x；二是含量法，HBr的含量保持eq\f(x,3)不變，而氣體總物質(zhì)的量為(a＋b＋c)，所以y＝eq\f(（a＋b＋c）x,3)。[答案]A[能力提升]9.在一定條件下，二氧化硫與氧氣發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。試回答下列問題：(1)降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)600℃時(shí)，在一容積為2L的密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，在反應(yīng)進(jìn)行至10min和20min時(shí)，分別改變影響反應(yīng)的一個(gè)條件，反應(yīng)過(guò)程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如上圖所示，前10min正反應(yīng)速率變化趨勢(shì)是逐漸________(填“增大”“減小”或“不變”)；前15min內(nèi)用SO3表示平均反應(yīng)速率為_________________________________________________________________。(3)圖中反應(yīng)進(jìn)程，表示正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等的時(shí)間段是________。(4)根據(jù)圖中判斷，10min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能是________；20min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能是________。a.加入催化劑 B.縮小容器容積c.降低溫度 D.增加O2的物質(zhì)的量[解析](1)降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。(2)前10min隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)物SO2和O2的濃度不斷減小，正反應(yīng)速率變化趨勢(shì)是減小，前15min內(nèi)用SO3表示的平均反應(yīng)速率為eq\f(0.04mol,2L×15min)≈1.33×10－3mol·L－1·min－1。(3)反應(yīng)過(guò)程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化的時(shí)間段，即15～20min和25～30min反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。(4)10min到15min三條曲線的斜率突然增大，說(shuō)明反應(yīng)速率突然增大，其原因可能是加入催化劑或縮小容器容積。反應(yīng)進(jìn)行至20min時(shí)，O2的物質(zhì)的量突然增大，平衡發(fā)生移動(dòng)，SO2、SO3的物質(zhì)的量隨之發(fā)生變化。[答案](1)減小(2)減小1.33×10－3mol·L－1·min－1(3)15～20min，25～30min(4)abd10.某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時(shí)，改變某一條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，得到如下變化規(guī)律(下圖中，p表示壓強(qiáng)，T表示溫度，n表示物質(zhì)的量，t表示反應(yīng)時(shí)間)：根據(jù)以上規(guī)律判斷(填“＞”、“＝”或“＜”)：(1)反應(yīng)Ⅰ：p2________p1，ΔH________0。(2)反應(yīng)Ⅱ：T1________T2，ΔH________0。(3)反應(yīng)Ⅲ：若T2________T1，ΔH________0。(4)反應(yīng)Ⅳ：若T2________T1，ΔH________0。[解析](1)對(duì)反應(yīng)Ⅰ而言，增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率α(A)增大，所以p2＞p1；圖(a)表示隨溫度升高，α(A)減小，平衡向左移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH＜0。(2)圖(b)表示在兩種不同溫度下，C的物質(zhì)的量逐漸增大至達(dá)到平衡的過(guò)程。T1溫度下n(C)增加得快，且先達(dá)到平衡，說(shuō)明T1＞T2；由T1→T2，降低溫度，n(C)增大，說(shuō)明平衡向右移動(dòng)，ΔH＜0。(3)圖(c)表示隨起始時(shí)n(B)的增大，在兩種不同溫度下φ(C)先增大后減小的變化曲線。T2時(shí)φ(C)高于T1時(shí)的φ(C)，可能有兩種情況：若T2＞T1，即升溫平衡右移，ΔH＞0；若T2＜T1，即降溫平衡右移，ΔH＜0。(4)圖(d)所呈現(xiàn)的信息是：隨壓強(qiáng)的增大，A的平衡轉(zhuǎn)化率不變，但T2時(shí)α(A)比T1條件下的α(A)大。若T2＞T1，則升溫平衡右移，ΔH＞0；若T1＞T2，則升溫平衡左移，ΔH＜0。[答案](1)＞＜(2)＞＜(3)＞(或<)>(或<)(4)＞(或<)>(或<)11.把0.01molMnO2粉末加入50mL過(guò)氧化氫的溶液里(ρ＝1.1g·mL－1)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，放出氣體的體積V和時(shí)間t的關(guān)系曲線如圖所示。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是________。(2)放出一半氣體所需的時(shí)間約為________。(3)A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序是________。(4)過(guò)氧化氫溶液的初始物質(zhì)的量濃度為________。(5)根據(jù)曲線形狀解釋反應(yīng)速率的變化情況是________。[解析](1)用作圖法求解，曲線水平時(shí)，對(duì)應(yīng)縱軸體積是60mL，即放出氣體的總體積。(2)60mL的一半是30mL，30mL對(duì)應(yīng)的時(shí)間約是1min。(3)開始時(shí)，反應(yīng)物濃度大，反應(yīng)速率快，故四點(diǎn)中，D點(diǎn)最快，A點(diǎn)最慢。(4)2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑2mol22.4Ln(H2O2)0.06Ln(H2O2)＝0.0054mol，c(H2O2)＝eq\f(0.0054mol,0.05L)＝0.108mol/L。(5)曲線的斜率逐漸減小，說(shuō)明隨濃度的下降，反應(yīng)速率逐漸減小。[答案](1)60mL(2)1min(3)D>C>B>A(4)0.108mol/L(5)隨著c(H2O2)減小，反應(yīng)速率減小[拓展探究]12.某溫度時(shí)，在一個(gè)容積為2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，試填寫下列空白：(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________。(2)反應(yīng)開始至2min，氣體Z的平均反應(yīng)速率為____________________________。(3)若X、Y、Z均為氣體，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)：①壓強(qiáng)是開始時(shí)的________倍；②若此時(shí)將容器的體積縮小為原來(lái)的eq\f(1,2)倍，達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)溫度將升高(容器不與外界進(jìn)行熱交換)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。(4)若上述反應(yīng)在2min后的t1～t6內(nèi)反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖像如下，在每一時(shí)刻均改變一個(gè)影響反應(yīng)速率的因素，則________(填字母)。A.在t1時(shí)增大了壓