2022年高三化学一轮复习第章化学反应速率化学平衡第五节影响化学平衡的因素习题详解 .pdf

- 1 - 第五节影响化学平衡的因素一、选择题1在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：222CO (g)H (g)CO(g)H O(g) ，其化学平衡常数K和温度的关系如下表所示：/t70080083010001200K0.60.91.01.72.6根据以上信息作出的下列判断中正确的是A此反应为吸热反应B此反应只有在达到平衡时，密闭容器中的压强才不再变化C此反应在 1000 达到平衡时，222(CO )(H )(CO)(H O)cccc约为 059D 1100 时，此反应的K值可能为 0 9解析：本题考查了化学平衡常数的定义。化学平衡常数是生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比。一定条件下，某可逆反应的K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，反应物转化率越大，即该反应进行得越完全。随着温度升高，正反应进行的程度变大，因此正反应为吸热反应。所以选项A正确；反应物气体总量和生成物气体总量是相同的，即0V，在恒容的密闭容器中，容器内的压强始终不变，所以选项B错误；1000 达到平衡时222(CO)(H O)1.7(CO )(H )ccKcc，222(CO )(H )1(CO)(H O)1.7cccc，所以选项C正确；随着温度升高，K值增大， 1100 时， 1.72.6K，所以选项D错误。本题答案为选项A、C。2已知氟化氢气体中存在下列平衡：322(HF)3(HF) ，2(HF)2HF ，若平衡时混合气体的平均摩尔质量是44gmol，则3(HF) 的体积分数可能为（） 。A 10%B 20%C 40%D 60%解析：本题考查极限假设法。由混合气体的平均摩尔质量是44g/mol 知：一定含有3(HF) 。极限假设法：当混合气体为HF、3(HF) 时，3(HF) 的体积分数是60% ；当混合气体为2HF、3(HF) 时，3(HF) 的体积分数是20% 。显然为 20% 到 60% 之间的某个数据才满足。本题答案为选项C。二、填空题3在密闭容器中进行下列反应：2CO (g)C(s)2CO(g) ，0H，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡的变化情况为：（1）增加 C ，平衡 _， (CO)c_。（2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡_，2(CO )c_。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 2 - （3）通入2N ，保持密闭容器体积不变，温度不变，则平衡_，2(CO )c_。（4）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡_，(CO)c_。解析：（1）加入固体，浓度不会发生改变，C 为固体，增加C ，平衡不发生移动； （2）温度不变，减小密闭容器体积，相当于增大压强，所以平衡向气体体积减小的方向移动；（3）2N 不参加反应，在恒容恒温条件下，通入2N 各物质的浓度不变，平衡不发生移动；（4）其他条件相同，升高温度，平衡向吸热方向移动。本题答案为： （1）不移动；不变。 （2）向逆反应方向移动；增大。（3）不移动；不变。 （ 4）向正反应方向移动；增大。4如图 722所示，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可做无摩擦移动。A、B的质量分别为(A)12kgm，(B)8kgm，横截面积分别为(A)4.0S2210m，22(B)2.010mS， 将21m o lN O封 闭 在 两 活 塞 之 间 ， 活 塞 外 侧 大 气 压 强 为501. 010 Pap。 （g取210ms，设温度为 0 ）（1）气缸水平放置达到如图722( )a 所示的平衡状态，求气体的压强。（2）已知此时气体的体积1V 为 20L ，现保持温度不变，将气缸迅速竖直放置，达到平衡后，如图 722( )b 所示，此过程中气体颜色变化为_。（3）与图 722( )a 相比其活塞在气缸中移动的距离为015m，则此时2NO 的转化率为多少？解析：本题是由化学中化学平衡原理与物理学中气体性质知识构成的综合题，其切入点是气体在某温度下，对容器会产生一定的压强。既有单学科知识内容的设问，又有综合运用两个学科知识的计算，要求学生具有扎实的单学科基础知识，更要有较强的跨学科知识的综合运用能力。（1）气缸水平放置如图a位置时是平衡状态，设气体的压强为1p ，根据力的平衡条件，可得：01ABp Sp S10ABp Sp S ，则5101.010 Papp；（2）当气缸迅速竖直放置如图b 所示，因重力作用，活塞下滑。两活塞间距离不变，而气缸名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 3 - 下端的面积小于上端，下滑时气体的体积减小，2NO 浓度增加，颜色加深。这又是一个加压的过程，对化学平衡2242NON O ，平衡向气体体积缩小的方向移动，即向24N O 方向移动，气体颜色变浅。所以活塞下滑时，气体颜色先变深后变浅；（3）求转化率的关键：求出转化的2NO 的物质的量。已知活塞下滑的距离，可求得转化后气体 体 积 的 变 化 ：12()ABVVSSL ，3120L0.02mV； 转 化 后 气 体 的 体 积 为 ：321()0.017(m )ABVVSSL。根据活塞处于平衡状态，设转化后气体压强为2p ，同样根据力的平衡原理，可得：02ABp Sp S20()ABABmmgp Sp S ；代入数据解得：521.110 (Pa)p。转化后气体总物质的量为：2n5221.1 100.0170.824(mol)8.314273p VRT。设反应的2NO 的物质的量为x，2242NON O21x2x10.82242xx0.352x则2NO 的转化率为：0.352100%35.2%1。5排入水体的有毒无机污染物，主要是汞、铜、铅等重金属和砷的化合物，它们对人类及生态系统产生直接或积累性损害。当人体中因2Pb聚集较多发生中毒时，常采用2Ca EDTA来治疗（EDTA是乙二胺四乙酸的简称）。这时人体中就存在下列平衡：242MEDTAM(EDTA)（式）。式中 MCa 或 Pb。（1）请写出该反应的平衡常数表达式K_，K值越大，表明EDTA和金属生成的配离子的稳定性_；（2）已知218Pb EDTA 1.1 10K，210Ca(EDTA)4.9 10K，2Pb EDTA易溶于水，试定性说明可以用2Ca EDTA治疗铅中毒的原因：_；（3）上述治疗方法实际上可看作为一个离子交换反应：2222PbCa(EDTA)CaPb(EDTA)可以从这个离子交换反应的平衡常数K交换的表达式得到定量理解，当（）式中的M分别以名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 4 - Ca和 Pb代入，然后将所得的两个平衡相减，即得离子交换反应。试求K交换和2Pb EDTA K、2Ca(EDTA)K之间表达式。由此求得 K交换_，这说明： _；（4）当人体中2(Pb)c降低到和2(Ca)c同一数量级（设为510molL）时，即认为达到治疗的目的。试问这时生成2Pb EDTA的浓度比2Ca EDTA的浓度大多少倍？这又说明了什么？解析：本题以环境化学中水体污染物中毒和治疗方法为背景，实际考核的是有关平衡原理的问题。题干中借用了一种有机多元酸乙二胺四乙酸（EDTA）和不同金属离子可以形成稳定性不同的复杂离子，进而根据这个复杂离子的形成一离解平衡达到引入一个，分解一个，重组另一个，去除另一个的治理目的。这里EDTA到底是个什么结构的化合物、如何和金属形成复杂离子等， 都是无关紧要的。 重要的是将有关化学平衡的原理其中包括平衡常数K的表达式书写、K值大小的化学含义、两个平行反应K值的比较及应用等用到这个复杂离子的形成、离解、移动中。这里稍微用到一点数学思维方法上的技巧。如将题中两个平行反应相减，可以得到一个离子交换反应，它的平衡常数表达式中分子、分母分别乘以4(EDTA)c其值保持不变，但可写成两个复杂离子平衡常数之比或之商。同样可以得到如两个反应相加，则总反应的平衡常数即为两个反应平衡常数之积。于是，根据题给两个复杂离子的K值，就可求得()K交换的大小。通过简单估算，一眼看出当人体中225(Pa)(Ca)10mol/Lcc时，引入人体中的2Ca EDTAc几乎全部转化为2Pb(EDTA)c， 后者易溶于水， 经肾脏排出体外。通过本题的思考，我们可以学到一种去除有害离子的方法，即引入一种被称为螯合剂（如本题中EDTA）的物质和有毒金属离子形成稳定的螯合离子，利用它的溶解性，或沉淀、或溶于水中，达到去除杂质离子的目的。如治疗砷、汞中毒可用螯合剂二巯基丙醇（2CHCHCH|OHSHSH，SH 称为巯基）与之形成稳定的螯合离子。镉（Cd ）在人体内聚集是患高血压病、骨瘤病的主要原因，人体内缺铬、缺铜与患动脉粥样硬化有关，若设法使其生成高效螯合物，可能是有效途径之一。（1）224M(EDTA)(M)(EDTA)cKcc，越大；（ 2 ） 因22Pb(EDTA)Ca(EDTA)KK， 说 明 引 入 体 内 的2Ca EDTA易 转 化 为 更 稳 定 的2Pb EDTA，而2Pb EDTA易溶于水，可经肾脏排出体外，达到治疗2Pb聚集中毒的目的；（3） 当M为 Ca 时：242CaEDTACa(EDTA)；当M为 Pb时：24PbEDTA2Pb EDTA； 式2222Ca EDTAPbCaPb EDTA。该离子交换名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 5 - 反应：22224Pb(EDTA)()224Ca(EDTA)Pb(EDTA)(Ca)(EDTA)(Pb) Ca(EDTA)(EDTA)KcccKcccK交换，所以，187()101.1 102.3 104.9 10K交换。说明该交换反应实际是向生成2Pb EDTA方向进行；（ 4）227()22Pb(EDTA)(Ca)2.310(Pb) Ca(EDTA)ccKcc交换， 因 此 当225(Pb)(Ca)10mol/Lcc时 ，2 Pb (ED T A ) c722.310Ca(EDTA)c。可见人体中2Ca EDTA几乎全部转化为2Pb EDTA，而后者易溶于水，可经肾脏排出体外。6 将2Hg 和2Brg 充入恒容密闭容器中，恒温下发生下列反应22H (g)Br (g)2HBr(g) ，0H。平衡时2Brg 的转化率为a；若初始条件相同， 绝热下进行上述反应，平衡时2Brg的转化率为b。a与 b 的关系是（） 。A abB abC abD无法确定解析：2H 与2Br 的反应属于放热反应，在绝热条件下进行该反应，体系的温度必然升高，导致平衡向逆反应方向移动，2Brg 的转化率降低。本题答案为选项A。7碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：2122W(s)I (g)WI (g)TT，0H（温度12TT ） 。下列说法正确的是（） 。A灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的2WIg 会分解出 W ， W 重新沉积到灯丝上B灯丝附近温度越高，2WIg 的转化率越低C该反应的平衡常数表达式是22(W)(I )(WI)ccKcD利用该反应原理可以提纯钨解析：本题考查了化学平衡中的平衡移动、转化率及化学平衡常数。此反应是放热反应，高温时，平衡左移，2WI分解，温度越高，分解越充分，故选项A 正确，选项B 错误；选项C给出的是逆反应的平衡常数表达式，所以选项C错误。本题答案为选项A、D。81molX 气体跟molYa气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X(g)Y(g)Z(g)ab。反应达到平衡后，测得X的转化率为50% 。而且，在同温、同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3 / 4，则a和 b的数值可能是（） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 6 - A1a，1bB2a，1bC2a，2bD3a，2b解析：由题意可知：X(g)Y(g)Z(g)ab起始mol1a0变化mol150%0.5a0.5b平衡mol0.50.5a0.5b同温同压下，密度与气体体积成反比，而体积比又等于物质的量之比，则反应后混合气体的总物质的量与反应前混合气体总物质的量之比为3 4 ， 即0 . 5 0 . 50 . 5314aba， 可得 12ab 。将所给四组数据代入关系式即可得出答案。本题答案为选项A、D。9在 10 和54l0 Pa 条件下， 当反应A(g)D(g)E(g)ade建立平衡后， 维持温度不变而压强改变，测得D的浓度变化如下表所示：压强 /Pa54 1056105101052010D的浓度(mol/L)0.0850.1260.2000.440（1）压强从54l0 Pa 增加到5610 Pa 时，平衡向 _（填“正”或“逆” ）方向移动，理由是 _。（2）压强从510 10 Pa增加到520 10 Pa时，平衡向 _（填“正” 或“逆”）方向移动，此时平衡向该方向移动的两个必要条件是：_； _。解 析 ：（1 ） 假 定 压 强 从54l0 Pa 增 加 到561 0P a， 平 衡 不 移 动 ， 则(D)6 / 40.085mol/L0.128mol/Lc0.126mol/L ， 所以实际平衡向逆反应方向移动，也就是说正反应是一个气体体积增加的反应，即 ade。（ 2 ） 同 理 ， 假 定 压 强 从51010 Pa 增 加 到52 01 0P a时 ， 平 衡 不 移 动 ， 则(D)20 /100.200mol/Lc0.400mol/L0.440mol/L ，所以实际平衡向正反应方向移动，而此时正反应变成了一个气体分子数减少的反应。从题中数据看：(D)c变化不大，那么D仍为气态，因此第一个条件是压强从510l0 Pa增加到52010 Pa是E从气态变成了液态甚至固态；第二个条件是ad 。本题答案为：（1）逆；D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数。（ 2）正从510 10 Pa增加到52010 Pa时E从气态变成了液态甚至固态；ad 。10在实验室中做小型实验：把物质A、B按一定比例充入一个表面积为2300cm 、容积为2L的球形容器中，使压强为p，然后将整个容器用加热器加热到280 时，发生如下反应：2803A(g)3B(g)2C(g)2D(g)，180kJ/molH。（1）若平均每分钟生成0 5mol的 C ，则此反应速率可表示为(C)v_。（2）若容器表面向外散热速率平均为2400J(mincm )，为了维持恒温280 ，平均每分钟需用加热器提供_ kJ 的热量。（3）若将小型实验扩大为工业生产：将反应容器的容积扩大到原来的10倍，做成“相似体” ，且将A、B按原比例向其中充入，并使压强仍为p，然后加热到280 ，则达到平衡时，C 的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 7 - 体积分数与实验室的小型实验相比，将_（填“减小”、 “增大”或“不变” ） 。解析：本题考察了化学反应速率计算，反应热的有关计算等。（1）根据nVvt，平均每分钟生成05molC，则0.5mol2L()0.25mol / (Lmin)1minv C；（ 2 ） 容 器 表 面 向 外 散 热 速 率 平 均 为2400J/ min cm， 每 分 钟 散 失 的 热 量 为22400J/ min cm300cm1min120000J120kJ ，每分钟反应放出的热量为1.5180kJ45kJ2，因此平均每分钟需用加热器提供的热量为120kJ45kJ75kJ ；（3） “相似体”的体积变为原来的10倍，将A、B按原比例向其中充入，并使压强仍为p，然后仍然加热到280 ，即：在同温同压下，反应物的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。因此C 的体积分数与小型试验相比，不变。本题答案为：（1） 0 25mol(L min)； （2） 75kJ ； （ 3）不变。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -