7-3化学平衡移动 化学反应进行的方向一、选择题1．(2012·太原市高三年级调研)高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2的浓度减小。下列说法正确的是( )A．该反应的化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2B．该反应的焓变为正值C．升高温度，逆反应速率减小D．恒温恒容时，增大压强，H2的浓度一定减小解析：本题考查化学平衡常数，考查考生对化学平衡原理的理解和应用能力。难度中等。根据平衡常数表达式可知，CO，H2O为生成物，CO2，H2为反应物，A错；温度升高，H2的浓度减小，则平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，B对；升高温度，正逆反应速率都增大，C错；恒温恒容时，如果采用充入惰性气体的方法使压强增大，平衡不移动，H2的浓度不变，D错。答案：B2．(2012·河北省普通高中高三质监)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( )组别对应曲线c(HCl)/mol·L－1反应温度/℃铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状A．第4组实验的反应速率最慢13\nB．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1D．第3组实验的反应温度低于30℃解析：本题考查了外界条件对反应速率的影响，考查了考生的图像分析能力。难度中等。从图中四条曲线可判断a反应最快，d反应最慢，A项正确；第2组实验温度和第4组相同，铁为粉末状，反应速率要快，故盐酸浓度大于或等于2.5mL的情况均可以，B，C正确；若第3组实验的温度低于30℃，在其他条件都相同的情况下反应速率应该比第4组慢，与实验事实不符，D项错误。答案：D3．(2012·湖北省部分重点中学高三联考(一))下列叙述中能肯定判断化学平衡发生了移动的是( )A．体系中气体的密度发生变化B．体系中各组分的物质的量浓度发生变化C．体系中各组分的体积分数发生变化D．正反应和逆反应速率均发生变化解析：本题考查影响化学平衡移动的因素，意在考查考生对化学平衡移动的理解。难度中等。对于等体积变化的反应，压缩体积平衡不移动，但密度、浓度、压强会增大，故反应速率会加快，A，B，D错；各组分的体积分数改变，即各组分的量发生了变化，显然平衡发生了移动，C正确。知识拓展：平衡是否移动，关键看两个，一是各组分的量是否发生改变，二是看同一物质的生成速率与消耗速率是否发生改变。答案：C4．把NO2和N2O4的混合气体盛在甲、乙两个大小相同的连通烧瓶里，然后用夹子夹住橡皮管，把甲烧瓶放进冷水里(N2O4没有液化)，乙烧瓶放入热水里，一段时间后，两个烧瓶中气体具有相同的( )A．分子数B．质量C．颜色D．平衡相对分子质量13\n解析：2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0，升高温度，化学平 (红棕色) (无色)衡向逆反应方向移动，气体颜色加深，分子数增多，平均相对分子质量减少，但气体的总质量不变。答案：B5．(2012·河北省普通高中高三质监)在相同温度下，将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中，发生反应：3H2＋N22NH3。表示起始时H2和N2的物质的量之比，且起始时H2和N2的物质的量之和相等。下列图像表示正确的是( )解析：本题考查了化学平衡的移动，考查了考生综合分析问题的能力。难度中等。起始时H2和N2的物质的量之和相等，逐渐增大，说明n(H2)逐渐增大，n(N2)逐渐减小，根据平衡移动原理可知H2的转化率逐渐减小，N2的转化率逐渐增大，反应前后质量守恒n(H2)越多，混合气体的总质量越小，体积不变，混合气体的密度越小。答案：D6．(2011·六安模拟)对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是( )①生成物的百分含量一定增加 ②生成物的产量一定增加 ③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了适宜的催化剂A．②⑤B．①②13\nC．③⑤D．④⑥解析：减少生成物的量使化学平衡向正反应方向移动时，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的百分含量减小，生成物的产量增加，反应物的转化率增大，反应物的浓度一定降低；当增大反应物浓度使化学平衡向正反应方向移动时，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的产量增加，该反应物的转化率降低，反应物的浓度增大。答案：A7．(2013·辽宁省盘锦市第二高级中学高三第二阶段考试)温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5(g)＝PCl3(g)＋Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)mol00.160.190.200.20下列说法正确的是( )A．反应在前50s的平均速率v(PCl3)＝0.0032mol·L－1·s－1B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)＝0.11mol·L－1，则反应的ΔH<0C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反应达到平衡前v(正)>v(逆)D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%答案：C8．(2012·吉林省吉林市高中毕业班期末检测)向一容积为1L的密闭容器中加入一定量的X，Y，发生化学反应aX(g)＋2Y(s)bZ(g) ΔH<0。如图是容器中X，Z的物质的量浓度随时间变化的曲线。根据以上信息判断，下列说法中正确的是( )A．用X表示0～10min内该反应的平均速率为v(X)＝0.045mol/(L·min)13\nB．化学方程式中a:b＝1:3C．推测在第7min时曲线变化的原因可能是升温D．推测在第13min时该反应刚好达到化学平衡解析：本题考查化学反应速率与化学平衡及考生运用化学理论处理问题的能力。难度中等。用X表示0～10min内的平均速率应为＝0.025mol·L－1·min－1，A错误；由于0～10min内X，Z的转化量之比等于化学方程式计量数之比，所以a:b＝(0.45－0.20):0.50＝1:2，B错误；在7min时X，Z的反应速率加快，且平衡向正反应方向移动，故可能是升温的结果，C正确；由图知在10min时反应已达到平衡，D错误。答案：C9．在一密闭容器中，反应aA(g)bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则下列说法不正确的是( )A．平衡向正反应方向移动B．物质A的转化率增大C．物质B的质量分数增加D．a>b解析：假设体积增加一倍时平衡未移动，B的浓度应为原来的50%，现在是60%，比假设大，说明平衡向生成B的方向移动，则a<b，由于平衡向正反应方向移动，A减少，B增多，B的质量分数增加。答案：D10．(2012·湖北省部分重点中学高三联考(一))一定条件下，将一定量的PCl5(g)通入密闭容器中，发生反应：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，当达到平衡时，混合气体相对于H2的密度是69.3，下列说法不正确的是( )A．PCl3在平衡混合物中的体积分数约为33.3%B．PCl5的转化率约为50%C．恒温恒容下往容器中再充入一定量的PCl5(g)，再达到新平衡时，PCl3的体积分数比原平衡时大D．恒温恒压下往容器中再充入一定量的PCl5(g)，再达到新平衡时，c(PCl5):c(PCl3):c(Cl2)约为1:1:1解析：本题考查化学平衡的计算以及平衡的移动，意在考查考生对平衡移动原理的深入理解。难度较大。设起始时PCl5为amol，转化掉xmol。PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)起始 a 0 0转化 x x x13\n平衡 a－x x x由质量守恒定律知，反应达平衡时混合气体的总质量与起始时PCl5的质量相等，为208.5a。由相对分子质量之比等于密度比得，混合气体的平均相对分子质量为69.3×2＝138.6，＝138.6，解得x＝0.5a。平衡时PCl3的体积分数为×100%＝33.3%，A项正确；PCl5的转化率为×100%＝50%，B项正确；恒温恒容时，充入PCl5，可假想在另一个相同的容器内放PCl5建立相同的平衡，再将其压入同一容器中，加压，使平衡向逆反应方向移动，则达到新平衡时PCl3的体积分数减小，C项错；题干中平衡时，c(PCl5):c(PCl3):c(Cl2)＝(a－x):x:x＝1:1:1，若在恒压下通入PCl5，由等效平衡的关系可知，达到新平衡时各组分的浓度比仍为1:1:1，D项正确。答案：C11．(2011·江苏)700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1>t2)：反应时间/minn(CO)/moln(H2O)/mol01.200.60t10.80t20.20下列说法正确的是( )A．反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝0．40/t1mol·L－1·min－1B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，到达平衡时n(CO2)＝0.40molC．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大D．温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应解析：对各选项分析如下：A项反应在t1min内的平均速率反应是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值。B项因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20molCO效果是一样的，达到平衡时，n(CO2)＝0.40mol。C项保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H213\nO的体积分数会增大。D项原平衡常数可通过三段式列式计算(注意浓度代入)结果为1，温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应为放热反应。答案：BC12．(2012·辽宁省重点中学协作体高三期末考试)温度为T℃，压强为1.01×106Pa条件下，某密闭容器中下列反应达到化学平衡A(g)＋aB(？)4C(g)，达到化学平衡时测和c(A)＝0.2mol·L－1；压缩容器使压强增大到2.02×106Pa，第二次达到平衡时，测得c(A)＝0.36mol·L－1；若继续压缩容器，使压强增大到5.05×106Pa，第三次达到平衡时，测得c(A)＝1.1mol·L－1；则下列有关说法不正确的是( )A．第二次平衡时B为气态B．a>3C．第一次平衡后增大压强平衡向左移动D．第三次达到平衡时B为非气态解析：本题考查化学平衡移动，考查考生知识运用能力。难度中等。压缩体积使压强增大一倍，反应达第二次平衡时反应物A的浓度小于原浓度的2倍，平衡右移，正反应为气体体积减小的反应，故第二次平衡时，B为气体，且a>3，A项、B项正确，C项错误；压缩体积将压强增大到5倍，反应达第三次平衡时，反应物A的浓度变为原来的5.5倍，说明平衡左移，此进正反应为气体体积变大的反应，故B为非气态，D项正确。答案：C13．在恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。当起始投料相同时，CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如下图所示，下列说法错误的是( )13\nA．反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH>0B．在T2时，若反应处于状态D，则一定有v(正)<v(逆)C．平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)小D．若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2解析：升温后平衡右移，平衡常数变大，故正反应吸热，A、D两项均正确；在T2时，若反应处于状态D，则平衡会左移，故B项正确；平衡状态A与C相比，C进行的程度大，故平衡状态C的c(CO)小，C项错误。答案：C14．(2012·西安中学高三月考(三))已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1025kJ/mol，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )解析：在其他条件不变时，温度越高，反应速率越大，达到平衡所需的时间越短，并且，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO含量应该降低，C选项错。答案：C15．(2011·银川模拟)下列关于能量判据和熵判据的说法中，不正确的是( )13\nA．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程B．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据，将更适合于所有的过程C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1200k)下则能自发进行D．放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的解析：放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等，也可能是熵无明显变化的过程，如金刚石和石墨的互变；吸热的自发过程应为熵增加的过程，否则就无法进行，如冰的融化。答案：D二、非选择题16．25℃时，在体积为2L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n(mol)随时间t的变化如下图所示。已知达平衡后，降低温度，A的转化率将增大。(1)根据上图数据，写出该反应的化学方程式______________________；此反应的平衡常数表达式K＝__________________。从反应开始到达第一次平衡时的平均速率v(A)为________________。(2)在5～7min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是________________________________。(3)下图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图13\n各阶段的平衡常数如下表所示：t2～t3t4～t5t5～t6t7～t8K1K2K3K4根据上图判断，在t3和t6时刻改变的外界条件分别是________和________；K1、K2、K3、K4之间的关系为________(用“>”、“<”或“＝”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。解析：(1)根据图像看出A、B为反应物，C为产物，发生的化学反应方程式为A＋2B2C，则K＝，v(A)＝＝＝0.05mol·(L·min)－1。(2)K只受温度影响，则5～7min时，没有改变容器的温度，据A、B浓度减小，C浓度增大，平衡正向移动，则加压可使平衡正向移动。(3)由上述可知，该反应为A(g)＋2B(g)2C(g) ΔH<0。t3时刻，v(正)、v(逆)均增大且反应向逆反应方向移动，可知改变的条件为升温；对放热反应，升高温度，平衡减小即K1>K2；由图分析知，t5时刻使用了催化剂，所以K2＝K3；t6时刻，v(正)、v(逆)均减小且平衡逆向移动，改变的条件为减小压强，压强不改变平衡常数，所以K3＝K4；t3、t6时刻平衡均逆向移动，A的转化率减小。答案：(1)A＋2B2C 0.05mol·(L·min)－1 (2)缩小容器体积(加压) (3)升温 减压 K1>K2＝K3＝K4 t2～t317．(2012·海南化学)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/℃7008008301000120013\n平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“<”、“>”或“＝”)；(2)830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.08mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)＝0.003mol·L－1·s－1，则6s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为________；(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母)；a．压强不随时间改变b．气体的密度不随时间改变c．c(A)不随时间改变d．单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1200℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。解析：(1)由表中数据可知平衡常数随温度的升高而减小，因而ΔH<0。(2)6s时，c(A)＝－0.003mol·L－1·s－1×6s＝0.022mol·L－1；根据“三段式”计算可得平衡时A的转化率；因反应前后气体的体积不变且容器容积固定，故加入的氩气不引起各物质浓度发生变化，平衡不移动，因而平衡时A的转化率不变。(4)1200℃时，反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数K＝＝＝2.5。答案：(1) <(2)0.022 0.09 80% 80% (3)c (4)2.518．(2012·山东潍坊期末)向2L固定容积的密闭容器中加入一定量的NH3、H2和N2三种气体，一定条件下发生反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH>0，各物质浓度随时间变化如图甲所示。图乙为t时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且两个阶段各改变一种不同的条件。13\n(1)能证明反应达到平衡状态的是____(填标号，下同)。A．容器内压强不再发生变化B．N2的体积分数不再发生变化C．容器内气体质量不再发生变化D．容器内气体密度不再发生变化(2)若t1＝15s，则t0～t1阶段以H2浓度变化表示的反应速率为________。(3)t3～t4阶段改变的条件为________________________________________________________________________。(4)上述反应的平衡常数K＝________(保留两位小数)；向容器中再通入1.4molNH3、0.8molH2，平衡________移动(填“向右”“向左”或“不”)。解析：(1)该反应为气体体积增大的可逆反应，A、B项正确；根据质量守恒定律可知，C、D项无论反应是否达到平衡，均不发生改变。(2)v(H2)＝(0.6mol·L－1－0.3mol·L－1)/15s＝0.2mol·L－1·s－1。(3)该反应为气体体积增大的吸热反应。条件改变，正逆反应速率瞬间增大，且正反应速率大于逆反应速率，故该改变的条件为升高温度。(4)该反应的平衡常数为K＝＝＝0.17。在通入NH3和H2后，NH3、H2和N2的浓度分别为1.5mol·L－1、1.0mol·L－1、0.5mol·L－1，代入平衡常数表达式：≈0.22>0.17，故平衡向逆反应方向移动。答案：(1)AB (2)0.02mol·L－1·s－1 (3)升高温度 (4)0.17 向左19．(2012·上海化学)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)＋Q(Q>0)完成下列填空：13\n(1)在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2L,3min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80g，则H2的平均反应速率为________mol/(L·min)；该反应的平衡常数表达式K＝________。(2)上述反应达到平衡后，下列说法正确的是________。a．其他条件不变，压强增大，平衡常数K减小b．其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小c．其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动d．其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动(3)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是________。a．3v逆(N2)＝v正(H2)b．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)c．混合气体密度保持不变d．c(N2)：c(H2)：c(HCl)＝1：3：6(4)若平衡时H2和HCl的物质的量之比为，保持其他条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H2和HCl的物质的量之比____(填“>”、“＝”或“<”)。解析：(1)反应达到平衡后，Δn(Si3N4)＝＝0.02mol，故v(H2)＝＝＝0.02mol/(L·min)。(2)平衡常数是温度的函数，与压强无关，故a错误；温度升高，平衡逆向移动，K减小，故b正确；增大固体物质的物质的量，平衡不移动，故c错误；增大n(HCl)，平衡逆向移动，K减小，故d正确。(3)a项，表示v(正)＝v(逆)，故正确；b项，均为v(正)，故错误；c项，由于容器密闭恒容，且该反应前后气体的物质的量发生改变，当混合气体的密度不变时，则各气体的物质的量不再变化，说明反应已经达到平衡状态，故正确；d项，当各物质的浓度比等于化学计量数之比时，不能表示反应已达到平衡状态，故错误。(4)温度降低，平衡正向移动，n(H2)减小，n(HCl)增大，故达到新平衡时<。答案：(1)0.02 (2)bd (3)ac (4)<13
