高三化學一輪復習 第7章 化學反應速率化學平衡 第五節(jié) 影響化學平衡的因素習題詳解（含解析）（實驗班）

第五節(jié) 影響化學平衡的因素 一、選擇題 1．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應： ，其化學平衡常數(shù)和溫度的關系如下表所示： 根據(jù)以上信息作出的下列判斷中正確的是 A．此反應為吸熱反應 B．此反應只有在達到平衡時，密閉容器中的壓強才不再變化 C．此反應在達到平衡時，約為 D．時，此反應的值可能為 解析：本題考查了化學平衡常數(shù)的定義。化學平衡常數(shù)是生成物濃度的冪次方乘積與反應物濃度的冪次方乘積之比。一定條件下，某可逆反應的值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正反應進行的程度越大，反應物轉化率越大，即該反應進行得越完全。 隨著溫度升高，正反應進行的程度變大，因此正反應為吸熱反應。所以選項A正確； 反應物氣體總量和生成物氣體總量是相同的，即，在恒容的密閉容器中，容器內(nèi)的壓強始終不變，所以選項B錯誤； 達到平衡時，，所以選項C正確； 隨著溫度升高，值增大，時，，所以選項D錯誤。 本題答案為選項A、C。 2．已知氟化氫氣體中存在下列平衡：，，若平衡時混合氣體的平均摩爾質量是，則的體積分數(shù)可能為（ ）。 A． B． C． D． 解析：本題考查極限假設法。由混合氣體的平均摩爾質量是知：一定含有。極限假設法： 當混合氣體為、時，的體積分數(shù)是； 當混合氣體為、時，的體積分數(shù)是。 顯然為到之間的某個數(shù)據(jù)才滿足。 本題答案為選項C。 二、填空題 3．在密閉容器中進行下列反應：，，達到平衡后，改變下列條件，則指定物質的濃度及平衡的變化情況為： （1）增加，平衡__________，__________。 （2）減小密閉容器體積，保持溫度不變，則平衡__________，__________。 （3）通入，保持密閉容器體積不變，溫度不變，則平衡__________，__________。 （4）保持密閉容器體積不變，升高溫度，則平衡__________，__________。 解析：（1）加入固體，濃度不會發(fā)生改變，為固體，增加，平衡不發(fā)生移動；（2）溫度不變，減小密閉容器體積，相當于增大壓強，所以平衡向氣體體積減小的方向移動；（3）不參加反應，在恒容恒溫條件下，通入各物質的濃度不變，平衡不發(fā)生移動；（4）其他條件相同，升高溫度，平衡向吸熱方向移動。 本題答案為：（1）不移動；不變。（2）向逆反應方向移動；增大。（3）不移動；不變。（4）向正反應方向移動；增大。 4．如圖所示，氣缸由兩個橫截面不同的圓筒連接而成，活塞、被輕質剛性細桿連接在一起，可做無摩擦移動。、的質量分別為，，橫截面積分別為 ，，將封閉在兩活塞之間，活塞外側大氣壓強為。（取，設溫度為） （1）氣缸水平放置達到如圖所示的平衡狀態(tài)，求氣體的壓強。 （2）已知此時氣體的體積為，現(xiàn)保持溫度不變，將氣缸迅速豎直放置，達到平衡后，如圖所示，此過程中氣體顏色變化為__________。 （3）與圖相比其活塞在氣缸中移動的距離為，則此時的轉化率為多少？ 解析：本題是由化學中化學平衡原理與物理學中氣體性質知識構成的綜合題，其切入點是氣體在某溫度下，對容器會產(chǎn)生一定的壓強。既有單學科知識內(nèi)容的設問，又有綜合運用兩個學科知識的計算，要求學生具有扎實的單學科基礎知識，更要有較強的跨學科知識的綜合運用能力。 （1）氣缸水平放置如圖位置時是平衡狀態(tài)，設氣體的壓強為，根據(jù)力的平衡條件，可得： ，則； （2）當氣缸迅速豎直放置如圖所示，因重力作用，活塞下滑。兩活塞間距離不變，而氣缸下端的面積小于上端，下滑時氣體的體積減小，濃度增加，顏色加深。這又是一個加壓的過程，對化學平衡，平衡向氣體體積縮小的方向移動，即向方向移動，氣體顏色變淺。所以活塞下滑時，氣體顏色先變深后變淺； （3）求轉化率的關鍵：求出轉化的的物質的量。已知活塞下滑的距離，可求得轉化后氣體體積的變化：，；轉化后氣體的體積為：。根據(jù)活塞處于平衡狀態(tài)，設轉化后氣體壓強為，同樣根據(jù)力的平衡原理，可得： ；代入數(shù)據(jù)解得：。轉化后氣體總物質的量為： 。 設反應的的物質的量為， 則的轉化率為：。 5．排入水體的有毒無機污染物，主要是汞、銅、鉛等重金屬和砷的化合物，它們對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接或積累性損害。當人體中因聚集較多發(fā)生中毒時，常采用來治療（是乙二胺四乙酸的簡稱）。這時人體中就存在下列平衡： （Ⅰ式）。式中或。 （1）請寫出該反應的平衡常數(shù)表達式__________，值越大，表明和金屬生成的配離子的穩(wěn)定性__________； （2）已知，，易溶于水，試定性說明可以用治療鉛中毒的原因：__________； （3）上述治療方法實際上可看作為一個離子交換反應： 可以從這個離子交換反應的平衡常數(shù)的表達式得到定量理解，當（Ⅰ）式中的分別以和代入，然后將所得的兩個平衡相減，即得離子交換反應。試求和、之間表達式。 由此求得__________，這說明：__________； （4）當人體中降低到和同一數(shù)量級（設為）時，即認為達到治療的目的。試問這時生成的濃度比的濃度大多少倍？這又說明了什么？ 解析：本題以環(huán)境化學中水體污染物中毒和治療方法為背景，實際考核的是有關平衡原理的問題。題干中借用了一種有機多元酸乙二胺四乙酸（）和不同金屬離子可以形成穩(wěn)定性不同的復雜離子，進而根據(jù)這個復雜離子的形成一離解平衡達到引入一個，分解一個，重組另一個，去除另一個的治理目的。這里到底是個什么結構的化合物、如何和金屬形成復雜離子等，都是無關緊要的。重要的是將有關化學平衡的原理——其中包括平衡常數(shù)的表達式書寫、值大小的化學含義、兩個平行反應值的比較及應用等用到這個復雜離子的形成、離解、移動中。這里稍微用到一點數(shù)學思維方法上的技巧。如將題中兩個平行反應相減，可以得到一個離子交換反應，它的平衡常數(shù)表達式中分子、分母分別乘以其值保持不變，但可寫成兩個復雜離子平衡常數(shù)之比或之商。同樣可以得到如兩個反應相加，則總反應的平衡常數(shù)即為兩個反應平衡常數(shù)之積。于是，根據(jù)題給兩個復雜離子的值，就可求得的大小。通過簡單估算，一眼看出當人體中時，引入人體中的幾乎全部轉化為，后者易溶于水，經(jīng)腎臟排出體外。通過本題的思考，我們可以學到一種去除有害離子的方法，即引入一種被稱為螯合劑（如本題中）的物質和有毒金屬離子形成穩(wěn)定的螯合離子，利用它的溶解性，或沉淀、或溶于水中，達到去除雜質離子的目的。如治療砷、汞中毒可用螯合劑二巰基丙醇（，稱為巰基）與之形成穩(wěn)定的螯合離子。鎘（）在人體內(nèi)聚集是患高血壓病、骨瘤病的主要原因，人體內(nèi)缺鉻、缺銅與患動脈粥樣硬化有關，若設法使其生成高效螯合物，可能是有效途徑之一。 （1），越大； （2）因，說明引入體內(nèi)的易轉化為更穩(wěn)定的，而易溶于水，可經(jīng)腎臟排出體外，達到治療聚集中毒的目的； （3）當為時：……①；當為時： ……②；②①式。該離子交換反應： ，所以，。說明該交換反應實際是向生成方向進行； （4），因此當時， ?？梢娙梭w中幾乎全部轉化為，而后者易溶于水，可經(jīng)腎臟排出體外。 6．將和充入恒容密閉容器中，恒溫下發(fā)生下列反應，。平衡時的轉化率為；若初始條件相同，絕熱下進行上述反應，平衡時的轉化率為。與的關系是（ ）。 A． B． C． D．無法確定 解析：與的反應屬于放熱反應，在絕熱條件下進行該反應，體系的溫度必然升高，導致平衡向逆反應方向移動，的轉化率降低。 本題答案為選項A。 7．碘鎢燈比白熾燈使用壽命長。燈管內(nèi)封存的少量碘與使用過程中沉積在管壁上的鎢可以發(fā)生反應： ，（溫度）。下列說法正確的是（ ）。 A．燈管工作時，擴散到燈絲附近高溫區(qū)的會分解出，重新沉積到燈絲上 B．燈絲附近溫度越高，的轉化率越低 C．該反應的平衡常數(shù)表達式是 D．利用該反應原理可以提純鎢 解析：本題考查了化學平衡中的平衡移動、轉化率及化學平衡常數(shù)。此反應是放熱反應，高溫時，平衡左移，分解，溫度越高，分解越充分，故選項A正確，選項B錯誤；選項C給出的是逆反應的平衡常數(shù)表達式，所以選項C錯誤。 本題答案為選項A、D。 8．氣體跟氣體在體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應：。反應達到平衡后，測得的轉化率為。而且，在同溫、同壓下還測得反應前混合氣體的密度是反應后混合氣體密度的，則和的數(shù)值可能是（ ）。 A．， B．， C．， D．， 解析：由題意可知： 起始 變化 平衡 同溫同壓下，密度與氣體體積成反比，而體積比又等于物質的量之比，則反應后混合氣體的總物質的量與反應前混合氣體總物質的量之比為，即，可得。 將所給四組數(shù)據(jù)代入關系式即可得出答案。 本題答案為選項A、D。 9．在和條件下，當反應建立平衡后，維持溫度不變而壓強改變，測得的濃度變化如下表所示： 壓強 的濃度 （1）壓強從增加到時，平衡向__________（填“正”或“逆”）方向移動，理由是__________。 （2）壓強從增加到時，平衡向__________（填“正”或“逆”）方向移動，此時平衡向該方向移動的兩個必要條件是：①__________；②__________。 解析：（1）假定壓強從增加到，平衡不移動，則 ，所以實際平衡向逆反應方向移動，也就是說正反應是一個氣體體積增加的反應，即。 （2）同理，假定壓強從增加到時，平衡不移動，則 ，所以實際平衡向正反應方向移動，而此時正反應變成了一個氣體分子數(shù)減少的反應。從題中數(shù)據(jù)看：變化不大，那么仍為氣態(tài)，因此第一個條件是壓強從增加到是從氣態(tài)變成了液態(tài)甚至固態(tài)；第二個條件是。 本題答案為：（1）逆；濃度增大的倍數(shù)小于壓強增大的倍數(shù)。（2）正 ①從增加到時從氣態(tài)變成了液態(tài)甚至固態(tài)；②。 10．在實驗室中做小型實驗：把物質、按一定比例充入一個表面積為、容積為的球形容器中，使壓強為，然后將整個容器用加熱器加熱到時，發(fā)生如下反應： ，。 （1）若平均每分鐘生成的，則此反應速率可表示為__________。 （2）若容器表面向外散熱速率平均為，為了維持恒溫，平均每分鐘需用加熱器提供__________的熱量。 （3）若將小型實驗擴大為工業(yè)生產(chǎn)：將反應容器的容積擴大到原來的倍，做成“相似體”，且將、按原比例向其中充入，并使壓強仍為，然后加熱到，則達到平衡時，的體積分數(shù)與實驗室的小型實驗相比，將__________（填“減小”、“增大”或“不變”）。 解析：本題考察了化學反應速率計算，反應熱的有關計算等。 （1）根據(jù)，平均每分鐘生成，則； （2）容器表面向外散熱速率平均為，每分鐘散失的熱量為 ，每分鐘反應放出的熱量為，因此平均每分鐘需用加熱器提供的熱量為； （3）“相似體”的體積變?yōu)樵瓉淼谋?，將、按原比例向其中充入，并使壓強仍為，然后仍然加熱到，即：在同溫同壓下，反應物的物質的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。因此的體積分數(shù)與小型試驗相比，不變。 本題答案為：（1）；（2）；（3）不變。