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）

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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?；瘜W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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)剛性細桿連接在一起，可做無摩擦移動。、的質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)的量為： 。 設反應的的物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)的量之比，則反應后混合氣體的總物質(zhì)的量與反應前混合氣體總物質(zhì)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(zhì)、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(zhì)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。