高中化學 第二章 第三節(jié) 第4課時 化學平衡中的數(shù)形結(jié)合問題課時作業(yè) 新人教版選修4

PAGE第4課時化學平衡中的數(shù)形結(jié)合問題[目標要求]1.能根據(jù)化學反應(yīng)的建立和化學平衡的移動原理畫出常見的圖象。2.會分析常見的關(guān)于化學平衡的圖象。一、表示平衡建立的圖象1．速率—時間圖2．濃度—時間圖以H2(g)＋I2(g)2HI(g)為例，按要求畫出如下圖象：要求：(1)容積為1L不變的密閉容器中加入H2(g)、I2(g)各1mol，平衡時HI為1.2mol。(2)在1L密閉容器中加入2molHI。二、表示平衡移動的圖象1．速率—時間圖(1)如圖①，該平衡向正反應(yīng)方向移動。此圖是增加反應(yīng)物濃度引起的平衡移動。(2)如圖②，可能是改變什么條件引起的平衡移動？并判斷其對應(yīng)的化學反應(yīng)的特點?？赡苁巧邷囟纫鸬钠胶庖苿?，如果是升高溫度，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；也可能是增大壓強引起的平衡移動，如果是增大壓強，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。(3)下列哪個反應(yīng)一定不符合圖象②__D__。A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0B．NH4Cl(aq)＋H2O(l)NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)ΔH>0C．C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH>0D．H2(g)＋I2(g)=2HI(g)ΔH<02．溫度、壓強、轉(zhuǎn)化率、時間等之間三重關(guān)系的圖象由此圖可判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，理由是p1時反應(yīng)達到平衡所用時間短，故p1>p2，從p1、p2的關(guān)系又看出當壓強大時，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α小，故知該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體總體積增大的反應(yīng)。1．可逆反應(yīng)mA(g)nB(g)＋pC(s)ΔH＝QkJ·mol－1，溫度和壓強的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響分別符合下圖中的兩個圖象，以下敘述正確的是()A．m>n，Q>0B．m>n＋p，Q>0C．m>n，Q<0D．m<n＋p，Q<0答案C解析找準平衡點，即兩曲線交叉點，然后條件改變后，根據(jù)v正與v逆的關(guān)系確定平衡移動的方向，得出結(jié)論。2．對于可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(s)pC(g)＋qD(g)，反應(yīng)過程中，其他條件不變時，產(chǎn)物D的物質(zhì)的量分數(shù)D%與溫度T或壓強p的關(guān)系如下圖，下列說法正確的是()A．降溫可使化學平衡向正反應(yīng)方向移動B．使用合適的催化劑可使D%有所增加C．化學方程式中化學計量數(shù)：m>p＋qD．B的顆粒越小，正反應(yīng)速率越快，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動答案A3．合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)高溫、高壓催化劑2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1高溫、高壓催化劑下列說法正確的是()A．t1時升高了溫度B．t2時使用了催化劑C．t3時增大了壓強D．t4時降低了溫度答案B4.I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)某I2、、KI混合溶液中，Ieq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量濃度c(Ieq\o\al(－,3))與溫度T的關(guān)系如圖所示(曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài))。下列說法不正確的是()A．反應(yīng)I2(aq)＋I－(aq)=Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH<0B．若溫度為T1、T2，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1>K2C．若反應(yīng)進行到狀態(tài)D時，一定有v正>v逆D．狀態(tài)A與狀態(tài)B相比，狀態(tài)A的c(I2)大答案D解析由圖象知：c(Ieq\o\al(－,3))隨溫度升高而減小，故該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A正確；升高溫度，可逆反應(yīng)逆向移動，反應(yīng)的化學平衡常數(shù)減小，即K1>K2，B正確；反應(yīng)進行到狀態(tài)D時，c(Ieq\o\al(－,3))<c平(Ieq\o\al(－,3))，故可逆反應(yīng)正向進行的程度大，即v正>v逆，C正確；狀態(tài)A→狀態(tài)B，c(Ieq\o\al(－,3))減小，化學平衡逆向移動，c(I2)增大，即狀態(tài)B的c(I2)大，D錯誤。1．取五等份NO2，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0反應(yīng)相同時間后，分別測定體系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其隨反應(yīng)溫度(T)變化的關(guān)系圖。下列示意圖中，可能與實驗結(jié)果相符的是()A．①②B．①④C．②③D．②④答案D解析在恒容狀態(tài)下，在五個相同的容器中同時通入等量的NO2，反應(yīng)相同的時間。那么則有兩種可能，一是已達到平衡狀態(tài)，二是還沒有達到平衡狀態(tài)，仍然在向正反應(yīng)方向進行。假若，5個容器在反應(yīng)相同的時間下，均已達到平衡，因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO2的百分含量隨溫度升高而升高，所以②正確；假若，5個容器中有未達到平衡狀態(tài)的，那么溫度越高，反應(yīng)速率越大，會出現(xiàn)溫度高的NO2轉(zhuǎn)化得快，導(dǎo)致NO2的百分含量少的情況。在④中，圖中的轉(zhuǎn)折點為平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)折點左側(cè)為未平衡狀態(tài)，右側(cè)為平衡狀態(tài)，④正確。2．汽車尾氣凈化中的一個反應(yīng)如下：NO(g)＋CO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋CO2(g)ΔH＝－373.4kJ·mol－1在恒容的密閉容器中，反應(yīng)達到平衡后，改變某一條件，下列示意圖正確的是()答案C解析對于放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，K值減小，CO的轉(zhuǎn)化率降低，A、B錯誤；溫度不變，K值不變，C正確；增加N2的量，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO的轉(zhuǎn)化率降低，D錯誤。3.如圖是可逆反應(yīng)A＋2B2C＋3D的化學反應(yīng)速率與化學平衡隨外界條件改變(先降溫后加壓)而變化的情況。由此可推斷()A．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．D可能是氣體C．逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)D．A、B、C、D均為氣體答案A解析降溫后v′正>v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動，證明正反應(yīng)放熱，加壓后v″正>v″逆，平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)體積減小，D不可能是氣體。4.上圖是溫度和壓強對X＋Y2Z反應(yīng)影響的示意圖。圖中橫坐標表示溫度，縱坐標表示平衡混合氣體中Z的體積分數(shù)。下列敘述正確的是()A．上述可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．X、Y、Z均為氣態(tài)C．X和Y中只有一種為氣態(tài)，Z為氣態(tài)D．上述反應(yīng)的逆反應(yīng)的ΔH>0答案C解析根據(jù)圖象，在壓強不變的情況下，例如1000kPa時，隨著溫度的升高，Z的體積分數(shù)增大，即隨著溫度的升高，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，所以A、D錯誤；同樣，在溫度不變的情況下，從1000kPa→100kPa→10kPa,隨著壓強的減小，Z的體積分數(shù)增大，即隨著壓強的減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，所以C正確。5.有一化學平衡：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖是表示A的轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系，分析下圖可以得出的正確結(jié)論是()A．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且m＋n>p＋qB．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且m＋n<p＋qC．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且m＋n>p＋qD．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且m＋n<p＋q答案A解析此題是兩個條件同時對化學平衡產(chǎn)生影響的圖象。先固定一個條件不變，分析另一個條件變化對平衡的影響，得出一個結(jié)論，然后再固定這個條件不變，分析另一條件變化對平衡的影響。溫度不變，壓強越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，得出：m＋n>p＋q；壓強不變，溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越大，得出：正反應(yīng)吸熱。6．反應(yīng)aM(g)＋bN(g)cP(g)＋dQ(g)達到平衡時，M的體積分數(shù)y(M)與反應(yīng)條件的關(guān)系如下圖所示。其中z表示反應(yīng)開始時N的物質(zhì)的量與M的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是()A．同溫同壓z時，加入催化劑，平衡時Q的體積分數(shù)增加B．同壓同z時，升高溫度，平衡時Q的體積分數(shù)增加C．同溫同z時，增加壓強，平衡時Q的體積分數(shù)增加D．同溫同壓時，增加z，平衡時Q的體積分數(shù)增加答案B解析由圖象可知M的體積分數(shù)隨著溫度升高而減小，因此正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。催化劑只能改變反應(yīng)達到平衡所需的時間，而對化學平衡移動無影響。升高溫度平衡正向移動，因此Q的體積分數(shù)增加。比較兩圖可知同溫時增加壓強，化學平衡逆向移動，Q的體積分數(shù)減小。同溫同壓時增加z，平衡時Q的體積分數(shù)不一定減小，因為N的物質(zhì)的量增加不定，因此A、C、D選項錯誤，只有B正確。7.在密閉容器中投入一定量的A和B發(fā)生反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。(1)若開始時加入A物質(zhì)mmol，欲使A與B的轉(zhuǎn)化率相等，則加入B物質(zhì)________mol。(2)相同的壓強下，充入一定量的A、B后，在不同溫度下C的百分含量與時間的關(guān)系如圖1所示。則T1(填“＞”、“＜”或“＝”)______T2，該反應(yīng)正反應(yīng)方向的ΔH(填“＞”、“＜”或“＝”)______0。(3)一定條件下，從正反應(yīng)開始至達到化學平衡的過程中，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量隨時間的變化如圖2所示，測得達到平衡時A、B、C、D的物質(zhì)的量均為1mol。①若在恒溫恒容的條件下，向該平衡體系中再通入A、B、C、D各1mol，則體系中氣體的平均相對分子質(zhì)量(填“增大”、“減小”、“不變”或“無法確定”)__________。②若恒溫恒壓的條件下，向原平衡體系中再通入A、B、C、D各1mol，則體系中氣體的密度(填“增大”、“減小”、“不變”或“無法確定”)__________。答案(1)n(2)＞＞(3)①增大②不變解析(1)反應(yīng)過程中體系中各物質(zhì)的變化量與方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)成正比。若使A、B的轉(zhuǎn)化率相同，則需要按化學方程式中A、B的計量數(shù)之比投料，故當加入mmolA時，應(yīng)加入nmolB。(2)根據(jù)“先拐先平”，T1＞T2，T1時C%大于T2時