化学平衡移动原理 知识点

化学平衡移动原理:是指当外界条件的改变,对平衡可能产生影响,影响结果导致平衡向着某个方向移动,这种移动的方向即是移动原理,该移动原理即是勒夏特列原理。

化学平衡移动原理 知识点题库

近年来全国各地长期被雾霾笼罩,雾霾颗粒中汽车尾气占20%以上.已知汽车尾气中的主要污染物为NOx、CO、超细颗粒(PM2.5)等有害物质.目前,已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法.

  1. (1) 催化剂存在时用H2将NO还原为N2

    图1是一定条件下H2还原NO生成N2和1mol水蒸气的能量变化示意图,写出该反应的热化学方程式  .(△H用E1、E2、E3表示)

  2. (2) 工业上可采用CO和H2合成甲醇,发生反应为(I)CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H<0

    在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个…条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是   .

    A.正反应速率先增大后减小

    B.逆反应速率先增大后减小

    C.化学平衡常数K值增大

    D.反应物的体积百分含量增大

    E.混合气体的密度减小

    F.氢气的转化率减小

  3. (3) 在汽车上安装三元催化转化器可实现反应:(Ⅱ)2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H<0.则该反应在 (填高温、低温或任何温度)下能自发进行.

  4. (4) 将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应

    经过相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图2所示.

    以下说法正确的是   

    A.第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高

    B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响

    C.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高

    D.两种催化剂分别适宜于55℃和75℃左右脱氮

  5. (5) 在某温度下,2L密闭容器中充入NO、CO各0.4mol进行反应(Ⅱ),测得NO物质的量变化如图3所示,5分钟末反应达到平衡,该反应的平衡常数K=  .第6分钟继续加入0.2mol NO、0.2mol CO、0.2mol CO2和0.3mol N2 , 请在图3中画出到9分钟末反应达到平衡NO的物质的量随时间的变化曲线. 

  6. (6) NOx是大气污染物之一,科学家们在尝试用更科学的方法将NOx脱氮转化成无毒的N2 , 减少对大气的污染.下列物质可能作为脱氮剂的是   

    A.NH3 B.CH4  C.KMnO4  D.尿素.

            
  1. (1) Ⅰ.据报道,我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。

    甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式,除部分氧化外还有以下二种:

    水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)    ΔH1=+205.9kJ·mol-1   ①

    CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)     ΔH2=-41.2kJ·mol-1  ②

    二氧化碳重整:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)  ΔH3     ③

    则反应①自发进行的条件是,ΔH3 =kJ·mol-1

  2. (2) Ⅱ.氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为N(g)+3H(g) 2NH3(g)  

    在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时,平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如下图所示。

    ①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是,其原因是

    ②若分别用vA(N2)和vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(N2) vB(N2)(填“>”“<”或“=”)

    ③若在250℃、p1为105Pa条件下,反应达到平衡时容器的体积为1L,则该条件下B点N2的分压p(N2)为Pa (分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。

  3. (3) Ⅲ.以连二硫酸根(S2O42)为媒介,使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示:

    ①阴极区的电极反应式为

    ②NO吸收转化后的主要产物为NH4+ , 若通电时电路中转移了0.3mole , 则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为mL。

某温度下,在一固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是()
A . 混合气体的颜色不再改变 B . 混合气体的压强不再改变 C . 单位时间内拆开1molH—H键,同时生成2molH—I键 D . 混合气体的密度不再改变
某温度下,将4molA和3molB充入体积为1L的密闭容器中,发生如下反应:aA(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)。反应达到平衡后,C的浓度为3mol/L.压缩容器体积,使容器的体积减小一半,建立新的平衡时,B的浓度为2mol/L.则方程式中a的数值为(   )
A . 1 B . 2 C . 3 D . 4
氮的固定以及利用氨合成其他含氮化合物是几百年来科学家一直研究的课题。
  1. (1) 下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

    反应

    大气固氮

    N2(g)+O2(g) 2NO(g)

    工业固氮

    N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)   ΔH=-92.4 kJ·mol-1

    温度/℃

    27

    2 000

    25

    400

    450

    K

    3.8×10-31

    0.1

    5×108

    0.507

    0.152

    ①分析数据可知:大气固氮反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。

    ②分析数据可知:人类不适合大规模模拟大气固氮的原因

    ③在500 ℃、2.02×107 Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2 , 充分反应后,放出的热量(填“大于”、“小于”或“等于”)92.4 kJ。

  2. (2) 工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线,如图所示的图示中,正确的是(填“A”或“B”);比较p1、p2的大小关系:

    图片_x0020_113898394

  3. (3) 在一定温度下,将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生工业合成氨反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol。

    ①达平衡时,H2的转化率α1

    ②已知平衡时,容器压强为8MPa,则平衡常数Kp。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

    ③为提高H2的转化率,实际生产中宜采取的措施有(填字母)。

    A.降低温度      B.最适合催化剂活性的适当高温      C.适当增大压强

    D.减小压强      E.循环利用和不断补充氮气          F.及时移出氨

某电路板生产企业的水质情况及国家允许排放的污水标准如下表所示。为研究废水中Cu2+处理的最佳pH,取5份等量的废水,分别用30%的NaOH溶液调节pH至8.5、9、9.5、10、11,静置后,分析上层清液中铜元素的含量,实验结果如下图所示。查阅资料:

平衡Ⅰ:Cu(OH)2+4NH3  [Cu(NH3)4]2+2OH-

平衡Ⅱ:Cu(OH)2+2OH-  [Cu(OH-)4]2-

项目

废水水质

排放标准

pH

1.0

6~9

Cu2+/mg·L-1

72

≤0.5

Nh4+/mg·L-1

2632

≤15

下列说法错误的是(   )

A . a~b段发生的反应为:Cu2++2OH-=Cu(OH)2 B . b~c段:随pH升高,Cu(OH)2的量增加,导致平衡Ⅰ正向移动,铜元素含量上升 C . c~d段:随pH升高,c(OH-)增加,平衡Ⅰ逆向移动,铜元素含量下降 D . d点以后,随c(OH-)增加,铜元素含量可能上升
研究NO2、NO、CO、NO2-等污染物的处理,对环境保护有重要的意义。
  1. (1) ①NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)  △H1=-234.00kJ·mol-1

    ②1/2N2(g)+1/2O2(g) NO(g)  △H2=-89.75 kJ·mol-1

    ③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)  △H3=-112.30kJ·mol-1

    若NO2气体和CO气体反应生成无污染气体,其热化学方程式为

  2. (2) 某温度下,向10L密闭容器中分别充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO,发生反应:2NO2(g)+ 4CO(g) N2(g)+4CO2(g),经10min反应达到平衡,容器的压强变为原来的29/30

    ①0~10min内,CO的平均反应速率v(CO)=

    ②若容器中观察到,可判断该反应达到平衡状态;

    ③为增大污染物处理效率,起始最佳投料比为

    ④平衡后,仅将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡(填“右移”或“左移”或“不移动”)。

  3. (3) 在高效催化剂作用下可用NH3还原NO2进行污染物处理。

    ①相同条件下,选用A、B、C三种催化剂进行反应,生成氮气的物质的量与时间变化如图a。活化能最小的是[用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应的活化能]。

          

    ②在催化剂A作用下测得相同时间处理NO2的量与温度关系如图b。试说明图中曲线先增大后减小的原因(假设该温度范围内催化剂的催化效率相同)。

  4. (4) 有人设想在含有NO2-的酸性污水中加入填充有铝粉的多孔活性炭颗粒进行水的净化。试结合电极反应说明多孔活性炭的主要作用
我国十分重视保护空气不被污染,奔向蓝天白云,空气清新的目标正在路上。硫、氮、碳的大多数氧化物都是空气污染物。完成下列填空:
  1. (1) I.碳原子的最外层电子排布式为。氮原子核外能量最高的那些电子之间相互比较,它们不相同的运动状态为。硫元素的非金属性比碳元素强,能证明该结论的是(选填编号)

    A.它们的气态氢化物的稳定性

    B.它们在元素周期表中的位置

    C.它们相互之间形成的化合物中元素的化合价

    D.它们的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱

  2. (2) Ⅱ.已知NO2(g)+SO2(g) NO(g)+SO3(g),在一定容积的密闭容器中进行该反应。

    在一定条件下,容器中压强不发生变化时,(填“能”或“不能”)说明该反应已经达到化学平衡状态,理由是:

    在一定温度下,若从反应体系中分离出SO3 , 则在平衡移动过程中(选填编号)

    A.K值减小         B.逆反应速率先减小后增大

    C.K值增大         D.正反应速率减小先慢后快

  3. (3) Ⅲ.化学家研究利用催化技术进行如下反应:2NO2+4CO N2+4CO2+Q(Q>0)

    写出该反应体系中属于非极性分子且共用电子对数较少的物质的电子式。按该反应正向进行讨论,反应中氧化性:

    若该反应中气体的总浓度在2min内减少了0.2mol/L,则用NO2来表示反应在此2min内的平均速率为

  4. (4) 已知压强p2>P1 , 试在图上作出该反应在P2条件下的变化曲线

    该反应对净化空气很有作用。请说出该反应必须要选择一个适宜的温度进行的原因是:

环戊烯( )是一种重要的有机化工原料,可用环成二烯( )制备。已知:

反应Ⅰ        

反应Ⅱ    (环戊烷)   

反应Ⅲ            

  1. (1) 某温度下,将环戊二烯和HI按物质的量之比1∶2(总物质的量为amol)充入容积为2L的恒容密闭容器中,发生反应:

    ①该反应自发进行的条件是

    ②下列有关该反应的叙述,错误的

    A.气体压强不变,说明反应达到平衡状态

    B.升高温度,有利于提高环戊烯的产率

    C.反应达到平衡时,C5H6和HI的转化率相等

    D.通入惰性气体,有利于提高环戊二烯的平衡转化率

  2. (2) 以 为催化剂,如图1为25℃时环戊二烯氢化过程,环戊烯与环戊烷的各组分含量(物质的量含量)随时间(t)的变化。为研究不同温度下催化剂活性,测得不同温度下反应4h时的转化率和选择性数据如图2(其它条件相同)。

    ①环成二烯氢化制环成烯的最佳反应温度为,选择该温度的原因是

    ②升高温度,环戊二烯转化率提高而环戊烯选择性降低,其原因是

    ③在图1中画出40℃时环戊烯含量随t变化趋势的曲线。

  3. (3) 实际生产中,常由双环戊二烯通入水蒸气解聚成环戊二烯:

    某温度,加入总压为70kPa的双环成二烯和水蒸气,达到平衡后总压为110kPa,双环戊二烯的转化率为80%,则该反应的平衡常数 (对于气相反应,用某组分B的平衡压强 代替物质的量浓度 也可表示平衡常数,记作 )。

利用氨气脱硝 是大气污染防治研究的热点,脱硝过程中涉及的反应为:

主反应:

副反应:

①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)  △H=-905.5KJ/mol

②4NH3(g)+4O2(g)=2N2O(g)+6H2O(g)  △H=-1104.9KJ/mol

③4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)  △H=-1269.0KJ/mol

回答下列问题:

  1. (1) 主反应的△H为
  2. (2) 如图所示,保持其它条件相同,使用两种不同的催化剂,主反应NO的转化率与温度关系如图所示:

    图片_x0020_1042643664

    ①选用催化剂I的优势有 写出一点

    ②R点对应的温度为2100C,低于2100C,NO的转化率是不是对应温度下的平衡转化率,请作出判断并写出理由

  3. (3) 常温下,在通入氧气的条件下用 的NaOH溶液吸收NO也可实现脱硝 产物主要为 ,已知反应后溶液的 ,溶液中 浓度为5.6×10-2mol/L,忽略反应过程中溶液体积变化, 的电离平衡常数为5.1×10-4 , 则:

    ①c(NO2-)c(OH-)/c(HNO2)=

    ②某溶液中c(NO2-)=1.0×10-6mol/L,取该溶液5mL,加入一滴 的硝酸银溶液 一滴为 ,通过计算说明能否产生沉淀[Ksp(AgNO2)=2×10-8]

下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是(    )
A . 打开汽水瓶.有气泡从溶液中冒出 B . H2、I2、HI混合气体加压后颜色变深 C . 实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气 D . 合成氨工业采用高压条件
对于任何一个气体反应体系,采取以下措施一定会使平衡移动的是(   )
A . 加入反应物 B . 升高温度 C . 对平衡体系加压 D . 使用催化剂
在第75届联合国大会期间,中国提出争取2060年前实现碳中和。利用 制备甲醇是极具前景的温室气体资源化研究领域。在某“ 催化加氢制甲醇”的反应体系中主要存在如下反应:

ⅰ.

ⅱ.

ⅲ.

  1. (1) 下列说法正确的是___________。
    A . 降低温度,反应ⅰ、ⅲ平衡常数减小 B . 该体系中反应ⅱ的∆H2>0 C . 增大压强,有利于提高 的平衡转化率 D . 在恒容条件下,适当增加少量 作原料,可提高 的产率
  2. (2) 反应ⅰ在某催化剂上的部分反应历程如图1所示。

    已知:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母,单位: ,且 )。其中, 表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。

    ①图1所示反应历程决定速率步骤的反应方程式是

    ②图1中 (计算结果保留2位小数)。

  3. (3) 有研究表明,温度对反应速率的影响是通过提高活化分子百分数实现的。图2中曲线Ⅰ为 ℃时 分子的能量分布曲线,阴影面积相当于活化分子百分数。画出 分子在 ℃时( )的能量分布曲线Ⅱ

  4. (4) 按物质的量3∶1投料,保持总压 恒定的条件下,研究不同温度对“ 催化加氢制甲醇”的影响,平衡时各组分的物质的量分数的数据如下表:

     温度/℃

    物质的量分数/%

    200

    240

    280

    55.3

    61.2

    66.1

    20.3

    20.5

    20.2

    X

    0.9

    1.8

    3.2

    Y

    11.5

    6.4

    2.1

    Z

    12.0

    10.1

    8.4

    ①表中X代表(填化学式)。

    ②体系中 的物质的量分数受温度的影响不大,原因是

下列事实能用勒夏特列原理解释的是(    )
A . 黄绿色的氯水光照后颜色变浅 B . 将铜粉和锌粉混合后放入稀硫酸中,产生气体的速率比不加铜粉快 C . H2、I2(g)、HI混合气体加压后颜色变深 D . 工业制硫酸中,SO2氧化成SO3 , 往往需要使用催化剂
 
  1. (1) Ⅰ.T℃时,反应①CO2(g) + Fe(s) ⇌ CO(g) + FeO(s)   的化学平衡常数为K1 , ②H2O(g) +Fe(s) ⇌ H2(g) + FeO(s)的化学平衡常数为K2。回答下列问题:

    反应①的化学平衡常数表达式为K1 =

    T℃时,若反应CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g)   的平衡常数为 K,K =(用K1、K2表示)

  2. (2) Ⅱ.在一容积为 2L 的密闭容器中充入 4mol CO2和 6mol H2 , 进行如下化学反应:CO2(g) +H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g),其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表:

    t/℃

    700

    800

    830

    1000

    1200

    K

    0.6

    0.9

    1.0

    1.7

    2.6

    回答下列问题:

    ①该反应为反应(选填吸热、放热)。

    ②830℃、保持容器容积不变,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

    A C(CO) = C(CO2)    B 容器内 CO2的体积分数保持不变    C 容器内气体密度保持不变    D 容器中压强保持不变     E 单位时间内有 a molC = O 形成同时有 amolH − O 形成

    ③830℃时向(2)平衡体系中再充入 1.2molH2和 1.2molCO,浓度商大于平衡常数则平衡移动(选填正向、逆向或不)。

  3. (3) III 亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。可由 NO 与 Cl2在通常条件下反应得到, 化学方程式为 2NO(g) + Cl2 2ClNO(g),

    已知几种化学键的键能数据如下表(亚硝酸氯的结构为 Cl − N = O):

    化学键

    N ≡ O

    Cl − Cl

    Cl − N

    N=O

    键能/kJ·mol−1

    a

    b

    c

    d

    则 2NO(g) + Cl2 2ClNO(g)反应 ,ΔH =kJ/mol。(用字母表示)

下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是(   )
A . 向氯水的平衡体系中加入 NaOH 溶液后颜色变浅 B . 增大压强,平衡体系2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的颜色变深 C . 升高温度,反应3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g)  ΔH<0平衡向左移动 D . 打开碳酸饮料的瓶盖后,瓶口有大量气泡冒出
解释下列生产生活实例的化学原理错误的是(   )

序号

A

B

C

D

实例

泡沫灭火器

氯碱工业

溶洞的形成

三元催化尾气处理器

原理

盐类水解

电解原理

沉淀溶解平衡

平衡移动原理

A . A   B . B   C . C   D . D
水煤气变换[CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域。回答下列问题:
  1. (1) 在800℃、2L密闭容器中,若充入3mol CO和2mol水蒸气进行反应,保持温度不变,5min反应达平衡,测得生成1.2molCO2 , 则该反应的速率v(CO)为,该温度下的平衡常数K,CO平衡转化率为
  2. (2) Shibata曾做过下列实验:721℃下,分别用氢气和一氧化碳还原氧化钴(CoO),反应如下:

    i.H2(g)+CoO(s)⇌Co(s)+H2O(g) ΔH1

    ii.CO(g)+CoO(s)⇌Co(s)+CO2(g) ΔH2

    ①反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH(用ΔH1、ΔH2表示);

    ②一氧化碳和水蒸气的反应历程如图,下列说法正确的是

    a.该反应放热

    b.反应ii活化能大于反应i

    c.使用催化剂降低反应的ΔH , 反应速率加快

    d.该反应经过两步基元反应完成

    ③反应i和ii分别达到平衡后,若气体中H2和CO的物质的量分数分别为0.03、0.02,则反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数K

  3. (3) 将CO和水蒸气混合气体充入容积相等的三个恒温、恒容密闭容器中,使其在相同温度下反应,获得如下数据:

    容器编号

    各物质起始量/mol

    达平衡时间/min

    达平衡时体系能量变化/kJ

    CO

    H2O

    CO2

    H2

    1

    1

    1

    0

    0

    t1

    Q1

    2

    0

    0

    1

    1

    t2

    Q2

    3

    2

    2

    0

    0

    t3

    Q3

    下列说法正确的是

    a.t1=t2  Q1=Q2

    b.平衡时CO2浓度:c3=2c1

    c.CO转化率:α3=2α1

中科院大连化物所研发的甲醇制乙烯技术能有效解决化工生产依赖进口石油的问题。该技术涉及如下反应:

甲醇制乙烯:2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1

甲醇脱水:2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-24.0kJ·mol-1

已知:C2H5OH(g)⇌CH3OCH3(g)ΔH3=+50.8kJ·mol-1

C2H4(g)+H2O(g)⇌C2H5OH(g)ΔH4=-45.8kJ·mol-1

下列说法错误的是(   )

A . ΔH1>0 B . 甲醇脱水是放热反应 C . 减小压强,利于提高甲醇的平衡转化率 D . 加入选择性催化剂可抑制甲醇脱水反应的发生
为实现我国承诺的“碳达峰、碳中和”目标,中国科学院提出了“液态阳光”方案,即将工业生产过程中排放的二氧化碳转化为甲醇,其中反应之一是: 

回答下列问题:

  1. (1) 该反应的能量变化如图Ⅰ所示,反应的=,曲线(填“a”或“b”)表示使用了催化剂。

     

  2. (2) 下列措施既能加快反应速率,又能提高CO转化率的是____,
    A . 升高温度 B . 增大压强 C . 降低温度 D . 增加投料量
  3. (3) 相同温度下,若已知反应的平衡常数为 , 反应的平衡常数为 , 则反应的化学平衡常数(用含的代数式表示)。
  4. (4) 在恒温恒容密闭容器中按加入反应起始物

    Ⅰ.下列描述不能说明反应达到平衡状态的是

    A.容器内压强不再变化       B.氢气的转化率达到最大值

    C.容器内CO与的浓度相等 D.容器内CO的体积分数不再变化

    Ⅱ.若CO的平衡转化率[]随温度的变化曲线如图Ⅱ所示,R、S两点平衡常数大小:(填“>”、“=”或“<”)。温度下,测得起始压强 , 达平衡时kPa(×物质的量分数)。