【化学】鲁科版选修4《化学反应原理》教案2.4《化学反应条件的优化

（第四课时）【题1】在体积可变的密闭容器中，反应mA(g)＋nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。下列说法中，正确的是（C）A.(m＋n)必定小于pB.(m＋n)必定大于pC.m必定小于pD.m必定大于p【解析】压缩容器的体积，A的转化率降低，说明压强增大时平衡向逆反应方向移动，逆反应是气体体积（气体系数）缩小的反应，即mp。【题２】有效碰撞是指（CD）A.反应物分子间的碰撞B.反应物活化分子间的碰撞C.能发生化学反应的碰撞D.反应物活化分子间有合适取向的碰撞【解析】反应物分子间的碰撞是随时可以发生的，但是只有反应物活化分子之间的碰撞才可能发生化学反应，而能发生化学反应的碰撞就是有效碰撞，这也正是活化分子中有合适取向的碰撞。【题３】可逆反应2NO22NO＋O2在密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（B）①单位时间内生成nmolO2，同时生成2nmolNO②单位时间内生成nmolO2，同时生成2nmolNO2③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为２：２：１的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①③⑤B.②④⑥C.②③④D.③④⑤【解析】化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等。①中当生成nmolO2时，必然同时生成2nmolNO。在任何时刻均是这样。因为两者生成物，且物质的量之比为n(O2)：n(NO)＝１：２，所以不是平衡状态的标志；②中单位时间内生成nmolO2时，由方程式可知必然消耗2nmolNO2，这样单位时间内NO2的消耗量和生成量相等，达到平衡状态；③中主要是针对正反应或逆反应，在任何时刻都有这个比值关系；④中，混合气中只有NO2有颜色，呈红棕色，当混合气体的颜色不再改变时，表示NO2的浓度不再改变，表明达到平衡状态；⑤混合气体的密度等于混合气体的质量除以混合气体的体积。由于反应物和生成物均是气体，由质量守恒定律得反应前后混合气体的质量保持不变，而密闭容器的体积也是固定不变的，所以混合气体密度保持不变，不能由恒定不变的量来判断反应是否达到平衡状态；⑥混合气体的平均相对分子质量为总质量除以总气体物质的量，总质量恒定不变，气体物质的量发生变化，当变到不再改变时，表明达到平衡状态。【题４】在一密闭容器中，反应mA(g)nC(g)＋nB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器容积压缩到原来的一半，当达到新的平衡时，B和C的浓度均是原来的1.8倍，则（A）A.平衡向逆反应方向移动了B.物质A的转化率增加了C.物质C的质量分数增加了D.m2n【解析】由于c＝n/V，当V变为原来的一半时，如果平衡不发生移动，则n不变，c必然是原来的２倍。现在B和C的浓度均是原来的1.8倍，则说明B和C均减少，进而推知平衡向左移动。而物质C的质量分数等于C的质量占混合体系总质量的百分数，而总质量不变，所以C的质量分数减小，物质A的量增加，所以A的转化率减小。而增加压强，平衡向气体体积减小的方向移动，所以m2n。【题５】可逆反应mA(g)＋nBpC(g)＋qD中，A和C都是无色气体，达到平衡后，下列叙述正确的是(D)A.若增加B的量，平衡体系颜色加深，说明D是固体B.增大压强平衡不移动，说明m＋n一定等于p＋qC.升高温度，A的转化率减小，说明正反应是吸热反应D.若B是气体，增大A的量，A、B转化率并不都增大【解析】由方程式可知，BD的凝聚状态不确定选项A中增加B的量，若B是有颜色的气体，则B的量在任何时刻都比原来大，平衡体系颜色应加深，这时D既可以是固体也可以是气体，若D是有颜色的气体，当平衡向右移动之后，平衡体系颜色也加深。选项B中，增大压强平衡不移动，则说明反应物气体计量数之和等于生成物的气体计量数之和，而物质B和D的状态不确定，所以m＋n和p＋q的关系也不确定。选项C中，升高温度，A的转化率减小，表明平衡向左移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应必定是放热反应。选项D中，若物质B是气体，增大A的量，平衡向右移动，B的转化率增大，A的转化率减小。【题６】一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应2A(g)＋B(g)3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB达到平衡后，A的体积分数为a%，其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是（AB）A.2molCB.2molA、1molB和１molHe（不参加反应）C.1molB和1molCD.2molA、3molB和3molC【解析】本题主要考查对等效平衡和平衡移动原理的理解。该反应为反应前后气体体积不变的反应，A项中若将2molC全部转化为A、B，分别得到4/3molA和2/3molB，与起始加入的2molA和2molB比较，相当于少加了B，A的转化率减小，百分含量增加；B项中，加入He对平衡无影响，也相当于少加了B，A的含量增加；由C项的投料情况看，反应只能逆向进行，而1molB对逆向反应有抑制作用，致使A的含量减少；D项若按2molA、2molB和3molC与原来2molA和2molB等效，多余的1molB使A的转化率增大，百分含量减小。【题7】如右图，装有活塞的密闭容器内盛有22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧气（气体体积均在标准状况下测定），保持温度、压强不变，则容器内的密度为（D）A.等于1.369g•L－１B.等于2.054g•L－１C.在等于1.369g•L－１和等于2.054g•L－１之间D.大于2.054g•L－１【解析】2NO＋O2＝2NO2由方程式可以看出，22.4mL一氧化氮与11.2mL氧气恰好完全反应生成NO2，由于存在2NO2N2O4，所以混合气体应该是NO2和N2O4的混合气体，其密度应该大于NO2的而小于N2O4的。在标准状况下，二氧化氮的密度可计算得2.054g•L－１，N2O4等于1.369g•L－１，分析各选项可知答案。【题８】在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应2A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为W％。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA，0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数也为W%，则x值为（BC）A.1B.2C.3D.4【解析】这样题目属于等效平衡的问题。一种平衡状态的建立只与条件有关而与途径无关。在恒容恒温的密闭容器中，若反应前后气体计量数和不相等，要想建立同一种平衡状态，则两组数据值必须完全对应相等，该题中，则有0.6mol＋2/x1.4mol＝2mol，同时必定有0.3mol＋1/x1.4mol＝1mol，解得x＝２，由于n(A)：n(B)＝0.6mol：0.3mol＝2：１，与第一次中物质A、B的物质的量相等，所以，当反应前后计量数和相等时，也符合题意，所以x也可等于3。【题9】一定温度下，反应2SO2＋O22SO3达到平衡时，n(SO2)：n(O2)：n(SO3)＝２：３：４。缩小体积，反应再次达到平衡时，n(O2)＝0.8mol，n(SO3)＝1.4mol，此时SO2的物质的量应是（A）A.0.4molB.0.6molC.0.8molD.1.2mol【解析】缩小体积时，压强增大，平衡向右，设达新平衡时SO2转化的物质的量是x，而原平衡中三者物质的量分别是2a，３a，4a。2SO2＋O22SO3原平衡２a3a4a转化xx/2x新平衡２a－x3a－x/24a＋x3a－x/2＝0.8mol4a＋x＝1.4mol解得a＝0.3molx＝0.2moln(SO2)＝２0.3mol－0.2mol＝0.4mol【题10】在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应２A(g)＋B(g)３C(g)＋D(g)，达到平衡时，C的浓度为amol•L－１。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为amol•L－１的是（）A.4molA＋2molBB.2molA＋1molB＋3molC＋1molDC.3molC＋1molD＋1molBD.3mol＋1molD【解析】思路方法同第８题，即由于反应前后计量数不同，只能取起始条件相同，当反应只从逆反应开始时，与2molA和1molB相当的量只能是3molC和1molD。【题11】在体积固定的密闭容器中进行下列反应，达到平衡后若升高温度，则混合气体平均相对分子质量一定增大的是（D）A.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应)B.2C2H2(g)＋5O2(g)4CO2(g)＋2H2O(g)（正反应为放热反应）C.2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)（正反应为吸热反应）D.4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)（正反应为放热反应）【解析】M＝m(总)／n(总)，A选项中，升高温度，平衡向左移动，m(总)不变，但n(总)减少，所以，M减小；同理，B选项也如此；C选项中，升高温度，平衡向右移动，由于有固体物质生成，所以混合气体的总质量和总物质的量均减少，不能再依据公式判断M的变化，应该采用极限法。由数值可知，平衡右移时，M减小；D选项中，平衡左移，n(总)减小，所以M增大。【题12】决定化学反应速率的主要因素是（B）①温度②压强③催化剂④浓度⑤反应物本身的性质A.①②③④⑤B.⑤C.①④D.①②③④【解析】决定化学反应速率的主要因素，也就是内因就是反应物本身的结构和性质。【题13】下图表示某反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－akJ·mol－１（a0）在某一时间段t0～t6中反应速率与反应过程的曲线图，则氨的百分含量最高的一段时间是（A）A.０～t1B.t2～t3C.t3～t4D.t5～t6【解析】这是一个v～t图分析题。图中：０～t1，是原平衡状态，t1～t2为平衡左移过程，所以氨的百分含量下降，t2又达平衡状态，t2～t3保持平衡；t3～t4为加入催化剂，平衡不移动，正、逆反应速率同等程度增大，氨的百分含量不变，t4～t5为平衡左移过程，氨的百分含量下降，t5～t为又一新平衡阶段，整个过程中，氨的百分含量间断性地下降，所以整个过程中只有在开始阶段氨的百分含量最高。【题14】反应aX(g)＋bY(g)cZ(g)＋dW(g)５min后达到平衡时，X减少nmol·L－１，Y减少n/3mol·L－１。若体系压强增大，W的百分含量不发生变化，则反应物质分子式的化学计量数比a：b：c：d为（D）A.１：３：１：２B.１：３：２：２C.３：１：２：１D.３：１：２：２【解析】由题意知：nmol·L－１：n/3mol·L－１＝a：b，所以a：b=3：1，由于体系增大压强时，物质W百分含量不变，可知平衡不发生移动，可知反应前后气体计量数和相等，所以a：b：c：d＝３：１：２：２或３：１：１：３或３：１：３：１，分析选项，只有D符合。