【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

（第五课时）
【题15】A、B、C、D四种物质皆易溶于水，且在水溶液中存在如下化学平衡，加入水稀释后，平衡向正反应方向移动的是（B）
A.A＋B C＋D
B.A＋H2O C＋D
C.A＋B C＋H2O
D.A＋2B＋H2O C
【解析】选项A中：加水稀释后，A、B、C、D四种物质被同等程度稀释，所以平衡不移动；选项B中，加水稀释后，A、C、D三种物质的浓度均减小，但水并未变，所以C和D 的有效碰撞几率显著下降，A与水的却不显著。

（对于该反应，也可作如下分析，加水后，水在混合体系中的百分含量增加，相当于水的“浓度”增加，所以平衡向右移动）；同理，选项C中，加水后平衡应左移。

选项D中是一个非可逆反应，加水后平衡不移动。

【题16】在一定条件下，某密闭容器中发生了如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) (正反应为放热反应)，反应达到平衡后SO2、O2、SO3的物质的量之比为３:２:５。

保持其他条件不变，升温后达到平衡时，SO2、O2的物质的量分别为1.4 mol和0.9 mol，此时容器内SO3的物质的量应为（）
A.1.8 mol
B.2 mol
C.2.2 mol
D.2.4 mol
【解析】
【题17】某温度时，把1 mol N2O4气体通入体积为10 L的真空密闭容器中，立即出现棕色，反应进行4 s时NO2的浓度为0.04 mol·L－１，再经过一定时间后，反应达到平衡，这时容器内压强为开始时的1.8倍。

则下列说法正确的是（BD）
A.前4 s中以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－１·s－１
B.在4 s时容器内的压强为开始时的1.2倍
C.在平衡时容器内含N2O4 0.4 mol
D.在平衡时容器内含NO2 1.6 mol
【解析】因为出现红棕色，所以说生成了NO2气体。

2NO2N2O4，4s时，生成的NO2的物质的量是c(NO2)V＝0.04 mol·L－１ 10L＝0.4 mol，则消耗的N2O4是0.2 mol，剩余的N2O4是0.8 mol，这时混合气体的总物质的量是0.4 mol ＋0.8 mol＝1.2 mol。

由压强之比等于物质的量之比可知，4s时容器压强为开始时 1.2倍，前4s中，v(N2O4)＝
1142s L mol 005.0s
4L 10mol 2.0s 4V )O N (n --∙∙=⨯=⨯∆=0.005 mol •L －１•s －１ ；平衡时，混合气体总物质的量＝1 mol ⨯1.8＝1.8 mol ，设这时容器中共有NO2的物质的量为x ，则
剩余N 2O 4的物质的量应是1 mol －x/2，则（1 mol －x/2）＋x ＝1.8 mol ，x=1.6 mol ，则剩余
N 2O 4的物质的量是1 mol －1.6mol/2＝0.2 mol 。

【题18】右图中的曲线是表示其他条件一定时，2NO ＋O 22NO 2（该反应放热）反应中
NO 的转化率与温度的关系曲线，图中标有a 、b 、c 、d 四点，其中表示未达到平衡状态，
且v(正)>v(逆)的点是（）
A.a 点 B,.b 点 C.c 点 D.d 点
【解析】做图形题一定要先弄明白坐标轴及曲线的含义：在曲线上，当温度一定时（横坐标），
n(NO)也一定（纵坐标），所以说，曲线上任意一点均是达平衡状态的点，而曲线外的任一
点均表示未达平衡状态。

在曲线下方的任意一点，如c 点，要想达到同温下的平衡状态（即
由c 点向上引垂直线到曲线的一点），必须使n(NO)增大，即平衡应向右移动，这时
v(正)>v(逆)；同理，在曲线上方的任意一点，v(逆)>v(正)。

【题19】将等物质的量的A 、B 、C 、D 四种物质混合，发生如下反应aA ＋bB cC(s)＋
dD 。

当反应进行一定时间后，测得A 减少了n mol ，B 减少了n/2 mol ，C 增加了３n/２mol ，
D 增加了n mol ，此时达到平衡。

（１） 该化学方程式中各物质的化学计量数为：
a ＝ ，
b ＝ ，
c ＝ ，
d ＝ 。

（２）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态。

A: B: C: D:
（３）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为 反应（填“吸热”或“放热”）。

【解析】各物质的变化量之比等于方程式中对应的计量数之比，所以a ：b ：c ：d ＝n mol ：
n/2 mol ：3n/2 mol ：n mol ＝２：１：３：２。

一般情况下，各物质的计量数之比等于最简整
数比，所以a ＝2，b ＝１，c ＝3，d ＝2。

若只改变压强，而反应速率发生变化，则说明可逆
反应中必有气体存在，但平衡不发生移动，说明反应的气体计量数之和等于生成气体计量数之和（反应物和生成物中各至少有一种气体），物质C为固体，则物质D必为气体。

其计量数为2，则反应物中气体计量数之和为２，则物质A必定是气体物质，B必定为固体和液体。

升温一段时间后，四种物质的物质的量又达相等，则说明平衡向左移动，逆反应为吸热反应，正反应则是放热反应。

【题20】反应2SO2＋O22SO3进行的时间（t）和反应混合气中SO3的质量分数的关系如图所示。

曲线P表示使用了催化剂，曲线Q表示未使用催化剂。

由图可知，催化剂可以，但不能。

【解析】由图中可以看出，使用了催化剂后平衡拐点向前移动（即由Q点到P点），说明到达平衡所用时间缩短了，反应速率加快了；图中P点与Q点中SO3的质量分数未变，说明使用催化剂不能改变达到平衡时SO3的质量分数。

【题21】将２mol H2O和2 mol CO置于1 L密闭容器中，加热至高温，发生如下可逆反应：２H2O２H2＋O2，２CO＋O22CO2
（１）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是和，或和。

（填它们的分子式）
（２）若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n平(O2)＝a mol，n平(CO2)＝b mol，试求n 平(H2O)＝。

（用含a、b的代数式表示）
【解析】由两个方程式可知，两个可逆反应靠O2联系起来，只要知道了O2和另外任意一种气体的平衡浓度，均可求出混合气体的平衡组成。

分析可知，当知道了H2O和H2或CO和CO2的平衡浓度时，由于两个方程无法通过O2建立反应量的关系，所以均不能够求出混合气体的平衡组成。

因而不能同时是这两组。

因n平(CO2)＝b mol，由２CO＋O22CO2可知，达平衡时反应掉的O2是b/2 mol，则反应２H2O２H2＋O2中生成的O2的量为（a＋b/2），消耗的水是2(a＋b/2)mol＝（2a＋b）mol，所以n平(H2O)＝2 mol－(2a＋b)mol＝（2－2a－b）mol。

高温
【题22】在密闭容器中进行下列反应CO2(g)＋C(s) 2CO(g) ΔH>0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：
（１）增加C，平衡，c(CO) 。

（２）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡，c(CO2) 。

（３）通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡，c(CO2) 。

（４）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡，c(CO) 。

【解析】C为固体，增加C，其浓度并不改变，平衡不发生移动；减少容器体积，相当于增大压强，向气体体积减小的方向移动；通入N2不参加反应，并且密闭容器体积和温度不变时，各物质的浓度并不变，平衡不发生移动；其他条件相同，升高温度，平衡向吸热方向移
动。

【题22】常温、常压下，A、B、C、D均为气态。

A和B可发生可逆反应A＋B C＋nD。

若2 mol A和2 mol B混合充入体积可变的密闭容器中，在不同条件下达平衡时C的浓度如下表：
(1)可逆反应中化学计量数n的取值范围是，理由是。

(2)在1⨯105Pa时，D的状态为。

【解析】增加压强，平衡向逆反应方向移动，则气体分子数为1＋1<１＋n，则n>１。

压强从1⨯105 Pa变为2⨯105 Pa时，C浓度应为2.0 mol•L－１，然而由于平衡移动，使C的浓度减小为1.8 mol•L－１，说明此时平衡向逆反应方向移动。

压强从4⨯105 Pa变到5⨯105 Pa时，C的浓度应变为3.2 mol•L－１⨯1.25＝4.0 mol•L－１，然而却变为6.0 mol•L－１，说明此时平衡向正反应方向移动，进一步推知此时D物质在加压条件下变为液态或固态。