《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

4. [2022·河北，16(2)①]工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
I.$CH_{4}(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO(g)+3H_{2}(g)$
II.$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)$
下列操作中，能提高$CH_{4}(g)$平衡转化率的是__________（填字母）。
A. 增加$CH_{4}(g)$用量
B. 恒温恒压下通入惰性气体
C. 移除$CO(g)$
D. 加入催化剂

答案： BC

5. [2022·湖南，16(1)①]在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的$C(s)$和$1\ mol\ H_{2}O(g)$，起始压强为$0.2\ MPa$时，发生下列反应生成水煤气：
I.$C(s)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO(g)+H_{2}(g)$ $\Delta H_{1}= + 131.4\ kJ\cdot mol^{-1}$
II.$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)$ $\Delta H_{2}= - 41.1\ kJ\cdot mol^{-1}$
下列说法正确的是__________。
A. 平衡时向容器中充入惰性气体，反应I的平衡逆向移动
B. 混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C. 平衡时$H_{2}$的体积分数可能大于$\frac{2}{3}$
D. 将炭块粉碎，可加快反应速率

答案： BD
解析：在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变各组分的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A说法不正确；在反应中固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B说法正确；若C(s)和H₂O(g)完全反应全部转化为CO₂(g)和H₂(g)，由C(s)+2H₂O(g)⇌CO₂(g)+2H₂(g)可知，H₂的体积分数的极值为$\frac{2}{3}$，由于可逆反应有一定的限度，因此，平衡时H₂的体积分数不可能大于$\frac{2}{3}$，C说法不正确；将炭块粉碎可以增大其与H₂O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D说法正确。

1. (2023·北京,4)下列事实能用平衡移动原理解释的是 （ ）
A. H₂O₂溶液中加入少量MnO₂固体，促进H₂O₂分解
B. 密闭烧瓶内的NO₂和N₂O₄的混合气体，受热后颜色加深
C. 铁钢放入浓HNO₃中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D. 锌片与稀H₂SO₄反应过程中，加入少量CuSO₄固体，促进H₂的产生

答案： 1.B
解析：A项，H₂O₂溶液中加入少量MnO₂固体，MnO₂作催化剂，加快H₂O₂分解速率，与平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释；B项，存在平衡2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，正反应为放热反应，受热后平衡逆向移动，NO₂浓度增大，颜色加深，能用平衡移动原理解释；C项，铁放入浓HNO₃中发生钝化，加热后铁与浓硝酸反应产生大量红棕色气体，是化学反应的进行，与平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释；D项，锌片与稀H₂SO₄反应过程中，加入少量CuSO₄固体，锌置换出铜，形成原电池，加快反应速率，与平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释。

2. (2022·海南,8)某温度下，反应CH₂=CH₂(g) + H₂O(g)⇌CH₃CH₂OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是 （ ）
A. 增大压强，v正＞v逆，平衡常数增大
B. 加入催化剂，平衡时CH₃CH₂OH(g)的浓度增大
C. 恒容下，充入一定量的H₂O(g)，平衡向正反应方向移动
D. 恒容下，充入一定量的CH₂=CH₂(g)，CH₂=CH₂(g)的平衡转化率增大

答案： 2.C
解析：A项，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即v正＞v逆，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A错误；B项，加入催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率，平衡不移动，CH₃CH₂OH(g)的浓度不变，B错误；C项，恒容下，充入一定量的H₂O(g)，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D项，恒容下，充入一定量的CH₂=CH₂(g)，平衡向正反应方向移动，但CH₂=CH₂(g)的平衡转化率减小，D错误。

3. [2023·新课标卷,29(4)]在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为xH₂ = 0.75、xN₂ = 0.25，另一种为xH₂ = 0.675、xN₂ = 0.225、xAr = 0.10。(物质i的摩尔分数：xi = $\frac{n_i}{n_{总}}$)


①图中压强由小到大的顺序为______________，判断的依据是______________________________。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是______。
③图1中，当p₂ = 20 MPa、xNH₃ = 0.20时，氮气的转化率α = ______________。该温度时，反应$\frac{1}{2}$N₂(g) + $\frac{3}{2}$H₂(g)⇌NH₃(g)的平衡常数Kp = ______________(MPa)⁻¹(化为最简式)。

答案： 3.①$p_{1}＜p_{2}＜p_{3}$ 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 ②图2　③33.33% $\frac{\sqrt{3}}{36}$
解析　①合成氨的反应中，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数：$p_{1}＜p_{2}＜p_{3}$，因此，图中压强由小到大的顺序为$p_{1}＜p_{2}＜p_{3}$。②该反应为气体分子数减小的反应，在相同温度和相同压强下，惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图2。③图1中，进料组成为$x_{H_{2}} = 0.75、x_{N_{2}} = 0.25$，两者物质的量之比为3 : 1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3mol和1mol，达到平衡时氮气的变化量为$x$mol，则有:
$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$
始/mol 1 3 0
变/mol $x$ 3$x$ 2$x$
平/mol 1 - $x$ 3 - 3$x$ 2$x$
当$p_{2}=20MPa、x_{NH_{3}} = 0.20$时，$x_{NH_{3}}=\frac{2x}{4 - 2x}=0.20$，解得$x = \frac{1}{3}$，则氮气的转化率$\alpha=\frac{\frac{1}{3}}{1}\approx33.33\%$，平衡时$N_{2}、H_{2}、NH_{3}$的物质的量分别为$\frac{2}{3}mol、2mol、\frac{2}{3}mol$，其物质的量分数分别为$\frac{1}{5}、\frac{3}{5}、\frac{1}{5}$，则该温度下$K_{p}'=\frac{(\frac{1}{5}p_{2})^{2}}{\frac{1}{5}p_{2}\times(\frac{3}{5}p_{2})^{3}}=\frac{1}{3\times12^{2}}(MPa)^{-2}$，因此，该温度时反应$\frac{1}{2}N_{2}(g)+\frac{3}{2}H_{2}(g)\rightleftharpoons NH_{3}(g)$的平衡常数$K_{p}=\sqrt{K_{p}'}=\frac{\sqrt{3}}{36}(MPa)^{-1}$。