内容正文:
第21课 化学平衡
普查与练习21Ⅰ 化学平衡与化学反应的方向
1.化学平衡状态的判断方法——“变量不变”
(1)(2020.01浙江选考,2分)已知:N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0。将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。下列可以作为反应达到平衡的判据是
(填序号)。
①气体的压强不变
②v正(N2O4)=2v逆(NO2)
③K不变
④容器内气体的密度不变
⑤容器内颜色不变
答案:①⑤
解析:该反应是一个气体体积增大的反应,恒容密闭容器中,气体的压强不变说明各气体物质的量保持不变,反应达到化学平衡状态,故①正确。v正(N2O4)=2v逆(NO2)正、逆反应速率不相等,说明反应没有达到化学平衡状态,故②错误。温度一定,某一反应的化学平衡常数K是一个定值,则K不变不能说明反应达到化学平衡状态,故③错误。由质量守恒定律可知,反应前后气体质量不变,恒容容器的体积不变,密度始终不变,则密度不变不能说明反应达到化学平衡状态,故④错误。N2O4无色,NO2为红棕色,容器内颜色不变说明各气体浓度保持不变,反应达到化学平衡状态,故⑤正确。
2.应用勒夏特列原理判断化学平衡的移动
(2)(2021辽宁单科,3分)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s) Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
答案:C
解析:根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,则ΔH>0,故A项正确,不符合题意。加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后m(Y)减小,故B项正确,不符合题意。加入等物质的量的Y和Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),温度不变,达新平衡后c(Z)不变,故C项错误,符合题意。加入一定量氩气,加入瞬间,Z的浓度保持不变,正、逆反应速率不变,则平衡不移动,故D项正确,不符合题意。
(3)(2020.07浙江选考,2分)5 mL 0.1mol·L-1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液发生反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq),达到平衡。下列说法不正确的是( )
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C.加入FeSO4固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数K=
答案:D
解析:加入苯振荡,苯将I2萃取到苯层,水溶液中c(I2)减小,平衡正向移动,故A项正确,不符合题意。将5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合,Fe3+与I-物质的量之比为1∶5,参与反应的Fe3+与I-物质的量之比为1∶1,I-远远过量,经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN溶液呈血红色,说明水溶液中仍含有Fe3+,即Fe3+没有完全消耗,表明该化学反应存在限度,故B项正确,不符合题意。FeSO4固体溶于水电离出Fe2+,c(Fe2+)增大,平衡逆向移动,故C项正确,不符合题意。该反应的平衡常数K=,故D项错误,符合题意。
3.化学平衡常数的计算
a.根据平衡浓度计算化学平衡常数
(4)(2023汇编,5分)①CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为 mol2·L-2。(2018全国Ⅱ)
②在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体,t ℃时发生如下反应:
PH4I(s)PH3(g)+HI(g) Ⅰ
4PH3(g)P4(g)+6H2(g) Ⅱ
2HI(g)H2(g)+I2(g) Ⅲ
达平衡时,体系中n(HI)=b mol,n(I2)=c mol,n(H2)=d mol,则t ℃时反应Ⅰ的平衡常数K值为 (用字母表示)。(2019天津理综)
答案:①(2分) ②(b+)b(3分)
解析:①达到平衡时CO2的转化率为50%,则平衡时Δn(CO2)=0.5 mol,根据三段式:
CH4(g) + CO2(g) === 2CO(g) + 2H2(g)
n始 2 mol 1 mol 0 0
Δn 0.5 mol 0.5