课程07 影响化学平衡的因素【暑假辅导班】2024年新高二化学暑假 课程(人教版选择性必修一)
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特供
内容正文:
课程07 影响化学平衡的因素
1.了解化学平衡移动的概念和影响平衡移动的因素。
2.了解浓度、压强、温度等因素的改变对化学平衡移动的影响,并能够利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向。
3.掌握勒夏特列原理及其应用。
重点:浓度、压强、温度等因素的对化学平衡移动的影响
难点:浓度、压强、温度等因素的对化学平衡移动的影响
1、浓度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究【实验2-1】
实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡
Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
实验步骤
实验现象
a试管
b试管
c试管
保持红色
溶液红色变浅
溶液颜色红色加深
实验结论
实验表明,当向平衡混合物中加人铁粉或硫氰化钾溶液后,溶液的颜色都发生了变化,这说明 发生了变化。
【思考与讨论】
Ⅰ、在上述实验中,化学平衡状态是否发生了变化?你是如何判断的?
Ⅱ、反应物或生成物浓度的改变是怎样影响化学平衡状态的?结合【实验2-1】的现象分析
颜色变化
本质原因
结合物质浓度变化分析平衡变化
b试管
红色变浅
c[Fe(SCN)3]
c试管
红色加深
c[Fe(SCN)3]
(2)化学平衡的移动:在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的 也会随着改变,直至达到新的平衡状态。这种 的过程叫作化学平衡的移动。
(3)浓度对化学平衡的影响:当其他条件不变时:
①c(反应物)增大或c(生成物)减小,平衡向 方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向 方向移动。
【综合分析】浓度对化学平衡的影响
化学平衡
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小反应物浓度
减小生成物浓度
移动方向
速率变化
v-t图像
请画出t1时刻改变条件之后的图像
说明
固体和液体的浓度为常数,改变其量,对化学平衡无影响
【归纳整理】化学平衡移动与化学反应速率的关系
①v正>v逆:平衡 移动。②v正<v逆:平衡 移动。
③v正=v逆:平衡 移动。
(4)根据浓度商和平衡常数判断移动方向
浓度改变
Q值变化
Q与K的相对大小
移动方向
增大c(反应物)
平衡向 反应方向移动
减小c(生成物)
增大c(生成物)
平衡向 反应方向移动
减小c(反应物)
(5)应用:在工业生产中,适当增大 的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,可提高价格较高的原料的 ,从而降低生产成本。
2、压强对化学平衡的影响
(1)实验探究【实验2-2】
实验原理
NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
2NO2N2O4
(红棕色) (无色)
实验装置
实验操作
及现象
体系压强减小
体系压强增大
活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处
活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处
气体颜色先变浅,又逐渐变深
气体颜色先变深,又逐渐变浅
解释及
结论
变浅:活塞外拉,管内体积增大,浓度 ;
变深:生成了更多的NO2,平衡向 方向移动。
变深:活塞内推,管内体积减小,浓度 ;
变浅:消耗了更多的NO2,平衡向 方向移动。
(2)压强对化学平衡的影响规律
对于有气体参与的可逆反应,在其他条件不变时:
①增大压强,化学平衡向气体体积 的方向移动。
②减小压强,化学平衡向气体体积 的方向移动。
【综合分析】压强对化学平衡的影响
化学平衡
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
反应特点
m+n>p+q
m+n<p+q
压强变化
加压
减压
加压
减压
移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
速率变化
v-t图像
说明
当平衡混合物中都是 或 物质时,改变压强化学平衡一般不发生移动。
【深度思考】对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 若m+n=p+q,当反应达到平衡后,其他条件不变,在t1时刻增大压强或减小压强,平衡将如何变化?请画出对应时间速率图像并解释原因。
(1)图像:
(2)解释原因:
①若增大压强(缩小容积): 。
②若减小压强(增大容积) : 。
3.温度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究【实验2-3】
实验原理
ΔH=-56.9 kJ·mol-1
实验步骤
实验现象
热水中混合气体颜色加深
冰水中混合气体颜色变浅
实验结论
混合气体受热颜色加深,说明NO2浓度 ,即平衡向 反应方向移动
混合气体被冷却时颜色变浅,说明NO2浓度 ,即平衡向 反应方向移动
规律总结
当其他条件不变时:
温度升高,平衡向 反应方向移动;
温度降低,平衡向 反应方向移动。
说明
任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热),所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
(2)用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响
反应类型
mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0
改变条件
升高温度
降低温度
移动方向
速率变化
升高温度,v′正、v′逆均增大,但吸热反应方向的v′逆增大幅度大,即v′逆>v′正。
t1时刻,降低温度,v′正、v′逆均减小,但吸热反应方向的v′逆减小幅度大,即v′正>v′逆。
v-t图像
4.催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时:①催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成;
②但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(2)用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响
【提示】t1时刻,加入催化剂,v′正、v′逆同等倍数增大,则v′正=v′逆。
【整理提升】用速率分析化学平衡移动的一般思路
勒夏特列原理
1.定义:如果改变影响平衡的一个条件(如___________、___________或___________),则平衡将向着能够___________这种改变的方向移动。
2.适用范围
(1)勒夏特列原理仅适用已达到平衡的反应体系,不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据勒夏特列原理进行判断。
1.下列实验方案设计不能达到对应实验目的是
A
B
实验目的
探究浓度对化学平衡的影响
探究温度对化学平衡的影响
实验方案设计
C
D
实验目的
探究温度对反应速率的影响
探究浓度对反应速率的影响
实验方案设计
A.A B.B C.C D.D
2.如图所示,用50mL注射器吸入20mLNO2和N2O4的混合气体(使注射器的活塞位于I处),将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处,观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到I处及从I处拉到Ⅱ处时,观察管内混合气体颜色的变化。下列说法正确的是
A.将活塞从I处拉到Ⅱ处时,NO2气体增多,管内混合气体颜色变深
B.若将活塞控制在Ⅱ处,将注射器放入热水中,管内气体颜色变浅
C.将活塞从I处拉到Ⅱ处时,证明了其他条件不变时,增大压强,平衡向气体减小的方向移动
D.将活塞从Ⅱ处推到I处时,红色先瞬间变深,然后又稍微变浅
3.对已达平衡的下列反应2X(g)+Y(g) 2Z(g),增大压强时,对反应产生的影响是
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
4.下列事实不能用勒夏特列原理(平衡移动原理)解释的有
①实验室常用排饱和NaCl溶液的方法收集Cl2
②铁在潮湿的空气中易生锈
③对于2HI(g) H2(g)+I2(g),达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
④合成氨反应,为提高原料的转化率,理论上应采取降低温度的措施
⑤合成氨时将氨液化分离,可提高原料的转化率
A.①② B.②③
C.③④ D.②④
5.已知反应达平衡时,,其他条件不变,若容器扩大到原来的2倍,再次达平衡时,下列说法正确的是
A.反应向逆方向移动 B.可能是固体或液体
C.系数一定大于 D.再次平衡时,平衡常数增大
6.一定条件下存在反应:。图1、图2表示起始时容器甲、丙体积都是V,容器乙、丁体积都是;向甲、丙内都充入2amolSO2和amolO2并保持恒温;向乙、丁内都充入amolSO2和0.5amolO2并保持绝热(即与外界无热量交换),在一定温度时开始反应。
下列说法正确的是
A.图1达平衡时,:甲=乙
B.图1达平衡时,平衡常数K:甲<乙
C.图2达平衡时,所需时间:丙<丁
D.图2达平衡时,的体积分数:丙>丁
基础卷
7
未命名
一、单选题
1.从一种植物的花中提取的一种有机物可用表示,在溶液中存在电离平衡:(红色)(黄色),故可用作酸碱指示剂。在该有机物的水溶液中加入下列物质,能使其显黄色的是
A.气体 B.碳酸钠 C.氯化钠 D.过氧化钠
2.对已经达到化学平衡的可逆反应4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g),其它条件不变,扩容减小压强,下列叙述正确的是 ( )
A.平衡向正反应方向移动,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.平衡向正反应方向移动,K值增大
C.各物质的浓度都减小,产物的物质的量增加
D.正、逆反应速率都减小,向逆反应方向移动
3.下列可逆反应达到平衡时,降低温度,平衡向正反应方向移动的是
A.CO+NO2CO2+NO ΔH<0
B.3O22O3 ΔH>0
C.PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0
D.N2O3N2O+O2 ΔH>0
4.将CaCO3放入密闭的真空容器中,反应:CaCO3 (s) CaO(s)+CO2(g)达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是
A.平衡常数减小 B.CaO物质的量不变 C.CO2浓度不变 D.CO2浓度变大
5.已知:重铬酸钾()具有强氧化性,其还原产物在水溶液中呈绿色。在溶液中存在下列平衡:(橙色)(黄色)。用溶液进行如图所示实验,下列说法不正确的是
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变为黄色
B.②中被还原
C.对比②和④可知,酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%溶液至过量,溶液变为橙色
6.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
①增加C的量 ②保持体积不变,充入N2使体系压强增大
③将容器的体积缩小一半 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③ C.①② D.③④
7.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得A的浓度为0.5,保持温度不变,将容器的容积缩小为原来的一半,再次达到平衡时,测得A的浓度为0.8。下列叙述正确的是
A. B.C的浓度减小 C.B的转化率减小 D.平衡常数增大
8.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.溴水中有化学平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
B.合成氨反应(正反应为放热反应),为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施
C.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)(正反应放热),平衡后,升高温度体系颜色变深
D.对于2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡后,缩小容器容积可使体系颜色变深
9.已知反应:,把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水中,把烧瓶B放入冰水中,如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应的逆反应为放热反应
10.在某密闭容器中发生:2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g),反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.在D点时v 正<v逆
B.反应2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)的∆H>0
C.若B、C点的平衡常数分别为KB、KC,则KB=KC
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
二、填空题
11.已知反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),当反应达到平衡后,改变压强,其反应速率的变化曲线分别如图所示。
回答下列问题:
(1)①表示改变压强的方式是 (填“增大”或“减小”,下同)压强,化学平衡 (填“正向”“逆向”或“不”,下同)移动,m+n (填“>”“<”或“=”,下同)p+q。
(2)②表示改变压强的方式是 压强,化学平衡 移动,m+n p+q。
(3)③表示改变压强的方式是 压强,化学平衡 移动,m+n p+q。
12.工业合成氨原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),在T1 ℃时,向2 L恒容密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2发生上述反应,测得N2的体积分数φ(N2)随时间(t)的变化如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
φ(N2)
0.250
0.225
0.210
0.203
0.200
0.200
请回答下列问题:
(1)0~40 min内,用H2表示该反应的平均速率为 。
(2)N2的平衡转化率为 (保留三位有效数字)。
(3)若反应开始时,容器内的压强为0.6 MPa,则第40 min末时容器内的压强为 MPa;该反应在T1℃时的压强平衡常数Kp= (MPa)-2。
(4)T1℃时,向该容器中投入三种成分的浓度如下:
物质
N2
H2
NH3
c/(mol·L-1)
2
5
3
该时刻,正、逆反应速率的大小关系为:v正(N2) v逆(N2)(填“>”“<”或“=”)。
提升卷
1.下列叙述中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.红棕色的,加压后颜色先变深后变浅
B.,高压比常压有利于合成
C.工业制取金属钾:,选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
D.加入催化剂有利于氨的合成
2.在恒容密闭容器中A(g)+3B(g)⇌2C(g)ΔH<0达平衡后,将气体混合物的温度降低,下列叙述中正确的是
A.容器中混合气体的平均相对分子质量减小
B.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率都变小,C的百分含量增加
D.混合气体密度的变化情况,可以作为判断反应是否再次达平衡的依据
3.在一定条件下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到了平衡,改变某一条件,发生下述变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是
A.v(SO2)增大 B.v(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化 D.SO3的质量不变
4.在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是
A.H+浓度减小,HClO浓度减小 B.H+浓度增大,HClO浓度增大
C.H+浓度减小,HClO浓度增大 D.H+浓度增大,HClO浓度减小
5.反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况下,不会使平衡发生移动的是
A.温度、容积不变时,通入SO2气体
B.将NH4HS固体全部移走
C.保持温度和容器体积不变,充入氮气
D.保持温度和压强不变,充入氮气
6.10 mL 0.1 mol·L-1KI溶液与5 mL 0.1 mol·L-1FeCl3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.加入少量氯化钾固体,平衡不移动
B.加适量水稀释,平衡正向移动
C.经过CCl4多次萃取分离后,向水溶液中滴加KSCN溶液,若溶液出现血红色,证明该化学反应存在限度
D.该反应的平衡常数K=
7.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是
①已达平衡的反应,当增加反应物的物质的量时,平衡一定向正反应方向移动
②已达平衡的反应,当增大的浓度时,平衡向正反应方向移动,的转化率一定升高
③有气体参加的反应平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动
A.①④ B.①②③ C.②③④ D.①②③④
8.右图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态I后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡Ⅱ时浓度不相等
9.某同学为探究浓度对化学平衡的影响设计了如下实验:已知:
反应i:
反应ii:(黄色)
下列说法不正确的是
A.观察到现象a比现象c中红色更深,即可证明增加反应物浓度,反应i平衡正向移动
B.观察到现象b比现象c中红色浅,即可说明反应i平衡逆向移动,反应ⅱ平衡正向移动
C.进行IV对比实验的主要目的是防止出于溶液体积变化引起各离子浓度变化而干扰实验结论得出
D.III中溶液一开始无,12小时后检出,可能的原因是还原的速率较慢,反应ⅱ速率较快
10.在密闭容器中发生反应CH4(g)+ H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH>0,测得随反应时间的变化如图所示。下列判断不正确的是
A.0~5min内,v(CH4)=0.1mol·L-1·min-1
B.10min时,改变的外界条件可能是温度
C.恒温下,缩小容器体积,达到新平衡时n(H2)比原平衡时的小
D.10~12min时间内,反应的平衡常数逐渐减小
二、填空题
11.能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛地开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在300 ℃、5 MPa条件下,将0.20 mol CO与0.58 mol H2的混合气体充入2L密闭容器中发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
(1)列式计算300 ℃时该反应的平衡常数K= 。
(2)300 ℃时,将0.50mol CO、1.00 mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将___________(填字母,下同) 。
A.向正反应方向进行 B.向逆反应方向进行
C.处于平衡状态 D.无法判断
(3)下列措施可提高甲醇产率的是___________。
A.压缩容器体积 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入0.20 mol CO和0.58 mol H2
12.(1)25℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如表:
热化学方程式
平衡常数
①
②
③
则该温度下, (用a和b表示)。
(2)25℃时,在体积为2L的恒容密闭容器中通入和发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图I实线所示,则 (填“﹥”“﹤”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图I虚线所示,则改变的条件是 。图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(1gK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是 (填“甲”或“乙”),a值为 。25℃时测得反应③在某时刻,、、的浓度分别为0.8、0.1、03,则此时V正 V逆(填“>”“<”或“=”)
(
1
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$$ 课程07 影响化学平衡的因素
1.了解化学平衡移动的概念和影响平衡移动的因素。
2.了解浓度、压强、温度等因素的改变对化学平衡移动的影响,并能够利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向。
3.掌握勒夏特列原理及其应用。
重点:浓度、压强、温度等因素的对化学平衡移动的影响
难点:浓度、压强、温度等因素的对化学平衡移动的影响
1、浓度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究【实验2-1】
实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡
Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
实验步骤
实验现象
a试管
b试管
c试管
保持红色
溶液红色变浅
溶液颜色红色加深
实验结论
实验表明,当向平衡混合物中加人铁粉或硫氰化钾溶液后,溶液的颜色都发生了变化,这说明平衡混合物的组成发生了变化。
【思考与讨论】
Ⅰ、在上述实验中,化学平衡状态是否发生了变化?你是如何判断的?
Ⅱ、反应物或生成物浓度的改变是怎样影响化学平衡状态的?结合【实验2-1】的现象分析
颜色变化
本质原因
结合物质浓度变化分析平衡变化
b试管
红色变浅
c[Fe(SCN)3]减小
加入Fe粉,Fe与Fe3+ 发生反应,c(Fe3+ )减小,平衡向逆反应方向移动,使c[Fe(SCN)3]减小
c试管
红色加深
c[Fe(SCN)3]增大
加入浓度较大的KSCN溶液,c(SCN‾)增大,溶液颜色变深,平衡向正反应方向移动,使c[Fe(SCN)3]增大
(2)化学平衡的移动:在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,
(
1
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平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫作化学平衡的移动。
(3)浓度对化学平衡的影响:当其他条件不变时:
①c(反应物)增大或c(生成物)减小,平衡向正反应方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向逆反应方向移动。
【综合分析】浓度对化学平衡的影响
化学平衡
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小反应物浓度
减小生成物浓度
移动方向
正反应方向
逆反应方向
逆反应方向
正反应方向
速率变化
v(正)增大,v(逆)瞬间不变、随后增大,v(正)′>v(逆)′
v(正)瞬间不变、
随后增大,v(逆)增大,v(正)′<v(逆)′
v(正)减小,v(逆)瞬间不变,随后减小,v(正)′<v(逆)′
v(正)瞬间不变、随后减小,v(逆)减小,v(正)′>v(逆)′
v-t图像
请画出t1时刻改变条件之后的图像
说明
固体和液体的浓度为常数,改变其量,对化学平衡无影响
【归纳整理】化学平衡移动与化学反应速率的关系
①v正>v逆:平衡向正反应方向移动。
②v正<v逆:平衡向逆反应方向移动。
③v正=v逆:平衡 不 移动。
(4)根据浓度商和平衡常数判断移动方向
浓度改变
Q值变化
Q与K的相对大小
移动方向
增大c(反应物)
Q减小
Q<K
平衡向正反应方向移动
减小c(生成物)
增大c(生成物)
Q增大
Q>K
平衡向逆反应方向移动
减小c(反应物)
(5)应用:在工业生产中,适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,可提高价格较高的原料的转化率,从而降低生产成本。
2、压强对化学平衡的影响
(1)实验探究【实验2-2】
实验原理
NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
2NO2N2O4
(红棕色) (无色)
实验装置
实验操作
及现象
体系压强减小
体系压强增大
活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处
活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处
气体颜色先变浅,又逐渐变深
气体颜色先变深,又逐渐变浅
解释及
结论
变浅:活塞外拉,管内体积增大,浓度变小 ;
变深:生成了更多的NO2,平衡向逆方向移动。
变深:活塞内推,管内体积减小,浓度增大;
变浅:消耗了更多的NO2,平衡向正方向移动。
(2)压强对化学平衡的影响规律
对于有气体参与的可逆反应,在其他条件不变时:
①增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动。
②减小压强,化学平衡向气体体积增大的方向移动。
【综合分析】压强对化学平衡的影响
化学平衡
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
反应特点
m+n>p+q
m+n<p+q
压强变化
加压
减压
加压
减压
移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
速率变化
v正、v逆同时增大,且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,且v′逆>v′正
v正、v逆同时增大,且v′逆>v′正
v正、v逆同时减小,且v′正>v′逆
v-t图像
说明
当平衡混合物中都是固体或纯液体物质时,改变压强化学平衡一般不发生移动。
【深度思考】对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 若m+n=p+q,当反应达到平衡后,其他条件不变,在t1时刻增大压强或减小压强,平衡将如何变化?请画出对应时间速率图像并解释原因。
(1)图像:
(2)解释原因:
①若增大压强(缩小容积):浓度增大,v′正、v′逆均增大,且v′正=v′逆,平衡不移动,如图上线。
②若减小压强(增大容积) :浓度减小,v′正、v′逆均减小,且v′正=v′逆,平衡不移动,如图下线。
3.温度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究【实验2-3】
实验原理
ΔH=-56.9 kJ·mol-1
实验步骤
实验现象
热水中混合气体颜色加深
冰水中混合气体颜色变浅
实验结论
混合气体受热颜色加深,说明NO2浓度增大,即平衡向逆反应方向移动
混合气体被冷却时颜色变浅,说明NO2浓度减小,即平衡向正反应方向移动
规律总结
当其他条件不变时:
温度升高,平衡向吸热反应方向移动;
温度降低,平衡向放热反应方向移动。
说明
任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热),所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
(2)用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响
反应类型
mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0
改变条件
升高温度
降低温度
移动方向
逆向移动
正向移动
速率变化
升高温度,v′正、v′逆均增大,但吸热反应方向的v′逆增大幅度大,即v′逆>v′正。
t1时刻,降低温度,v′正、v′逆均减小,但吸热反应方向的v′逆减小幅度大,即v′正>v′逆。
v-t图像
4.催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时:
①催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成;
②但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(2)用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响
【提示】t1时刻,加入催化剂,v′正、v′逆同等倍数增大,则v′正=v′逆。
【整理提升】用速率分析化学平衡移动的一般思路
勒夏特列原理
1.定义:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.适用范围
(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系,不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据勒夏特列原理进行判断。
1.下列实验方案设计不能达到对应实验目的是
A
B
实验目的
探究浓度对化学平衡的影响
探究温度对化学平衡的影响
实验方案设计
C
D
实验目的
探究温度对反应速率的影响
探究浓度对反应速率的影响
实验方案设计
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.重铬酸钾溶液中存在如下平衡:,加入氢离子会使平衡逆向移动,加入氢氧根,会使平衡正向移动,图中氢离子和氢氧根浓度相同,故可以探究浓度对化学平衡的影响,A不符合题意;
B.气体中NO2中存在平衡:,图示只有温度不同,可以探究温度对化学平衡的影响,B不符合题意;
C.如图所示,图中除了温度不同外,其他条件完全相同,可以探究温度对反应速率的影响,C不符合题意;
D.硫代硫酸钠与硫酸反应的离子方程式为:,硫代硫酸钠的物质的量为,2mL0.5mol/L硫酸溶液中的氢离子的物质的量为:,此时硫酸过量,5mL的硫酸也过量,两者都能完全反应,不能比较浓度对反应速率的影响,D符合题意;
故选D。
2.如图所示,用50mL注射器吸入20mLNO2和N2O4的混合气体(使注射器的活塞位于I处),将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处,观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到I处及从I处拉到Ⅱ处时,观察管内混合气体颜色的变化。下列说法正确的是
A.将活塞从I处拉到Ⅱ处时,NO2气体增多,管内混合气体颜色变深
B.若将活塞控制在Ⅱ处,将注射器放入热水中,管内气体颜色变浅
C.将活塞从I处拉到Ⅱ处时,证明了其他条件不变时,增大压强,平衡向气体减小的方向移动
D.将活塞从Ⅱ处推到I处时,红色先瞬间变深,然后又稍微变浅
【答案】D
【详解】A.在20 mL的密闭容器中存在NO2和N2O4的混合气体的可逆反应:2NO2(g)N2O4(g),当将活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处时,气体的体积增大,使气体浓度减小,混合气体颜色变浅,由于气体体积扩大,导致体系的压强减小,化学平衡向逆反应方向移动,又使c(NO2)有所增加,因此混合气体颜色加深,故当活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处时时,观察到管内混合气体的颜色变化为:气体颜色先变浅又逐渐变深,A错误;
B.若将活塞控制在Ⅱ处,将注射器放入热水中,升高温度,2NO2(g)N2O4(g) ,平衡逆向移动,管内气体颜色变深,B错误;
C.将活塞从I处拉到Ⅱ处时,证明了其他条件不变时,减小压强,平衡向气体增大的方向移动,C错误;
D.若再把活塞从Ⅱ处推回I处,过程中由于体积缩小,注射器中颜色先变深,后由于平衡正向移动,颜色后又变浅,D正确;
故选D。
3.对已达平衡的下列反应2X(g)+Y(g) 2Z(g),增大压强时,对反应产生的影响是
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
【答案】D
【详解】增大压强,反应物和生成物的浓度增大,故正逆反应速率均增大,该反应正向为气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动;
答案选D。
4.下列事实不能用勒夏特列原理(平衡移动原理)解释的有
①实验室常用排饱和NaCl溶液的方法收集Cl2
②铁在潮湿的空气中易生锈
③对于2HI(g) H2(g)+I2(g),达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
④合成氨反应,为提高原料的转化率,理论上应采取降低温度的措施
⑤合成氨时将氨液化分离,可提高原料的转化率
A.①② B.②③
C.③④ D.②④
【答案】B
【分析】勒夏特列原理的内容为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动.使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,否则勒夏特列原理不适用。
【详解】①氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,该反应存在溶解平衡,饱和食盐水中含有氯化钠电离出的氯离子,抑制了氯气的溶解,实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气,能用勒夏特列原理解释,故①不选;
②该反应不是可逆反应,不能用勒夏特列原理解释,故②选;
③该反应是气体分子数不变的反应,缩小容器体积,平衡不移动,颜色变深是由体积变小使碘浓度增大引起的,不能用勒夏特利原理解释,故③选;
④该反应为放热的可逆反应,降低温度平衡向着正向移动,提高了氨的产率,能够用勒夏特列原理解释,故④不选;
⑤将氨液化分离,生成物浓度减小,平衡向着正向移动,可提高原料的利用率,能够用勒夏特列原理解释,故⑤不选;
故选:B。
5.已知反应达平衡时,,其他条件不变,若容器扩大到原来的2倍,再次达平衡时,下列说法正确的是
A.反应向逆方向移动 B.可能是固体或液体
C.系数一定大于 D.再次平衡时,平衡常数增大
【答案】B
【详解】A.,其他条件不变,容器扩大到原来的2倍,若平衡不移动,则c(X)=0.15>0.1,说明平衡正向移动,故A错误;
B.增大体积,即减小压强,平衡正向移动,说明正反应方向气体体积增大,Y可能是固体或液体或气体,若Y为气体,满足n<p,故B正确;
C.由B项可知,该反应正反应方向气体体积增大,若Y为固体或液体,系数不一定大于,故C错误;
D.平衡常数只受温度影响,温度不变,再次平衡时,平衡常数不变,故D错误;
故选B。
6.一定条件下存在反应:。图1、图2表示起始时容器甲、丙体积都是V,容器乙、丁体积都是;向甲、丙内都充入2amolSO2和amolO2并保持恒温;向乙、丁内都充入amolSO2和0.5amolO2并保持绝热(即与外界无热量交换),在一定温度时开始反应。
下列说法正确的是
A.图1达平衡时,:甲=乙
B.图1达平衡时,平衡常数K:甲<乙
C.图2达平衡时,所需时间:丙<丁
D.图2达平衡时,的体积分数:丙>丁
【答案】D
【分析】恒温恒压条件下,甲和乙为等效平衡,容器乙为绝热恒压容器,由二氧化硫与氧气的反应为放热反应可知,保持绝热的乙容器相对于甲容器为升高温度,温度升高,平衡向逆反应方向移动,则乙容器中二氧化硫浓度大于甲容器、反应的化学平衡常数小于甲容器;恒温恒容条件下,丙和丁为等效平衡,容器丁为绝热恒容容器,保持绝热的丁容器相对于丙容器为升高温度,升高温度,化学反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,则丁容器的反应速率快于丙容器、三氧化硫的体积分数小于丙容器。
【详解】A.由分析可知,乙容器中二氧化硫浓度大于甲容器,故A错误;
B.由分析可知,乙容器中反应的化学平衡常数小于甲容器,故B错误;
C.由分析可知,丁容器的反应速率快于丙容器,故C错误;
D.由分析可知,丁容器的三氧化硫的体积分数小于丙容器故D正确;
故选D。
基础卷
一、单选题
1.从一种植物的花中提取的一种有机物可用表示,在溶液中存在电离平衡:(红色)(黄色),故可用作酸碱指示剂。在该有机物的水溶液中加入下列物质,能使其显黄色的是
A.气体 B.碳酸钠 C.氯化钠 D.过氧化钠
【答案】B
【详解】加入某物质后溶液呈黄色,说明题述电离平衡向右移动,可能是降低了氢离子的浓度,符合要求的是;过氧化钠具有漂白性,加入后会使溶液先变黄后褪色;
故选B。
2.对已经达到化学平衡的可逆反应4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g),其它条件不变,扩容减小压强,下列叙述正确的是 ( )
A.平衡向正反应方向移动,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.平衡向正反应方向移动,K值增大
C.各物质的浓度都减小,产物的物质的量增加
D.正、逆反应速率都减小,向逆反应方向移动
【答案】C
【分析】扩大体积减小压强,平衡正向移动,减小压强,正、逆反速率均减小,据此分析。
【详解】A、由分析可知,平衡正向移动,正逆反速率均减小,逆反应速率减小更多,故A错误;
B、平衡正向移动,但温度不变,即K不变,故B错误;
C、扩大体积,各物质的物质的量浓度都减小,平衡正向移动,产物的物质的量增大,故C正确;
D、由分析可知,平衡正向移动,正逆反速率均减小,故D错误;
故选C。
3.下列可逆反应达到平衡时,降低温度,平衡向正反应方向移动的是
A.CO+NO2CO2+NO ΔH<0
B.3O22O3 ΔH>0
C.PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0
D.N2O3N2O+O2 ΔH>0
【答案】A
【详解】根据勒夏特列原理可知,降低温度化学平衡向着放热反应(<0)的方向移动,故答案为:A。
4.将CaCO3放入密闭的真空容器中,反应:CaCO3 (s) CaO(s)+CO2(g)达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是
A.平衡常数减小 B.CaO物质的量不变 C.CO2浓度不变 D.CO2浓度变大
【答案】C
【详解】A.平衡常数K和温度有关,温度不变,平衡常数不变,A错误;
B.缩小容器容积,压强增大,平衡逆向移动,n(CaO)减小,B错误;
C.K=c(CO2),K不变,则c(CO2)也不变,C正确;
D.c(CO2)不变,D错误;
故选C。
5.已知:重铬酸钾()具有强氧化性,其还原产物在水溶液中呈绿色。在溶液中存在下列平衡:(橙色)(黄色)。用溶液进行如图所示实验,下列说法不正确的是
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变为黄色
B.②中被还原
C.对比②和④可知,酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%溶液至过量,溶液变为橙色
【答案】D
【分析】在70%H2SO4酸性环境下能氧化C2H5OH,本身被还原得到绿色水溶液;在30%NaOH碱性环境下,不能氧化C2H5OH。
【详解】A.在平衡体系中加入70%溶液,平衡逆向移动,重铬酸根离子浓度增大,①中溶液橙色加深,加入30%溶液,平衡正向移动,③中溶液变为黄色,A正确;
B.②中溶液变成绿色,被还原成,B正确;
C.②是酸性条件,④是碱性条件,酸性条件下可氧化乙醇,而碱性条件下不能,说明酸性条件下氧化性强,C正确;
D.若向④溶液中加入70%溶液至过量,酸性条件下可以氧化乙醇,溶液变成绿色,D不正确;
故选D。
6.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
①增加C的量 ②保持体积不变,充入N2使体系压强增大
③将容器的体积缩小一半 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③ C.①② D.③④
【答案】C
【详解】①C在该反应中是固体,增加固体的量不会影响反应物浓度等,不会改变化学反应速率;
②N2不参加化学反应,保持体积不变,充入N2不会改变反应物分压,化学反应速率不变;
③压缩体积将使参加反应的物质浓度增大,化学反应速率将增大;
④N2不参加化学反应,保持压强不变,充入N2使容器体积变大,参加反应的各物质的分压将减小,化学反应速率将减小;
综上所述,条件的改变对其反应速率几乎无影响的是①②,故答案为C。
7.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得A的浓度为0.5,保持温度不变,将容器的容积缩小为原来的一半,再次达到平衡时,测得A的浓度为0.8。下列叙述正确的是
A. B.C的浓度减小 C.B的转化率减小 D.平衡常数增大
【答案】A
【详解】A.保持温度不变,将容器的容积缩小为原来的一半,若平衡不移动,则A的浓度应为1.0,而此时A的浓度为0.8,说明增大压强平衡向正反应方向移动,则,A正确;
B.容器容积缩小则C的浓度增大,B错误;
C.平衡正向移动则B的转化率增大,C错误;
D.温度不变,则平衡常数不变,D错误;
故选A。
8.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.溴水中有化学平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
B.合成氨反应(正反应为放热反应),为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施
C.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)(正反应放热),平衡后,升高温度体系颜色变深
D.对于2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡后,缩小容器容积可使体系颜色变深
【答案】D
【详解】A. 溴水中有化学平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,银离子与溴离子反应生成溴化银沉淀,溴离子浓度减小,平衡正向移动,导致溴单质浓度减小,故溶液颜色变浅,故A不符合;
B. 合成氨反应,正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,可提高氨的产率,故B不符合;
C. 反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)的正反应放热,平衡后,升高温度,平衡逆向移动,NO2的浓度增大,故体系颜色变深,故C不符合;
D. 对于2HI(g)H2(g)+I2(g),达到平衡后,缩小容器容积,平衡不发生移动,不能用勒夏特列原理解释,但是体积减小,各气体浓度增大,体系颜色变深,故D符合;
故选D。
9.已知反应:,把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水中,把烧瓶B放入冰水中,如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应的逆反应为放热反应
【答案】D
【详解】A.升高温度,正、逆反应速率都加快,A正确;
B.B烧杯内放的是冰水,温度降低,烧瓶内气体颜色变浅,说明降低温度,化学平衡向生成N2O4的正方向移动,导致B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,B正确;
C.容器的容积不变,混合气体的质量不变,则A、B两个烧瓶内气体的密度都不变,C正确;
D.放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动,降低温度平衡向生成N2O4的方向移动,故的正反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,D错误;
故合理选项是D。
10.在某密闭容器中发生:2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g),反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.在D点时v 正<v逆
B.反应2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)的∆H>0
C.若B、C点的平衡常数分别为KB、KC,则KB=KC
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
【答案】D
【详解】A.在D点时欲使反应达到平衡状态,同一温度下,需增大SO3的百分含量,即反应朝正向进行,故v正>v逆,A错误;
B.温度越高,SO3的百分含量越小,平衡左移,正反应是放热的,△H<0,B错误;
C.B、C点的温度不同,升温平衡左移,K减小,C错误;
D.恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,使容积变大,相当于扩大容积平衡向左移动,D正确;
故选D。
二、填空题
11.已知反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),当反应达到平衡后,改变压强,其反应速率的变化曲线分别如图所示。
回答下列问题:
(1)①表示改变压强的方式是 (填“增大”或“减小”,下同)压强,化学平衡 (填“正向”“逆向”或“不”,下同)移动,m+n (填“>”“<”或“=”,下同)p+q。
(2)②表示改变压强的方式是 压强,化学平衡 移动,m+n p+q。
(3)③表示改变压强的方式是 压强,化学平衡 移动,m+n p+q。
【答案】(1) 增大 逆向 <
(2) 减小 正向 <
(3) 减小 不 =
【详解】(1)图像①改变压强后,v′正、v′逆都增大,故改变压强的方式是增大压强;v′正小于v′逆,平衡向逆反应方向移动;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,故逆反应方向是气体体积减小的方向,即m+n<p+q。
(2)图像②改变压强后,v′正、v′逆都减小,故改变压强的方式是减小压强;v′正大于v′逆,平衡向正反应方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动,故正反应方向是气体体积增大的方向,即m+n<p+q。
(3))图像③改变压强后,v′正、v′逆都减小,故改变压强的方式是减小压强;v′正、v′逆同等倍数地减小,化学平衡不移动,反应前后气体体积相等,即m+n=p+q。
12.工业合成氨原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),在T1 ℃时,向2 L恒容密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2发生上述反应,测得N2的体积分数φ(N2)随时间(t)的变化如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
φ(N2)
0.250
0.225
0.210
0.203
0.200
0.200
请回答下列问题:
(1)0~40 min内,用H2表示该反应的平均速率为 。
(2)N2的平衡转化率为 (保留三位有效数字)。
(3)若反应开始时,容器内的压强为0.6 MPa,则第40 min末时容器内的压强为 MPa;该反应在T1℃时的压强平衡常数Kp= (MPa)-2。
(4)T1℃时,向该容器中投入三种成分的浓度如下:
物质
N2
H2
NH3
c/(mol·L-1)
2
5
3
该时刻,正、逆反应速率的大小关系为:v正(N2) v逆(N2)(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)0.0125 mol·L-1·min-1
(2)33.3%
(3) 0.50
(4)>
【分析】根据三段式分析可知:
结合表中的数据,达到平衡时N2的体积分数即物质的量分数等于20%,可列式为: =0.2,解得x=。
【详解】(1)0~40 min内,用H2表示该反应的平均速率为:v====0.0125 mol·L-1·min-1;
(2)N2的平衡转化率为×100%=×100%=33.3%;
(3)恒温恒容时,气体的压强之比等于气体的物质的量之比,故若反应开始时,容器内的压强为0.6 MPa,则第40 min末时容器内的压强为=0.50 MPa,此时p(N2)=0.2×0.5 MPa=0.1 MPa,p(H2)=0.6×0.5 MPa=0.3 MPa,p(NH3)=0.2×0.5 MPa=0.1 MPa,故该反应在T1 ℃时的压强平衡常数Kp===(MPa)-2;
(4)T1 ℃时,K===。向该容器中投入三种成分,此时Qc===<K,反应继续正向移动,该时刻,正、逆反应速率的大小关系为:v正(N2)>v逆(N2)。
提升卷
1.下列叙述中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.红棕色的,加压后颜色先变深后变浅
B.,高压比常压有利于合成
C.工业制取金属钾:,选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
D.加入催化剂有利于氨的合成
【答案】D
【详解】A.二氧化氮与四氧化二氮之间存在化学平衡,红棕色的加压后颜色先变深是因为加压后二氧化氮的浓度变大了,后来变浅说明化学平衡向生成四氧化二氮的方向移动,可用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.合成的反应是气体分子数减小的反应,加压后可以使化学平衡向正反应方向移动,所以高压比常压有利于合成,可用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.工业制取金属钾,,选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来,有利于化学平衡向生成钾的方向移动,可用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.加入催化剂可以加快化学反应速率,所以有利于氨的合成,但是没有引起平衡的移动,不可以用勒夏特列原理解释,D符合题意;
故选D。
2.在恒容密闭容器中A(g)+3B(g)⇌2C(g)ΔH<0达平衡后,将气体混合物的温度降低,下列叙述中正确的是
A.容器中混合气体的平均相对分子质量减小
B.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率都变小,C的百分含量增加
D.混合气体密度的变化情况,可以作为判断反应是否再次达平衡的依据
【答案】C
【详解】A.温度降低,平衡正向移动,气体总质量不变,总物质的量减小,所以平均相对分子质量增大,选项A不正确;
B.降温,反应速率都减小,选项B不正确;
C.降温,反应速率都减小,平衡正向移动,C的百分含量增加,选项C正确;
D.混合气体的密度始终不变,不可以判断反应是否到平衡,选项D不正确;
答案选C。
3.在一定条件下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到了平衡,改变某一条件,发生下述变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是
A.v(SO2)增大 B.v(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化 D.SO3的质量不变
【答案】C
【详解】A.平衡后,若使用催化剂,v(SO2)增大,平衡不移动,与题意不符,A错误;
B.平衡后,若移去催化剂,v(SO3)减小,平衡不移动,与题意不符,B错误;
C.O2的百分含量发生变化,则氧气的浓度改变,正反应速率改变,平衡发生移动,符合题意,C正确;
D.SO3的质量不变,SO3的百分含量可能不变,则平衡可能不移动,与题意不符,D错误;
答案为C。
4.在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是
A.H+浓度减小,HClO浓度减小 B.H+浓度增大,HClO浓度增大
C.H+浓度减小,HClO浓度增大 D.H+浓度增大,HClO浓度减小
【答案】C
【详解】碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸,向氯水中投入少量碳酸钙粉末后,它与盐酸反应,而不与次氯酸反应。又由于H+浓度减小,平衡Cl2+H2O H++Cl-+HClO向正反应方向移动,故HClO浓度增大,故C选项符合题意,答案选 C。
5.反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况下,不会使平衡发生移动的是
A.温度、容积不变时,通入SO2气体
B.将NH4HS固体全部移走
C.保持温度和容器体积不变,充入氮气
D.保持温度和压强不变,充入氮气
【答案】C
【详解】A.通入SO2气体与H2S(g)反应生成S,生成物浓度减小,平衡正向移动,故A不选;
B.将NH4HS固体全部移走,可看成起始加入生成物,平衡逆向移动,故B不选;
C.保持温度和容器体积不变,充入氮气,反应体系中各物质的浓度不变,平衡不移动,故C选;
D.保持温度和压强不变,充入氮气,体积增大,相等于减小压强,平衡正向移动,故D不选;
故选:C。
6.10 mL 0.1 mol·L-1KI溶液与5 mL 0.1 mol·L-1FeCl3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.加入少量氯化钾固体,平衡不移动
B.加适量水稀释,平衡正向移动
C.经过CCl4多次萃取分离后,向水溶液中滴加KSCN溶液,若溶液出现血红色,证明该化学反应存在限度
D.该反应的平衡常数K=
【答案】B
【详解】A.由方程式可知,钾离子和氯离子不参与反应的发生,则加入少量氯化钾固体,溶液中参与反应的离子浓度不变,化学平衡不移动,故A正确;
B.加适量水稀释时,反应的浓度熵Qc==nK>K,则平衡向逆反应方向移动,故B错误;
C.由题意可知,碘化钾溶液过量,经过四氯化碳多次萃取分离后,向水溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液出现血红色说明溶液中还存在铁离子,该化学反应存在限度,故C正确;
D.由方程式可知,反应的平衡常数K=,故D正确;
故选B。
7.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是
①已达平衡的反应,当增加反应物的物质的量时,平衡一定向正反应方向移动
②已达平衡的反应,当增大的浓度时,平衡向正反应方向移动,的转化率一定升高
③有气体参加的反应平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动
A.①④ B.①②③ C.②③④ D.①②③④
【答案】D
【详解】①C为固体,增大固体的量,平衡不移动,①项错误;
②增大的浓度,平衡向正反应方向移动,但的转化率减小,②项错误;
③减小反应器容积,相当于增大压强,若气体反应物与气体生成物化学计量数之和相等,增大压强平衡不移动,③项错误;
④在恒压反应器中充入稀有气体,如气体反应物与生成物化学计量数之和相等,则平衡不移动,如反应前后气体的化学计量数之和不等,则平衡移动,④项错误;
答案选D。
8.右图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态I后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡Ⅱ时浓度不相等
【答案】C
【分析】由图可以知道,该反应从正反应一端开始,正逆反应速率相等时为状态Ⅰ,然后,该反应向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,且改变条件的一瞬间逆反应速率不变,以此来解答。
【详解】A.由平衡的特征可以知道,反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等, A正确;
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,一瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡正向移动,达到平衡态Ⅱ,B正确;
C.该反应达到平衡态后,减小反应物浓度,平衡应逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,与图像矛盾,C错误;
D.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度使反应继续正向移动达到平衡态Ⅱ,所以同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡Ⅱ时浓度不相等, D正确;
答案选C。
9.某同学为探究浓度对化学平衡的影响设计了如下实验:已知:
反应i:
反应ii:(黄色)
下列说法不正确的是
A.观察到现象a比现象c中红色更深,即可证明增加反应物浓度,反应i平衡正向移动
B.观察到现象b比现象c中红色浅,即可说明反应i平衡逆向移动,反应ⅱ平衡正向移动
C.进行IV对比实验的主要目的是防止出于溶液体积变化引起各离子浓度变化而干扰实验结论得出
D.III中溶液一开始无,12小时后检出,可能的原因是还原的速率较慢,反应ⅱ速率较快
【答案】B
【详解】A.同样加入3滴,a比现象c中红色更深原因是,加入反应物平衡正向移动导致,A正确;
B.向ⅠⅠⅠ中加入溶液,红色变浅,反应平衡逆向移动,说明反应i平衡逆向移动,反应ⅱ平衡是否移动无法判断,B错误;
C.实验IV加入3滴水,保证与其他溶液总体积相同,防止出于溶液体积变化引起各离子浓度变化而干扰实验结论得出,C正确;
D.在实验III中溶液一开始无,12小时后检出,可能的原因是还原的速率较慢,反应ⅱ速率较快,D正确;
故选B。
10.在密闭容器中发生反应CH4(g)+ H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH>0,测得随反应时间的变化如图所示。下列判断不正确的是
A.0~5min内,v(CH4)=0.1mol·L-1·min-1
B.10min时,改变的外界条件可能是温度
C.恒温下,缩小容器体积,达到新平衡时n(H2)比原平衡时的小
D.10~12min时间内,反应的平衡常数逐渐减小
【答案】D
【详解】A.根据图可知,前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L,故v(CH4)==0.1mol/(L•min),故A正确;
B.由图可知,10min时甲烷的浓度继续减小,该反应向正反应方向移动,该反应正反应是吸热反应,可能是升高温度,故B正确;
C.恒温下,缩小容器体积,压强增大,平衡向逆反应方向移动,达到新平衡时n(H2)比原平衡时的小,故C正确;
D.根据图象可知,10-12 min时甲烷的物质的量减小,改变的条件可能为:减小压强、升高温度或增大水蒸气浓度,化学平衡常数只与温度变化有关,所以改变的条件不一定为温度,化学平衡常数不一定发生变化,故D错误;
故选D。
二、填空题
11.能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛地开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在300 ℃、5 MPa条件下,将0.20 mol CO与0.58 mol H2的混合气体充入2L密闭容器中发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
(1)列式计算300 ℃时该反应的平衡常数K= 。
(2)300 ℃时,将0.50mol CO、1.00 mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将___________(填字母,下同) 。
A.向正反应方向进行 B.向逆反应方向进行
C.处于平衡状态 D.无法判断
(3)下列措施可提高甲醇产率的是___________。
A.压缩容器体积 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入0.20 mol CO和0.58 mol H2
【答案】(1)
(2)B
(3)ABD
【分析】由图知,平衡时甲醇的浓度为,物质的量为,列出三段式:
【详解】(1)K=。
(2)将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,,此时反应将向逆反应方向进行,故选B。
(3)A.压缩容器体积,压强增大,平衡右移,甲醇产率增大,A符合题意;
B.将CH3OH(g)从体系中分离降低了生成物的浓度,平衡右移,甲醇产率增大,B符合题意;
C.恒容容器,充入He,体系总压强增大,但反应体系中各组分浓度不变,平衡不移动,甲醇产率不变,C不符合题意;
D.恒容下充入惰性气体,平衡不移动;再充入0.20 mol CO和0.58 mol H2相当于增大压强,平衡右移,D符合题意;
故选ABD。
12.(1)25℃时,制备亚硝酰氯所涉及的热化学方程式和平衡常数如表:
热化学方程式
平衡常数
①
②
③
则该温度下, (用a和b表示)。
(2)25℃时,在体积为2L的恒容密闭容器中通入和发生上述反应③,若反应开始与结束时温度相同,数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图I实线所示,则 (填“﹥”“﹤”或“=”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件,测得其压强随时间的变化如图I虚线所示,则改变的条件是 。图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(1gK)与温度的变化关系图,其中正确的曲线是 (填“甲”或“乙”),a值为 。25℃时测得反应③在某时刻,、、的浓度分别为0.8、0.1、03,则此时V正 V逆(填“>”“<”或“=”)
【答案】 2a-b ﹤ 加催化剂 乙 2 ﹥
【详解】(1)由于反应③可由反应①与②加和得到,③=2×①-②,故
,故答案为:2a-b;
(2)由于反应开始,压强增大,而结束时压强降低,可知开始时由于升温而导致压强增大,故反应放热,若改为虚线,结束时状态一致,只是速率增加,平衡不变,故可选择加催化剂,由于反应放热,升温不利于正反应发生,故升温K值下降,下降,故曲线乙正确,根据图二,压强由变为,可知转化率为50%,即,,,故K=100,,若,,,,反应正向进行,。故答案为:﹤;加催化剂;乙;2;﹥。
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