第二章 第二节 第二课时 影响化学平衡的因素-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（人教版2019，不定项版）

化学　选择性必修1[不定项] 第二课时　影响化学平衡的因素 1.通过实验探究，了解浓度、压强、温度等对化学平衡状态的影响，建构变化观念与平衡思想。2.理解勒夏特列原理，能依据原理分析平衡移动的方向，体会理论对实践的指导作用。 一、化学平衡的移动 1．含义： 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，平衡体系的物质组成也会发生改变，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做化学平衡的移动。 2．平衡移动方向的判断 二、影响化学平衡的因素 1．浓度对化学平衡的影响 (1)实验证明，当可逆反应达到平衡时，其他条件不变的情况下，如果增大反应物(或减小生成物)的浓度，平衡向正反应方向移动；同理，如果减小反应物(或增大生成物)的浓度，平衡向逆反应方向移动。 (2)在等温下，对于一个可逆反应，根据浓度商与平衡常数的大小关系可判断化学平衡的移动方向。 当Q＝K时，可逆反应处于平衡状态。 当Q<K时，化学平衡向正反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 当Q>K时，化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 (3)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)对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强(减小容器的容积)，会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强(增大容器的容积)，会使平衡向气体体积增大的方向移动。 (2)反应前后气体的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。固体或液态物质的体积受压强的影响很小，可以忽略不计。因此，当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强化学平衡一般不发生移动。 3．温度对化学平衡的影响 实验表明，在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。 4．勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。 5．催化剂对化学平衡的影响 催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率。因此，它对化学平衡的移动没有影响，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)温度改变，平衡一定发生移动。(　　) (2)只要v(正)增大，平衡一定正向移动。(　　) (3)不论恒温恒容，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动。(　　) (4)起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率一定相等。(　　) (5)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 生命过程与化学平衡移动密切相关。例如，在人体利用氧气时，血红蛋白与氧气的结合过程中，就涉及化学平衡的移动。人体中的血红蛋白分子(Hb)与氧气结合，形成氧合血红蛋白分子——Hb·O2，这一过程可以表示为Hb＋O2Hb·O2。煤气中的CO也能与血红蛋白分子结合，即：Hb＋COHb·CO。一氧化碳与血红蛋白结合的能力比氧气分子强。人待在一氧化碳浓度高的地方会中毒。 [问题探究] 1．空气中一氧化碳浓度增大时会发生一氧化碳中毒的原因是什么？ 提示：空气中一氧化碳浓度增大，更多的Hb·CO取代Hb·O2，造成人体缺氧，导致一氧化碳中毒。 2．如何利用平衡移动原理设计合理的方法救治一氧化碳中毒的病人？简述你的理由。 提示：如果有人一氧化碳中毒，应立即切断一氧化碳来源并将中毒者移至空气流通处，必要时可以将其放到高压氧舱中，增大氧气浓度，使Hb＋O2Hb·O2正向移动，给人体运输更多的氧气。 知识点一　浓度对化学平衡的影响 　浓度变化对化学平衡的影响规律 化学反应 aA＋bBcC＋dD (A、B、C、D均不是固体或纯液体) 浓度的变化 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 反应速率变化 v正瞬间增大，v逆瞬间不变，v正′>v逆′ v正瞬间减小，v逆瞬间不变，v逆′>v正′ v逆瞬间增大，v正瞬间不变，v逆′>v正′ v逆瞬间减小，v正瞬间不变，v正′>v逆′ 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动 　(1)“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度。如FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，若增加Cl－或K＋的浓度，对化学平衡无影响。 (2)有固体参加的可逆反应中，增加固体的量不会对化学平衡造成影响。 (3)工业生产中，常通过适当增大成本较低的反应物的浓度来提高成本较高的反应物的转化率或及时分离出产物提高反应物的转化率，以降低生产成本。 1．往FeCl3溶液中滴加少量KSCN溶液，溶液呈红色，发生如下反应： 下列说法中正确的是(　　) A．往上述溶液中加入少量Fe2(SO4)3溶液，溶液红色变浅 B．往上述溶液中加入少量NH4SCN溶液，溶液红色不变 C．往上述溶液中加入铁粉，溶液红色加深 D．往上述溶液中滴入NaOH溶液，溶液红色变浅 答案　D 解析　A、B均为增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，溶液红色加深；C、D为减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动，溶液红色变浅。 2．如图所示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且不为零 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和平衡态Ⅱ时浓度不相等 答案　C 改变反应物用量对转化率(用α表示)的影响 (1)反应物不止一种时，如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，只增大一种反应物的浓度，该物质本身转化率减小，其他反应物转化率增大。如增大c(A)，则平衡正向移动，α(A)减小，α(B)增大。 (2)反应物只有一种时，如aA(g)bB(g)＋cC(g)，增大c(A)则平衡正向移动，其影响结果相当于增大压强： 若a＝b＋c，α(A)不变； 若a>b＋c，α(A)增大； 若a<b＋c，α(A)减小。 知识点二　压强对化学平衡的影响 1．压强改变与化学反应速率、化学平衡移动间的关系 2．压强变化(改变容器容积)对化学平衡的影响规律 化学反应 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　a＋b>c＋d aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　a＋b<c＋d aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　a＋b＝c＋d 体系压强的变化 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 反应速率的变化 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正、v逆同时增大，且v正′＝v逆′ v正、v逆同时减小，且v正′＝v逆′ 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 不移动 不移动 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体体积减小的反应方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的反应方向移动；反应物与生成物的气体体积相等时，改变压强平衡不移动 3．一定温度下，反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在密闭容器中进行，一段时间后达到平衡，下列措施不能使平衡发生移动的是(　　) ①增加C的物质的量　②保持容器容积不变，充入He使体系压强增大　③将容器的容积缩小一半　④保持压强不变，充入He使容器容积变大 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 答案　A 4．在一定温度下的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，生成物C的体积分数与压强p1和p2、时间的关系如图所示，则下列关系正确的是(　　) ①p1>p2　②p1<p2　③m＋n>p＋q　④m＋n＝p＋q　⑤m＋n<p＋q A．①③ B．②③ C．②⑤ D．①④ 答案　C 解析　t2>t1说明p2时化学反应速率快，先达到平衡，所以压强p2>p1；α1>α2，说明加压使平衡向逆反应方向移动，即m＋n<p＋q，则正确的有②⑤，C正确。 充入“惰性”气体对化学平衡的影响 (1)对于反应前后气体体积不等的反应，恒容时，通入“惰性”气体，总压强增大，反应物分压不变，平衡不移动；恒压时，通入“惰性”气体，体积增 大，反应物分压减小，平衡向气体体积增大的方向移动。 (2)对于反应前后气体体积相等的反应[如H2(g)＋I2(g)2HI(g)]，当向平衡体系中充入“惰性”气体时，则无论恒温恒容还是恒温恒压条件下平衡都不发生移动。 (3)在恒容容器中，改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，应以浓度的影响进行分析。 知识点三　温度、催化剂对化学平衡的影响　勒夏特列原理 1．温度对化学平衡移动的影响规律 (1)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)升高温度，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大； 降低温度，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。 (3)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。 2．由图像分析温度对化学平衡移动的影响 已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)　ΔH<0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示： (1)图①表示升高温度，平衡向逆反应方向移动。 (2)图②表示降低温度，平衡向正反应方向移动。 3．催化剂对化学平衡的影响规律 (1)当其他条件不变时，催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。 (2)与催化剂有关的两类图像 含量－时间图像 速率－时间图像 4．勒夏特列原理 (1)勒夏特列原理的研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应；该原理只适用于改变影响平衡的一个条件。 (2)对“减弱这种改变”的正确理解 ①定性角度：用于判断平衡移动的方向。 ②定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。 (3)应用勒夏特列原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。如改变平衡体系中固体或纯液体的量、在恒温恒容条件下充入惰性气体等，并未改变影响化学平衡的条件。 5.已知反应3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)　ΔH<0，如图中，a、b曲线分别表示在不同条件下，A与B反应时D的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线)，可采取的措施是(　　) ①增大A的浓度　②升高温度　③增大D的浓度　④加入催化剂　⑤恒温下，缩小反应容器体积　⑥加入稀有气体，保持容器内压强不变 A．①②③ B．④⑤ C．③④⑤ D．④⑤⑥ 答案　B 解析　根据题图可知曲线b(实线)变为曲线a(虚线)时，平衡未发生移动但反应速率加快。①增大A的浓度、②升高温度、③增大D的浓度，平衡均发生了移动，D的体积分数发生了改变；⑥加入稀有气体，保持容器内压强不变，则容器体积变大，所以浓度变小，速率变小；④加入催化剂，速率加快，同时平衡不移动，与图像一致；⑤恒温下，缩小反应容器体积，浓度增大，速率加快，又因为方程式左右两边气体的化学计量数之和相等，所以平衡不移动，与图像一致。 6．下列不能用勒夏特列原理解释的事实是(　　) A．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅 B．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深 C．黄绿色的氯水光照后颜色变浅 D．合成氨工业使用高压以提高氨的产量 答案　B 解析　A项，2NO2(g)N2O4(g)，加压后，c(NO2)增大，平衡向生成N2O4方向移动，但不能抵消c(NO2)的增大；B项，I2(g)＋H2(g) 2HI(g)，加压后平衡不移动，颜色加深与平衡移动无关；C项，Cl2＋H2OHCl＋HClO，光照后HClO分解，平衡正向移动，颜色变浅；D项，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，加压平衡正向移动，NH3产率提高。 等效平衡 1．含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。 2．解题思路 先看反应条件：恒压还是恒容； 再看反应类型：是否等体积。 3．三类等效平衡的比较 等效类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 条件 恒温恒容 恒温恒容 恒温恒压 起始投料“量” 换算为化学方程式同一半边时，投料相同 换算为化学方程式同一半边时，投料比相同 换算为化学方程式同一半边时，投料比相同 对反应的要求 任何可逆反应 反应前后气体体积相等 任何可逆反应 平衡特点 α(同一物质) 相同 相同 相同 c 相同(气体) 成比例(气体) 相同(气体) n 相同 成比例 成比例 1．恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向容器中通入一定量的NO2，再次达到平衡时，N2O4的体积分数(　　) A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 答案　A 解析　恒温恒压下，平衡后充入NO2，由于反应物仅有一种，所以新平衡与原平衡是等效平衡，N2O4的体积分数不变。 2．在1 L密闭容器中通入2 mol NH3，在一定温度下发生反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，达到平衡状态时，N2的物质的量分数为a%。另取一个完全相同的容器，在相同温度下，分别通入下列几组物质，达到平衡状态时，容器内N2的物质的量分数仍为a%的是(　　) A．3 mol H2和1 mol NH3 B．2 mol N2和3 mol H2 C．1 mol N2和3 mol NH3 D．0.1 mol NH3、0.95 mol N2和2.85 mol H2 答案　D 3.向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应(x为正整数)：A(g)＋xB(g)2C(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。 各容器的容积、反应温度、反应物起始量，反应过程中C的浓度随时间变化关系分别如表和图： 容器 甲 乙 丙 容积 0.5 L 0.5 L 1.0 L 温度/℃ T1 T2 T2 反应物起始量 1.5 mol A 0.5 mol B 1.5 mol A 0.5 mol B 6.0 mol A 2.0 mol B 下列说法正确的是(　　) A．T1<T2，该反应为吸热反应 B．10 min内甲容器中反应的平均速率v(B)＝0.10 mol·L－1·min－1 C．保持其他条件不变，若起始时向乙容器中充入3.0 mol A、1.0 mol B和2.0 mol C，则反应达到新平衡前v(逆)>v(正) D．T2 ℃，向丙容器的平衡体系中再充入1.5 mol A、0.5 mol B，达到新平衡时C的体积分数大于 25% 答案　C 解析　比较甲、乙可知，乙先达到平衡，说明T1<T2，温度越高，C的平衡浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应，A错误；由C的浓度随时间变化关系图可知，20 min时甲容器中反应达到平衡，此时C的浓度为1.5 mol·L－1，C的物质的量为0.75 mol，如果x＝2，则反应的B的物质的量为0.75 mol，而加入的B只有0.5 mol，所以x＝1，10 min时，C的浓度为1.0 mol·L－1，v(C)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，根据各物质反应速率之比等于化学计量数之比，知v(B)＝0.05 mol·L－1·min－1，B错误；由题图可知，加入1.5 mol A、0.5 mol B达平衡时乙容器中C的浓度为1.0 mol·L－1，则A的浓度为2.5 mol·L－1，B的浓度为0.5 mol·L－1，因此K＝＝0.8，保持其他条件不变，若起始时向乙容器中充入3.0 mol A、1.0 mol B和2.0 mol C，则Q＝>0.8，因此反应达到新平衡前v(逆)>v(正)，C正确；T2 ℃，丙容器中，原平衡体系中C的物质的量为2 mol，A的物质的量为5 mol，B的物质的量为1 mol，故C的体积分数为25%，充入与原投料比相同的组分时，与之前的反应为等效平衡，平衡时C的体积分数不变，D错误。 化学反应速率与平衡图像分析 1．化学平衡图像题的思维流程 2．解题步骤 3．解题技巧 (1)“定一议二”原则 在化学平衡图像中，了解纵轴、横轴和曲线所表示的三个物理量的意义。在确定横轴所表示的物理量后，讨论纵轴与曲线的关系，或在确定纵轴所表示的物理量后，讨论横轴与曲线的关系。 如反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到化学平衡时，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图1所示[纵轴为A的平衡转化率(α)，横轴为反应温度(T)]。 定压看温度变化，升高温度曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应。 定温看压强变化，因为此反应是反应后气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故p2>p1。 (2)“先拐先平数值大”原则 对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡状态，相应曲线对应的反应速率大，所以先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图2所示，α表示反应物的转化率)或压强较大[如图3所示，φ(A)表示反应物A的体积分数]。 图2：T2>T1，正反应放热。 图3：p1<p2，正反应为气体体积减小的反应。 (3)三看分析法 一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 1.(2023·海南卷)（双选）工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺： C6H5CH2CH3(g) C6H5CH===CH2(g)+H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.曲线①表示的是逆反应的v­t关系 B.t2时刻体系处于平衡状态 C.反应进行到t1时，Q>K(Q为浓度商) D.催化剂存在时，v1、v2都增大 答案 BD 解析 反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是正反应的v­t关系，曲线②表示的是逆反应的v­t关系，A错误；反应进行到t1时，反应正向进行，故Q＜K，C错误。 2．(2023·重庆卷)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 反应Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 在恒容条件下，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ的ΔH<0，反应Ⅱ的ΔH>0 B．M点反应Ⅰ的平衡常数K<1 C．N点H2O的压强是CH4的3倍 D．若按n(CO2)∶n(H2)＝1∶2投料，则曲线之间交点位置不变 答案　C 解析　由题图可知，随温度升高，CO的体积分数增大，CH4的体积分数减小，说明反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，A错误；M点：CH4的体积分数为0，CO2和CO的体积分数均为50%，说明此时只发生反应Ⅰ，因起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶1，故M点n(CO2)＝n(CO)＝n(H2)＝n(H2O)，K＝1，B错误；N点CO与CH4体积分数相同，故n(CO)＝n(CH4)，n反应Ⅰ(H2O)＝n(CO)，n反应Ⅱ(H2O)＝2n(CH4)，得出3n(CH4)＝n(H2O)，恒容条件下压强之比等于物质的量之比，故C正确；若按n(CO2)∶n(H2)＝1∶2投料，CO2的转化率增大，平衡时CO2的体积分数减小，CH4、CO的体积分数增大，则曲线交点位置改变，D错误。 3．(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．x1<x2 B．反应速率：vb正<vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 答案　B 解析　一定条件下，增大水蒸气的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1<x2，A正确；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，则b点水蒸气多，反应物浓度大，则反应速率：vb正>vc正，B错误；由题图可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc，C正确；该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，D正确。 4．(2022·河北高考)(双选)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①XY；②YZ。反应①的速率v1＝k1c(X)，反应②的速率v2＝k2c(Y)，式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的ln k­曲线。下列说法错误的是(　　) A．随c(X)的减小，反应①、②的速率均降低 B．体系中v(X)＝v(Y)＋v(Z) C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间 D．温度低于T1时，总反应速率由反应②决定 答案　AB 解析　由题图甲及反应方程式可知，浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的曲线代表的是Z，浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y)先增大后减小，c(Z)增大，因此，反应①的速率随c(X)的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A错误；根据体系中发生的反应可知，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v(X)＝v(Y)＋v(Z)，但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v(X)＋v(Y)＝v(Z)，B错误。 5．(2023·辽宁卷节选)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 (1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。 a．温度越高，反应速率越大 b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度 (2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。 (3)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝______________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 答案　(1)cd　(2)d　(3) 解析　(3)设起始时SO2的分压为p1，列三段式如下： 　　　 SO2(g)　＋　O2(g)SO3(g) 起始 p1 0 转化 p1αe p1αe 平衡 p1(1－αe) p p1αe 。 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．已知合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，现升温使平衡发生移动，下列图像正确的是(　　) 答案　C 2．在注射器中充入NO2，平衡后在恒温下进行压缩，若体积减小，则(　　) A．体系颜色比原来深 B．体系颜色比原来浅 C．体系颜色不变 D．注射器内压强不变 答案　A 3．从植物花中提取一种有机物，可用简化式HIn表示，在水溶液中因存在下列电离平衡：HIn(红色)H＋＋In－(黄色)，故可用作酸碱指示剂。在该水溶液中加入下列物质，能使该指示剂显黄色的是(　　) A．盐酸 B．碳酸钠溶液 C．氯化钠溶液 D．过氧化钠 答案　B 4．可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，下列叙述正确的是(　　) A．m>n，Q>0 B．m>n＋p，Q>0 C．m>n，Q<0 D.m<n＋p，Q<0 答案　C 解析　由题图可知，正反应速率与逆反应速率的交点为平衡状态；达到平衡时，升高温度，v正、v逆都增大，且v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，故Q<0；达到平衡时增大压强，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反应方向移动，故m>n，C正确。 5．Ⅰ.在水溶液中橙色的Cr2O与黄色的CrO有平衡关系：Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋，把重铬酸钾溶于水配成稀溶液呈橙色。 (1)向上述溶液中加入NaOH溶液，则平衡________(“向左移”或“向右移”)，溶液呈________色。 (2)向已加入NaOH溶液的溶液中再加入过量稀硫酸，则溶液应是________色，因为__________________________________________。 (3)向原溶液中加入硝酸钡溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)，则平衡________(“向左移”或“向右移”)，溶液颜色将________。 Ⅱ.在一定条件下，反应xA＋yBzC达到平衡。 (4)若A、B、C都是气体，在增压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z之间的关系是________。 (5)若C是气体，且x＋y＝z，增大压强如果平衡发生移动，则A的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案　(1)向右移　黄　 (2)橙　加入稀硫酸使平衡体系中氢离子浓度增大，平衡左移　 (3)向右移　变浅　(4)x＋y<z　(5)减小 课时作业 [学习·理解] 本组内选择题只有一个选项符合题意。 1．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH>0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是(　　) A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 答案　D 解析　D项，等容下通入惰性气体，体系的总压强增大，但各物质的浓度不变，因此化学平衡不移动，对乙烷的平衡转化率无影响。 2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．溴水中存在Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入AgNO3溶液，溴水褪色 B．对于平衡2SO2＋O22SO3，使用催化剂有利于SO3的合成 C．夏天打开汽水瓶时会从瓶口逸出气体 D．合成氨时适当增大压强有利于提高氮气的转化率 答案　B 解析　使用催化剂会提高反应的速率，但平衡不移动，所以B不能用勒夏特列原理解释。 3．COCl2(g) CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施能提高COCl2转化率的是(　　) ①升温　②恒容通入惰性气体　③增大CO的浓度　④扩大容积　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体 A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑥ D．③⑤⑥ 答案　B 解析　①该反应为吸热反应，故升温平衡向右移动，COCl2转化率提高；②恒容通入惰性气体，反应物和生成物浓度均不变，平衡不移动，COCl2转化率不变；③增大CO的浓度，平衡向左移动，COCl2转化率降低；④扩大容积，压强减小，平衡向右移动，COCl2转化率提高；⑤催化剂只影响反应速率，不影响平衡，故加催化剂COCl2转化率不变；⑥恒压通入惰性气体，等效于扩大容积，压强减小，平衡向右移动，COCl2转化率提高。故选B。 4．已知反应式：mX(g)＋nY(？) pQ(s)＋2mZ(g)，反应达平衡时c(X)＝0.3 mol/L，其他条件不变，若容器缩小到原来的，c(X)＝0.5 mol/L，下列说法正确的是(　　) A．反应向逆方向移动 B．Y可能是固体或液体 C．化学计量数n>m D．Z的体积分数减小 答案　C 解析　已知反应达平衡时c(X)＝0.3 mol/L，其他条件不变，若容器缩小到原来的，如果化学平衡不移动，c(X)＝0.6 mol/L，但实际再次达到平衡时c(X)＝0.5 mol/L，说明加压后化学平衡正向移动，故A错误；根据A项分析可知正反应是气体总体积减少的反应，如果Y为固体或液体，则必须满足m>2m，显然不可能成立，所以Y只能是气体，且要满足m＋n>2m，则n>m，故B错误，C正确；根据分析知，化学平衡向右移动，Z的体积分数是增大的，故D错误。 5．低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g) 2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH<0。在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是(　　) A．单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，反应达到平衡 B．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大 C．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小 D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大 答案　A 解析　正反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，故B错误；增大NH3的浓度，平衡向正反应方向移动，废气中氮氧化物的转化率增大，故C错误；催化剂不能改变平衡状态，所以废气中氮氧化物的转化率不变，故D错误。 6．下列说法正确的是(　　) A．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大 B．化学平衡正向移动，反应物的转化率一定增大 C．向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡不移动，溶液的颜色几乎不变 D．对于2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅 答案　C 解析　升高温度，v放、v吸均增大，A错误；化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大，如A(g)＋B(g) C(g)，增大A的浓度平衡右移，但A的转化率减小，B错误；KCl没有参与反应，加入KCl固体，平衡不移动，溶液颜色几乎不变，C正确；压缩体积，平衡右移，但c(NO2)仍大于原来的浓度，所以混合气体的颜色变深，D错误。 7．已知反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH＝＋172.50 kJ·mol－1，描述平衡体系的物理量Y随温度或压强(用X表示)的变化情况如图所示，下列判断正确的是(　　) A．当X表示压强时，Y可表示平衡时CO2的物质的量 B．当X表示压强时，Y可表示平衡时混合气体的质量 C．当X表示温度时，Y可表示CO2的平衡转化率 D．当X表示温度时，Y可表示平衡时CO的产率 答案　B 解析　该反应为反应前后气体分子数增大的反应，当X表示压强时，增大压强，平衡逆向移动，则平衡时CO2的物质的量增大，又由于C是固体，则平衡时混合气体的质量减小，A错误，B正确；该反应的正反应为吸热反应，当X表示温度时，升高温度，平衡正向移动，则CO2的平衡转化率增大，平衡时CO的产率增大，C、D错误。 [应用·实践] 本组内选择题有一个或两个选项符合题意。 8．一定温度下，在2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　　) A．X点的v(正)>Y点的v(正) B．Z点时反应达到平衡状态 C．B的平衡转化率为60% D．保持温度、体积不变，5 min时充入1 mol He，正、逆反应速率均增大 答案　AC 解析　Z点后反应仍正向进行，则Z点时反应没有达到平衡状态，B错误；B的平衡转化率为×100%＝60%，C正确；保持温度、体积不变，5 min时充入1 mol He，不影响反应中各物质的浓度，正、逆反应速率不变，D错误。 9．已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(　　) A．升高温度，K减小 B．减小压强，n(CO2)增加 C．更换高效催化剂，α(CO)增大 D．充入一定量的氮气，n(H2)减小 答案　A 解析　此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，K减小，故A正确；反应前后气体体积之和相等，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B错误；催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C错误；恒压下，充入N2，容器的体积增大，组分浓度降低，但化学反应前后气体化学计量数之和不变，因此化学平衡不移动，n(H2)不变，故D错误。 10．在恒温恒容条件下，向某容器中充入一定量的N2O5气体发生反应：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0。温度T时，部分实验数据如表所示： t/s 0 50 100 150 c(N2O5)/mol·L－1 4.00 2.5 2.00 2.00 下列有关说法错误的是(　　) A．温度T时，该反应平衡常数K＝64 B．150 s后再充入一定量N2O5，再次达到平衡N2O5的转化率将增大 C．达平衡后升高温度，该容器内混合气体的密度不会改变 D．其他条件不变，若将恒容改为恒压，则平衡时N2O5的转化率减小 答案　BD 解析　根据题意，列三段式： 2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g) 起始 (mol·L－1) 4 0 0 转化 (mol·L－1) 2 4 1 平衡 (mol·L－1) 2 4 1 K＝＝＝64，A正确；恒容条件下，再充入一定量N2O5，相当于加压，平衡逆向移动，再次达到平衡N2O5的转化率将降低，B错误；升高温度，混合气体的总质量、容器的体积都不变，因此气体的密度不变，C正确；该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，改为在恒压密闭容器中反应，相当于减压，平衡正向移动，平衡时N2O5的转化率增大，D错误。 11．丙烯是三大合成材料的基本原料，由甲醇催化制丙烯的化学方程式为3CH3OH(g)C3H6(g)＋3H2O(g)。反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示，Arrhenius经验公式为Rln k＝－＋C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。下列有关说法正确的是(　　) A．该反应的C为105.4 J·mol－1·K－1 B．工业上使用催化剂可以提高丙烯单位时间内的产率 C．在恒容密闭容器中，气体的密度不变，则该反应达到平衡 D．在恒容密闭容器中，增加CH3OH的物质的量，平衡正向移动，CH3OH的体积分数减小 答案　B 解析　由题图中两点可得两个等式：9.2 J·mol－1·K－1＝－3.2×10－3 K－1×Ea＋C和3.0 J·mol－1·K－1＝－3.4×10－3 K－1×Ea＋C，解得Ea＝3.1×104 J·mol－1，代入任意一个等式计算得C＝108.4 J·mol－1·K－1，A不正确；在恒容密闭容器中，气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡，C不正确；增加CH3OH的物质的量，平衡正向移动，根据勒夏特列原理可知，CH3OH的体积分数是增大的，D不正确。 12．密闭容器中发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH<0，根据下列速率－时间图像，回答下列问题。 (1)下列时刻所改变的外界条件是：t1________；t3________；t4________。 (2)物质A的体积分数最大的时间段是____________。 (3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是____________。 (4)反应速率最大的时间段是__________。 (5)t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为________________。 答案　(1)升高温度　使用催化剂　减小压强 (2)t5～t6　(3)t2～t3、t3～t4　(4)t3～t4　 (5)K0>K3＝K5 解析　(1)t1时，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，反应向逆反应方向移动，则应为升高温度；t3时，正、逆反应速率都增大，正、逆反应速率相等，平衡不移动，应为加入催化剂；t4时，正、逆反应速率都减小，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，由方程式计量数关系可知，应为减小压强。 (2)t1～t2，t4～t5，反应向逆反应方向移动，随着反应的进行，生成的A逐渐增多，A的体积分数逐渐增大，所以A的体积分数最大的时间段是t5～t6。 (5)温度不变，平衡常数不变，该反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，t1时升高温度，平衡常数减小，故t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为K0>K3＝K5。 [创新·提高] 13．金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题： (1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： (ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝172 kJ·mol－1，＝1.0×10－2 (ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51 kJ·mol－1，＝1.2×1012 Pa ①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的Kp＝________Pa。 ②对于碳氯化反应：增大压强，平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ①反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1400 ℃)＝________Pa。 ②图中显示，在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是_______________________________________________________________。 (3)TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO2­C“固—固”接触的措施是______________________________________________________。 答案　(1)①1.2×1014　②向左　变小 (2)①7.2×105　②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益 (3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾” 解析　(2)①从图中可知，1400 ℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1400 ℃)＝＝ Pa＝7.2×105 Pa。 24 学科网（北京）股份有限公司 $$