第8讲 影响化学平衡的因素-【暑假预学】2025-2026学年高二化学人教版(2019)预学教程
2025-06-06
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2份
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31页
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 化学平衡 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 影响化学平衡的因素 |
| 使用场景 | 寒暑假-暑假 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 939 KB |
| 发布时间 | 2025-06-06 |
| 更新时间 | 2025-06-10 |
| 作者 | 载载化学知识铺 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-06-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52472600.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
第8讲 影响化学平衡的因素
学习任务
预学1:化学平衡的移动
预学2:外界条件对化学平衡移动的影响
预学3:化学平衡移动原理(勒夏特列原理)
◆预学1 化学平衡的移动
1.化学平衡的移动:在一定条件下,当____________达到平衡状态后,如果改变反应_________,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的___________达到新的_____________的过程叫做化学平衡的移动。
化学平衡移动的过程:
2.化学平衡移动的方向:
(1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向_________方向移动;
(2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向_________方向移动;
(3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生_________。
【疑难点拨】
化学平衡移动方向的判断
当Q=K时:反应处于平衡状态,v正=v逆;
当Q<K时:反应向正反应方向进行,v正>v逆;
当Q>K时:反应向逆反应方向进行,v正<v逆。
【典例1】在一密闭容器中发生反应:2A(g)+2B(g) C(s)+3D(g) ΔH<0,达到平衡时采取下列措施,可以使正反应速率v正增大、D的物质的量浓度c(D)增大的是( )
A.移走少量C B.扩大容积,减小压强 C.缩小容积,增大压强 D.体积不变,充入“惰”气
【对点练】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和平衡态Ⅱ时浓度不相等
化学平衡移动的分析判断方法
◆预学2 外界条件对化学平衡移动的影响
1.实验探究外界条件对化学平衡的影响
(1)实验探究——浓度对化学平衡的影响
原理
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
步骤
现象
a试管中溶液呈红色,b试管溶液红色_________,c试管中溶液红色_________。
解释
(1)加入少量铁粉,发生反应__________________,使Fe3+的浓度_________,化学平衡向_________方向移动,Fe(SCN)3的浓度_________,溶液红色_________。
(2)加入KSCN溶液,SCN-的浓度_________,化学平衡向_________方向移动,Fe(SCN)3的浓度_________,溶液红色_________。
(2)实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g) (无色)
操作
用50 mL注射器抽入20 mL NO2和N2O4混合气体,将细管端用橡胶塞封闭
将针筒活塞迅速推至10 mL处(压强增大)
将针筒活塞从10mL处迅速拉至 40 mL处(压强减小)
现象
气体颜色___________________________
气体颜色___________________________
解释
压缩体积使压强增大时,c(NO2)瞬间_________后又_________,平衡向_________移动
增大体积使压强减小时,c(NO2)瞬间_________后又_________,平衡向_________移动
(3)实验探究——温度对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g) (无色) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
步骤
现象
热水中混合气体颜色_________;冰水中混合气体颜色_________。
结论
混合气体受热颜色_________,说明NO2浓度_________,即平衡向_________方向移动;
混合气体受冷颜色_________,说明NO2浓度_________,即平衡向_________方向移动。
2.影响化学平衡移动的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向_________反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向_________反应方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数_________的方向移动
减小压强
向气体分子总数_________的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡_________移动
温度
升高温度
向_________反应方向移动
降低温度
向_________反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆,平衡_________移动
【疑难点拨】
浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况
(1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g),压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。若用α表示物质的转化率,φ表示气体的体积分数,则:
①对于A(g)+B(g)C(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,则平衡向正反应方向移动,α(B)增大而α(A)减小,φ(B)减小而φ(A)增大。
②对于aA(g)bB(g)或aA(g)bB(g)+cC(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,平衡移动的方向、A的转化率变化,可分以下三种情况进行分析:
特点
示例
改变
分析
移动方向
移动结果
Ⅰ
Δn>0
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
充入PCl5
c(PCl5)增大,v正>v逆,但压强增大不利于PCl5的分解
正反应方向
α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大
Ⅱ
Δn=0
2HI(g)H2(g)+I2(g)
充入HI
c(HI)增大,v正>v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同
α(HI)、φ(HI)不变
Ⅲ
Δn<0
2NO2(g)N2O4(g)
充入NO2
c(NO2)增大,v正>v逆,同时压强增大更有利于NO2的转化
α(NO2)增大,φ(NO2)减小
【典例2】可逆反应N2+3H22NH3(正反应为放热反应)达到平衡后,下列方法能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增加氨气 D.使用催化剂
【对点练】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
(1)压强对平衡移动的影响:对于只涉及固体或液体的反应,压强的影响不予考虑。
(2)压强能否使化学平衡发生移动,要看压强改变是否使浓度发生改变,从而使v正′≠v逆′。
◆预学3 化学平衡移动原理(勒夏特列原理)
1.原理
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________这种改变的方向移动。
2.注意事项
(1)研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时的平衡移动方向。
(3)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。
【疑难点拨】
“减弱这种改变”的正确理解:
(1)增大反应物的浓度,平衡向减小反应物浓度的方向移动;增大压强,平衡向气体体积减小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡向吸热方向移动也就是使温度降低的方向移动。
(2)平衡能够“减弱”这种改变,但不能消除改变更不能超越外界条件的改变,即外界因素对物质的影响大于平衡移动对物质的影响。
【典例3】下列颜色的变化不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.红棕色NO2加压后颜色先变深,后逐渐变浅
B.在H2、I2和HI组成的平衡体系加压后,混合气体颜色变深
C.FeCl3溶液加热后颜色变深
D.FeCl3和KSCN的混合溶液中加入无色KSCN溶液,颜色变深
【对点练】下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.对CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)平衡体系增大压强可使颜色变深
C.升高温度能够增大硝酸钾在水中的溶解度
D.合成NH3反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低温度的措施
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化学平衡向正反应方向移动,v逆一定比v正小。( )
(2)反应混合物各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动。( )
(3)对处于化学平衡的体系,化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化。( )
(4) 有气体参与的反应,改变压强,平衡一定发生移动。( )
(5) C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加一部分C(s),v正增大,平衡正向移动。( )
(6)有气体参加的反应达到平衡时,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。( )
(7)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。( )
(8)H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变。( )
(9)FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅。( )
(10)对于N2+3H22NH3,平衡后,压强不变,充入O2,平衡左移。( )
【基础训练】
1.在已经处于化学平衡的体系中,如果下列物理量发生变化,其中一定能表明平衡发生了移动的是( )
A.反应混合物的浓度 B.反应物的转化率 C.正、逆反应速率 D.反应混合物的压强
2.下列说法不正确的是( )
A.反应混合物各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动
B.平衡发生移动,一定是改变了条件
C.同一反应的两平衡状态速率不同,平衡一定发生了移动
D.外界条件发生变化,化学平衡不一定移动
3.已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的个数有( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的产量一定增大
③反应物的转化率定增大 ④反应物的浓度一定降低
A.1 B.2 C.3 D.4
4.在反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl达到平衡后,加入少量下列固体,该平衡几乎不发生移动的是( )
A.KSCN B.KCl C.KOH D.FeCl3
5.可逆反应N2+3H22NH3(正反应为放热反应)达到平衡后,下列方法能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增加氨气 D.使用催化剂
6.已知反应:COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ,当反应达到平衡时,下列能提高COCl2转化率的措施的是( )
A.恒容通入惰性气体 B.增加CO浓度 C.加催化剂 D.恒压通入惰性气体
7.下列说法不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.对CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),平衡体系增大压强可使颜色变深
C.SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气
D.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
8.在下列可逆反应中,增大压强或降低温度,均可使平衡正向移动的是( )
A.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0
B.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)ΔH<0
C.2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH>0
D.SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH<0
9.在密闭容器中发生如下反应:aX(g)+bY(g) cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的1.8倍。下列叙述中不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动 B.a+b<c+d C.Z的体积分数增大 D.X的转化率下降
10.在一密闭容器中,反应mA(g)+nB(g) 3C(g)达到平衡时,测得c(A)为0.5 mol·L-1,在温度不变的情况下,将容器容积增大一倍,当达到新的平衡时,测得c(A)为0.3 mol·L-1,则下列判断不正确的是( )。
A.混合气体密度一定减小 B.平衡一定向逆反应方向移动
C.气体物质系数:m+n>3 D.物质C的体积分数增大
11.右图曲线a表示放热反应2X(g) Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,不可能采取的措施是( )
A.升高温度 B.X的投入量增加
C.加催化剂 D.减小容器体积
12.10mL0.1mol•L-1KI溶液与5mL0.1mol•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=
13.等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,在一定条件下发生如下反应并达平衡:X(g)+2Y(g)3Z(g) △H<0,当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述正确的是( )
A.升高温度,X的体积分数减小
B.增大压强,Z的浓度不变
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
14.在一密闭容器中,反应 3A(g)+B(s) 2C(g)+D(g)达到平衡后,改变以下条件,下列说法正确的是( )
A.增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B.升高温度,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.恒温恒容充入Ne,容器内压强增大,V(正)、V(逆)均增大
D.增加B的用量,正、逆反应速率不变,平衡不移动
15.T℃时,将2.0molA(g)和2.0molB(g)充入体积为1L的密闭容器中,在一定条件发生下述反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(s)△H<0;t1时刻时A物质的量为1.2mol,t2时刻时C(g)浓度为2.0mol/L并保持不变。下列说法正确的是( )
A.t1时刻的逆反应速率 > t2时刻的正反应速率
B.T℃时该反应的化学平衡常数K=2
C.T2时刻反应达到平衡,然后缩小容器体积,平衡逆向移动
D.T℃时,若将A(g)、B(g)各1.0mol充入同样容器,平衡后,A的转化率为50%
16.一定温度下,在一个容积为2L的密闭容器中发生反应:2N2O3(g)+3C(s)2N2(g))+3CO2(g) ΔH>0,若0~10s内消耗了2mol C,下列说法正确的是( )
A.0~10s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
B.当v正(N2O3)= v逆(CO2)时,反应达到平衡状态
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.该反应达平衡后,减小反应体系的体积,平衡向逆反应方向移动
17.在一定条件下,可逆反应:mA+nBpC达到平衡,若:
(1)A、B、C都是气体,减小压强,平衡向正反应方向移动,则m+n和p的关系是______________。
(2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为____态。
(3)A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是____________。
18.在密闭容器中进行如下反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C,平衡________,c(CO2)________。
(2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡________,c(CO2)__________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡________,c(CO2)____________。
19.常温下,水溶液中的反应Fe3++SCN-Fe(SCN)2+达到平衡时,c(SCN-)=0.10 mol·L-1,c(Fe3+)=0.04 mol·L-1,c[Fe(SCN)2+]=0.68 mol·L-1。思考下列问题:
(1)该反应的平衡常数K为______________。
(2)加水稀释至原溶液体积的2倍,平衡将向___________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
【能力提升】
20.对可逆反应2A(s)+3B(g) 2C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是( )
A.增加 A 的物质的量,B 的转化率提高
B.升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小、v(逆)增大
C.加入催化剂,单位体积内活化分子的百分数增大,v(正)、v(逆)均增大
D.恒温恒压充入Ne,容器内压强不变,平衡不移动
21.一定温度下,在一个容积为2L的密闭容器中发生反应:2N2O3(g)+3C(s)2N2(g))+3CO2(g) ΔH>0,若0~10s内消耗了2mol C,下列说法正确的是( )
A.0~10s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
B.当v正(N2O3)= v逆(CO2)时,反应达到平衡状态
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.该反应达平衡后,减小反应体系的体积,平衡向逆反应方向移动
22.一定温度下,向三个容积不等的恒容密闭容器(a<b<c)中分别投入2 mol NOCl,发生反应:2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)。t min后,三个容器中NOCl的转化率如图中A、B、C三点。下列叙述正确的是( )
A.A点延长反应时间,可以提高NOCl的转化率
B.A、B两点的压强之比为25︰28
C.A点的平均反应速率大于C点的平均反应速率
D.容积为a L的容器达到平衡后再投入1 mol NOCl、1 mol NO,平衡不移动
23.相同温度下,甲、乙两个恒容密闭容器均进行反应:X(g)+Y(g) W(?)+2Z(g)△H<0。实验过程中部分数据如表所示。
容器
起始容积
物质的起始加入量
平衡时的物质的量浓度
甲
2L
1molX、1molY
0.6mol•L-1
乙
5L
2molW、4molZ
0.48mol•L-1
下列说法错误的是( )
A.该温度下W为非气态
B.平衡后正反应速率v正(X):甲<乙
C.该温度下反应的化学平衡常数K=9
D.适当降低乙容器的温度可能使c(Z)甲=c乙(Z)
24.SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应如下:
主反应:2NH3(g)+ 4NO(g)+ O2(g)4N2(g)+6H2O(g ) ΔH
副反应:4NH3(g)+ 5O2(g)4NO (g)+6H2O(g )
相同条件下,在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应,下列说法错误的是( )
A.工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性
B.投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减少压强
C.图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率
D.相同条件下选择高效催化剂,可以提高NO的平衡转化率
25.汽车尾气是城市主要空气污染物,利用反应2NO(g) +2CO(g) N2+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2mol CO和2 mol NO,分别在T1、T2温度下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表:
时间/s
0
2
4
6
8
10
甲容器(T1)n(CO2)/mol
0
0.72
1.20
1.60
1.60
1.60
乙容器(T2)n(CO2)/mol
0
0.60
1.00
1.40
1.70
1.70
(1)T1___________T2(填“>”、“<”或“=”下同),该反应ΔH___________0。
(2)乙容器中,2~4s内N2的平均反应速率υ(N2)=___________。
(3)甲容器中NO平衡转化率为___________,T1温度下该反应的平衡常数为___________。
(4)该反应达到平衡后,为提高反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有___________(填字母序号)。
a.增大NO浓度 b.压缩容器体积 c.移去部分N2 d.改用高效催化剂
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第8讲 影响化学平衡的因素
学习任务
预学1:化学平衡的移动
预学2:外界条件对化学平衡移动的影响
预学3:化学平衡移动原理(勒夏特列原理)
◆预学1 化学平衡的移动
1.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,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。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。
化学平衡移动的过程:
2.化学平衡移动的方向:
(1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向 正反应 方向移动;
(2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向 逆反应 方向移动;
(3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生 移动 。
【疑难点拨】
化学平衡移动方向的判断
当Q=K时:反应处于平衡状态,v正=v逆;
当Q<K时:反应向正反应方向进行,v正>v逆;
当Q>K时:反应向逆反应方向进行,v正<v逆。
【典例1】在一密闭容器中发生反应:2A(g)+2B(g) C(s)+3D(g) ΔH<0,达到平衡时采取下列措施,可以使正反应速率v正增大、D的物质的量浓度c(D)增大的是( )
A.移走少量C B.扩大容积,减小压强 C.缩小容积,增大压强 D.体积不变,充入“惰”气
【答案】C
【解析】A项,C为固体,改变其量,对反应速率无影响,A错;B项,扩大容积v正减小,c(D)也减小,B错;C项,缩小容积,浓度增大,速率也增大,平衡右移,c(D)也增大,C对;D项,体积不变,充入“惰”气,平衡不移动。
【对点练】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和平衡态Ⅱ时浓度不相等
【答案】C
【解析】减小反应物浓度的瞬间,逆反应速率不变,正反应速率迅速降低,且达到新平衡时的反应速率比原平衡时的速率小,这与图像不符,C错。
化学平衡移动的分析判断方法
◆预学2 外界条件对化学平衡移动的影响
1.实验探究外界条件对化学平衡的影响
(1)实验探究——浓度对化学平衡的影响
原理
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
步骤
现象
a试管中溶液呈红色,b试管溶液红色 变浅,c试管中溶液红色 变深 。
解释
(1)加入少量铁粉,发生反应 Fe+2Fe3+===3Fe2+ ,使Fe3+的浓度 减小,化学平衡向 逆反应 方向移动,Fe(SCN)3的浓度 减小,溶液红色 变浅 。
(2)加入KSCN溶液,SCN-的浓度 增大,化学平衡向 正反应 方向移动,Fe(SCN)3的浓度 增大 ,溶液红色 变深 。
(2)实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g) (无色)
操作
用50 mL注射器抽入20 mL NO2和N2O4混合气体,将细管端用橡胶塞封闭
将针筒活塞迅速推至10 mL处(压强增大)
将针筒活塞从10mL处迅速拉至 40 mL处(压强减小)
现象
气体颜色 先变深,后变浅,最终比原来深
气体颜色 先变浅,后变深,最终比原来浅
解释
压缩体积使压强增大时,c(NO2)瞬间 变大 后又 减小 ,平衡向 左 移动
增大体积使压强减小时,c(NO2)瞬间 减小 后又 增大 ,平衡向 右 移动
(3)实验探究——温度对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g) (无色) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
步骤
现象
热水中混合气体颜色 变深 ;冰水中混合气体颜色 变浅 。
结论
混合气体受热颜色 变深 ,说明NO2浓度 增大 ,即平衡向 逆反应 方向移动;
混合气体受冷颜色 变浅 ,说明NO2浓度__减小,即平衡向 正反应 方向移动。
2.影响化学平衡移动的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向 正 反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向 逆 反应方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数 减小 的方向移动
减小压强
向气体分子总数 增大 的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡 不 移动
温度
升高温度
向 吸热 反应方向移动
降低温度
向 放热 反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆,平衡 不 移动
【疑难点拨】
浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况
(1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g),压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。若用α表示物质的转化率,φ表示气体的体积分数,则:
①对于A(g)+B(g)C(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,则平衡向正反应方向移动,α(B)增大而α(A)减小,φ(B)减小而φ(A)增大。
②对于aA(g)bB(g)或aA(g)bB(g)+cC(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,平衡移动的方向、A的转化率变化,可分以下三种情况进行分析:
特点
示例
改变
分析
移动方向
移动结果
Ⅰ
Δn>0
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
充入PCl5
c(PCl5)增大,v正>v逆,但压强增大不利于PCl5的分解
正反应方向
α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大
Ⅱ
Δn=0
2HI(g)H2(g)+I2(g)
充入HI
c(HI)增大,v正>v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同
α(HI)、φ(HI)不变
Ⅲ
Δn<0
2NO2(g)N2O4(g)
充入NO2
c(NO2)增大,v正>v逆,同时压强增大更有利于NO2的转化
α(NO2)增大,φ(NO2)减小
【典例2】可逆反应N2+3H22NH3(正反应为放热反应)达到平衡后,下列方法能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增加氨气 D.使用催化剂
【答案】B
【解析】A项,该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,A不符合题意;B项,该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,B符合题意;C项,在其它条件不变时,增加氨气,使氨气的浓度增大,化学平衡逆向移动,C不符合题意;D项,在其它条件不变时,使用催化剂,能够使正、逆反应都增加,而且增加的速率倍数相等,因此使用催化剂后正、逆反应速率仍然相等,化学平衡不发生移动,D不符合题意;故选B。
【对点练】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】A项,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,故则ΔH>0,A正确;B项,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,B正确;C项,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),达新平衡后c(Z)不变,C错误;D项,加入一定量氩气,加入瞬间,X、Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,故平衡不移动,D正确;故选C。
(1)压强对平衡移动的影响:对于只涉及固体或液体的反应,压强的影响不予考虑。
(2)压强能否使化学平衡发生移动,要看压强改变是否使浓度发生改变,从而使v正′≠v逆′。
◆预学3 化学平衡移动原理(勒夏特列原理)
1.原理
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.注意事项
(1)研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时的平衡移动方向。
(3)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。
【疑难点拨】
“减弱这种改变”的正确理解:
(1)增大反应物的浓度,平衡向减小反应物浓度的方向移动;增大压强,平衡向气体体积减小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡向吸热方向移动也就是使温度降低的方向移动。
(2)平衡能够“减弱”这种改变,但不能消除改变更不能超越外界条件的改变,即外界因素对物质的影响大于平衡移动对物质的影响。
【典例3】下列颜色的变化不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.红棕色NO2加压后颜色先变深,后逐渐变浅
B.在H2、I2和HI组成的平衡体系加压后,混合气体颜色变深
C.FeCl3溶液加热后颜色变深
D.FeCl3和KSCN的混合溶液中加入无色KSCN溶液,颜色变深
【答案】B
【解析】A项中加压后c(NO2)变大,颜色加深,但加压使平衡向右移动,颜色又变浅, A正确;B项中H2(g)+I2(g)2HI(g)是反应前后气体体积不变的反应,加压后,平衡不移动,但体积变小,c(I2)增大,颜色变深,故B错;C项中Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+是吸热反应,加热平衡正移,C正确;D项Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入SCN-,增大反应物浓度,平衡正移,D正确。
【对点练】下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.对CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)平衡体系增大压强可使颜色变深
C.升高温度能够增大硝酸钾在水中的溶解度
D.合成NH3反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低温度的措施
【答案】B
【解析】大压强,CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)不移动,但c(NO2)增大,气体的颜色变深,其颜色变深不能用勒夏特列原理解释。
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化学平衡向正反应方向移动,v逆一定比v正小。( )
(2)反应混合物各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动。( )
(3)对处于化学平衡的体系,化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化。( )
(4) 有气体参与的反应,改变压强,平衡一定发生移动。( )
(5) C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加一部分C(s),v正增大,平衡正向移动。( )
(6)有气体参加的反应达到平衡时,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。( )
(7)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。( )
(8)H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变。( )
(9)FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅。( )
(10)对于N2+3H22NH3,平衡后,压强不变,充入O2,平衡左移。( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4) × (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√
【基础训练】
1.在已经处于化学平衡的体系中,如果下列物理量发生变化,其中一定能表明平衡发生了移动的是( )
A.反应混合物的浓度 B.反应物的转化率 C.正、逆反应速率 D.反应混合物的压强
【答案】B
【解析】反应物的转化率发生改变是化学平衡发生移动的标志,而浓度、反应速率、压强的改变不一定能引起平衡移动,如在一个Δn=0的气相反应中增大压强,虽然其浓度、压强和反应速率都随之增大,可平衡不会发生移动。
2.下列说法不正确的是( )
A.反应混合物各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动
B.平衡发生移动,一定是改变了条件
C.同一反应的两平衡状态速率不同,平衡一定发生了移动
D.外界条件发生变化,化学平衡不一定移动
【答案】C
【解析】A项,反应混合物各组分百分含量发生改变,则化学平衡一定发生移动,A正确;B项,平衡发生移动,一定是改变了条件,但外界条件发生变化,未引起反应混合物各组分百分含量发生改变,平衡不移动,B正确;C项,同一反应的两平衡状态速率不同,如两平衡的转化过程中不经历v正≠v逆,反应混合物各组分百分含量未发生改变,则平衡不移动,C错误;D项,平衡发生移动,一定是改变了条件,但外界条件发生变化,未引起反应混合物各组分百分含量发生改变,平衡不移动,D正确;故选C。
3.已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的个数有( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的产量一定增大
③反应物的转化率定增大 ④反应物的浓度一定降低
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A
【解析】①总体积不变,向正反应移动,生成物的体积分数一定增大,若生成物的体积增大小于混合物总体积增大,生成物的体积分数可能降低,①错误;②平衡向正反应移动,生成物的产量一定增加,②正确;③降低生成物的浓度,平衡正向移动,反应物的转化率一定增大,但增大某一反应物的浓度,平衡正向移动,其他反应物的转化率增大,自身转化率降低,③错误;④如增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,达到平衡时,反应物的浓度比改变条件前大,④错误。综上所述②正确。故选A。
4.在反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl达到平衡后,加入少量下列固体,该平衡几乎不发生移动的是( )
A.KSCN B.KCl C.KOH D.FeCl3
【答案】B
【解析】由Fe3++3SCN-Fe(SCN)3可知,K+、Cl-与实际发生的离子反应无关,加入KSCN、FeCl3时可增大SCN-、Fe3+浓度使平衡正向移动;加入KOH时生成Fe(OH)3沉淀,可使Fe3+浓度降低,使平衡逆向移动。
5.可逆反应N2+3H22NH3(正反应为放热反应)达到平衡后,下列方法能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增加氨气 D.使用催化剂
【答案】B
【解析】A项,该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,A不符合题意;B项,该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,B符合题意;C项,在其它条件不变时,增加氨气,使氨气的浓度增大,化学平衡逆向移动,C不符合题意;D项,在其它条件不变时,使用催化剂,能够使正、逆反应都增加,而且增加的速率倍数相等,因此使用催化剂后正、逆反应速率仍然相等,化学平衡不发生移动,D不符合题意;故选B。
6.已知反应:COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ,当反应达到平衡时,下列能提高COCl2转化率的措施的是( )
A.恒容通入惰性气体 B.增加CO浓度 C.加催化剂 D.恒压通入惰性气体
【答案】D
【解析】A项,恒容通入惰性气体,平衡不移动,COCl2转化率不发生改变,A错误;B项,增加CO浓度,平衡逆向移动,COCl2转化率下降,B错误;C项,加催化剂不影响平衡转化率,C错误;D项,恒压通入惰性气体,容器体积增大,反应物生成物浓度相同比例减小,等效于减小压强,该反应是气体分子总数减少的反应,平衡往气体增多方向移动,即往正向移动,COCl2转化率增大,D正确;故选D。
7.下列说法不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.对CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),平衡体系增大压强可使颜色变深
C.SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气
D.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
【答案】B
【解析】A项,氯水中有平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,当加入AgNO3溶液后,生成AgCl沉淀,氯离子浓度降低,平衡向正向移动,能用勒夏特列原理解释,A正确;B项,增大压强平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,B错误;C项,工业生产硫酸的过程中,存在2SO2+O22SO3,使用过量的氧气,平衡向正反应方向移动,能用勒夏特列原理解释,C正确;D项,合成氨反应,增大压强平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,D正确;故选B。
8.在下列可逆反应中,增大压强或降低温度,均可使平衡正向移动的是( )
A.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0
B.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)ΔH<0
C.2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH>0
D.SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) ΔH<0
【答案】A
【解析】增大压强或降低温度均可使化学平衡向正反应方向移动,说明正反应为气体体积减小的放热反应;A项,正反应为气体体积减小的放热反应,符合题意,故A正确;B项,正反应为放热反应,但正反应是体积增大的反应,故B错误;C项,正反应为气体体积增大的吸热反应,不符合,故C错误;D项,正反应为放热反应,但反应前后气体的体积不变,故D错误;故选A。
9.在密闭容器中发生如下反应:aX(g)+bY(g) cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的1.8倍。下列叙述中不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动 B.a+b<c+d C.Z的体积分数增大 D.X的转化率下降
【答案】C
【解析】此反应达平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的,假设平衡不发生移动,W的浓度应变为原平衡时的2倍,而实际为1.8倍,假设不成立,原平衡必发生移动。由W的浓度为原平衡时的1.8倍,小于2倍知,平衡一定向W减少的方向即逆反应方向移动,所以a+b<c+d,平衡移动的结果导致Z的体积分数减小,X的转化率下降。
10.在一密闭容器中,反应mA(g)+nB(g) 3C(g)达到平衡时,测得c(A)为0.5 mol·L-1,在温度不变的情况下,将容器容积增大一倍,当达到新的平衡时,测得c(A)为0.3 mol·L-1,则下列判断不正确的是( )。
A.混合气体密度一定减小 B.平衡一定向逆反应方向移动
C.气体物质系数:m+n>3 D.物质C的体积分数增大
【答案】D
【解析】容器容积增大一倍,若平衡不移动,c(A)减小为原来的一半,但c(A)由0.5 mol·L-1变为0.3 mol·L-1,说明平衡逆向移动,故m+n>3,并且混合气体密度一定减小,C的体积分数减小,D项不正确。
11.右图曲线a表示放热反应2X(g) Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,不可能采取的措施是( )
A.升高温度 B.X的投入量增加
C.加催化剂 D.减小容器体积
【答案】A
【解析】因为N为固体,所以该反应为等体反应,所以加催化剂或减小容器体积均能使a曲线变为b曲线;B项,X的投入量增加,相当于缩小体积,所以能使a曲线变为b曲线。升温,平衡左移,X的转化率降低。
12.10mL0.1mol•L-1KI溶液与5mL0.1mol•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
【解析】A项,加入氯化钾固体,因其没有参与反应,则溶液中参与反应的离子浓度不变,平衡不移动,A正确;B项,加水稀释时,浓度熵增大并大于平衡常数,平衡逆向移动,B错误;C项,根据反应:2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)可知,I-过量,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,说明溶液中还存在Fe3+,该化学反应存在限度,C正确;D项,化学平衡常数等于生成物浓度幂之积比反应物浓度幂之积,则平衡常数,D正确;故选B。
13.等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,在一定条件下发生如下反应并达平衡:X(g)+2Y(g)3Z(g) △H<0,当改变某个条件并达到新平衡后,下列叙述正确的是( )
A.升高温度,X的体积分数减小
B.增大压强,Z的浓度不变
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
【答案】C
【解析】A项,正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的体积分数增大,故A错误;B项,增大压强,平衡不移动,但缩小体积,Z的浓度增大,故B错误;C项,保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,平衡不发生移动,Y的浓度不变,故C正确;D项,保持容器体积不变,充入一定量的Z,相当于增大压强,平衡不移动,X的体积分数不变,故D错误;故选C。
14.在一密闭容器中,反应 3A(g)+B(s) 2C(g)+D(g)达到平衡后,改变以下条件,下列说法正确的是( )
A.增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B.升高温度,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.恒温恒容充入Ne,容器内压强增大,V(正)、V(逆)均增大
D.增加B的用量,正、逆反应速率不变,平衡不移动
【答案】D
【解析】A项,平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,故A项错误;B项,升高温度,正逆反应速率都增大,平衡向吸热方向移动,即平衡向正反应方向移动,故B项错误;C项,恒温恒容充入Ne,参与反应的各物质浓度都不变,V(正)、V(逆)均不变,故C项错误;D项,B是固体,在气体反应中,增加固体对反应速率以及平衡都不影响,故D项正确;故选D。
15.T℃时,将2.0molA(g)和2.0molB(g)充入体积为1L的密闭容器中,在一定条件发生下述反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(s)△H<0;t1时刻时A物质的量为1.2mol,t2时刻时C(g)浓度为2.0mol/L并保持不变。下列说法正确的是( )
A.t1时刻的逆反应速率 > t2时刻的正反应速率
B.T℃时该反应的化学平衡常数K=2
C.T2时刻反应达到平衡,然后缩小容器体积,平衡逆向移动
D.T℃时,若将A(g)、B(g)各1.0mol充入同样容器,平衡后,A的转化率为50%
【答案】D
【解析】由三段法得:
A项,t2时刻的正反应速率和逆 反应速率相等,反应开始到平衡,逆反应速率在逐渐增大,所以t1时刻的逆反应速率小于 t2时刻的正反应速率,A错误;B项,该反应的平衡常数为,B错误;C项,T2时刻反应达到平衡,然后缩小容器体积,压强增大,平衡不移动,C错误;D项,该反应到平衡时,A的转化率为50%,若同温时,将A(g)、B(g)各1.0mol充入同样容器,两平衡等效,平衡后,A的转化率为50%,D正确;故选D。
16.一定温度下,在一个容积为2L的密闭容器中发生反应:2N2O3(g)+3C(s)2N2(g))+3CO2(g) ΔH>0,若0~10s内消耗了2mol C,下列说法正确的是( )
A.0~10s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
B.当v正(N2O3)= v逆(CO2)时,反应达到平衡状态
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.该反应达平衡后,减小反应体系的体积,平衡向逆反应方向移动
【答案】D
【解析】A项,C为固体,不能用浓度的变化表示C的反应速率,A错误;B项,当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,则3v正(N2O3)=2v逆(N2O3),正逆反应速率不相等,反应未平衡,B错误;C项,升高温度可以提高活化分子百分数,正逆反应速率均增大,C错误;D项,减小反应体系的体积,即增大压强,该反应为气体系数之和增大的反应,增大压强平衡逆向移动,D正确;故选D。
17.在一定条件下,可逆反应:mA+nBpC达到平衡,若:
(1)A、B、C都是气体,减小压强,平衡向正反应方向移动,则m+n和p的关系是______________。
(2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为____态。
(3)A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是____________。
【答案】(1)m+n<p (2)固或液 (3)逆反应方向
【解析】(1)减小压强,平衡右移,则m+n<p。(2)增加B的量,平衡不移动,说明B的浓度为常数,B为固体或纯液体。(3)因A、C为气体,且m+n=p(即m<p),增大压强,平衡只能左移。
18.在密闭容器中进行如下反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C,平衡________,c(CO2)________。
(2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡________,c(CO2)__________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡________,c(CO2)____________。
【答案】(1)不移动 不变 (2)向左移动 增大 (3)不移动 不变
【解析】(1)C为固体,增加C,其浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。(2)缩小反应容器的容积,即增大压强,平衡向气体总体积减小的方向移动,即向左移动, c(CO2)比原来大。(3)通入N2,各物质的浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。
19.常温下,水溶液中的反应Fe3++SCN-Fe(SCN)2+达到平衡时,c(SCN-)=0.10 mol·L-1,c(Fe3+)=0.04 mol·L-1,c[Fe(SCN)2+]=0.68 mol·L-1。思考下列问题:
(1)该反应的平衡常数K为______________。
(2)加水稀释至原溶液体积的2倍,平衡将向___________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
【答案】(1)1.7×102 (2)逆
【解析】(1)该反应的平衡常数K===1.7×102。(2)加水稀释至原溶液体积的2倍,各离子的浓度均为原浓度的,Q==3.4×102>K,平衡逆向移动。
【能力提升】
20.对可逆反应2A(s)+3B(g) 2C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是( )
A.增加 A 的物质的量,B 的转化率提高
B.升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小、v(逆)增大
C.加入催化剂,单位体积内活化分子的百分数增大,v(正)、v(逆)均增大
D.恒温恒压充入Ne,容器内压强不变,平衡不移动
【答案】C
【解析】A项,A是固体浓度视为常数,增加 A 的物质的量对平衡无影响,B 的转化率不变,故A错误;B项,升高温度,v(正)、v(逆)均应增大,但v(逆)增大的程度大,平衡向逆反应方向移动,故B错误;C项,使用催化剂使单位体积内更多的普通分子成为活化分子,可以提高活化分子百分数,引起v(正)、v(逆)同时增大且增大的倍数相同,平衡不移动,故C正确;D项,恒温恒压条件下,在反应体系中充入Ne,体积增大压强减小,平衡向气体体积增大的方向进行,平衡正向进行,故D错误;故选C。
21.一定温度下,在一个容积为2L的密闭容器中发生反应:2N2O3(g)+3C(s)2N2(g))+3CO2(g) ΔH>0,若0~10s内消耗了2mol C,下列说法正确的是( )
A.0~10s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
B.当v正(N2O3)= v逆(CO2)时,反应达到平衡状态
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.该反应达平衡后,减小反应体系的体积,平衡向逆反应方向移动
【答案】D
【解析】A项,C为固体,不能用浓度的变化表示C的反应速率,A错误;B项,当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,则3v正(N2O3)=2v逆(N2O3),正逆反应速率不相等,反应未平衡,B错误;C项,升高温度可以提高活化分子百分数,正逆反应速率均增大,C错误;D项,减小反应体系的体积,即增大压强,该反应为气体系数之和增大的反应,增大压强平衡逆向移动,D正确;故选D。
22.一定温度下,向三个容积不等的恒容密闭容器(a<b<c)中分别投入2 mol NOCl,发生反应:2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)。t min后,三个容器中NOCl的转化率如图中A、B、C三点。下列叙述正确的是( )
A.A点延长反应时间,可以提高NOCl的转化率
B.A、B两点的压强之比为25︰28
C.A点的平均反应速率大于C点的平均反应速率
D.容积为a L的容器达到平衡后再投入1 mol NOCl、1 mol NO,平衡不移动
【答案】D
【解析】A项,容器体积越大,反应速率越小,容积为a L的容器反应速率大于容积为b L的容器,t min后, A点的转化率小于B,说明A点达到平衡状态,A点延长反应时间,NOCl的转化率不变,故A错误;B项,A、B两点的气体物质的量比为25︰28,容器的体积不同,所以压强之比不是25︰28,故B错误;C项,A为平衡点,A点的平均反应速率为0,C没有达到平衡,C点的平均反应速率大于0,故C错误;D项,A点为平衡点,根据A点数据,K= ,再投入1 mol NOCl、1 mol NO,Q=,Q=K,平衡不移动,故D正确;故选D。
23.相同温度下,甲、乙两个恒容密闭容器均进行反应:X(g)+Y(g) W(?)+2Z(g)△H<0。实验过程中部分数据如表所示。
容器
起始容积
物质的起始加入量
平衡时的物质的量浓度
甲
2L
1molX、1molY
0.6mol•L-1
乙
5L
2molW、4molZ
0.48mol•L-1
下列说法错误的是( )
A.该温度下W为非气态
B.平衡后正反应速率v正(X):甲<乙
C.该温度下反应的化学平衡常数K=9
D.适当降低乙容器的温度可能使c(Z)甲=c乙(Z)
【答案】B
【解析】依据三段式:
起始投料相当于甲的二倍;甲为2L乙为4升(此时p甲=p乙),则甲乙等效,起始投料乙是甲的2倍,平衡量也是甲的2倍,把乙从4L变成5L时,相当于减压,乙的各组分物质的量不变,平衡不移动,故此反应为反应前后分子数不变的反应,即W为非气态。A项,综上所述分析,W为非气态,故A正确;B项,乙中平衡时,X的物质的量浓度为0.8mol÷5L=0.16mol/L,甲中c(X)=0.4mol÷2L=0.2 mol/L,所以平衡后正反应速率v正(X):甲>乙,故B错误;C项,平衡常数,故C正确;D项,适当降温,因为正反应放热,可使乙中平衡向右移动,使c乙(Z)增大,能使c(Z)甲=c乙(Z),故D正确;故选B。
24.SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应如下:
主反应:2NH3(g)+ 4NO(g)+ O2(g)4N2(g)+6H2O(g ) ΔH
副反应:4NH3(g)+ 5O2(g)4NO (g)+6H2O(g )
相同条件下,在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应,下列说法错误的是( )
A.工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性
B.投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减少压强
C.图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率
D.相同条件下选择高效催化剂,可以提高NO的平衡转化率
【答案】D
【解析】A项,从题干图中可知,催化剂乙在低温下具有很强的催化活性,从而可以节约能源,故工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性,A正确;B项,从图中分析可知,随着温度升高化学平衡逆向移动,即该主反应是一个正反应为放热反应,且正向为气体体积增大的方向,根据勒夏特列原理可知,投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减少压强,B正确;C项,甲催化剂随温度升高NO转化率先增大后减小是因为催化剂在温度高的条件下催化活性减小,在催化剂甲作用下,图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率,高于210℃时,NO转化率降低是催化剂活性减低(或副反应增多),C错误;D项,根据勒夏特列原理可知,催化剂只能改变反应速率而不影响化学平衡,故相同条件下选择高效催化剂,不能提高NO的平衡转化率,D错误;故选D。
25.汽车尾气是城市主要空气污染物,利用反应2NO(g) +2CO(g) N2+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2mol CO和2 mol NO,分别在T1、T2温度下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表:
时间/s
0
2
4
6
8
10
甲容器(T1)n(CO2)/mol
0
0.72
1.20
1.60
1.60
1.60
乙容器(T2)n(CO2)/mol
0
0.60
1.00
1.40
1.70
1.70
(1)T1___________T2(填“>”、“<”或“=”下同),该反应ΔH___________0。
(2)乙容器中,2~4s内N2的平均反应速率υ(N2)=___________。
(3)甲容器中NO平衡转化率为___________,T1温度下该反应的平衡常数为___________。
(4)该反应达到平衡后,为提高反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有___________(填字母序号)。
a.增大NO浓度 b.压缩容器体积 c.移去部分N2 d.改用高效催化剂
【答案】(1)> < (2)0.05mol/(L·s) 80% (4)160 b
【解析】(1) 2NO(g) +2CO(g) ⇌N2+2CO2(g),向甲、乙两个体积都为2.0L的恒容密闭容器中分别充入2mol CO和2 mol NO,分别在T1、T2温度下,经过一段时间后达到平衡,甲容器达到平衡需要的时间短,则反应速率快,说明反应温度T1>T2;达到平衡状态时,乙中CO2的物质的量大于甲中CO2的物质的量,说明降低温度,平衡正向进行,则正反应为放热反应,△H<0;(2)乙容器中,2~4s内N2的平均反应速率v(N2)=v(CO2)= ×=0.05mol•L-1•s-1;(3) 甲容器中,由:
NO平衡转化率=×100%=80%;容器的体积为2L,则平衡常数K==160;(4)a.增大NO浓度,NO的转化率降低,故a不选;b.压缩容器体积,压强增大,反应速率加快,平衡正向移动,NO的转化率增大,故b选;c.移去部分N2,反应速率减慢,故c不选;d.改用高效催化剂,平衡不移动,NO的转化率不变,故d不选;故答案为b。
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