内容正文:
第6讲 影响化学平衡的因素
学习目标
提前掌握本节核心知识,为开学学习打好基础。
思维导图
用图表整理章节逻辑,帮助建立系统化认知。
新知预习
通过预习内容初步理解新知识,培养独立思考能力。
考点精析
结合例题解析高频考点,掌握解题思路,减少开学后学习压力。
分层作业
基础达标:确保核心知识掌握,建立信心。
过关检测:提升应用能力,衔接开学后学习。
1.了解化学平衡移动的概念和影响平衡移动的因素。
2.了解温度、浓度、压强等因素的改变对化学平衡移动的影响,并能够利用这些因素的影响正确判断化学平衡移动的方向。
3.了解勒夏特列原理,培养分析、推理、归纳、总结的能力。
4.了解勒夏特列原理在生产生活和科学研究领域中的重要作用。
5.掌握等效平衡的方法,利用其解决平衡移动的问题。
冬季取暖用火炉,一氧化碳它有毒,中毒昏迷急救治,争分夺秒吸氧气。为什么一氧化碳中毒昏迷者吸入高压氧可逐渐缓解中毒症状?
知识点1:化学平衡移动
1.化学平衡移动的概念
在一定条件下,当可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变 (如浓度、温度、压强等),平衡状态被 ,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称为化学平衡的 。
①化学平衡的移动包括可逆反应旧化学平衡的破坏和新化学平衡的建立两个过程。
②化学平衡移动的根本原因是
2.化学平衡移动方向的判断
(1)根据v正、v逆的关系
外界条件改变
若v正=v逆,平衡不移动
若v正>v逆,平衡向 方向移动
若v正<v逆,平衡向 方向移动
(2)根据浓度商Q与K的关系
外界条件改变
若Q<K,平衡向 方向移动
若Q =K,平衡不移动
若Q>K,平衡向 方向移动
①改变温度瞬时,Q不变,K一定变化,则Q和K不再 。
②改变浓度(或压强)瞬时,可能导致Q变化,但K保持不变,则Q和K 不再相等。
③化学平衡移动时,反应速率 改变;但反应速率改变,化学平衡 移动,如使用催化剂。
④不要把v正增大与平衡向正反应方向移动 ,只有v正 v逆时,平衡才向正反应方向移动。
知识点2:浓度对化学平衡的影响
1.实验原理
Fe3+(浅黄色)+3SCN- Fe(SCN)₃(红色)
2.实验操作
(1)向盛有5mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液后,溶液呈红色。
(2)将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中,向试管b中加入少量铁粉,向试管c中滴加4滴1mol·L-1 KSCN溶液,观察试管b、c中溶液颜色的变化,并均与试管a对比。
3.实验现象
编号
试管b
试管c
实验操作
加入少量铁粉
滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液
实验现象(与试管a对比)
红色
红色
现象解释
由于Fe能与FeCl3发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,加入铁粉后,c(Fe3+) ,平衡 移动,c[Fe(SCN)3] ,红色
滴加浓度较高的KSCN溶液,c(SCN-) ,平衡 移动,c[Fe(SCN)3] ,红色
4.实验结论
其他条件不变时,增大反应物浓度,平衡 移动;减小反应物浓度,平衡 移动。
①由于产生的Fe(SCN)3为红色,颜色较深,故最开始实验所取的FeCl3和KSCN溶液浓度应较小,才可保证最初产生Fe(SCN)3时溶液颜色不太深,便于观察后续的颜色变化。
②后来加入的KSCN溶液的浓度要 ,方可保证平衡移动程度较大,颜色变化较明显。
③FeCl3可以用Fe2(SO₄)3或Fe(NO3)3代替,KSCN可以用NaSCN或NH4SCN代替,能够提供Fe3+和SCN-的均可。
④忽略加入铁粉和KSCN溶液前后体积变化;铁粉与Fe3+的反应视为 完成。
①只要是实际参加反应的物质,增大任何一种反应物的浓度,平衡都 移动。
②反应物有两种或两种以上时,增加一种反应物的浓度,可提高其他反应物的 。在工业生产中,常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,来提高价格较高的原料的转化率,从而降低成本。
5.图像理解
(1)减小Fe3+浓度(加铁粉)时的速率-时间图像和浓度-时间图像:
(2)增大SCN-浓度(加KSCN)时的速率-时间图像和浓度-时间图像:
知识点3:压强对化学平衡的影响
1.反应前后气体总体积变化的可逆反应
(1)实验原理
2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)
(2)实验操作
用50 mL注射器吸入20 mLNO2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。
(3)实验现象
实验操作
体系压强增大
体系压强减小
实验现象
混合气体的颜色
混合气体的颜色
实验解释
开始由于管内容积变小,混合气体的浓度 ,颜色 ;之后由于压强增大,平衡向 方向移动,c(NO2) ,混合气体颜色
开始由于管内容积增大,混合气体的浓度 ,颜色 ;之后由于压强 ,平衡向 方向移动,c(NO2) ,混合气体颜色
(4)规律总结
其他条件不变时,对于反应前后气体总体积变化的可逆反应,增大压强(减小容器的容积)会使平衡向
的方向移动;减小压强(增大容器的容积)会使平衡向 的方向移动。
①探究压强对化学平衡的影响时一般是探究有气体参与的化学反应。对于无气体参与的化学反应,改变压强,对化学平衡的移动 。
②压强的影响归根到底是浓度的影响,如果增大压强但不会增大参加反应的物质的浓度,则反应速率不会增大,平衡也不发生移动。如恒温恒容,充入“惰性气体”来增大体系压强,c(NO2)和c(N2O4)均 ,平衡 ,气体的颜色 。
(5)图像理解
①其他条件不变时,压缩体积、增大压强的速率-时间图像和浓度-时间图像:
②其他条件不变时,增大体积、减小压强的速率-时间图像和浓度-时间图像:
对于反应物与生成物中都有气体的可逆反应,改变压强,气体分子数多的一方速率改变得多。
①压缩容器的容积,增大压强,气体分子数多的一方速率增加得 ,气体分子数少的一方速率增加得 ;
②增大容器的容积,减小压强,气体分子数多的一方速率 得多,气体分子数少的一方速率 得少。
2.反应前后气体总体积不变的可逆反应
(1)相关解释
对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强,正、逆反应速率 改变。若增大压强,正、逆反应速率同等程度 ,若减小压强,正、逆反应速率同等程度 ,故平衡 ,对应的反应物的转化率、生成物的产率均 。
(2)规律总结:其他条件不变时,对于反应前后气体总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使平衡发生移动。
(3)图像理解
①增大压强时
②减小压强时
①由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系中,由于H2(g)+I2(g)2HI(g)反应前后气体总体积不变,压强改变并不能使平衡发生移动,加压后颜色变深,是因为I2的浓度增大,不能用平衡移动原理来解释。
压强对化学平衡移动的影响还可以结合浓度商Q来进行判断,如:
气态物质系数变化
体系压强变化
Q值变化
Q与K关系
平衡移动方向
增大
增大
增大
Q>K
逆向移动
减少
减少
Q<K
正向移动
减少
增大
减少
Q<K
正向移动
减少
增大
Q>K
逆向移动
不变
增大
不变
Q=K
不移动
减少
不变
Q=K
不移动
知识点4:温度对化学平衡的影响
1.实验原理
2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH = -56.9 kJ·mol-1
2.实验操作
把NO2和N2O4的混合气体通入两只用乳胶管和导管连通的烧瓶,然后用弹簧夹夹住乳胶管;把一只烧瓶浸泡在热水中,另一只浸泡在冰水中,观察混合气体颜色变化。
3.实验现象
(1)浸泡在热水中的烧瓶内红棕色 ,说明升高温度,NO2的浓度 。
(2)浸泡在冰水中的烧瓶内红棕色 ,说明降低温度,NO2的浓度 。
4.实验结论
在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向 的方向移动;降低温度,会使化学平衡向 的方向移动。
①改变温度对吸、放热反应的速率的影响
对于可逆反应而言,正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应。温度升高,v正和v逆同时增大;温度降低, v正和v逆同时减小。但改变温度对可逆反应中吸热方向反应的速率影响更 。故升高温度,吸热反应的反应速率增大得 ,放热反应的反应速率增大得 ;同理,降低温度,吸热反应的反应速率减小得 ,放热反应的反应速率减小得 。
②利用平衡常数解释温度对化学平衡的影响
对于放热反应,温度升高时,平衡 移动,K值 ,温度升高瞬时,Q>K,因此平衡向 方向移动,若温度降低,结果相反;
对于吸热反应,温度升高时,平衡 移动,K值 ,温度升高瞬时,Q<K,因此平衡向 方向移动,若温度降低,结果相反。
5.图像理解
(1)升高温度时的速率-时间图像和浓度-时间图像:
(2)降低温度时的速率-时间图像和浓度-时间图像
改变条件与平衡移动方向总结
改变条件
平衡移动方向
增大反应物浓度(或减小生成物浓度)
减小反应物浓度(或增大生成物浓度)
增大体系压强(或缩小容器容积)
减小体系压强(或增大容器容积)
升高温度
降低温度
使用催化剂
知识点5:勒夏特列原理(化学平衡移动原理)
1.内容
如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.适用范围
适用于任何动态平衡体系(如溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析。
3.平衡移动的结果判断
平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“ ”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响。
(1)从定性角度看,平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向,如增大反应物浓度,平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动;增大压强,平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡就向吸热反应即温度降低的方向移动。这种移动可以理解为“与条件改变对着干”。
(2)从定量角度看,平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全 外界条件的变化,即最终结果还是“外界条件的变化方向”。如向平衡体系N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol)中又充人d molN2,则达到新平衡时,n(N2)的取值范围为a mol<n(N2)<(a+d )mol。
判断外界条件对平衡移动是否有效
(1)确定是否改变了影响化学平衡的条件,如:
①改变化学平衡体系中 或 的物质的量,并未改变影响化学平衡的条件。
②即使是有气体存在的化学平衡体系,在恒温恒容条件下充入 ,也未改变影响化学平衡的条件。
(2)判断可逆反应是否存在能够减弱某种条件变化的反应方向。如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),当a + b = 时,反应无气体体积增大或减小的方向,所以即使改变体系压强,化学平衡也不移动。
(3)勒夏特列原理是经验规律,存在特例。在具体应用时,最好再利用Q与K的大小关系进行验证。
重点1:充入“惰性气体”对化学平衡的影响
对于一个可逆反应,达到平衡状态后再通入“惰性气体”(即不参加反应的无关气体)。
1.恒温恒容
2.恒温恒压
重点2:浓度改变时物质转化率的变化规律
1.若反应物只有一种,如aA(g)bB(g)+cC(g),增加A的量,平衡正向移动,A的转化率的变化情况如下:
①若在 条件下,改变前后为等效平衡,A的转化率 ;
②若在 条件下,相当于(或等效于)加压,A的转化率与反应前后气体体积变化情况有关。
a = b+c
A的转化率
a>b+c
A的转化率
a<b+c
A的转化率
2.反应物不止一种的可逆反应,达到平衡后,增大一种反应物的浓度,其他反应物的转化率 ,自身的转化率 。
3.反应物不止一种的可逆反应,恒温恒容条件下,达到平衡后,还按照最初的 通入气体反应物,相当于加压,与原平衡相比较,若反应后气体分子数 ,则平衡 移动,反应物转化率 ,若反应后气体分子数 ,则平衡 移动,反应物转化率 。
如合成氨的反应N2+3H22NH3,最初在1L的容器中加入1molN2和3mol H2,平衡之后再通入1 mol N2和3 mol H2,可以通过如下模型加以理解:
由b容器到c容器是加压,a容器和b容器为等效平衡,所以由a容器到c容器也相当于加压,加压之后平衡正向移动,N2和H2的转化率都增大。
重点3:等效平衡
1.等效平衡的定义
等效平衡指的是同一可逆反应在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)以不同的方式投料,达到平衡时的“效果”相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。这里的“效果”一般指的是平衡时某组分的百分含量。
2.等效平衡的两种类型
等效平衡的一般判断思路:由于等效平衡的投料方式不同,一般采用“一边倒”的方法将各种投料“极限转化”为化学方程式中等号的同侧物质,再进行比较。
(1)恒温恒容条件下的等效平衡规律
①恒温恒容时,对于反应前后气体分子数 [Δn(g)≠0]的可逆反应,经“一边倒”的方法处理后,若各物质的物质的量 ,则两平衡等效。
②恒温恒容时,对于反应前后气体分子数 [Δn(g)=0]的可逆反应,用“一边倒”的方法处理后,若各物质的物质的量对应成 ,则两平衡等效。
恒温恒容型的等效平衡,新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
(2)恒温恒压条件下的等效平衡规律
恒温恒压下,对于所有的可逆反应,用“一边倒”的方法处理后,若各物质的物质的量成 ,则两平衡等效。
恒温恒压型的等效平衡(以气体物质的量增加的反应为例),新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
考点一 化学平衡的移动
【典例1】K2CrO4溶液中存在平衡2(黄色)+2H+⇌(橙色)+H2O,若要使溶液由黄色变为橙色,下列方法可行的是
A.加入适量NaHSO4固体 B.加入适量NaHCO3固体
C.加入适量Na2CO3固体 D.加入适量CH3COONa固体
【变式1-1】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
①增加A的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,正、逆不变
④增大B的浓度,正>逆
⑤加入催化剂,平衡向正反应方向移动
A.①② B.④ C.③ D.④⑤
【变式1-2】两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为和。
反应1:
反应2:
该温度下,向某刚性密闭容器中放入和固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.通入,再次平衡后,气体的密度变小
B.平衡后再通入一定量的不变
C.平衡后再通入一定量的变小
D.若缩小容器体积,再次平衡后,总压强不变
考点二 勒夏特列原理及其应用
【典例2】下列说法不能用勒夏特列原理解释的是
A.配制溶液时,先将其溶解在浓盐酸中
B.开启可乐碳酸饮料瓶的瓶盖,瓶中泛起大量泡沫
C.对平衡体系加压,颜色先变深后变浅
D.工业上和在常压下生成
【变式2-1】下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.向FeCl3溶液中加入适量KSCN溶液后溶液呈红色,再加入少量Fe粉后红色变浅
B.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
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气(Cl2+H2OHCl+HClO)
D.工业上生产硫酸的过程中使用适当过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【变式2-2】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.
B.
向沸水中滴入饱和溶液制备胶体
将球分别浸泡在冷水和热水中,热水中颜色更深
C.
D.
实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
对、、的平衡体系加压后容器内气体颜色变深
考点三 化学平衡移动图像分析
【典例3】已知反应,下列叙述与图对应的是
A.图①表示,对达到平衡状态的反应,在时刻充入一定量的C,平衡逆向移动
B.由图②可知,
C.图③表示化学平衡常数与压强的变化关系
D.若图③中y轴表示C的体积分数,则
【变式3-1】在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)ΔH<0,达到甲平衡状态,在仅改变某一条件后达到乙平衡,对改变的条件下列分析正确的是
A.图I是增大反应物的浓度 B.图Ⅱ 一定是加入催化剂的变化情况
C.图Ⅲ 是增大压强,且乙>甲 D.图Ⅲ 是升高温度
【变式3-2】往某密闭容器中按物质的量之比1:3,充入M、N,发生反应 ∆H,M的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A. B.
C. D.a点Q的体积分数为
考点四 等效平衡的综合应用
【典例4】在一定温度下,向容积均为2L的两个密闭容器中通入一定量的一氧化碳和水蒸气,保持温度恒定,发生反应: ,数据如下表。下列说法正确的是
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡的时间/min
达到平衡时体系放出的能量/kJ
CO
①
1
4
0
0
②
2
8
0
0
A.平衡时:①<② B.平衡常数:①<②
C.达到平衡的时间: D.达到平衡时能量的变化:
【变式4-1】一定温度下,在的密闭容器中充入和发生反应:,后达到平衡,的转化率为20%,下列说法正确的是
A.时的反应速率是
B.平衡后再充入和,的转化率不变
C.该反应的平衡常数为4
D.加入催化剂,平衡不移动,反应速率不变
【变式4-2】如图所示,关闭活塞K,向A中充入,向B中充入,此时A的容积是的容积是。在相同温度和催化剂存在的条件下,使两容器中各自发生下述反应:。A保持恒压,B保持恒容。达平衡时,A的体积为。下列说法正确的是
A.反应速率:
B.平衡时Y的体积分数:
C.若打开K,则A的体积变为
D.A容器中X的转化率为
1.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.(SO2)增大
B.(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化
D.SO3的质量不变
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.高压比常压更有利于合成氨反应
B.Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来
C.压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体,气体颜色变深
D.用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
3.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是
A.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
B.平衡时,其他条件不变,增加的浓度,的转化率增大
C.单位时间内消耗和的物质的量之比为时,反应达到平衡状态
D.其他条件不变,使用高效催化剂,会缩短反应时间提高废气中氮氧化物的转化率
4.勒夏特列原理可以用于解释可逆反应的平衡移动,下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体,气体颜色变深
B.红棕色的NO2气体,加压后颜色先变深后变浅,但比原来要深
C.反应:CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g) ΔH<0,升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D.反应:N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ΔH<0,为提高NH3的产率,理论上应采取低温措施
5.800℃时,三个相同的恒容密闭容器中发生反应 ,一段时间后,分别达到化学平衡状态。
容器编号
起始浓度/()
I
0.01
0.01
0
0
Ⅱ
0
0
0.01
0.01
Ⅲ
0.008
0.008
0.002
0.002
下列说法不正确的是
A.Ⅱ中达平衡时,
B.Ⅲ中达平衡时,CO的体积分数大于25%
C.Ⅲ中达到平衡状态所需的时间比Ⅰ中的短
D.若Ⅲ中起始浓度均增加一倍,平衡时亦增加一倍
6.利用催化加氢可制得乙烯,反应方程式为 ,在两个容积均为1L恒容密闭容器中,分别加入和,分别选用两种催化剂,反应进行相同时间,测得转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法不正确的是
A.温度下充入稀有气体,转化率不变
B.温度高于,转化率降低的原因是温度导致的平衡逆移
C.从图中无法比较催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ谁更高效
D.b、d两状态下,化学反应速率
7.在一定条件下,发生反应CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g),达到化学平衡后,降低温度,混合物的颜色变浅。下列关于该反应的说法正确的是
A.该反应为吸热反应 B.该反应为放热反应
C.降温后一氧化碳的浓度增大 D.降温后各物质的浓度不变
8.纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇:,按投料比将与充入恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得平衡混合物中的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的 B.
C.在C点时,转化率为 D.反应速率:(状态A)(状态B)
9.在2 L恒温恒容密闭容器中充入2 mol N2和3 mol H2发生催化反应:N2+3H22NH3,测得N2和H2的转化率随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
已知:转化率(α)=×100%
A.6 min时,NH3的生成速率小于其分解速率
B.0~6 min,NH3平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1
C.使用催化剂可缩短反应到达平衡时所需的时间
D.通过调控反应条件,可以增大平衡时NH3的质量
10.加氢制是资源化利用的重要途径,该过程存在如下两个反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
回答下列问题:
(1)根据图(a), 。
(2)在4.0 MPa压强下,按把两种气体通入恒压反应器中,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化关系如图(b)。
已知:
①525~575K时,使平衡转化率随温度升高而增大的反应为 (填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。
②475K时,反应Ⅱ的平衡常数 (写出计算式即可)。
(3)为同时提高的平衡转化率和的平衡产率,除降低温度外,还可采取的措施是 (写一条)。
(4)利用M催化加氢制的反应历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,表示活化能,单位为eV。
①转化为的化学方程式为 。
②下列说法正确的是 (填标号)。
A.与能量差为0.60eV B.第ii步有键断裂
C.第iii步反应速率最慢 D.加入催化剂M不影响的平衡产率
1.已知反应: 。在一定条件下,该反应达到平衡状态,下列说法正确的是
A.降温,可提高反应物的转化率
B.升温,增大逆反应速率,降低正反应速率
C.使用催化剂,可以使反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.保持容器内压强不变,向容器中通入氦气,平衡不发生移动
2.下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是
A. B.
C. D.
3.根据下列图示所得出的结论正确的是
A.图甲表示的反应速率随时间的变化,t1时改变的条件是加入催化剂
B.图乙表示,由图中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的
C.图丙表示在相同温度下的多次平衡过程,则A2的平衡转化率:
D.图丁表示,由图可知
4.已知T1温度下在容积为10L的密闭容器中发生可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(s) ΔH;起始时充入15molX与15molY,10min时反应达到平衡状态,测得平均速率v(Z)=0.12mol·L-1·min-1。下列有关说法正确的是
A.T1温度下,该反应的平衡常数为
B.平衡时再充入一定量的X,平衡正向移动,X的转化率增大
C.若T2>T1,T2时K=,则该反应的ΔH<0
D.其他条件不变,增大压强,Y的平衡转化率减小
5.向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和4molHBr,发生反应: 。分别在绝热、恒温条件下进行,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.乙在恒温条件下进行,
B.恒温过程比绝热过程的反应速率小
C.a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D.平衡常数:
6.某温度下,某气相反应达到化学平衡,平衡常数,且正反应为吸热反应。下列说法正确的是
A.该反应的化学方程式为
B.减小压强,平衡向生成X的方向移动
C.降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率增大
D.增大c(X),则c(Y)和K增大
7.下列有关图像的说法错误的是
A.图甲表示可逆反应中的含量与压强的关系,且
B.图乙表示密闭容器中的正反应为放热反应
C.图丙表示反应 ,且
D.图丁表示浓氨水的导电能力随着加水体积变化的关系,若用湿润的pH试纸测量a点溶液的pH,则测量结果偏小
8.在一定温度下可发生反应: 。温度时,向密闭容器中通入气体,部分实验数据见下表:
时间/s
0
500
1000
1500
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法不正确的是
A.500s内的平均生成速率为
B.温度下发生该反应,的平衡转化率为50%
C.、温度下的平衡常数分别为、,若,则
D.平衡后,其他条件不变,将容器体积变为原来的,则
9.一定条件下存在反应:。现有三个体积相同的密闭容器I、II、III,按如图所示投料,并在该条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是
A.容器I、III中平衡常数相同
B.容器II、III中正反应速率始终相同
C.容器II、III中的反应达平衡时,的体积分数:IIIII
D.容器I中的转化率与容器II中的转化率之和等于1
10.回答下列问题
(1)已知15g乙烷(C2H6)完全燃烧生成CO2和液态水时放热780kJ,写出乙烷燃烧热的热化学方程式: 。
(2)高炉炼铁的一个反应如下: CO(g)+FeO(s)CO2(g)+Fe(s) ΔH>0。
①该反应平衡常数的表达式K= 。
②已知1100℃时K=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的物质的量的比值 (填“增大”“减小”或“不变”下同),平衡常数K的变化是 。
③1100℃时,若测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情况下,该反应 (填“已经”或“没有”)处于化学平衡状态,此时化学反应速率是v(正) v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)SO2和H2S是大气污染物,这两种气体的转化研究对资源综合利用和环境保护有重要意义。水煤气还原法为:
已知:a.
b.
①写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式 ;
②在温度为T℃下,将1.4molH2和1molSO2通入2L恒容密闭容器中发生上述反应,反应体系中气体的总压强随时间变化如图所示。SO2的平衡转化率为 ?(已知:PV=nRT,请列出三段式进行计算)
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第6讲 影响化学平衡的因素
学习目标
提前掌握本节核心知识,为开学学习打好基础。
思维导图
用图表整理章节逻辑,帮助建立系统化认知。
新知预习
通过预习内容初步理解新知识,培养独立思考能力。
考点精析
结合例题解析高频考点,掌握解题思路,减少开学后学习压力。
分层作业
基础达标:确保核心知识掌握,建立信心。
过关检测:提升应用能力,衔接开学后学习。
1.了解化学平衡移动的概念和影响平衡移动的因素。
2.了解温度、浓度、压强等因素的改变对化学平衡移动的影响,并能够利用这些因素的影响正确判断化学平衡移动的方向。
3.了解勒夏特列原理,培养分析、推理、归纳、总结的能力。
4.了解勒夏特列原理在生产生活和科学研究领域中的重要作用。
5.掌握等效平衡的方法,利用其解决平衡移动的问题。
冬季取暖用火炉,一氧化碳它有毒,中毒昏迷急救治,争分夺秒吸氧气。为什么一氧化碳中毒昏迷者吸入高压氧可逐渐缓解中毒症状?
知识点1:化学平衡移动
1.化学平衡移动的概念
在一定条件下,当可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变反应条件(如浓度、温度、压强等),平衡状态被破坏,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称为化学平衡的移动。
①化学平衡的移动包括可逆反应旧化学平衡的破坏和新化学平衡的建立两个过程。
②化学平衡移动的根本原因是影响平衡的条件改变导致v正≠v逆
2.化学平衡移动方向的判断
(1)根据v正、v逆的关系
外界条件改变
若v正=v逆,平衡不移动
若v正>v逆,平衡向正反应方向移动
若v正<v逆,平衡向逆反应方向移动
(2)根据浓度商Q与K的关系
外界条件改变
若Q<K,平衡向正反应方向移动
若Q =K,平衡不移动
若Q>K,平衡向逆反应方向移动
①改变温度瞬时,Q不变,K一定变化,则Q和K不再相等。
②改变浓度(或压强)瞬时,可能导致Q变化,但K保持不变,则Q和K可能不再相等。
③化学平衡移动时,反应速率一定改变;但反应速率改变,化学平衡不一定移动,如使用催化剂。
④不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同,只有v正>v逆时,平衡才向正反应方向移动。
知识点2:浓度对化学平衡的影响
1.实验原理
Fe3+(浅黄色)+3SCN- Fe(SCN)₃(红色)
2.实验操作
(1)向盛有5mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液后,溶液呈红色。
(2)将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中,向试管b中加入少量铁粉,向试管c中滴加4滴1mol·L-1 KSCN溶液,观察试管b、c中溶液颜色的变化,并均与试管a对比。
3.实验现象
编号
试管b
试管c
实验操作
加入少量铁粉
滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液
实验现象(与试管a对比)
红色变浅
红色加深
现象解释
由于Fe能与FeCl3发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,加入铁粉后,c(Fe3+)减小,平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,红色变浅
滴加浓度较高的KSCN溶液,c(SCN-)增大,平衡正向移动,c[Fe(SCN)3]增大,红色加深
4.实验结论
其他条件不变时,增大反应物浓度,平衡正向移动;减小反应物浓度,平衡逆向移动。
①由于产生的Fe(SCN)3为红色,颜色较深,故最开始实验所取的FeCl3和KSCN溶液浓度应较小,才可保证最初产生Fe(SCN)3时溶液颜色不太深,便于观察后续的颜色变化。
②后来加入的KSCN溶液的浓度要大,方可保证平衡移动程度较大,颜色变化较明显。
③FeCl3可以用Fe2(SO₄)3或Fe(NO3)3代替,KSCN可以用NaSCN或NH4SCN代替,能够提供Fe3+和SCN-的均可。
④忽略加入铁粉和KSCN溶液前后体积变化;铁粉与Fe3+的反应视为瞬间完成。
①只要是实际参加反应的物质,增大任何一种反应物的浓度,平衡都正向移动。
②反应物有两种或两种以上时,增加一种反应物的浓度,可提高其他反应物的转化率。在工业生产中,常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,来提高价格较高的原料的转化率,从而降低成本。
5.图像理解
(1)减小Fe3+浓度(加铁粉)时的速率-时间图像和浓度-时间图像:
(2)增大SCN-浓度(加KSCN)时的速率-时间图像和浓度-时间图像:
知识点3:压强对化学平衡的影响
1.反应前后气体总体积变化的可逆反应
(1)实验原理
2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)
(2)实验操作
用50 mL注射器吸入20 mLNO2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。
(3)实验现象
实验操作
体系压强增大
体系压强减小
实验现象
混合气体的颜色先变深后逐渐变浅
混合气体的颜色先变浅后逐渐变深
实验解释
开始由于管内容积变小,混合气体的浓度增大,颜色加深;之后由于压强增大,平衡向正反应方向移动,c(NO2)减小,混合气体颜色变浅
开始由于管内容积增大,混合气体的浓度减小,颜色变浅;之后由于压强减小,平衡向逆反应方向移动,c(NO2)增大,混合气体颜色变深
(4)规律总结
其他条件不变时,对于反应前后气体总体积变化的可逆反应,增大压强(减小容器的容积)会使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。
①探究压强对化学平衡的影响时一般是探究有气体参与的化学反应。对于无气体参与的化学反应,改变压强,对化学平衡的移动无影响。
②压强的影响归根到底是浓度的影响,如果增大压强但不会增大参加反应的物质的浓度,则反应速率不会增大,平衡也不发生移动。如恒温恒容,充入“惰性气体”来增大体系压强,c(NO2)和c(N2O4)均不变,平衡不移动,气体的颜色不变。
(5)图像理解
①其他条件不变时,压缩体积、增大压强的速率-时间图像和浓度-时间图像:
②其他条件不变时,增大体积、减小压强的速率-时间图像和浓度-时间图像:
对于反应物与生成物中都有气体的可逆反应,改变压强,气体分子数多的一方速率改变得多。
①压缩容器的容积,增大压强,气体分子数多的一方速率增加得多,气体分子数少的一方速率增加得少;
②增大容器的容积,减小压强,气体分子数多的一方速率减少得多,气体分子数少的一方速率减少得少。
2.反应前后气体总体积不变的可逆反应
(1)相关解释
对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强,正、逆反应速率同等程度改变。若增大压强,正、逆反应速率同等程度增大,若减小压强,正、逆反应速率同等程度减小,故平衡不移动,对应的反应物的转化率、生成物的产率均不改变。
(2)规律总结:其他条件不变时,对于反应前后气体总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使平衡发生移动。
(3)图像理解
①增大压强时
②减小压强时
①由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系中,由于H2(g)+I2(g)2HI(g)反应前后气体总体积不变,压强改变并不能使平衡发生移动,加压后颜色变深,是因为I2的浓度增大,不能用平衡移动原理来解释。
压强对化学平衡移动的影响还可以结合浓度商Q来进行判断,如:
气态物质系数变化
体系压强变化
Q值变化
Q与K关系
平衡移动方向
增大
增大
增大
Q>K
逆向移动
减少
减少
Q<K
正向移动
减少
增大
减少
Q<K
正向移动
减少
增大
Q>K
逆向移动
不变
增大
不变
Q=K
不移动
减少
不变
Q=K
不移动
知识点4:温度对化学平衡的影响
1.实验原理
2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH = -56.9 kJ·mol-1
2.实验操作
把NO2和N2O4的混合气体通入两只用乳胶管和导管连通的烧瓶,然后用弹簧夹夹住乳胶管;把一只烧瓶浸泡在热水中,另一只浸泡在冰水中,观察混合气体颜色变化。
3.实验现象
(1)浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深,说明升高温度,NO2的浓度增大。
(2)浸泡在冰水中的烧瓶内红棕色变浅,说明降低温度,NO2的浓度减小。
4.实验结论
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。
①改变温度对吸、放热反应的速率的影响
对于可逆反应而言,正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应。温度升高,v正和v逆同时增大;温度降低, v正和v逆同时减小。但改变温度对可逆反应中吸热方向反应的速率影响更大。故升高温度,吸热反应的反应速率增大得多,放热反应的反应速率增大得少;同理,降低温度,吸热反应的反应速率减小得多,放热反应的反应速率减小得少。
②利用平衡常数解释温度对化学平衡的影响
对于放热反应,温度升高时,平衡逆向移动,K值减小,温度升高瞬时,Q>K,因此平衡向逆反应方向移动,若温度降低,结果相反;
对于吸热反应,温度升高时,平衡正向移动,K值增大,温度升高瞬时,Q<K,因此平衡向正反应方向移动,若温度降低,结果相反。
5.图像理解
(1)升高温度时的速率-时间图像和浓度-时间图像:
(2)降低温度时的速率-时间图像和浓度-时间图像
改变条件与平衡移动方向总结
改变条件
平衡移动方向
增大反应物浓度(或减小生成物浓度)
正反应方向
减小反应物浓度(或增大生成物浓度)
逆反应方向
增大体系压强(或缩小容器容积)
体系压强减小的方向
减小体系压强(或增大容器容积)
体系压强增大的方向
升高温度
吸热方向
降低温度
放热方向
使用催化剂
不移动
知识点5:勒夏特列原理(化学平衡移动原理)
1.内容
如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.适用范围
适用于任何动态平衡体系(如溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析。
3.平衡移动的结果判断
平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响。
(1)从定性角度看,平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向,如增大反应物浓度,平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动;增大压强,平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡就向吸热反应即温度降低的方向移动。这种移动可以理解为“与条件改变对着干”。
(2)从定量角度看,平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化,即最终结果还是“外界条件的变化方向”。如向平衡体系N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol)中又充人d molN2,则达到新平衡时,n(N2)的取值范围为a mol<n(N2)<(a+d )mol。
判断外界条件对平衡移动是否有效
(1)确定是否改变了影响化学平衡的条件,如:
①改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量,并未改变影响化学平衡的条件。
②即使是有气体存在的化学平衡体系,在恒温恒容条件下充入稀有气体,也未改变影响化学平衡的条件。
(2)判断可逆反应是否存在能够减弱某种条件变化的反应方向。如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),当a + b = c + d时,反应无气体体积增大或减小的方向,所以即使改变体系压强,化学平衡也不移动。
(3)勒夏特列原理是经验规律,存在特例。在具体应用时,最好再利用Q与K的大小关系进行验证。
重点1:充入“惰性气体”对化学平衡的影响
对于一个可逆反应,达到平衡状态后再通入“惰性气体”(即不参加反应的无关气体)。
1.恒温恒容
2.恒温恒压
重点2:浓度改变时物质转化率的变化规律
1.若反应物只有一种,如aA(g)bB(g)+cC(g),增加A的量,平衡正向移动,A的转化率的变化情况如下:
①若在恒温恒压条件下,改变前后为等效平衡,A的转化率不变;
②若在恒温恒容条件下,相当于(或等效于)加压,A的转化率与反应前后气体体积变化情况有关。
a = b+c
A的转化率不变
a>b+c
A的转化率增大
a<b+c
A的转化率减小
2.反应物不止一种的可逆反应,达到平衡后,增大一种反应物的浓度,其他反应物的转化率增大,自身的转化率减小。
3.反应物不止一种的可逆反应,恒温恒容条件下,达到平衡后,还按照最初的比例通入气体反应物,相当于加压,与原平衡相比较,若反应后气体分子数增大,则平衡逆向移动,反应物转化率减小,若反应后气体分子数减小,则平衡正向移动,反应物转化率增大。
如合成氨的反应N2+3H22NH3,最初在1L的容器中加入1molN2和3mol H2,平衡之后再通入1 mol N2和3 mol H2,可以通过如下模型加以理解:
由b容器到c容器是加压,a容器和b容器为等效平衡,所以由a容器到c容器也相当于加压,加压之后平衡正向移动,N2和H2的转化率都增大。
重点3:等效平衡
1.等效平衡的定义
等效平衡指的是同一可逆反应在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)以不同的方式投料,达到平衡时的“效果”相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。这里的“效果”一般指的是平衡时某组分的百分含量。
2.等效平衡的两种类型
等效平衡的一般判断思路:由于等效平衡的投料方式不同,一般采用“一边倒”的方法将各种投料“极限转化”为化学方程式中等号的同侧物质,再进行比较。
(1)恒温恒容条件下的等效平衡规律
①恒温恒容时,对于反应前后气体分子数改变[Δn(g)≠0]的可逆反应,经“一边倒”的方法处理后,若各物质的物质的量相等,则两平衡等效。
②恒温恒容时,对于反应前后气体分子数不改变[Δn(g)=0]的可逆反应,用“一边倒”的方法处理后,若各物质的物质的量对应成比例,则两平衡等效。
恒温恒容型的等效平衡,新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
(2)恒温恒压条件下的等效平衡规律
恒温恒压下,对于所有的可逆反应,用“一边倒”的方法处理后,若各物质的物质的量成比例,则两平衡等效。
恒温恒压型的等效平衡(以气体物质的量增加的反应为例),新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
考点一 化学平衡的移动
【典例1】K2CrO4溶液中存在平衡2(黄色)+2H+⇌(橙色)+H2O,若要使溶液由黄色变为橙色,下列方法可行的是
A.加入适量NaHSO4固体 B.加入适量NaHCO3固体
C.加入适量Na2CO3固体 D.加入适量CH3COONa固体
【答案】A
【分析】根据平衡,需增加H⁺浓度使平衡右移,溶液由黄色变为橙色。
【解析】A.NaHSO4在溶液中电离出H+,氢离子浓度增加,平衡右移,溶液由黄色变为橙色,A正确;
B.NaHCO3会消耗H+,氢离子浓度减小,平衡左移,B错误;
C.Na2CO3会消耗H+,氢离子浓度减小,平衡左移,C错误;
D.CH3COONa在溶液中电离产生醋酸根,能消耗氢离子,氢离子浓度减小,平衡左移,D错误;
故选A。
【变式1-1】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
①增加A的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,正、逆不变
④增大B的浓度,正>逆
⑤加入催化剂,平衡向正反应方向移动
A.①② B.④ C.③ D.④⑤
【答案】B
【解析】①A是固体,增大A的量但A的浓度不变,故对平衡无影响,①错误;②升高温度,正、逆均应增大,但逆增大的程度大,平衡向逆反应方向移动,②错误;③压强增大平衡逆向移动,但正、逆都增大,③错误;④增大B的浓度,平衡向正反应方向移动,正>逆,④正确;⑤加入催化剂,平衡不移动,⑤错误,综上分析可知,只有④正确,故答案为:B。
【变式1-2】两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为和。
反应1:
反应2:
该温度下,向某刚性密闭容器中放入和固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.通入,再次平衡后,气体的密度变小
B.平衡后再通入一定量的不变
C.平衡后再通入一定量的变小
D.若缩小容器体积,再次平衡后,总压强不变
【答案】A
【解析】A.通入,再次平衡后,由于温度不变,不变,此时体系内,故不变,结合反应2可知,、均不变,通入,反应1左移,则反应2必须右移,才能维持体系中总压稳定,总压才能与通入氨气前相同,容器体积不变,气体的密度不变,错误;
B.平衡后再通入一定量的,由A项分析可知,温度不变,不变,不变,B正确;
C.平衡后再通入一定量的不变,变大,变小,C正确;
D.达平衡后,缩小容器体积,压强增大,平衡逆移,、不变,再次平衡后,各组分分压不变,总压强不变,D正确。
故选A。
考点二 勒夏特列原理及其应用
【典例2】下列说法不能用勒夏特列原理解释的是
A.配制溶液时,先将其溶解在浓盐酸中
B.开启可乐碳酸饮料瓶的瓶盖,瓶中泛起大量泡沫
C.对平衡体系加压,颜色先变深后变浅
D.工业上和在常压下生成
【答案】D
【解析】A.配制溶液时,先将其溶解在浓盐酸中,是利用抑制的水解,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.打开可乐碳酸饮料瓶,瞬间瓶内压强骤减,反应平衡向逆反应方向移动,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.对平衡体系加压后,二氧化氮的浓度增大,颜色变深,平衡向正反应方向移动,二氧化氮的浓度又降低,颜色变浅,但仍比加压前的颜色深,能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.是气体体积缩小的反应,常压不利于三氧化硫的转化,不能用勒夏特列原理解释,D符合题意;
故选D。
【变式2-1】下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.向FeCl3溶液中加入适量KSCN溶液后溶液呈红色,再加入少量Fe粉后红色变浅
B.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
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气(Cl2+H2OHCl+HClO)
D.工业上生产硫酸的过程中使用适当过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【答案】B
【解析】A.加入铁粉时,反应:,降低浓度,使反应平衡逆向移动(颜色变浅),符合勒夏特列原理,A不符合题意;
B.对于反应达平衡后,缩小容器体积,平衡不移动,浓度增大,体系颜色变深,不能用勒夏特列原理解释,B符合题意;
C.氯气溶于水发生可逆反应生成盐酸和次氯酸:,饱和食盐水中的氯离子浓度较大,导致平衡逆向移动,减弱了氯气和水反应的程度,符合勒夏特列原理,所以可以用排饱和食盐水的方法收集氯气,C不符合题意;
D.工业生产硫酸的过程中,通入过量空气,增大了氧气的浓度,使反应平衡正向移动,提高的利用率,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选B。
【变式2-2】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.
B.
向沸水中滴入饱和溶液制备胶体
将球分别浸泡在冷水和热水中,热水中颜色更深
C.
D.
实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
对、、的平衡体系加压后容器内气体颜色变深
【答案】D
【解析】A.氯化铁是强酸弱碱盐,在溶液中水解生成氢氧化铁胶体的反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,有利于氢氧化铁胶体的生成,所以向沸水中滴入饱和溶液制备胶体能用平衡移动原理解释,故A不符合题意;
B.二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化氮的浓度增大,混合气体颜色加深,则将球浸泡在冷水和热水中,热水中颜色更深能用平衡移动原理解释,故B不符合题意;
C.实验室制乙酸乙酯的反应为可逆反应,减少生成物浓度可使平衡向正反应方向移动,从而提高乙酸乙酯产率,所以实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出可以用平衡移动原理,故C不符合题意;
D.氢气与碘蒸气反应生成碘化氢的反应是气体体积不变的反应,增大压强,颜色变深是因为碘蒸气浓度变大,但平衡不移动,则向H2(g)、I2(g)、HI(g)的平衡体系加压后颜色变深不能用平衡移动原理,故D符合题意;
故选D。
考点三 化学平衡移动图像分析
【典例3】已知反应,下列叙述与图对应的是
A.图①表示,对达到平衡状态的反应,在时刻充入一定量的C,平衡逆向移动
B.由图②可知,
C.图③表示化学平衡常数与压强的变化关系
D.若图③中y轴表示C的体积分数,则
【答案】C
【解析】A.对达到平衡状态的反应,在时刻充入了一定量的C,则逆反应速率瞬间增大,正反应速率此刻不变,然后随之增大,与图像不符,A错误;
B.当温度为时,压强比先达到平衡状态,则,对于该反应,加压平衡正向移动,C的百分含量增大,符合图像;当压强为时,温度比先达到平衡状态,则,对于该反应,升温平衡逆向移动,C的百分含量减小,符合图像,则由图②可知,,,B错误;
C.平衡常数K只受温度影响,增大压强,平衡常数K不变,则图③符合随着压强变化K值的变化图,C正确;
D.若图④中y轴表示C的体积分数,对于该反应,压强增大平衡正向移动,C的体积分数增大,则大于,D错误;
故选C。
【变式3-1】在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)ΔH<0,达到甲平衡状态,在仅改变某一条件后达到乙平衡,对改变的条件下列分析正确的是
A.图I是增大反应物的浓度 B.图Ⅱ 一定是加入催化剂的变化情况
C.图Ⅲ 是增大压强,且乙>甲 D.图Ⅲ 是升高温度
【答案】D
【解析】A.增大反应物的浓度使得正反应速率突然增大,逆反应速率逐渐变化,与图I信息不相符,A不合题意;
B.已知该反应是一个气体体积不变的反应,压强对该平衡无影响,故图Ⅱ不一定是加入催化剂的变化情况,也可能是增大压强的变化情况,B不合题意;
C.已知该反应是一个气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,与图Ⅲ信息不相符,C不合题意;
D.已知该反应正反应是一个放热反应,则升高温度反应速率增大,达到平衡所需时间较短,即乙对应温度更高,升温平衡逆向移动,则生成物XY%的百分含量更小,与图Ⅲ信息一致,D符合题意;
故答案为:D。
【变式3-2】往某密闭容器中按物质的量之比1:3,充入M、N,发生反应 ∆H,M的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A. B.
C. D.a点Q的体积分数为
【答案】B
【解析】A.温度升高,M的转化率降低,表明平衡逆向移动,,A项错误;
B.温度相同时,增大压强,平衡正向移动,M的转化率增大,则从,的平衡转化率减小,可确定,B项正确;
C.a点与b点的温度相同,压强b点大于a点,(正):,C项错误;
D.设初始态,,在a点,M的平衡转化率为20%,则可建立如下三段式:
则平衡时,,,的体积分数,D项错误;
故选B。
考点四 等效平衡的综合应用
【典例4】在一定温度下,向容积均为2L的两个密闭容器中通入一定量的一氧化碳和水蒸气,保持温度恒定,发生反应: ,数据如下表。下列说法正确的是
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡的时间/min
达到平衡时体系放出的能量/kJ
CO
①
1
4
0
0
②
2
8
0
0
A.平衡时:①<② B.平衡常数:①<②
C.达到平衡的时间: D.达到平衡时能量的变化:
【答案】A
【分析】已知容器体积恒定,成倍增大反应物的量,相当于加压;而该反应是气体体积不变的反应,加压平衡不移动,两容体系是等效平衡。
【解析】A.两个体系是等效平衡,达到平衡时容器②中各物质的浓度是容器①中的2倍,A正确;
B.温度相同,平衡常数相等,B错误;
C.起始时,容器②中反应物的浓度较之容器①加倍,故反应速率快,达到平衡时间更短,C错误;
D.两个体系是等效平衡,达到平衡时容器②中反应物消耗量是①的2倍,故能量变化为,D错误。
故答案选A。
【变式4-1】一定温度下,在的密闭容器中充入和发生反应:,后达到平衡,的转化率为20%,下列说法正确的是
A.时的反应速率是
B.平衡后再充入和,的转化率不变
C.该反应的平衡常数为4
D.加入催化剂,平衡不移动,反应速率不变
【答案】B
【解析】A.后达到平衡,的转化率为20%,内的平均反应速率是,时的瞬时反应速率不是,A错误;
B.平衡后再充入和,等效于增大压强,该反应是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不发生移动,的转化率不变,B正确;
C.根据已知条件列出“三段式”
该反应的平衡常数K= =0.25,C错误;
D.催化剂同等加快正逆反应速率,平衡不移动,但反应速率增大,D错误;
故选B。
【变式4-2】如图所示,关闭活塞K,向A中充入,向B中充入,此时A的容积是的容积是。在相同温度和催化剂存在的条件下,使两容器中各自发生下述反应:。A保持恒压,B保持恒容。达平衡时,A的体积为。下列说法正确的是
A.反应速率: B.平衡时Y的体积分数:
C.若打开K,则A的体积变为 D.A容器中X的转化率为
【答案】D
【解析】A.由X(g) +Y(g)⇌2Z(g)+W(g) ΔH<0可知,该反应是气体物质的量增大的,A保持恒压,B保持恒容,则相比于A,B相当于增大压强了,所以反应速率:v(B)>v(A),故A错误;
B.相比于A,B相当于增大压强了,则平衡逆向移动,所以平衡时Y的体积分数:A<B,故B错误;
C.若打开K,等效平衡,A、B容器的总体积为1.4aL×3=4.2aL,则A的体积变为(4.2-2)aL=2.2aL,故C错误;
D.T、P一定,气体的n与V成正比,达平衡时,A的体积为1.4aL,其中气体的物质的量是原来的1.4倍,为2.8mol,A容器中气体增加0.8mol,对应消耗X为0.8mol,所以X的转化率为80%,故D正确;
答案选D。
1.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.(SO2)增大
B.(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化
D.SO3的质量不变
【答案】C
【解析】A.若正、逆反应速率同等倍数的增大,平衡不移动,即(SO2)增大不能说明化学平衡一定移动,A不合题意;
B.若正、逆反应速率同等倍数的减小,平衡不移动,即(SO3)减小不能说明化学平衡一定移动,B不合题意;
C.O2的百分含量发生变化,化学平衡一定发生移动,C符合题意;
D.化学平衡的宏观特征为各组分的质量、百分含量、浓度等保持不变,故SO3的质量不变,平衡不移动,D不合题意;
故答案为:C。
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.高压比常压更有利于合成氨反应
B.Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来
C.压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体,气体颜色变深
D.用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
【答案】C
【解析】A.合成氨的反应是气体体积减小的反应。增大压强会使平衡向正反应方向移动,有利于合成氨,可用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.K蒸气被分离,相当于减少生成物浓度,平衡向正反应方向移动,可用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.反应在反应前后气体体积相等。压缩系统时,压强增大但平衡不移动,颜色变深是因浓度增大(物理变化),而非平衡移动,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.NaOH固体溶于水放热并增大浓度,促使平衡右移,可快速制取氨气,可用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选C。
3.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是
A.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
B.平衡时,其他条件不变,增加的浓度,的转化率增大
C.单位时间内消耗和的物质的量之比为时,反应达到平衡状态
D.其他条件不变,使用高效催化剂,会缩短反应时间提高废气中氮氧化物的转化率
【答案】C
【解析】A.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,A错误;
B.平衡时,其他条件不变,增加的浓度,增加的部分转化,转化率减小,B错误;
C.单位时间内消耗和的物质的量之比为时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C正确;
D.催化剂不能影响平衡移动,不影响物质转化率,D错误;
答案选C。
4.勒夏特列原理可以用于解释可逆反应的平衡移动,下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体,气体颜色变深
B.红棕色的NO2气体,加压后颜色先变深后变浅,但比原来要深
C.反应:CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g) ΔH<0,升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D.反应:N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ΔH<0,为提高NH3的产率,理论上应采取低温措施
【答案】A
【解析】A.压缩和的平衡混合气体,气体颜色变深。由于反应的气体物质的量相等,压缩后压强增大但平衡不移动,颜色变深仅因浓度增加,与勒夏特列原理无关,故A正确;
B.加压时,颜色先变深(浓度增大)后变浅(平衡向生成移动),符合勒夏特列原理对压强变化的解释,故B错误;
C.升温使放热反应逆向移动,符合勒夏特列原理对温度变化的解释,故C错误;
D.低温有利于放热的合成氨反应正向进行,符合勒夏特列原理对温度变化的解释,故D错误;
故答案为:A。
5.800℃时,三个相同的恒容密闭容器中发生反应 ,一段时间后,分别达到化学平衡状态。
容器编号
起始浓度/()
I
0.01
0.01
0
0
Ⅱ
0
0
0.01
0.01
Ⅲ
0.008
0.008
0.002
0.002
下列说法不正确的是
A.Ⅱ中达平衡时,
B.Ⅲ中达平衡时,CO的体积分数大于25%
C.Ⅲ中达到平衡状态所需的时间比Ⅰ中的短
D.若Ⅲ中起始浓度均增加一倍,平衡时亦增加一倍
【答案】B
【分析】利用反应,采用一边倒的方法将生成物全部转化为反应物,各反应物的浓度分别相等(都为0.01mol/L),则表明相同温度下、三个相同的恒容密闭容器中的平衡为等效平衡,达到平衡时各组分的浓度分别对应相等;容器Ⅰ中,可利用已知数据,并假设CO的浓度变化量为x,建立以下三段式:
K=,解得x=0.005mol/L。
【解析】A.Ⅱ与Ⅰ为恒温恒容下的等效平衡,所以达平衡时,c(H2)=x=0.005 mol·L−1,A 正确;
B.Ⅲ中达平衡时,CO物质的量浓度为0.005mol/L,CO的体积分数为=25%,B不正确;
C.Ⅲ可以看成是Ⅰ中反应进行的某个阶段,所以达到平衡状态所需的时间比Ⅰ中的短,C正确;
D.若Ⅲ中起始浓度均增加一倍,即相当于加压(气体体积变为原来的一半),由于反应前后气体分子数相等,所以平衡不移动,平衡时c(H2)亦增加一倍,D正确;
故选:B。
6.利用催化加氢可制得乙烯,反应方程式为 ,在两个容积均为1L恒容密闭容器中,分别加入和,分别选用两种催化剂,反应进行相同时间,测得转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法不正确的是
A.温度下充入稀有气体,转化率不变
B.温度高于,转化率降低的原因是温度导致的平衡逆移
C.从图中无法比较催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ谁更高效
D.b、d两状态下,化学反应速率
【答案】C
【解析】A.温度下充入稀有气体,容积不变,浓度不变,平衡不移动,所以转化率不变,A正确;
B.温度高于,两种催化剂的转化率相同,说明c、d是平衡状态,达到平衡以后,温度升高,平衡逆向移动,CO2的转化率逐渐减小,因此温度高于,转化率降低的原因是温度升高,B正确;
C.根据图示信息相同温度下催化剂I条件下转化率高,这说明催化剂I的效率高,活化能较小,所以使用催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ效率高,C错误;
D.b、d两状态下,转化率相同,温度不同,d点温度高于b点,速率快于b点,D正确;
故选C。
7.在一定条件下,发生反应CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g),达到化学平衡后,降低温度,混合物的颜色变浅。下列关于该反应的说法正确的是
A.该反应为吸热反应 B.该反应为放热反应
C.降温后一氧化碳的浓度增大 D.降温后各物质的浓度不变
【答案】B
【解析】A.降温导致颜色变浅(NO2浓度降低),说明平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,降温会使平衡向放热方向移动,因此正反应是放热的,A错误;
B.降温使平衡向正反应方向移动,说明正反应释放热量,故该反应为放热反应,B正确;
C.降温使平衡向正反应方向移动,消耗CO,导致其浓度降低,C错误;
D.温度变化引起平衡正向移动,各物质的浓度必然发生改变,D错误;
故选B。
8.纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇:,按投料比将与充入恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得平衡混合物中的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的 B.
C.在C点时,转化率为 D.反应速率:(状态A)(状态B)
【答案】D
【解析】A.由图可知,随温度升高,的体积分数下降,平衡逆向移动;温度升高,平衡向吸热反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正向为放热反应,ΔH<0,A正确;
B.正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,的体积分数下降,则压强:,B正确;
C.设初始加入2mol和1molCO,CO反应了xmol,C点的体积分数50%,可列三段式:,可得,x=0.75mol,转化率为,C正确;
D.压强,P1>P2,同温度时B点速率大于C点,A点温度低于C点,同压下,C点速率大于A点,故反应速率:(状态A)(状态B),D错误;
故选D。
9.在2 L恒温恒容密闭容器中充入2 mol N2和3 mol H2发生催化反应:N2+3H22NH3,测得N2和H2的转化率随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
已知:转化率(α)=×100%
A.6 min时,NH3的生成速率小于其分解速率
B.0~6 min,NH3平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1
C.使用催化剂可缩短反应到达平衡时所需的时间
D.通过调控反应条件,可以增大平衡时NH3的质量
【答案】A
【解析】A.从图中可以看出,6 min后,N2、H2的转化率继续增大,则6min时,反应仍正向进行,NH3的生成速率大于其分解速率,A不正确;
B.0~6 min,H2的平均反应速率为=0.075 mol·L-1·min-1,则NH3平均反应速率为0.075 mol·L-1·min-1×=0.05 mol·L-1·min-1,B正确;
C.使用催化剂可改变反应的路径,从而加快反应速率,缩短反应到达平衡时所需的时间,C正确;
D.通过调控反应条件,可以促进平衡正向移动,从而增大平衡时NH3的质量,D正确;
故选A。
10.加氢制是资源化利用的重要途径,该过程存在如下两个反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
回答下列问题:
(1)根据图(a), 。
(2)在4.0 MPa压强下,按把两种气体通入恒压反应器中,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化关系如图(b)。
已知:
①525~575K时,使平衡转化率随温度升高而增大的反应为 (填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。
②475K时,反应Ⅱ的平衡常数 (写出计算式即可)。
(3)为同时提高的平衡转化率和的平衡产率,除降低温度外,还可采取的措施是 (写一条)。
(4)利用M催化加氢制的反应历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,表示活化能,单位为eV。
①转化为的化学方程式为 。
②下列说法正确的是 (填标号)。
A.与能量差为0.60eV B.第ii步有键断裂
C.第iii步反应速率最慢 D.加入催化剂M不影响的平衡产率
【答案】(1)-49.4 +41.2
(2)反应Ⅱ
(3)增大压强
(4) ACD
【解析】(1)由图a可知,反应Ⅱ的焓变为+41.2kJ/mol,反应Ⅰ的焓变为: ;
(2)①反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ的平衡向逆反应方向移动,反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动,则反应Ⅱ中二氧化碳平衡转化率随温度升高而增大;
②设起始氢气的物质的量为3mol,二氧化碳物质的量为1mol,由图可知,475K时,甲醇平衡产率为20%,二氧化碳平衡转化率为30%,由甲醇平衡产率为20%可知,反应Ⅰ生成甲醇和水的物质的量都为0.2mol,消耗二氧化碳的物质的量为0.2mol、氢气的物质的量为0.6mol,由二氧化碳平衡转化率为30%可知,反应Ⅱ消耗二氧化碳和氢气的物质的量均为0.1mol,生成一氧化碳和水的物质的量均为0.1mol,则平衡体系中二氧化碳的物质的量为1 mol-0.3 mol=0.7mol、氢气的物质的量为3mol-0.7mol=2.3mol、甲醇的物质的量为0.2mol、水的物质的量为0.2mol+0.1mol=0.3mol、一氧化碳的物质的量为0.1mol,平衡体系中甲醇与一氧化碳的物质的量之比为2:1,氢气、二氧化碳、一氧化碳和水的平衡分压分别为×4MPa、×4MPa、×4MPa、×4MPa,反应Ⅰ的平衡常数,故答案为:;
(3)反应Ⅰ是气体体积减小的放热反应,反应Ⅱ是气体体积不变的吸热反应,增大压强,反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动,反应Ⅱ的平衡不移动,二氧化碳的转化率增大、甲醇的平衡产率增大;
(4)①由图可知,转化为的反应为、H*和HO*反应生成和水,反应的化学方程式为,故答案为:;
②A.由图可知,破坏氢分子中的共价键需要吸收0.6eV的能量,则氢分子与的能量差为0.60eV,故A正确;
B.由图可知,反应ii中无键断裂,故B错误;
C.反应的活化能越高,反应速率越慢,由图可知,反应iii的活化能最大,则反应iii的反应速率最慢,故C正确;
D.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变平衡的移动方向,加入催化剂M不影响甲醇的平衡产率,故D正确;
故答案为:ACD。
1.已知反应: 。在一定条件下,该反应达到平衡状态,下列说法正确的是
A.降温,可提高反应物的转化率
B.升温,增大逆反应速率,降低正反应速率
C.使用催化剂,可以使反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.保持容器内压强不变,向容器中通入氦气,平衡不发生移动
【答案】A
【解析】A.降温,平衡向放热反应方向移动,该反应的正反应为放热反应,所以平衡正向移动,则可提高反应物的转化率,故A正确;
B.升温,正、逆反应速率均增大,只是逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度大,平衡逆向移动,故B错误;
C.使用催化剂,可以同等程度增大正逆反应速率,平衡不移动,故C错误;
D.保持容器内压强不变,向容器中通入氦气,此时容器体积增大,相当于减压,平衡逆向移动,故D错误;
故选A。
2.下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】使用勒夏特列原理时,该过程必须是可逆过程,否则勒夏特列原理不适用。
【解析】A.氨水浓度变为原来的,溶液pH变化小于1,是因为氨水中存在一水合氨的电离平衡,浓度越稀,电离程度越大,稀释后的大于原来的,能用平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.水的电离是可逆过程,电离吸热,升高温度促进水的电离,Kw增大,能用平衡移动原理解释,B不符合题意;
C.锌片与稀硫酸的反应中加入硫酸铜固体,锌置换出铜,构成铜锌原电池,反应速率加快,不能用平衡移动原理解释,C符合题意;
D.溶液中存在,增加氯离子的量,平衡正向移动,溶液从蓝色变成绿色,能用平衡移动原理解释,D不符合题意;
故选C。
3.根据下列图示所得出的结论正确的是
A.图甲表示的反应速率随时间的变化,t1时改变的条件是加入催化剂
B.图乙表示,由图中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的
C.图丙表示在相同温度下的多次平衡过程,则A2的平衡转化率:
D.图丁表示,由图可知
【答案】A
【解析】A.图甲表示的反应速率随时间的变化,t1时正逆反应速率都增大且相等,平衡没有发生移动,结合该反应是气体体积减小的反应,t1时改变的条件是加入催化剂,A正确;
B.图乙表示,该反应过程中气体总质量是定值,升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,说明气体总物质的量增大,平衡逆向移动,该反应的正反应为放热反应,,B错误;
C.B2的浓度增大,平衡正向移动,A2的平衡转化率增大,则A2的平衡转化率:,C错误;
D.正逆反应速率相等时反应达到平衡,然后增大压强,正反应速率小于逆反应速率,说明平衡逆向移动,则是气体体积增大的反应,,D错误;
故选A。
4.已知T1温度下在容积为10L的密闭容器中发生可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(s) ΔH;起始时充入15molX与15molY,10min时反应达到平衡状态,测得平均速率v(Z)=0.12mol·L-1·min-1。下列有关说法正确的是
A.T1温度下,该反应的平衡常数为
B.平衡时再充入一定量的X,平衡正向移动,X的转化率增大
C.若T2>T1,T2时K=,则该反应的ΔH<0
D.其他条件不变,增大压强,Y的平衡转化率减小
【答案】C
【解析】A.据Z的平均速率可知,平衡时c(Z)=1.2mol/L,c(X)=0.9mol/L,c(Y)=0.9mol/L,平衡常数K=,A错误;
B.平衡时再充入一定量的X,平衡正向移动,但X的转化率减小,Y的转化率增大,B错误;
C.升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,△H<0,C正确;
D.该反应是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,Y的平衡转化率不变,D错误;
故答案选C。
5.向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和4molHBr,发生反应: 。分别在绝热、恒温条件下进行,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.乙在恒温条件下进行,
B.恒温过程比绝热过程的反应速率小
C.a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D.平衡常数:
【答案】D
【解析】A.该反应是气体分子数减小的反应,曲线甲在恒容密闭容器中压强增大,说明甲在绝热过程进行且反应放出热量,即ΔH<0,则乙在恒温过程进行,A项正确;
B.该反应是放热反应,随着反应的进行绝热体系中温度升高,反应速率加快,因此恒温过程比绝热过程的反应速率小,B项正确;
C.平衡时,,且该反应是放热反应,升温平衡逆向移动,a的反应物浓度大于c的反应物浓度,因此a的正反应速率大于c的正反应速率,C项正确;
D.平衡时,,该反应是放热反应,升温平衡逆向移动,因此,D项错误;
本题选D。
6.某温度下,某气相反应达到化学平衡,平衡常数,且正反应为吸热反应。下列说法正确的是
A.该反应的化学方程式为
B.减小压强,平衡向生成X的方向移动
C.降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率增大
D.增大c(X),则c(Y)和K增大
【答案】A
【解析】A.平衡常数是生成物浓度幂次方之积与反应物浓度幂次方之积的比值,则该反应的化学方程式为,故A正确;
B.该反应前后气体分子数不变,改变压强,平衡不移动,故B错误;
C.正反应为吸热反应,降低温度,正、逆反应速率都降低,平衡向逆反应方向移动,所以降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率减小,故C错误;
D.平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,增大X的浓度,平衡向逆反应方向移动,Y的浓度减小,平衡常数不变,故D错误;
故选A。
7.下列有关图像的说法错误的是
A.图甲表示可逆反应中的含量与压强的关系,且
B.图乙表示密闭容器中的正反应为放热反应
C.图丙表示反应 ,且
D.图丁表示浓氨水的导电能力随着加水体积变化的关系,若用湿润的pH试纸测量a点溶液的pH,则测量结果偏小
【答案】D
【解析】A.可逆反应中反应物气体分子数大于生成物气体分子数,先达平衡,则,增大压强,平衡正向移动,的含量减小,A正确;
B.依据图像分析,反应温度升高,正、逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向进行,则逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,B正确;
C.由图分析可知,升高温度,A的转化率增大,说明升温平衡正向进行,正反应为吸热反应,压强越大,A的转化率越大,说明增大压强,平衡正向进行,正反应为气体体积减小的反应,C正确;
D.由图像可知,a点用少量水稀释后导电能力增强,所以稀释促进浓氨水电离,、浓度均增大,若用湿润的pH试纸测量a点溶液的pH,相当于溶液加水稀释,增大,则pH增大,故测量结果偏大,D错误;
故选D。
8.在一定温度下可发生反应: 。温度时,向密闭容器中通入气体,部分实验数据见下表:
时间/s
0
500
1000
1500
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法不正确的是
A.500s内的平均生成速率为
B.温度下发生该反应,的平衡转化率为50%
C.、温度下的平衡常数分别为、,若,则
D.平衡后,其他条件不变,将容器体积变为原来的,则
【答案】D
【解析】A.根据表格数据,500s内N2O5的浓度降低1.48mol·L-1,则NO2的浓度增大2.96mol·L-1,NO2的生成速率为,故A正确;
B.T1温度下,达到平衡时N2O5的浓度降低2.5mol·L-1,N2O5的平衡转化率为,故B正确;
C.正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2,若T1>T2,则K1>K2,故C正确;
D.平衡后,其他条件不变,将容器体积变为原来的,平衡逆向移动,则,故D错误;
故答案为D。
9.一定条件下存在反应:。现有三个体积相同的密闭容器I、II、III,按如图所示投料,并在该条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是
A.容器I、III中平衡常数相同
B.容器II、III中正反应速率始终相同
C.容器II、III中的反应达平衡时,的体积分数:IIIII
D.容器I中的转化率与容器II中的转化率之和等于1
【答案】C
【解析】A.容器I是绝热容器,正反应放热,所以反应达到平衡,容器I的温度大于容器III,平衡常数只与温度有关,所以容器I、III中平衡常数不相同,故A错误;
B.容器II是恒容容器、容器III是恒压容器,容器II中气体物质的量增大,压强增大,所以反应开始后II正反应速率大于III,故B错误;
C.容器II是恒容容器、容器III是恒压容器,容器II中气体物质的量增大,压强增大,增大压强,逆向移动,所以容器II、III中的反应达平衡时,的体积分数:IIIII,故C正确;
D.若容器I、II都是恒温恒容的容器,I、II为等效平衡,容器I中的转化率与容器II中的转化率之和等于1,由于若容器I为绝热容器,温度升高,二氧化硫转化率降低,所以容器I中的转化率与容器II中的转化率之和小于1,故D错误;
选C。
10.回答下列问题
(1)已知15g乙烷(C2H6)完全燃烧生成CO2和液态水时放热780kJ,写出乙烷燃烧热的热化学方程式: 。
(2)高炉炼铁的一个反应如下: CO(g)+FeO(s)CO2(g)+Fe(s) ΔH>0。
①该反应平衡常数的表达式K= 。
②已知1100℃时K=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的物质的量的比值 (填“增大”“减小”或“不变”下同),平衡常数K的变化是 。
③1100℃时,若测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情况下,该反应 (填“已经”或“没有”)处于化学平衡状态,此时化学反应速率是v(正) v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)SO2和H2S是大气污染物,这两种气体的转化研究对资源综合利用和环境保护有重要意义。水煤气还原法为:
已知:a.
b.
①写出CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式 ;
②在温度为T℃下,将1.4molH2和1molSO2通入2L恒容密闭容器中发生上述反应,反应体系中气体的总压强随时间变化如图所示。SO2的平衡转化率为 ?(已知:PV=nRT,请列出三段式进行计算)
【答案】(1)C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1560 kJ·mol-1
(2)K= 增大 增大 没有 大于
(3)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1
【解析】(1)15g乙烷是,完全燃烧生成CO2和液态水时放热780kJ,乙烷燃烧热的热化学方程式:C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1560 kJ·mol-1。
(2)①由化学方程式可知,该反应的平衡常数的表达式为。
②因为正反应为吸热反应,所以温度升高,化学平衡正向移动, CO2的体积增大,CO的体积减小,高炉内CO2和CO的体积比值增大;因为平衡正向移动,所以平衡常数K增大。
③测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,此时的,反应还没有达到平衡状态,故反应还要正向移动,所以。
(3)①已知反应a. ;
b. ,结合盖斯定律:得CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1。
②恒温恒容时,压强与气体物质的量成正比,平衡时气体总的物质的量为:,设平衡时二氧化硫转化,列出三段式:,则有,,二氧化硫的平衡转化率为:。
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