内容正文:
第 二 章
化学反应速率与化学平衡
化学·选择性必修1
1
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第二节 化学平衡
第3课时 浓度和压强对化学平衡的影响
3
「任务一」 探究浓度对化学平衡的影响
4
×
√
×
√
「任务二」 探究压强对化学平衡的影响
22
×
×
×
×
[课后分层练(九)] 浓度和压强对化学平衡的影响
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eq \a\vs4\al([学习目标])
1.能从变化的角度认识化学平衡的移动,运用浓度、压强对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向。
2.能利用化学平衡常数和浓度商的关系判断平衡移动的方向,提升从定量的角度分析化学反应的能力
CO可与血液中的血红蛋白(Hb)结合,发生反应Hb(O2)+CO⥫⥬Hb(CO)+O2。当人体吸入过多CO时,人体会因缺少O2而窒息,甚至死亡,这就是CO中毒。若有人CO中毒,医院会将病人转移到高压氧舱中进行治疗。
问题1.为什么CO中毒患者要进入高压氧舱进行治疗?
提示:高压氧舱可以增加患者吸入的氧气量,促使化学平衡逆向移动,从而让血红蛋白具有载氧能力。
问题2.为什么空气中CO浓度增大时会发生CO中毒?
提示:空气中CO浓度增大,更多的Hb(CO)取代Hb(O2),造成人体缺氧,导致CO中毒。
1.实验探究浓度对化学平衡的影响
实验原理
Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3 (红色)
实验操作
现象与结论
试管b中溶液颜色变浅,说明Fe(SCN)3浓度变小,平衡向
方向移动;试管c 中溶液颜色变深,说明Fe(SCN)3浓度变大,平衡向 方向移动
浓度对化学平衡移动的影响
当可逆反应达到平衡状态时,其他条件不变的情况下,如果增大反应物浓度(或减小生成物浓度),平衡向 方向移动;如果增大生成物浓度(或减小反应物浓度),平衡向 方向移动
逆反应
正反应
正反应
逆反应
2.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随着改变,直至达到 的过程。
新的平衡状态
(2)化学平衡移动示意图
(3)化学平衡移动的方向
eq \a\vs4\al(条件改变)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(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))
(1)已达到平衡的反应C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g),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)向平衡体系FeCl3+3KSCN⥫⥬Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅( )
(3)在SO2与O2的反应中,适当提高O2浓度,可提高SO2的转化率( )
(4)氯水中存在平衡Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO,黄绿色的氯水光照后颜色变浅( )
突破 浓度对化学平衡的影响规律
【例】 某同学研究浓度对化学平衡的影响,下列说法不正确的是( )
已知:(aq)+H2O(l)⥫⥬2(aq)+2H+(aq) ΔH=+13.8 kJ/mol
实验步骤
实验现象
ⅰ.待试管b中颜色不变后与试管a比较,试管b中橙色比试管a中的浅;
ⅱ.待试管c中颜色不变后与试管b比较,试管c中的颜色比试管b中的浅;
ⅲ.滴加浓硫酸,试管d温度略有升高,溶液颜色与试管b中的相比,变深
A.试管b中的现象说明加水后平衡正向移动
B.该实验能证明减小生成物浓度,平衡正向移动
C.“待试管c中颜色不变”的目的是使反应达到平衡状态
D.试管d中的现象能说明影响平衡的主要因素是c(H+)增大
【点拨】 ①增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。
②对于液相反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,v正、v逆均减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向化学方程式中化学计量数增大的方向移动。
解析:选A。颜色浅不一定是因为平衡正向移动,也可能是因为加水稀释导致颜色变浅,A错误;b试管与c试管溶液体积都增加1 mL,但c中颜色更浅,说明 NaOH 中的OH-与H+反应,使平衡正向移动,说明减少生成物浓度,平衡正向移动,B正确;反应物为橙色,生成物为黄色,颜色不变时证明达到平衡状态,C正确;一方面,该反应ΔH>0,为吸热反应,溶液温度略有升高,温度升高可使平衡正移,溶液颜色变浅,另一方面,浓硫酸使溶液c(H+)增大,平衡逆移,溶液颜色变深,结果是颜色变深,说明平衡逆移,进而说明影响平衡的主要因素是c(H+)增大,D正确。
从v t图像认识浓度对平衡的影响
1.增大反应物浓度,v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆,平衡正向移动(图1)。
2.增大生成物浓度,v逆瞬间增大,v正瞬间不变,v′逆>v′正,平衡逆向移动(图2)。
3.减小生成物浓度,v逆瞬间减小,v正瞬间不变,v′正>v′逆,平衡正向移动(图3)。
4.减小反应物浓度,v正瞬间减小,v逆瞬间不变,v′逆>v′正,平衡逆向移动(图4)。
1.(2025·北京西城育才学校联考)下图是FeCl3溶液与KSCN溶液反应的实验示意图,下列分析不正确的是( )
A.溶液中存在平衡Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3
B.加入KSCN溶液后,Q>K,平衡向正反应方向移动
C.溶液中c(Fe3+)减小
D.若加入少量KOH溶液,则会产生红褐色沉淀
答案:B。
2.实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq)⥫⥬I eq \o\al(-,3)(aq)。关于该溶液,下列说法正确的是( )
A.加入苯,平衡逆向移动
B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡正向移动
D.加少量固体AgNO3,平衡正向移动
解析:选A。I2易溶于苯,反应物浓度减小,平衡逆向移动,A正确;I2(aq)+I-(aq)⥫⥬I eq \o\al(-,3)(aq)为可逆反应,溶液中含有I2,滴入淀粉溶液后会变蓝,B错误;加水稀释,反应物和生成物浓度均减小,平衡向微粒数目增大的方向移动,即平衡逆向移动,C错误;加少量AgNO3固体,银离子与碘离子生成碘化银沉淀,碘离子的浓度减小,平衡逆向移动,D错误。
3.(2025·福建福州四中期中)可逆反应2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)达到平衡状态后,保持温度、容器容积不变,向容器中充入一定量的O2,下列说法正确的是(K为平衡常数,Q为浓度商)( )
A.Q不变,K变大,O2的转化率增大
B.Q不变,K变大,SO2的转化率减小
C.Q减小,K不变,O2的转化率减小
D.Q增大,K不变,SO2的转化率增大
解析:选C。当可逆反应达到平衡状态后,温度不变平衡常数不变,浓度商Q= eq \f(c2(SO3),c2(SO2)·c(O2)),容器容积不变,向容器中充入一定量的O2,则浓度商减小,平衡正向移动,SO2的转化率增大,但由于充入了O2,所以O2的转化率减小,故选C。
我们去野外郊游,在野外的清新空气中,遇到一个同学一边为自行车打气,感受着气筒的律动,一边畅饮着碳酸饮料,享受那瞬间在舌尖绽放的刺激气泡带来的清爽。
问题1.用力摇晃碳酸饮料,然后迅速打开,就会发现冒出很多气泡。这是什么原因呢?
提示:碳酸饮料中存在平衡H2CO3(aq)⥫⥬H2O(l)+CO2(g),当瓶盖被打开时,瓶内压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,且二氧化碳在水中的溶解度降低,就会形成大量气泡从水中逸出,出现“冒泡”现象。
问题2.当我们下压气筒活塞,气体体积减小,压强增大,气体分子之间的碰撞变得更加频繁,它们就会寻求一种新的“稳定状态”。那么在化学反应中,当增大压强时,化学平衡又会如何变化呢?
提示:在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体物质的量减小的方向移动。
实验探究压强对化学平衡移动的影响
实验原理
2NO2(g)(红棕色)⥫⥬N2O4(g)(无色)
实验操作
现象与结论
活塞往外拉,体积增大,压强减小,c(NO2)减小,颜色
,后气体颜色又变深,说明c(NO2)增大,平衡向
方向移动;活塞往里推,体积减小,压强增大,c(NO2)增大,颜色先变深又变浅,说明c(NO2)减小,平衡向
方向移动
变浅
逆反应
正反应
压强对化学平衡移动的影响
在其他条件不变时增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,化学平衡向气体体积增大的方向移动。对于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
[注意]由于固体或液体物质的体积受压强影响很小,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移动。
(1)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,因为平衡不移动则体系颜色不变( )
(2)有气体参加的反应达到平衡状态时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动( )
(3)有气体参加的反应达到平衡状态时,若减小反应器容积,平衡一定向气体体积增大的方向移动( )
(4)改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动( )
突破 压强对化学平衡的影响规律
【例】 (2025·北京八一学校期中)2NO2(g)(红棕色)⥫⥬N2O4(g)(无色) ΔH<0,将一定量的NO2充入注射器中后封口,下图是在拉伸或压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是( )
A.b点的操作为拉伸注射器
B.c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小
C.d点平衡逆向移动
D.若容器绝热,则平衡常数Ka<Kc
解析:选C。该反应是正反应气体体积减小的放热反应,压强增大平衡虽正向移动,但c(NO2)增大,混合气体颜色变深,透光率减小,b点开始是压缩注射器的过程,气体颜色变深,透光率变小,A错误;c点是压缩注射器后的情况,NO2和N2O4的浓度都增大,B错误;c点后的拐点是拉伸注射器的过程,d点是平衡向气体体积增大的逆向移动过程,C正确;若容器绝热,由a点到c点,压缩注射器,反应正向进行,T(a)<T(c),该反应正向放热,温度升高,平衡会逆向移动,平衡常数减小,所以Ka>Kc,D错误。
1.从v t图像认识压强对化学平衡的影响
(1)当反应aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)中a+b>c+d时:
①增大压强,v正、v逆同时增大,v′正>v′逆,平衡正向移动(图5)。
②减小压强,v正、v逆同时减小,v′逆>v′正,平衡逆向移动(图6)。
(2)当反应aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)中a+b<c+d时:
①增大压强,v正、v逆同时增大,v′逆>v′正,平衡逆向移动(图7)。
②减小压强,v正、v逆同时减小,v′正>v′逆,平衡正向移动(图8)。
结论:在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体物质的量减小的方向移动;减小压强,平衡向气体物质的量增大的方向移动
2.“惰性气体”对化学平衡的影响
(1)恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大―→体系中各反应成分的浓度不变―→平衡不移动。
(2)恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大,体系的分压减小―→各组分的浓度同等倍数减小―→
1.(2025·黑龙江绥化肇东市四中期末)某温度下,在密闭容器中发生反应aA(g)+bB(g)⥫⥬dD(g)+eE(s),反应达到平衡后将容器体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡时的1.5倍。下列说法正确的是( )
A.化学平衡逆向移动
B.A的平衡转化率增大
C.平衡常数变大
D.a+b>d+e
解析:选A。反应达到平衡后将容器体积压缩到原来的一半,若平衡不移动,D的浓度应变为原来2倍,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡时的1.5倍,说明反应逆向移动,说明a+b<d,A的平衡转化率减小,A正确,B、D错误;平衡常数只与温度有关,增大压强,平衡常数不变,C错误。
2.一定条件下,某可逆反应在密闭容器中建立化学平衡,在t1时刻改变某一个条件,建立新的平衡,其v t图像如下:
(1)对于反应2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g),t1时刻缩小容器体积,其图像为______,平衡________(填“正向”“逆向”或“不”,下同)移动。
(2)对于反应2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g),t1时刻增大容器体积,其图像为______,平衡________移动。
(3)对于反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g),t1时刻缩小容器体积,其图像为________,平衡________移动。
答案:(1)D 正向 (2)C 正向 (3)A 不
1.200 ℃时,向真空恒容密闭容器中加入足量草酸锰固体(MnC2O4),发生反应MnC2O4(s)⥫⥬MnO(s)+CO(g)+CO2(g)。达到平衡时,c(CO)=1 mol/L,保持温度不变,将体积缩小至原来的一半且保持不变,达到二次平衡。与第一次平衡相比,第二次平衡时,下列说法错误的是( )
A.容器的压强不变 B.c(CO)不变
C.MnO的质量减小 D.逆反应速率增大
解析:选D。对于反应MnC2O4(s)⥫⥬MnO(s)+CO(g)+CO2(g),K=c(CO)×c(CO2),且反应过程中满足c(CO2)=c(CO),在一定温度下达到平衡,测得混合气体中CO的浓度为1 mol·L-1,则c(CO2)=c(CO)=1 mol·L-1,K=1。保持温度不变,将体积缩小至原来的一半且保持不变,即增大压强,上述平衡逆向移动,但根据平衡常数K=c(CO)×c(CO2),且反应过程中满足c(CO2)=c(CO),可知第二次达到平衡后CO的浓度仍然是1 mol/L,故容器的压强不变,A、B正确;保持温度不变,将体积缩小至原来的一半且保持不变,上述平衡逆向移动,故MnO的质量减小,C正确;由A项分析可知,第二次达到平衡后,CO、CO2浓度不变,仍然为1 mol/L,故逆反应速率不变,D错误。
2.如图表示 2A(g)⥫⥬B(g) ΔH>0达到平衡后,t1时刻改变某个反应条件时,所引起的正、逆反应速率的变化情况,按图分析,所改变的外界条件可能是( )
A.减小压强
B.压缩反应容器体积
C.增大A的浓度
D.增大B的浓度
答案:C。
3.(2025·福建福州四中期中)已知反应20CuO(s)+C3H8(g)⥫⥬10Cu2O(s)+3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-584 kJ·mol-1,在一定条件下,向恒压密闭容器中加入足量的CuO,充入1 mol C3H8和一定量的N2(N2不参与反应),发生反应并达到平衡状态。下列叙述正确的是( )
A.在建立平衡的过程中,混合气体的平均摩尔质量不变
B.加入N2的目的是增大C3H8的平衡转化率
C.再加入一定量的CuO,平衡正向移动
D.在恒容条件下,再通入一定量的Ar,容器的压强增大,平衡逆向移动
解析:选B。反应前C3H8气体的摩尔质量为44 g·mol-1,反应后生成H2O(18 g·mol-1)和CO2(44 g·mol-1),在建立平衡的过程中,混合气体的平均摩尔质量减小,A错误;在恒压条件下,加入N2相当于减压,对该反应而言,有利于平衡正向移动,C3H8平衡转化率增大,B正确;CuO是固体,加入CuO时平衡不移动,C错误;在恒容条件下,再通入一定量的Ar,容器的压强增大,但各物质的浓度不变,平衡不移动,D错误。
4.(2022·湖南高考改编)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.4 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时H2的体积分数可能大于 eq \f(2,3)
D.加入炭粉,反应Ⅰ的平衡正向移动
解析:选B。若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g),由C(s)+2H2O(g)⥫⥬CO2(g)+2H2(g)可知,H2的体积分数的极值为 eq \f(2,3),由于可逆反应有一定的限度,反应物不可能全部转化为生成物,平衡时H2的体积分数不可能大于 eq \f(2,3),C错误。
5.(2025·广东湛江高二期中)在某温度下,将H2和I2各1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g) ΔH<0,达到平衡后,测得c(H2)=0.08 mol/L。
(1)保持容器容积不变,向其中再加入1 mol H2,反应速率___________(填“增大”“减小”或“不变”),平衡___________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(2)保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”),平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(3)该反应的化学平衡常数K=____。
解析:(1)增大反应物浓度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动;(2)保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),容器体积增大,物质浓度下降,反应速率变慢,反应前后气体分子数不变,平衡不移动;(3)依题意可知,平衡时c(I2)=c(H2)=0.08 mol/L,生成c(HI)=0.04 mol/L,平衡常数K= eq \f(c2(HI),c(I2)·c(H2))= eq \f(0.042,0.08×0.08)=0.25。
答案:(1)增大 正向 (2)减小 不 (3)0.25
【基础达标练】
1.下列做法或现象不涉及平衡移动的是( )
A.海水提溴中,通入氯气之前用硫酸酸化海水
B.将H2(g)、I2(g)、HI(g)的平衡体系加压后颜色变深
C.石灰岩受地下水长期溶蚀形成溶洞
D.用乙酸和乙醇反应制备乙酸乙酯时添加过量乙醇
解析:选B。用硫酸酸化海水,抑制氯气与水反应,与平衡移动有关,A不符合;反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)是一个反应前后气体分子数不变的反应,压强改变并不能使平衡发生移动,混合气体加压后颜色变深,是因为I2的浓度增大,不涉及平衡移动,B符合;石灰岩溶蚀发生反应CaCO3+CO2+H2O⥫⥬Ca(HCO3)2,涉及平衡移动原理,C不符合;合成乙酸乙酯的反应是可逆反应,增大乙醇用量,促进平衡向生成乙酸乙酯的方向移动,有利于提高乙酸的转化率,D不符合。
2.已知反应COCl2(g)⥫⥬CO(g)+Cl2(g) ΔH>0。当反应达到平衡时,下列措施中能提高COCl2转化率的是( )
①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④增大容器的容积 ⑤加催化剂
⑥恒压通入惰性气体
A.①②④ B.①④⑥
C.②③⑤ D.③⑤⑥
答案:B。
3.可逆反应aA(g)+bB(g)⥫⥬pC(g),C%(产物C的体积分数)与压强的关系如图所示,下列结论正确的是( )
A.P1<P2 a+b<p
B.P1>P2 a+b>p
C.P1>P2 a+b<p
D.P1<P2 a+b>p
解析:选B。根据“先拐先平”,由图像可知P1>P2;增大压强,C%增大,可知增大压强平衡向正反应方向移动,所以a+b>p。
4.一定温度下,将1 mol X、1 mol Y和1 mol W充入2 L恒容密闭容器,发生反应X(g)+Y(g)⥫⥬mZ(g)+W(s),t1时达到平衡。在t2、t3时刻分别改变影响反应的一个条件,测得容器中气体Z的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应的化学方程式中的m=1
B.t2时刻改变的条件是增加Y的浓度
C.t3时刻改变的条件是移去少量物质W
D.t3时刻改变的条件可能是增加了X的物质的量
解析:选D。由图可知t2时刻Z的浓度突然增大,但平衡没有移动,不可能加入Z,所以该反应是气体体积不变的反应,m=2,A错误;因为Z的浓度变化,t2时刻改变的条件只能是加压,B错误;W是固体,移去W不影响平衡的移动,C错误;t3时刻,若增大X的量,平衡正向移动,Z的浓度增加,D正确。
5.已知化学反应2A(?)+B(g)⥫⥬2C(?)达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )
A.A是气体,C是固体
B.A、C均为气体
C.A、C均为固体
D.A是固体或液体,C是气体
解析:选D。增大压强,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应为气体体积减小的反应,由于B为气体,所以C为气体,A为非气体。
6.实验小组探究酸对Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3平衡的影响。将0.050 mol/L FeCl3溶液(接近无色)和0.1 mol/L KSCN溶液等体积混合,得到红色溶液。取两等份红色溶液,进行如下操作并记录现象。
(1)甲同学认为加入酸后,会使Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3体系中_______浓度改变,导致该平衡正向移动,溶液颜色加深。
【设计并实施实验】
【查阅资料】
Fe3+和Cl-、SO eq \o\al(2-,4)均能发生络合反应:
Fe3++4Cl-⥫⥬[FeCl4]-(黄色);
Fe3++2SO eq \o\al(2-,4)⥫⥬[Fe(SO4)2]-(无色)。
实验:探究现象a中溶液颜色变化的原因
编号
操作
现象
①
向2 mL红色溶液中滴加5滴水
溶液颜色无明显变化
②
向2 mL红色溶液中滴加5滴3 mol/L KCl溶液
溶液颜色变浅,呈橙色
(2)实验①的目的是________________________________________________________________________。
(3)根据实验①和实验②的结果,从平衡移动角度解释现象a:________________________________________________________________________。
解析:(1)甲同学认为加入酸后,会抑制Fe3+的水解,使Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3体系中Fe3+浓度增大,导致该平衡正向移动,溶液颜色加深。(2)滴入KCl溶液时,溶液被稀释,实验①滴入相同体积的水,可以排除稀释使溶液颜色产生变化的干扰。
答案:(1)Fe3+ (2)排除稀释对溶液颜色变化的干扰 (3)在Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3 平衡体系中加入盐酸,铁离子、氯离子发生络合反应,使得铁离子浓度减小,平衡逆向进行,Fe(SCN)3浓度减小,溶液颜色变浅,呈橙色
【拓展提能练】
7.恒温密闭容器中充入1 mol SO3,发生反应2SO3(g)⥫⥬2SO2(g)+
O2(g)。在相同时间内测得各容器中SO3的转化率与容器体积的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.A点:v正>v逆
B.B点、C点时混合气体的物质的量分别为1.4 mol、1.2 mol
C.对C点,缩小容器体积,则此时v逆>v正
D.向B点体系中再充入一定量的SO3,达到平衡时,SO3的体积分数比原平衡小
解析:选B。该反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,SO3的转化率减小,由图可知,B点SO3的转化率最大,说明反应达到平衡,则C→B为平衡的形成过程、B→A为平衡的移动过程。A点反应达到平衡,正反应速率和逆反应速率相等,A错误;B点、C点时SO3的转化率分别为80%、40%,由化学方程式可知,混合气体的物质的量分别为1 mol+1 mol×80%× eq \f(1,2)=1.4 mol、1 mol+1 mol×40%× eq \f(1,2)=1.2 mol,B正确;C点反应未达平衡,缩小容器体积,正、逆反应速率均增大,但正反应速率大于逆反应速率,C错误;该反应为气体体积增大的反应,向B点体系中再充入一定量的SO3相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,SO3的体积分数增大,D错误。
8.起始体积相等的Ⅰ、Ⅱ容器中分别充入1 mol CH4和2 mol NO2,发生反应CH4(g)+2NO2(g)⥫⥬N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。实验如下:
容器
Ⅰ
Ⅱ
反应条件
恒温恒容
恒温恒压
气体密度
ρ(Ⅰ)
ρ(Ⅱ)
CH4的平衡转化率
α(Ⅰ)
α(Ⅱ)
达到平衡所用时间
t(Ⅰ)
t(Ⅱ)
气体平均摩尔质量
M(Ⅰ)
M(Ⅱ)
下列大小比较中,正确的是( )
A.α(Ⅰ)>α(Ⅱ)
B.t(Ⅰ)>t(Ⅱ)
C.ρ(Ⅰ)>ρ(Ⅱ)
D.M(Ⅰ)<M(Ⅱ)
解析:选C。正反应是气体分子数增大的反应,以容器Ⅱ为参照,随反应进行容器Ⅰ压强增大,平衡向左移动,α(Ⅰ)<α(Ⅱ),A错误;加压,反应速率增大,达到平衡所用时间缩短,t(Ⅰ)<t(Ⅱ),B错误;气体总质量不变,容器Ⅰ为恒容,容器Ⅱ为恒压,因反应后气体分子数增大,恒压条件下,只能增大容器Ⅱ的体积,故ρ(Ⅰ)>ρ(Ⅱ),C正确;平衡向左移动,气体物质的量减小,平均相对分子质量增大,即M(Ⅰ)>M(Ⅱ),D错误。
9.(2025·北京市广渠门中学期中)小组同学探究盐溶液对反应Fe3++SCN-⥫⥬[Fe(SCN)]2+(红色)的影响。将2 mL 0.01 mol·L-1的FeCl3溶液与2 mL 0.02 mol·L-1的KSCN溶液混合,分别加入等量的试剂①~④,测得体系的透光率如图所示。
已知:ⅰ.溶液红色越深,透光率越小,其他颜色对透光率的影响可忽略。
ⅱ.Fe3++4Cl-⥫⥬[FeCl4]-(黄色)。
ⅲ.NH4Cl溶液显酸性。
ⅳ.NO eq \o\al(-,3)对实验无影响。
下列说法不正确的是( )
A.注入试剂①后溶液透光率增大,证明Fe3++SCN-⥫⥬[Fe(SCN)]2+逆向移动
B.透光率③比②高,可能是阳离子种类或溶液pH导致的
C.透光率④比③高,可能发生了反应[Fe(SCN)]2++4Cl-⥫⥬[FeCl4]-+SCN-
D.若要证明试剂③中Cl-对平衡体系有影响,还应使用0.04 mol·L-1的KNO3溶液进行实验
解析:选A。注入试剂①溶液透光率增大,可能是稀释溶液的过程[Fe(SCN)]2+浓度减小,也可能是平衡逆向移动使[Fe(SCN)]2+浓度减小,不符合控制变量的原则,不能证明Fe3++SCN-⥫⥬[Fe(SCN)]2+平衡逆向移动,A错误。
10.(2025·华中师范大学第一附属中学期中)在一密闭容器中进行反应A(s)+D(g)⥫⥬E(g),其逆反应速率随时间的变化情况如图所示,试判断下列说法正确的是( )
A.t3时刻可能采取的措施是减少c(D)
B.t5时刻可能采取的措施是增大压强
C.t7时刻可能采取的措施是移出部分A
D.图中条件改变均为单一变化时,该容器的体积可以始终保持不变
解析:选A。由图象,t3时刻v逆减小,是渐变不是突变,则是改变反应物的浓度引起的,A是固体,则可能是减少c(D),A正确;增大压强反应速率增大,而t5时刻,逆反应速率突然减小,之后慢慢增大,所以不可能是增大压强所致,B错误;t7时刻,逆反应瞬时速率减小,t7之后,逆反应速率不再改变,反应为气体分子总数不变的反应,可能是减小压强所致,C错误;t5时刻v逆减小,是突变,并逐渐增大,最终高于改变条件之前的v逆,无法通过改变单一条件实现,t7时刻,可通过增大容器体积实现减小压强, D错误。
11.(2025·江西宜春高二检测)(1)恒温条件下,在一密闭容器中进行反应CH4(g)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+3H2(g),测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。
反应进行的前5 min内,v(H2)=________________________________;
10 min时,改变的外界条件可能是_____________________________。
(2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g)并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
解析:(1)反应进行的前5 min内,Δc(CH4)=0.5 mol·L-1,Δc(H2)=3Δc(CH4)=3×0.5 mol·L-1=1.5 mol·L-1,因此v(H2)= eq \f(Δc(H2),Δt)= eq \f(1.5 mol·L-1,5 min)=0.3 mol·L-1·min-1;10 min时,CH4浓度瞬间不变,后续CH4浓度逐渐降低,说明平衡正向移动,因此改变的外界条件可能是充入水蒸气或分离出CO或H2。(2)反应CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g)为气体体积增大的反应,因此乙容器的体积将增大,相较于甲容器压强减小,因此达到平衡所需时间将增大,减小压强,平衡正向移动,故达到平衡时CH4的转化率将增大,相关图像见答案。
答案:(1)0.3 mol·L-1·min-1 充入水蒸气(或分离出CO、分离出H2等) (2)
12.(2025·辽宁抚顺高二期末)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)+H2O⥫⥬2CrO eq \o\al(2-,4)(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行如图所示的实验。
已知:Cr3+为绿色。
回答下列问题:
(1)试管Ⅰ中溶液橙色____________(填“加深”或“变浅”),判断的理由为________________________________________________________________________。
(2)Ⅰ→Ⅱ发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________。
(3)试管Ⅳ中溶液为________色。
(4)若向试管Ⅳ中加70% H2SO4溶液至过量,此时溶液呈___________,由此得出的结论为___________________________________________________________________。
解析:(1)溶液中存在平衡Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)+H2O⥫⥬2CrO eq \o\al(2-,4)(黄色)+2H+,向该溶液中滴加70%硫酸溶液,c(H+)增大,平衡逆向移动,Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)浓度增大,试管Ⅰ中溶液橙色加深;(2)试管Ⅰ中溶液存在Cr2O eq \o\al(2-,7),具有强氧化性,可以将乙醇氧化生成乙酸,本身被还原为Cr3+; (3)试管Ⅲ中溶液是
K2Cr2O7溶液中加入NaOH溶液,OH-与H+反应,c(H+)减小,平衡Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)+H2O⥫⥬2CrO eq \o\al(2-,4)(黄色)+2H+正向移动,Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)浓度减小,CrO eq \o\al(2-,4)(黄色)浓度增大,溶液颜色为黄色,加入过量乙醇后,根据试管Ⅳ溶液颜色不变,试管Ⅳ溶液颜色为黄色;(4)根据试管Ⅳ溶液颜色不变,说明在碱性环境中Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)浓度小,氧化性弱,与乙醇不反应,滴加70%硫酸溶液至过
量,溶液显酸性,平衡Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)+H2O⥫⥬2CrO eq \o\al(2-,4)(黄色)+2H+逆向移动,Cr2O eq \o\al(2-,7)(橙色)浓度大,氧化性强,可以氧化乙醇,本身被还原为Cr3+,故溶液变为绿色,实验现象说明Cr2O eq \o\al(2-,7)在酸性条件下的氧化性强于在碱性条件下的。
答案:(1)加深 增大H+浓度,平衡逆向移动 (2)2Cr2O eq \o\al(2-,7)+16H++3C2H5OH===4Cr3++3CH3COOH+11H2O (3)黄 (4)绿色 Cr2O eq \o\al(2-,7)在酸性条件下的氧化性强于在碱性条件下的
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