内容正文:
第09讲 影响化学平衡的因素
内容导航
01 预习航标 → 析目标·明方向:预习导航精准定向
02 教材全解 → 析教材·学新知:情境概念深度构
情境启思:从生活或问题出发,激发兴趣
深研精炼:聚焦常考要点,学会解题思路
即练固基:趁热打铁练一练,巩固刚学内容
03过关检测 → 练考点·强落实:过关检测分层提
预习目标
1.了解化学平衡移动的概念,学会根据正逆反应速率或者浓度商判断化学平衡移动的方向。
2.掌握探究浓度对化学平衡的影响实验的探究方法,学会总结浓度对化学平衡影响的规律。
3.掌握探究压强对化学平衡的影响实验的探究方法,学会总结压强对化学平衡影响的规律。
4.掌握探究温度对化学平衡的影响实验的探究方法,学会总结温度对化学平衡影响的规律。
预习重点
化学平衡移动的概念、实验探究浓度、压强、温度对化学平衡移动的影响。
预习难点
浓度、压强、温度对化学平衡移动的规律总结及图像分析
情|境|启|思
生活中常有人喜欢手摇可乐,摇后开盖瞬间大量气液喷发出来,我们常常说碳酸饮料中含有大量的“汽”,摇晃过程中改变了什么条件导致大量的“汽”喷发出来?实验室中也常设置不同的条件去探究各种化学反应,如图中相同的反应物一组加热,一组放置在冰水中,有时也可以观察到不同的现象,那我们改变了外界条件导致反应发生了什么改变呢?
深|研|精|炼
知识点01 浓度对化学平衡的影响
1.实验探究浓度对化学平衡的影响
实验原理
Fe3++ 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
实验操作
现象与结论
b溶液颜色 ,平衡向 移动
c溶液颜色 ,平衡向 移动
理论解释
发生Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe3+浓度减小,Q=增大,Q>K,平衡向逆反应方向移动
c(SCN-)增大,Q=减小,Q<K,平衡向正反应方向移动
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。
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:
①由于Fe(SCN)3颜色较深,故开始实验所取的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。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。
②FeCl3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。
③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。
④反应物有多种时,增加其中一种的浓度,可提高其他反应物的 。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,来提高价格较高的原料的转化率,从而降低成本。
【例1】探究浓度对的影响,进行如下实验:
下列说法不正确的是
A.Ⅱ中,加入的结合,使平衡逆向移动
B.Ⅲ中含有
C.比较溶液中的
D.Ⅳ中不含有
【解题要点】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。
【即练1】对于可逆反应,其他条件不变,增大反应物浓度,平衡会
A.不移动 B.向逆反应方向移动
C.无法判断 D.向正反应方向移动
【即练2】为探讨浓度对化学平衡的影响,某同学对可逆反应“ ”按图所示步骤进行了一系列实验。
说明:的溶液颜色接近于无色。
(1)实验中要待实验I溶液颜色不再改变时,才能进行实验Ⅱ,目的是___________。
(2)实验Ⅱ中,ⅰ的现象是___________,该实验证明___________。
(3)实验Ⅱ中,iii的化学平衡向___________(填“正反应方向”或“逆反应方向”)移动;iii的现象是溶液变浅,该现象___________(填“能”或“不能”)说明化学平衡发生移动。如果前一空填“能”,则下一空不填;如果前一空填“不能”,则iii的目的是___________。
(4)实验Ⅱ中,ⅱ的现象是___________,即能证明增大生成物浓度化学平衡发生了逆向移动。
(5)除了图中的方法外,若要使该可逆反应的化学平衡逆向移动,还可以采用的方法有___________。
知识点02 压强对化学平衡的影响
1.实验探究压强对化学平衡的影响
实验原理
2NO2(g)N2O4(g)
(红棕色) (无色)
实验步骤
活塞Ⅱ处→Ⅰ处,压强增大
活塞Ⅰ处→Ⅱ处,压强减小
实验现象
混合气体的颜色先 又逐渐
混合气体的颜色先 又逐渐
实验结论
活塞往里推,管内容积减小,气体的压强 ,c(NO2)增大,颜色变深,但颜色又变浅,说明c(NO2)减小,平衡向 向移动。
活塞往外拉,管内容积增大,气体的压强 ,c(NO2)减小,颜色变浅,但气体颜色又变深,说明c(NO2)增大,平衡向 方向移动
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。
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:
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 。
2.反应前后气体总体积不变的可逆反应
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 。
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。
图像理解
①增大压强时
②减小压强时
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。
3.充入惰性气体与平衡移动的关系
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)。
恒温恒容
恒温恒压
4.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
【例2】已知反应 ,在一定温度下,反应达到平衡时,B的体积分数与压强变化的关系如图所示,下列叙述中一定正确的是
① ②x点表示的正反应速率大于逆反应速率 ③x点表示的反应速率比y点的小 ④
A.①② B.②④ C.②③ D.①③
【解题要点】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。
【即练3】在一定的温度下的密闭容器中发生反应:。平衡时测得B的浓度为,保持温度不变,将容器的体积缩小至原来的一半,重新达平衡时测得B的浓度为。下列判断正确的是
A.化学平衡向正反应方向移动 B.混合气体的平均摩尔质量增大
C. D.A的体积分数减小
【即练4】分析如下操作对平衡影响的实验,说法正确的是
步骤1:活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处
步骤2:活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处
A.步骤1:减小压强,平衡右移
B.步骤1:混合气体颜色变浅,平衡右移
C.步骤2:浓度商平衡常数K,平衡右移
D.步骤2:混合气体颜色先变深后变浅,变深的原因是生成了更多
知识点03 温度对化学平衡的影响
1.实验探究温度对化学平衡的影响
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 ;冰水中混合气体颜色
实验结论
混合气体受热颜色 ,说明NO2浓度 ,即平衡向 方向移动;混合气体被冷却时颜色 ,说明NO2浓度 ,即平衡向 方向移动。
规律总结
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。
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
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。
【例3】已知反应,将和按一定比例通入恒温恒压的密闭容器中,反应相同时间后,的体积分数随温度的变化关系如图所示,下列相关描述正确的是
A.该反应正反应方向: B.曲线上的点均代表平衡时刻的点
C.正反应速率: D.b点时
【解题要点】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。
【即练5】高炉炼铁发生的反应为。已知:时平衡常数为时平衡常数为0.46.为提高生产效率不可以采取的措施是
A.低温 B.加压 C.增大的浓度 D.粉碎铁矿石
【即练6】(多选)温度为T时,向恒容密闭容器中充入,发生反应:,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
0
5
15
25
35
1.00
0.84
0.81
0.80
0.80
改变温度,测得不同温度下达平衡时的物质的量的变化曲线如图。下列说法正确的是
A.温度为T时,前平均速率为
B.温度为T时,b点
C.该反应的平衡常数随温度升高逐渐减小
D.温度为T时,若向恒容密闭容器中充入和,达到平衡时,转化率大于
知识点04 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。
【例4】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
【即练7】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
【即练8】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
一、单选题
1.实验室配制碘水时,通常将溶于溶液:。关于该溶液,下列说法正确的是
A.的电子式为 B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡逆向移动 D.加少量固体平衡正向移动
2.将溶液与溶液混合发生反应:,达到平衡。下列说法不正确的是
A.加入苯,振荡,萃取碘单质,使降低,平衡正向移动
B.加入固体,使增大,平衡逆向移动
C.加入固体,使增大,平衡逆向移动
D.经苯萃取分离,在水溶液中加入溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
3.在一密闭容器中,反应达到平衡后,保持温度不变,将容器缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A的浓度是原来的1.6倍,则下列说法正确的是
A.平衡向逆反应方向移动 B.
C.物质A的转化率增大 D.物质D的浓度减小
4.将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) ΔH <0,平衡时HBr(g)的体积分数为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时HBr (g)的体积分数为b,a与b的关系是
A.a >b B.a=b C.a <b D.无法确定
5.在一定温度下,在某恒容的密闭容器中,发生反应:正反应为吸热反应。下列有关叙述正确的是
A.加入少量碳后,浓度增加
B.改变外界条件可能提高反应限度
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.恒容条件下通入He,反应速率加快
6.一定条件下N2在催化剂表面与水发生反应, △H<0,如果反应的平衡常数K值变大,该反应
A.在平衡移动时正反应速率先减小后增大
B.一定向正反应方向移动
C.在平衡移动时逆反应速率先增大后减小
D.一定向逆反应方向移动
7.某温度下,在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是
A.增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,再充入一定量的H2O(g),平衡不移动
D.恒容下,再充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡转化率减小
8.溶液有时呈黄色,有时呈绿色或蓝色,这是因为在的水溶液中存在如下平衡:
下列操作可以使溶液由绿色变为蓝色的是
A.加入适量固体 B.加水稀释
C.给溶液加热 D.通入一定量的氯气
9.二氧化硫的催化氧化反应:是工业制硫酸的重要反应之一,下列说法不正确的是
A.该反应加入催化剂是为了加快反应速率
B.已知该催化氧化反应,则该反应正向是放热反应
C.煅烧硫铁矿(主要成分)可获得,将矿石粉碎成小颗粒可提高反应的平衡转化率
D.保持温度不变,平衡后增大的浓度,转化率变大
10.在溶液中存在平衡:,下列分析正确的是
A.若升温后溶液变大,该反应的
B.加入几滴浓溶液后,平衡向左移动
C.加适量水后平衡向左移动,导致增大
D.加入几滴浓溶液后,达到新平衡时减小
11.t℃时,某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体物质,此温度下发生反应的平衡常数表达式为:,有关该平衡体系的说法正确的是
A.升高温度,平衡常数K增大,则正反应为吸热反应
B.增大压强,W质量分数增加
C.增大X浓度,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变大,则正反应是放热反应
12.用KI溶液和FeCl3溶液进行如下实验(1mL约为20滴),下列说法中不正确的是
A.实验i发生的反应为:2Fe3++2I-2Fe2++I2
B.若向实验ii所得溶液中滴加4滴饱和KSCN溶液,溶液红色加深
C.实验iii水溶液中c(Fe2+)大于i中c(Fe2+)
D.若向实验iii所得水溶液中滴加与实验ii等浓度等体积的KSCN溶液,水层红色比实验ii深
13.无水常用于检验样品中的微量水。一水硫酸铜失水的反应为 。不同温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中加入足量的一水硫酸铜粉末,发生上述反应。测得蒸气压与温度、时间的关系如下表所示:
时间/min
蒸气压/kPa
温度/℃
0
5
10
15
20
25
0
4
7
9
10
10
0
5
9
12
12
12
下列推断正确的是
A.,
B.其他条件不变,增大压强,平衡向正反应方向移动
C.,0~10min内用的分压表示的反应速率为
D.当气体平均相对分子质量不变时反应达到平衡状态
14.溶液与溶液发生反应:,达到平衡。下列说法不正确的是
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C.加入固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数
二、非选择题
15.掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上合成甲醇,其反应为。回答下列问题:
(1)若按投料,将与CO充入2L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。
已知:v正=k正c(CO)·c2(H2),v逆=k逆c(CH3OH),其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关。
①压强由小到大的顺序是___________。
②T1℃、压强为p3时,若向该容器中充入和发生反应,5min后反应达到平衡(M点),则内,v(H2)= ___________,N点时的___________。
(2)若向起始温度为325℃的10L恒容密闭容器中充入2moLCO和,发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。平衡时温度与起始温度相同。
①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为___________。
②体系总压强先增大后减小的原因为___________。
③该条件下的平衡转化率为___________%(结果保留三位有效数字)。
16.用如图所示的色度传感器探究条件对平衡的影响,
注射器管内存在如下平衡:
资料:色度传感器测定的是注射器管内气体的透射率,气体颜色越浅,透射率越大;反之,透射率越小。
(1)向下压缩活塞,透射率变化如下图所示,
①利用平衡原理解释透射率先降低后回升的原因。___________
②达到新平衡时,透射率比原平衡低,这体现了___________的规律。
(2)松开活塞重新达到平衡后,体积为50mL,向注射器中充入N2至100mL,注射器内气体压强与大气压始终相等。结合Q、K关系说明该平衡如何移动:___________。
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预习目标
1.了解化学平衡移动的概念,学会根据正逆反应速率或者浓度商判断化学平衡移动的方向。
2.掌握探究浓度对化学平衡的影响实验的探究方法,学会总结浓度对化学平衡影响的规律。
3.掌握探究压强对化学平衡的影响实验的探究方法,学会总结压强对化学平衡影响的规律。
4.掌握探究温度对化学平衡的影响实验的探究方法,学会总结温度对化学平衡影响的规律。
预习重点
化学平衡移动的概念、实验探究浓度、压强、温度对化学平衡移动的影响。
预习难点
浓度、压强、温度对化学平衡移动的规律总结及图像分析
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生活中常有人喜欢手摇可乐,摇后开盖瞬间大量气液喷发出来,我们常常说碳酸饮料中含有大量的“汽”,摇晃过程中改变了什么条件导致大量的“汽”喷发出来?实验室中也常设置不同的条件去探究各种化学反应,如图中相同的反应物一组加热,一组放置在冰水中,有时也可以观察到不同的现象,那我们改变了外界条件导致反应发生了什么改变呢?
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知识点01 浓度对化学平衡的影响
1.实验探究浓度对化学平衡的影响
实验原理
Fe3++ 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
实验操作
现象与结论
b溶液颜色变浅,平衡向逆反应方向移动
c溶液颜色变深,平衡向正反应方向移动
理论解释
发生Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe3+浓度减小,Q=增大,Q>K,平衡向逆反应方向移动
c(SCN-)增大,Q=减小,Q<K,平衡向正反应方向移动
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。
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:
①由于Fe(SCN)3颜色较深,故开始实验所取的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。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。
②FeCl3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。
③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。
④反应物有多种时,增加其中一种的浓度,可提高其他反应物的转化率。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,来提高价格较高的原料的转化率,从而降低成本。
【例1】探究浓度对的影响,进行如下实验:
下列说法不正确的是
A.Ⅱ中,加入的结合,使平衡逆向移动
B.Ⅲ中含有
C.比较溶液中的
D.Ⅳ中不含有
【答案】D
【详解】实验目的是探究浓度对平衡的影响,Ⅰ中发生反应并达到化学平衡,Ⅱ中加入饱和溶液,结合使浓度减小,平衡向左移动,从而的量减小,故Ⅲ中萃取出来的较少,颜色较浅。Ⅰ中发生反应并达到化学平衡,Ⅱ中加入的结合浓度减小,平衡逆向移动,A正确;Ⅰ中发生反应并达到化学平衡,Ⅱ中加入饱和溶液,结合使浓度减小,平衡逆向移动,从而的量减小,Ⅲ中仍含有,B正确;Ⅰ中发生反应并达到化学平衡,Ⅱ中加入饱和溶液,结合使浓度减小,平衡逆向移动,浓度增大,则:,C正确;Ⅰ中发生反应并达到化学平衡,该反应为可逆反应,不能完全被还原,Ⅳ中仍含有,D错误。
【解题要点】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。
【即练1】对于可逆反应,其他条件不变,增大反应物浓度,平衡会
A.不移动 B.向逆反应方向移动
C.无法判断 D.向正反应方向移动
【答案】D
【详解】根据勒夏特列原理,增大反应物浓度时,平衡会向消耗反应物的正反应方向移动,以减弱反应物浓度升高的变化,故反应会向正反应方向移动,D正确。
【即练2】为探讨浓度对化学平衡的影响,某同学对可逆反应“ ”按图所示步骤进行了一系列实验。
说明:的溶液颜色接近于无色。
(1)实验中要待实验I溶液颜色不再改变时,才能进行实验Ⅱ,目的是___________。
(2)实验Ⅱ中,ⅰ的现象是___________,该实验证明___________。
(3)实验Ⅱ中,iii的化学平衡向___________(填“正反应方向”或“逆反应方向”)移动;iii的现象是溶液变浅,该现象___________(填“能”或“不能”)说明化学平衡发生移动。如果前一空填“能”,则下一空不填;如果前一空填“不能”,则iii的目的是___________。
(4)实验Ⅱ中,ⅱ的现象是___________,即能证明增大生成物浓度化学平衡发生了逆向移动。
(5)除了图中的方法外,若要使该可逆反应的化学平衡逆向移动,还可以采用的方法有___________。
【答案】(1)反应达平衡状态
(2) 生成黄色沉淀,溶液颜色变浅 反应物浓度减小,平衡向逆反应方向移动
(3) 逆反应方向 不能 为实验ⅱ作参照
(4)溶液颜色变得比ⅲ更浅
(5)加热(加入浓碘水)
【详解】10.解析 (1)实验中要待实验I溶液颜色不再改变时,即反应达化学平衡状态时,才能进行实验Ⅱ.
(2)实验Ⅱ中,ⅰ中为与的反应,现象是生成黄色沉淀,溶液颜色变浅。证明反应物浓度减小,平衡向逆反应方向移动。
(3)实验Ⅱ中,ⅲ的化学平衡向逆反应方向移动;iii的溶液变浅,并不能说明化学平衡发生移动,因为加水稀释,使溶液中各粒子浓度降低;实验iii的目的是为实验ⅱ作参照。
(4)实验Ⅱ中,ⅱ的溶液颜色变得比ⅲ更浅,即能证明增大生成物浓度化学平衡逆向移动。
知识点02 压强对化学平衡的影响
1.实验探究压强对化学平衡的影响
实验原理
2NO2(g)N2O4(g)
(红棕色) (无色)
实验步骤
活塞Ⅱ处→Ⅰ处,压强增大
活塞Ⅰ处→Ⅱ处,压强减小
实验现象
混合气体的颜色先变深又逐渐变浅
混合气体的颜色先变浅又逐渐变深
实验结论
活塞往里推,管内容积减小,气体的压强增大,c(NO2)增大,颜色变深,但颜色又变浅,说明c(NO2)减小,平衡向正反应方向移动。
活塞往外拉,管内容积增大,气体的压强减小,c(NO2)减小,颜色变浅,但气体颜色又变深,说明c(NO2)增大,平衡向逆反应方向移动
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。
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:
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。
2.反应前后气体总体积不变的可逆反应
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。
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。
图像理解
①增大压强时
②减小压强时
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。
3.充入惰性气体与平衡移动的关系
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)。
恒温恒容
恒温恒压
4.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
【例2】已知反应 ,在一定温度下,反应达到平衡时,B的体积分数与压强变化的关系如图所示,下列叙述中一定正确的是
① ②x点表示的正反应速率大于逆反应速率 ③x点表示的反应速率比y点的小 ④
A.①② B.②④ C.②③ D.①③
【答案】C
【详解】从题图的曲线变化特征可以看出,增大压强,B的体积分数增大,说明平衡向逆反应方向移动,A为固态,则有与p的关系不能确定,故①④错误;x点位于曲线上方,未达到平衡状态,由题图可以看出,当B的体积分数减小时,可趋向于平衡,则要想达到平衡状态,反应向正反应方向进行,即,故②正确;x点对应的压强小于y点对应的压强,压强越大,反应速率越大,故x点比y点的反应速率小,故③正确。
【解题要点】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。
【即练3】在一定的温度下的密闭容器中发生反应:。平衡时测得B的浓度为,保持温度不变,将容器的体积缩小至原来的一半,重新达平衡时测得B的浓度为。下列判断正确的是
A.化学平衡向正反应方向移动 B.混合气体的平均摩尔质量增大
C. D.A的体积分数减小
【答案】B
【详解】平衡时测得B的浓度为,保持温度不变,将容器的体积缩小至原来的一半,若平衡不移动时B的浓度变为,而再达平衡时,测得B的浓度升高为,可知压强增大,导致平衡逆向移动,。由分析可知,化学平衡向逆反应方向移动,A错误;混合气体质量不变,加压平衡向气体体积减小的方向移动,即物质的量变小,则混合气体的平均摩尔质量增大,B正确;由分析可知,,C错误;平衡逆向移动,A的体积分数增大,D错误。
【即练4】分析如下操作对平衡影响的实验,说法正确的是
步骤1:活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处
步骤2:活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处
A.步骤1:减小压强,平衡右移
B.步骤1:混合气体颜色变浅,平衡右移
C.步骤2:浓度商平衡常数K,平衡右移
D.步骤2:混合气体颜色先变深后变浅,变深的原因是生成了更多
【答案】C
【详解】步骤1扩大体积,气体的浓度减小,气体的颜色变浅,且压强减小时化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动,A、B错误;活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处,气体体积减小,浓度增大,浓度商平衡常数K,化学平衡右移,C正确;活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处,气体体积减小,压强增大,气体浓度增大,因而气体颜色变深,因压强增大平衡正向移动,又导致气体浓度减小,因而颜色又逐渐变浅,D错误。
知识点03 温度对化学平衡的影响
1.实验探究温度对化学平衡的影响
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
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。
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
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。
【例3】已知反应,将和按一定比例通入恒温恒压的密闭容器中,反应相同时间后,的体积分数随温度的变化关系如图所示,下列相关描述正确的是
A.该反应正反应方向: B.曲线上的点均代表平衡时刻的点
C.正反应速率: D.b点时
【答案】A
【分析】温度越高,反应速率越快,由图可知,c点氨气的体积百分数最大,说明反应达到平衡,则c点以前反应未达到平衡,c点以后为平衡的移动过程。
【详解】A.由图可知,c点以后为平衡的移动过程,升高温度,平衡逆向移动,该反应的正反应为放热反应,故,故A正确;
B.根据分析,c点前反应温度低、速率慢,反应没有达到平衡状态,故B错误;
C.温度越高,反应速率越快,则d点正反应速率大于c点,故C错误;
D.由分析可知,b点反应未达到平衡,正反应速率大于逆反应速率,故D错误;
故选A。
【解题要点】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。
【即练5】高炉炼铁发生的反应为。已知:时平衡常数为时平衡常数为0.46.为提高生产效率不可以采取的措施是
A.低温 B.加压 C.增大的浓度 D.粉碎铁矿石
【答案】A
【详解】温度升高,化学平衡常数减小,说明升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则该反应的正反应为放热反应。降温,化学平衡正向移动,可以提高转化率,但是化学反应速率较慢,达到平衡所需时间延长,不利于提高生产效率,A符合题意;故选A.
【即练6】(多选)温度为T时,向恒容密闭容器中充入,发生反应:,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
0
5
15
25
35
1.00
0.84
0.81
0.80
0.80
改变温度,测得不同温度下达平衡时的物质的量的变化曲线如图。下列说法正确的是
A.温度为T时,前平均速率为
B.温度为T时,b点
C.该反应的平衡常数随温度升高逐渐减小
D.温度为T时,若向恒容密闭容器中充入和,达到平衡时,转化率大于
【答案】BD
【详解】温度为T时,前甲烷的反应速率平均速率,故A不符合题意;b点和曲线比较可知反应正向进行,b点v(正)(逆),故B符合题意;温度升高,乙炔的物质的量增大,平衡正向进行,正反应为吸热反应,平衡常数随温度升高逐渐增大,故C不符合题意;列出反应的“三段式”:
逆向进行时达到相同平衡起始量:
乙炔的转化率,温度为T时,若向恒容密闭容器中充入和,相当于增大压强,平衡逆向进行,乙炔的转化率大于,故D符合题意。
知识点04 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。
【例4】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
【详解】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。
【即练7】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
【详解】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。
【即练8】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
【详解】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。
一、单选题
1.实验室配制碘水时,通常将溶于溶液:。关于该溶液,下列说法正确的是
A.的电子式为 B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡逆向移动 D.加少量固体平衡正向移动
【答案】C
【详解】是离子化合物,电子式为错误;该溶液存在,滴入淀粉溶液,变蓝,B错误;根据勒夏特列原理,加水稀释,平衡朝着离子浓度增大的方向移动,即逆向移动,C正确;加少量固体,与生成沉淀,I浓度下降,平衡逆向移动,D错误;故选C.
2.将溶液与溶液混合发生反应:,达到平衡。下列说法不正确的是
A.加入苯,振荡,萃取碘单质,使降低,平衡正向移动
B.加入固体,使增大,平衡逆向移动
C.加入固体,使增大,平衡逆向移动
D.经苯萃取分离,在水溶液中加入溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
【答案】C
【详解】A.在苯中的溶解度大于其在水中的溶解度,加入苯,振荡,萃取碘单质,水溶液中浓度降低,即生成物浓度降低,平衡正向移动,A项正确;
B.加入固体,增大,生成物浓度增大,平衡逆向移动,B项正确;
C.该反应的离子方程式为,K+、Cl-未参与反应,变化,平衡不移动,C项错误;
D.经苯萃取分离,在水溶液中加入溶液呈血红色,说明溶液中含有Fe3+,反应不完全,表明该化学反应存在限度,D项正确;
答案选C。
3.在一密闭容器中,反应达到平衡后,保持温度不变,将容器缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A的浓度是原来的1.6倍,则下列说法正确的是
A.平衡向逆反应方向移动 B.
C.物质A的转化率增大 D.物质D的浓度减小
【答案】C
【分析】容器缩小为原来的一半,若平衡不移动,则A的浓度应变为原来的2倍,而实际浓度是原来的1.6倍,说明平衡正向移动,,A的转化率增大。
【详解】A.根据分析知,新平衡向正反应方向移动,A错误;
B.根据分析知,,B错误;
C.根据分析知,物质A的转化率增大,C正确;
D.容器体积缩小且平衡向正反应方向移动,D的浓度增大,D错误;
故选C。
4.将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) ΔH <0,平衡时HBr(g)的体积分数为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时HBr (g)的体积分数为b,a与b的关系是
A.a >b B.a=b C.a <b D.无法确定
【答案】A
【详解】该反应为放热反应,绝热下发生反应时,反应放出的热量使反应温度升高,平衡向逆反应方向移动,溴化氢的体积分数减小,则恒温下发生反应时溴化氢的体积分数大于绝热下发生反应时溴化氢的体积分数,故选A。
5.在一定温度下,在某恒容的密闭容器中,发生反应:正反应为吸热反应。下列有关叙述正确的是
A.加入少量碳后,浓度增加
B.改变外界条件可能提高反应限度
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.恒容条件下通入He,反应速率加快
【答案】B
【详解】A.C为固体,加入少量碳,平衡不移动,不影响CO浓度,故A错误;
B.正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,改变外界条件如升高温度可能提高反应限度,故B正确;
C.升高温度,正逆反应速率均增大,故C错误;
D.恒容条件下通入He,参与反应的各物质浓度不变,则反应速率不变,故D错误;
故选:B。
6.一定条件下N2在催化剂表面与水发生反应, △H<0,如果反应的平衡常数K值变大,该反应
A.在平衡移动时正反应速率先减小后增大
B.一定向正反应方向移动
C.在平衡移动时逆反应速率先增大后减小
D.一定向逆反应方向移动
【答案】B
【分析】平衡常数K是温度的函数,只受温度的影响,对于正反应放热的反应,降低温度,平衡常数K值变大,由此可知上述反应改变的条件为降低温度,据此分析解答;
【详解】A.降低温度,正逆反应瞬间都减小,随后正反应速率继续减小,达到平衡时保持不变,故A错误;
B.由上述分析可知,平衡常数增大,则平衡一定正向移动,故B正确;
C.降低温度,逆反应速率先减小后增大,故C错误;
D.由上述分析可知,平衡正向移动,故D错误;
故选:B。
7.某温度下,在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是
A.增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,再充入一定量的H2O(g),平衡不移动
D.恒容下,再充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡转化率减小
【答案】D
【详解】A.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A错误;
B.加入催化剂速率加快,不会影响平衡,平衡时的浓度不变,B错误;
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)浓度增大,导致平衡正向移动,C错误;
D.根据勒夏特列原理可知,恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),导致平衡正向移动,但是CH2=CH2(g)自身的平衡转化率减小,D正确;
故选D。
8.溶液有时呈黄色,有时呈绿色或蓝色,这是因为在的水溶液中存在如下平衡:
下列操作可以使溶液由绿色变为蓝色的是
A.加入适量固体 B.加水稀释
C.给溶液加热 D.通入一定量的氯气
【答案】B
【分析】欲使溶液变成蓝色,则平衡逆向移动,据此分析;
【详解】A.加入适量固体,增大,平衡正向移动,A错误;
B.加水稀释,使浓度降低,对反应物影响更大使Q>K,平衡逆向移动,B正确;
C.该反应为吸热反应,给溶液加热,平衡正向移动,C错误;
D.通入一定量的氯气,增大,平衡正向移动,D错误;
故选B
9.二氧化硫的催化氧化反应:是工业制硫酸的重要反应之一,下列说法不正确的是
A.该反应加入催化剂是为了加快反应速率
B.已知该催化氧化反应,则该反应正向是放热反应
C.煅烧硫铁矿(主要成分)可获得,将矿石粉碎成小颗粒可提高反应的平衡转化率
D.保持温度不变,平衡后增大的浓度,转化率变大
【答案】C
【详解】该反应中加入催化剂,可降低反应的活化能,从而加快反应速率,A正确;该催化氧化反应中,,表明升高温度,平衡逆向移动,则该反应正向是放热反应,B正确;煅烧硫铁矿时,将矿石粉碎成小颗粒,可增大接触面积、加快反应速率,提高单位时间内反应物的转化率,但不能提高反应的平衡转化率,C错误;保持温度不变,平衡后增大的浓度,平衡正向移动,的转化率增大,D正确。
10.在溶液中存在平衡:,下列分析正确的是
A.若升温后溶液变大,该反应的
B.加入几滴浓溶液后,平衡向左移动
C.加适量水后平衡向左移动,导致增大
D.加入几滴浓溶液后,达到新平衡时减小
【答案】A
【详解】若升温后溶液变大,溶液中减小,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,正确;加入几滴浓溶液后,溶液中增大,平衡向右移动,B错误;加适量水后溶液中减小,C错误;加入几滴浓溶液后,溶液中增大,平衡逆向移动,减小,但相比加入溶液前仍然增大,D错误。
11.t℃时,某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体物质,此温度下发生反应的平衡常数表达式为:,有关该平衡体系的说法正确的是
A.升高温度,平衡常数K增大,则正反应为吸热反应
B.增大压强,W质量分数增加
C.增大X浓度,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变大,则正反应是放热反应
【答案】A
【详解】根据平衡常数表达式得到反应方程式为:2Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)。
A.升高温度,平衡向吸热反应移动,平衡常数K增大,说明正向移动,即正反应为吸热反应,故A正确;
B.增大压强,向体积减小方向移动即正向移动,W质量分数减小,故B错误;
C.增大X浓度即增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动,故C错误;
D.升高温度,平衡向吸热反应移动,若混合气体的平均相对分子质量变大,气体质量不变,说明向气体物质的量减小方向移动即正向移动,因此正反应是吸热反应,故D错误;
综上所述,答案为A。
12.用KI溶液和FeCl3溶液进行如下实验(1mL约为20滴),下列说法中不正确的是
A.实验i发生的反应为:2Fe3++2I-2Fe2++I2
B.若向实验ii所得溶液中滴加4滴饱和KSCN溶液,溶液红色加深
C.实验iii水溶液中c(Fe2+)大于i中c(Fe2+)
D.若向实验iii所得水溶液中滴加与实验ii等浓度等体积的KSCN溶液,水层红色比实验ii深
【答案】D
【详解】A.KI溶液中I-具有还原性,FeCl3溶液中Fe3+具有氧化性,二者发生氧化还原反应,给的量可以看出滴加的氯化铁是少量的,滴加KSCN溶液,溶液变红,说明铁离子反应不完全,发生的反应是可逆的,即2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2,故A正确;
B.Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3是可逆反应,增大KSCN溶液浓度,平衡正移,溶液红色加深,故B正确;
C.实验iii中生成的I2萃取到CCl4层,从溶液中分离出产物I2,使反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2正向移动,使c(Fe2+)大于i中c(Fe2+),故C正确;
D.实验iii 是向所得液体中滴加CCl4,萃取了碘单质,反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2正向移动,铁离子浓度减小,所得液体中滴加KSCN溶液,水层红色变浅,故D错误;
故选:D。
13.无水常用于检验样品中的微量水。一水硫酸铜失水的反应为 。不同温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中加入足量的一水硫酸铜粉末,发生上述反应。测得蒸气压与温度、时间的关系如下表所示:
时间/min
蒸气压/kPa
温度/℃
0
5
10
15
20
25
0
4
7
9
10
10
0
5
9
12
12
12
下列推断正确的是
A.,
B.其他条件不变,增大压强,平衡向正反应方向移动
C.,0~10min内用的分压表示的反应速率为
D.当气体平均相对分子质量不变时反应达到平衡状态
【答案】C
【详解】A.由图可知,℃时反应先达到平衡,且蒸气压大于℃,则反应温度大于,平衡向正反应方向移动,该反应为吸热反应,A错误;
B.该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,B错误;
C.由图可知,条件下,10min时蒸气压为9 kPa,0则~10min内用的分压表示的反应速率为=,C正确;
D.由方程式可知,该反应中只有水蒸气是气体,反应中相对分子质量始终不变,则气体平均相对分子质量不变时,反应不一定达到平衡状态,D错误;
故选C。
14.溶液与溶液发生反应:,达到平衡。下列说法不正确的是
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C.加入固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数
【答案】D
【详解】A.加入苯振荡,苯将I2萃取到苯层,水溶液中c(I2)减小,平衡正向移动,A正确;
B.将5mL0.1mol/LKI溶液与1mL0.1mol/LFeCl3溶液混合,参与反应的Fe3+与I-物质的量之比为1:1,反应后I-一定过量,经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN溶液呈血红色,说明水溶液中仍含有Fe3+,即Fe3+没有完全消耗,表明该化学反应存在限度,B正确;
C.加入FeSO4固体溶于水电离出Fe2+,c(Fe2+)增大,平衡逆向移动,C正确;
D.该反应的平衡常数K=,D错误;
答案选D。
二、非选择题
15.掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上合成甲醇,其反应为。回答下列问题:
(1)若按投料,将与CO充入2L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。
已知:v正=k正c(CO)·c2(H2),v逆=k逆c(CH3OH),其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关。
①压强由小到大的顺序是___________。
②T1℃、压强为p3时,若向该容器中充入和发生反应,5min后反应达到平衡(M点),则内,v(H2)= ___________,N点时的___________。
(2)若向起始温度为325℃的10L恒容密闭容器中充入2moLCO和,发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。平衡时温度与起始温度相同。
①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为___________。
②体系总压强先增大后减小的原因为___________。
③该条件下的平衡转化率为___________%(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1) 0.24 0.135
(2) 加入催化剂 反应初始阶段温度为主导因素,反应放热,气体膨胀使压强增大;之后气体总物质的量为主导因素,气体总物质的量减小使压强减小 33.3
【详解】(1)①增大压强,平衡正向移动,CO转化率增大,所以压强p1、p2、p3由小到大的顺序是;p3<p2<p1;
②、压强为p3时,若向该容器中充入和3 mol CO发生反应,5min后反应达到平衡(M点),M点CO的平衡转化率为40%,列三段式如下:
υ(H2)=;
,,其中k正、k逆为速率常数,只与温度有关,N点的速率常数等于M点速率常数,M点为平衡点,故υ正=υ逆,则,则0.135;
(2)①改变条件,反应速率加快,平衡没移动,曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为加入催化剂;
②反应初始阶段温度为主导因素,反应放热,气体膨胀使压强增大,之后气体总物质的量为主导因素,气体总物质的量减小使压强减小,所以体系总压强先增大后减小,故此处填:反应初始阶段温度为主要因素,反应放热,气体膨胀使压强增大;之后气体总物质的量为主导因素,气体总物质的量减小使压强减小;
③
,X=0.5,该条件下H2的平衡转化率为33.3%。
16.用如图所示的色度传感器探究条件对平衡的影响,
注射器管内存在如下平衡:
资料:色度传感器测定的是注射器管内气体的透射率,气体颜色越浅,透射率越大;反之,透射率越小。
(1)向下压缩活塞,透射率变化如下图所示,
①利用平衡原理解释透射率先降低后回升的原因。___________
②达到新平衡时,透射率比原平衡低,这体现了___________的规律。
(2)松开活塞重新达到平衡后,体积为50mL,向注射器中充入N2至100mL,注射器内气体压强与大气压始终相等。结合Q、K关系说明该平衡如何移动:___________。
【答案】(1) 压缩活塞,c(NO2)、c(N2O4)瞬间增大,颜色变深,透射率降低;压强增大,平衡向气体分子数减小的方向移动,平衡正向移动,c(NO2)减小,颜色变浅,透射率增大 平衡移动只能减弱改变不能抵消改变
(2)充入N2至100mL,c(NO2)、c(N2O4)均变为原来的,,Q>K,平衡逆向移动
【分析】此题通过色度传感器探究条件对平衡的影响,通过测定有色气体(NO2)的浓度来判断化学反应平衡移动的方向,通过压缩针筒内的气体增大压强,压强增大瞬间体系内各组分的浓度均增加,NO2浓度瞬间增大,透光率瞬间降低,此过程发生速度很快,可认为未发生平衡移动只改变各组分浓度打破原平衡;随着平衡移动过程,NO2浓度逐渐减小至不再发生变化,透光率随之逐渐增大后保持不变,反应达到新的平衡,根据平衡移动过程的透光率变化即可判断平衡移动的方向;
【详解】(1)①压缩活塞过程,反应体系体积迅速减小,体系内c(NO2)、c(N2O4)瞬间增大,c(NO2)增大使得颜色变深,透射率降低;根据了夏特列原理可知,缩小体积压强增大,平衡向气体分子数减小的方向移动,平衡正向移动,c(NO2)减小,颜色变浅,透射率增大;
②根据勒夏特列原理,改变化学平衡的条件,化学平衡向减弱这种改变的方向进行,不能抵消改变;
(2)充入N2至100mL,体积加倍,c(NO2)、c(N2O4)均变为原来的,,Q>K,平衡逆向移动。
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