内容正文:
新高二暑假衔接讲义
第9讲 影响化学平衡的因素
一、化学平衡的移动
1.定义: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。2.化学平衡移动的方向:
(1)v正>v逆,化学平衡向正反应方向移动;
(2)v正<v逆,化学平衡向逆反应方向移动;
(3)v正=v逆,化学平衡不发生移动。 ,
【对点训练1】
1.对处于化学平衡状态的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动
【答案】B
【解析】如果正、逆反应速率改变的幅度一样大,则平衡不移动,A项错;化学平衡发生移动,则化学反应速率一定改变,B项对;反应进行的程度与化学反应速率无关,C项错;改变压强,化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器容积不变的反应体系中充入不参与反应的气体),平衡也不一定移动,D项错。
2.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.v(SO2)增大
B.v(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】正、逆反应速率同等倍数的增大或减小,平衡不移动;O2的百分含量发生变化,化学平衡一定发生移动;SO3的质量不变,平衡不移动。
二、浓度对化学平衡的影响
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_________。 ,
【实验结论】
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_________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_________方向移动。
考点:分子筛膜
若该反应已达到平衡状态,使用分子筛膜[可选择性分离出(g)]能促进平衡正向移动,增大的转化率
【对点训练2】
1. 对于可逆反应:FeCl3+3KSCN⇌Fe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
【答案】D
【详解】
该可逆反应的本质为Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3,K+、Cl-既不是反应物,也不是生成物,增大KCl的浓度,对该离子反应无影响,故平衡不移动。
故选D。
2.有甲、乙、丙三支试管,分别加入下列物质后,观察这三支试管的颜色,其中颜色最浅的是( )
甲:10 mL 0.01 mol·L-1的FeCl3溶液和10 mL 0.01 mol·L-1的KSCN溶液
乙:5 mL 水、10 mL 0.01 mol·L-1的FeCl3溶液和5 mL 0.01 mol·L-1的KSCN溶液
丙:10 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液和10 mL 0.1 mol·L-1的KSCN溶液
A.甲试管 B.乙试管
C.丙试管 D.无法判断
【答案】B
【解析】三支试管中存在如下平衡体系:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色),由于丙试管中Fe3+和SCN-的浓度最大,故其颜色最深;甲与乙相比,甲中SCN-的浓度大于乙,平衡正向移动,颜色加深,故乙中颜色最浅。
3.已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性,其还原产物Cr3+在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡:Cr2O(橙色)+H2O2CrO(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验,说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
【答案】D
【解析】在平衡体系中加入酸,平衡逆向移动,重铬酸根离子浓度增大,橙色加深,加入碱,平衡正向移动,溶液变黄,A不符合题意;②中溶液变成绿色,重铬酸钾被还原,B不符合题意;②是酸性条件,④是碱性条件,酸性条件下K2Cr2O7可氧化乙醇,而碱性条件下不能,说明酸性条件下K2Cr2O7氧化性强,C不符合题意;若向④溶液中加入70%的硫酸至过量,溶液为酸性,可以氧化乙醇,溶液变绿色,D符合题意。
4.在一定温度下,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A.SO2的起始量越大,混合气体中SO3的体积分数越大
B.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
C.a、b、c三点的平衡常数:Kb>Kc>Ka
D.b、c点均为化学平衡点,a点未达到平衡且反应正向进行
答案 B
解析 由题图可知,O2的量一定,SO2的量越少,其转化率越高,故a点时SO2的转化率最高,B正确。
三、压强对化学平衡的影响
实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) N2O4(g)
(红棕色) ,
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
【实验结论】
在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体物质的量________的方向移动;
减小压强,平衡向气体物质的量________的方向移动。
注意:压强改变只影响有气体参加或生成的可逆反应,对于只涉及固体或液体的反应,压强的影响不予考虑。
考点:
恒温条件下,密闭反应体系中通入“惰性气体”
(1)恒容容器
充入惰性气体原平衡体系体系总压强增大,体系中各组分的浓度不变,平衡不移动。
(2)恒压容器
充入惰性气体原平衡体系容器容积增大,体系中各组分气体的分压减小,体系中各组分的浓度同倍数咸小(等效于减压),平衡向气体分子数增大的方向移动。
【对点训练3】
1.在一定条件下,下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化,但颜色变化不受压强变化影响的是( )
A.2NO2N2O4
B.2NO22NO+O2
C.2HIH2+I2
D.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl
【答案】D
【解析】C项是等体积反应,改变压强颜色会发生变化,但是平衡不移动;D项是在溶液中进行的反应,压强对平衡无影响。
2.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
【答案】D
【解析】增大压强,平衡向逆反应方向移动,说明逆向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。
3. 在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g)。平衡时测得A的浓度为0.50mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再达平衡时,测得A的浓度降低为0.30 mol/L。下列有关判断正确的是(多选)
A.x+y<z B.平衡向正反应方向移动
C.B的转化率降低 D.C的体积分数下降
CD【解析】保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,气体的压强减小,由原平衡时A的浓度为0.50mol/L可知,若平衡不移动,A的浓度将变为0.25 mol·L-1,现新平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1,说明平衡向生成A的方向移动了,即平衡向逆反应方向移动,则x+y>z。由分析可知,化学计量数的大小关系为x+y>z,故A错误;平衡向逆反应方向移动,故B错误;平衡向逆反应方向移动,B的转化率降低,故C正确;平衡向逆反应方向移动,C的体积分数下降,故D正确;故选CD。
4.已知反应:2NO2(红棕色) N2O4(无色) ΔH<0,将一定量的NO2充入注射器后封口,如图是在拉伸和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。
①b点的操作为拉伸注射器
②d点v正<v逆
③c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4) 减小,
④若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(b)<T(c)
⑤若容器绝热,则平衡常数Ka>Kc
A.①③⑤ B.②③④ C.①③④ D.②④⑤
【答案】D
【详解】
b点时,透光率突然下降,说明c (NO2)突然增大,则操作是压缩注射器,①错误;
②d点,透光率下降,则c (NO2)增大,平衡逆向移动,v(正) < v(逆),②正确;
③c点是在a点的基础上压缩注射器,则c(NO2)增大,c(N2O4)增大,C错误;
④由b点到c点,压缩注射器,反应正向进行,放出热量,混合气体的温度升高,则T(b)<T(c),④正确;
⑤若容器绝热,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,温度越高平衡常数越低,故平衡常数Ka>Kc,⑤正确;
故选D。
5.2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中并密封,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图所示(颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是( )
A.a、b、c点:处于平衡状态
B.b点操作:将注射器的活塞向外拉
C.若在c点将温度降低,其透光率将减小
D.d点:v正<v逆
答案 D
解析 a、b点透光率没有变化,说明处于平衡状态,而c点前后透光率在变化,说明没有处于平衡状态,故A错误;根据图中信息,b点后透光率突然降低,说明二氧化氮浓度突然增大,因此b点操作:将注射器的活塞向里推,故B错误;若在c点将温度降低,平衡正向移动,二氧化氮浓度减小,其透光率将增大,故C错误;d点透光率在减小,二氧化氮浓度增大,平衡逆向移动,因此v正<v逆,故D正确。
6.在密闭容器中,反应:xA(g)+yB(g)zC(g),在一定条件下达到平衡状态,试回答下列问题:
(1)若x+y>z,缩小体积,增大压强,则平衡向________方向移动。
(2)若保持体积不变,通入氦气,则平衡________移动。
(3)若保持压强不变,通入氦气,平衡向正反应方向移动,则x、y、z的关系为________。
(4)若x+y=z,缩小体积,增大压强,则平衡____移动。
答案 (1)正反应 (2)不 (3)x+y<z (4)不
7. 利用现代手持技术可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强条件下,往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞后并保持活塞位置不变,传感器测定出针筒内气体压强变化如图所示。
B、E两点对应的正反应速率大小为vB________(填“>”“<”或“=”)vE,E、F、G、H四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为________。
答案 > H
(3)2NO2(g)N2O4(g)为气体分子数减小的反应,B到C点压强迅速减小,则容器体积变大,反应物浓度减小,反应速率减小,E点达到新平衡,则B、E两点对应的正反应速率大小为vB>vE;E到F点压强迅速变大,则为容器体积减小,压强变大,平衡正向移动,总的物质的量减小,E、F、G、H四点中H对应物质的量最小,故对应气体的平均相对分子质量最大的点为H。
四、温度对化学平衡的影响
实验探究——温度对化学平衡的影响
原理
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
红棕色 无色 ,
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。
【实验结论】
在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向____________的方向移动;
降低温度,平衡向____________的方向移动。
【对点训练4】
1.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Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时Br2(g)的转化率为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
【解析】该反应为放热反应,绝热下进行反应,温度升高,平衡左移,所以绝热平衡时Br2(g)的转化率低于恒温平衡时的转化率,即a>b。
2.已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应
【答案】D
【解析】升高温度,正、逆反应速率都增大,A项正确;B烧瓶内气体颜色变浅,说明平衡向生成N2O4的方向移动,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,B项正确;容器的容积不变,混合气体的质量不变,A、B烧瓶内气体密度都不变,C项正确;放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动,降低温度平衡向生成N2O4的方向移动,故反应2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应,D项错误。
3.在一密闭容器中,发生可逆反应:3A(g)3B+C(正反应为吸热反应),平衡时,升高温度,气体的平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是( )
A.B和C可能都是固体
B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体
D.B和C不可能都是气体
【答案】C
【解析】正反应吸热,升温,平衡右移。若B、C都为固体,则气体的相对分子质量不变,故A错误;若C为固体,B为气体,平衡右移,气体的总质量减小,总物质的量不变,气体的平均相对分子质量减小,故B错误、C正确;若B、C都是气体,平衡右移,气体的总质量不变,总物质的量增加,则平均相对分子质量减小,故D错误。
4. 上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:CH4(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=akJ·mol-1,在温度为T1和T2时,分别将0.50molCH4和1.20molNO2充入体积为1L的密闭容器中,测得n(CH4)随时间变化的数据如表所示:
时间/min
0
10
20
40
50
……
下列说法不正确的是
A.0~10min内,T1时v(CH4)比T2时小
B.温度:T1<T2
C.
D.平衡常数:K(T1)<K(T2)
【答案】D
【详解】
A.根据公式,计算可得0~10min内,T1时v(CH4)=0.015mol•L-1•min-1,T1时v(CH4)=0.02mol•L-1•min-1,A项正确;
B.温度为T2时反应速率更快,所以T2>T1,B项正确;
C.T2下达到平衡时甲烷的物质的量较T1时的大,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应放热,所以a<0,C项正确;
D.T1时反应进行更彻底,因此平衡常数更大,即K(T1)>K(T2),D项错误;
综上所述答案为D。
五、催化剂对化学平衡的影响
使用正催化剂,正、逆反应速率同时__________,且增大的倍数__________,化学平衡__________。
【对点训练5】
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,v正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
④增大B的浓度,v正>v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的量对平衡无影响,错误;②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,错误;③压强增大平衡逆向移动,但v正、v逆都增大,错误;④增大B的浓度,平衡向正反应方向移动,v正>v逆,正确;⑤加入催化剂,平衡不移动,错误。
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:①升温 ②恒容通入惰性气体③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,其中能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
【答案】B
【解析】②恒容通入惰性气体,平衡不移动;③增加CO浓度,平衡左移,COCl2转化率降低;⑤加入催化剂,平衡不移动。
3.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(s),则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”,下同),c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)保持温度不变,增大反应容器的容积,则平衡_____,c(CO)________,n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入He,则平衡________,c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡_____,c(CO)________。
答案 (1)不移动 不变 (2)正向移动 减小 增大 (3)不移动 不变 (4)正向移动 增大
解析 (1)C为固体,增加C的量,各物质的浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。(2)增大反应容器的容积,即减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动,c(CO)减小,但n(CO)增大。(3)通入He,但容积和温度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。(4)容积不变,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即正向移动,c(CO)增大。
六、勒夏特列原理
概念: 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。
注意:
(1)该原理只适用于判断改变影响平衡的一个因素时,平衡移动的方向,多因素无法使用
(2)平衡移动不能将外界影响完全消除而只能减弱,所以只减弱不抵消,
(3)原理只适用于已经达到平衡的反应体系,末平衡的反应和不可逆反应都不适用。
另外:有一些情况是无法使用勒夏特列原理来解释的。
1、使用催化剂不能使平衡移动,也就无法使用勒夏特列原理;
2、当化学反应前后气体体积不变的时候,改变压强不能使平衡移动;
3、当化学反应中只有一种气体时,平衡移动的情况也无法使用勒夏特列原理解释。
例:判断下列各项能否用勒夏特列原理解释
1、合成氨工业使用高压以提高氨的产率
2、夏天打开啤酒瓶盖后产生大量气泡
3、工业生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高 SO2的利用率
4、以红棕色的 NO2加压后颜色先变深后变浅
5、黄绿色的氯水光照后颜色变浅
6、用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体
7、实验室常用排饱和食盐水的方法收集 Cl2
8、Fe(SCN)3溶液中加入固体 KSCN后颜色变深
9、在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉
10、H2、I2、HI气体组成的平衡体系加压后颜色变深
11、工业合成氨时采用铁触媒作反应的催化剂
12、工业合成氨时是在较高温度下进行的
13、浓氨水中加入NaOH 固体产生有刺激气味气体
14、草木灰(含K2CO3)不宜与氨态氮肥混合便用
15、工业制硫酸煅烧铁矿时将矿粉碎
16、配置FeCl3溶液,要先将FeCl3固体溶于浓盐酸,再加水稀释
17、硫酸工业,二氧化硫转化为三氧化硫选用常压条件
18、将锌粉和铜粉混合加入稀硫酸中,产生的气体比不加铜粉要快
总结:除六大类别都可以
①氧化还原 ②)加压颜色单调变化 ③涉及到催化剂
④工业方面涉及平衡逆移或“高不成,低不就”
⑤原电池 ⑥固体粉碎
【对点训练6】
1.下列事实中,能用勒夏特列原理解释的是( )
①夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体 ②浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体 ③实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 ④将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体的颜色变浅 ⑤使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率 ⑥合成氨时,将氨液化分离,可提高原料利用率
A.①②③④⑥ B.④⑤⑥
C.①③④⑤ D.③④⑥
【答案】A
【解析】勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释,
使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率不属于平衡移动问题,故选A。
2.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后颜色变浅
B.对2H2O22H2O+O2↑的反应,使用MnO2可加快制O2的反应速率
C.反应:CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动
D.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施
【答案】B
【解析】催化剂只能改变反应速率,对化学平衡的移动无影响。
3.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的有几项
①Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
②将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
③实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气
④红棕色NO2气体加压后颜色先变深后变浅
⑤加入催化剂有利于合成氨的反应
⑥由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
⑦500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
A.三项 B.四项 C.五项 D.六项
【答案】A
【详解】
①Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN,SCN-的离子浓度增大,平衡向着生成Fe(SCN)3的逆反应方向移动,导致溶液颜色变深,能够用勒夏特列原理解释,①不符合题意;
②N2与H2合成氨气的反应是气体体积减小的可逆反应,将混合气体中的氨液化,平衡正向移动,有利于氨的合成,能够用勒夏特列原理解释,②不符合题意;
③Cl2在水中存在化学平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水中c(Cl-)浓度比水中大,增大c(Cl-),平衡逆向移动,Cl2溶解、反应消耗减少,有利于Cl2的收集,能够用勒夏特列原理解释,③不符合题意;
④NO2气体在容器中存在化学平衡:2NO2N2O4,平衡体系中增加压强,体积变小,气体浓度增大,颜色变深;由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,所以加压后平衡正向移动,使气体浓度又略微减小,气体颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,④不符合题意;
⑤催化剂只能影响化学反应速率,不能使化学平衡发生移动,故不能用勒夏特列原理解释,⑤符合题意;
⑥由H2、I2(g)、HI气体组成的平衡,反应前后气体体积不变,加压后平衡不动,但由于体积减小使物质浓度增大,气体颜色变深,不能用勒夏特列原理解释,⑥符合题意;
⑦合成氨反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,不利用氨的合成,但升温却可提高反应速率,不能用勒夏特列原理解释,⑦符合题意;
综上所述可知:不能用勒夏特列原理解释的是⑤⑥⑦三项,故合理选项是A。
4. 勒夏特列原理又称平衡移动原理。下列现象不能用该原理解释的是
A.夏天打开汽水瓶盖时汽水中产生大量气泡
B.往新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力
C.唾液可以使淀粉水解速率加快
D.CO中毒者应及时移至空气流通处,必要时应放入高压氧舱
【答案】C
【详解】A.打开瓶盖,压强减小,CO2的溶解平衡以及H2CO3分解平衡(H2CO3CO2+H2O)均向着压强增大,即气体数增多的方向进行,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.新制氯水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO,加入适量碳酸钙固体消耗H+,平衡正向移动,HClO浓度增大,漂白能力增强,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.唾液中的唾液淀粉酶可以作为催化剂加快淀粉的水解,但催化剂不影响化学平衡,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.CO中毒是血红蛋白与CO结合,反应的方程式为CO+HbO2O2+HbCO,将中毒者移至空气流通处或进入高压氧舱治疗,肺泡中氧气浓度提高,化学平衡逆向移动,血液的含氧量也会逐渐恢复,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选C。
5. 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
【详解】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。
【课时跟踪训练】
1.t℃时,一定量的混合气体在某恒容密闭容器中发生反应:,平衡后测得B气体的浓度为0.6 mol·L-1。其他条件不变,将密闭容器的容积扩大1倍,重新达到平衡后,测得B气体的浓度为0.4 mol·L-1。下列叙述不正确的是(多选)
A.a+b<c+d
B.重新达到平衡时,A气体的浓度减小
C.重新达到平衡时,D气体的体积分数减小
D.重新达到平衡时,
E. 该反应在高温条件下有自发性
【答案】AE
【分析】其他条件不变,将密闭容器的容积扩大1倍,若平衡不移动,则B气体的浓度为0.3 mol·L-1,实际上B的浓度变为0.4 mol·L-1,说明减小压强平衡向逆反应方向移动。
【解析】减小压强平衡向逆反应方向移动,则a+b>c+d,故A错误;
密闭容器的容积加倍,平衡逆向移动,但各物质的浓度都要减小,即A气体的浓度也减小,故B正确;
减小压强平衡向逆反应方向移动,所以D气体的体积分数减小,故C正确;重新达到平衡时,正逆反应速率之比等于化学计量数之比,即,故D正确;
其他条件不变,将密闭容器的容积扩大1倍,若平衡不移动,则B气体的浓度为0.3,实际上B的浓度变为0.4,说明平衡向逆反应方向移动,故,,,
2.某温度下,容积可变的密闭容器中进行如下反应:,反应达到平衡后改变以下条件,下列叙述正确的是
A.若将容器的体积压缩,则,平衡常数增大
B.加入少量W,逆反应速率增大,平衡向逆反应移动
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡常数减小
D.若充入一定量的He,则,X的平衡转化率减小
【答案】D
【解析】化学平衡常数只与温度有关,压缩体积,使压强增大,正反应速率、逆反应速率均增大,且,但不影响化学平衡常数,A错误;加入少量W,W是固体,对化学反应速率无影响,平衡不移动,B错误;反应是吸热反应,升高温度,平衡常数增大,且正、逆反应速率均增大,C错误;容器的体积可变,则充入一定量的He,体积增大,各组分分压减小,平衡向气体分子数增大的方向移动,即该反应正反应速率、逆反应速率均减小,且,向逆反应方向移动,X的平衡转化率减小,D正确;故选D。
3. 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
【详解】
A.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.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.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.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。
4.COCl2(g)CO(g) +Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温;②增加CO浓度;③减压;④加催化剂;能使平衡正向移动从而提高COCl2转化率的是
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【答案】B
【解析】已知反应COCl2(g)CO(g) +Cl2(g) ΔH>0正反应是一个气体体积增大的吸热反应,则当反应达到平衡时,①升温平衡正向移动,COCl2的平衡转化率增大,符合题意;②增加CO浓度即增大生成物浓度平衡逆向移动,COCl2的平衡转化率减小,不合题意;③减压化学平衡正向移动,COCl2的平衡转化率增大符合题意;④加催化剂不能使平衡发生移动,COCl2的平衡转化率不变,不合题意;综上分析可知,①③符合题意,故选B。
5.在某密闭容器中存在如下平衡。若只改变一个条件(碳粉足量),下列叙述正确的是
A.若平衡正向移动,则此反应的一定发生变化
B.若压缩容器体积使浓度增大,则平衡正向移动
C.若改变条件使平衡常数增大,则NO转化率一定增大
D.若NO消耗速率加快,则平衡时一定增大
【答案】C
【解析】的大小与平衡是否移动无关,A错误;对反应体系,反应前后气体的化学计量数不变,故压缩容器体积,平衡不移动,B项错误;平衡常数只与温度有关,一定是温度发生变化且导致平衡正向移动,平衡常数才增大,C项正确;升高温度,NO的消耗速率加快,但平衡逆向移动,减小,D项错误。故选C。
6.下列有关化学平衡的说法正确的是
A.对于恒温密闭容器中进行的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若N2的体积分数保持不变,则一定说明反应已达到平衡状态
B.一定温度下,将2.0g CaCO3固体置于1L恒容密闭容器中充分反应后,c(CO2)=0.0125mol/L,若保持温度不变,将容器体积扩大至2L,达到新平衡后c(CO2)=0.01mol/L
C.反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H>0,在其它条件不变的情况下,升高温度、减小容器体积、增大水蒸汽的浓度均能提高CH4的平衡转化率
D.一定温度下,恒容密闭容器中充入一定量NO2发生反应:2NO2N2O4达到平衡后,再向容器中充入一定量的NO2并达到新的平衡,则NO2体积分数先增大后减小,但比原平衡小
【答案】A
7.对于反应N2O4(g)2NO2(g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)%随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A.A、C两点的正反应速率的关系:A>C
B.A、B、C、D、E各状态,v正<v逆的是状态E
C.维持p1不变,E→A所需时间为x,维持p2不变,D→C所需时间为y,则x<y
D.使E状态从水平方向到达C状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2
答案 D
解析 增大压强,反应速率增大,C点压强大于A点压强,所以v(A)<v(C),A项错误;处于曲线上的状态为平衡状态,E点NO2的体积分数小于平衡状态时的体积分数,反应应向生成NO2的方向进行,此时v正>v逆,D点NO2的体积分数大于平衡状态时的体积分数,反应向逆反应方向进行,此时v正<v逆,B项错误;压强越大,反应速率越大,达到平衡状态所用的时间越少,应为x>y,C项错误;从p1突然加压到p2,瞬间平衡没有移动,NO2的体积分数瞬间不变,D项正确。
8. 一定温度下,向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙,发生反应:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),并达到平衡。下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变,充入He,平衡向逆反应方向移动
B.将容器容积增大为原来的2倍,当体系再次达到平衡时,气体密度不变
C.增加CaCO3(s)的物质的量,平衡向正反应方向移动,CO2的浓度增大
D.将容器容积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度为原来的2倍
答案 B
解析 保持容器容积不变,充入He,由于参与反应的气体的浓度不变,则平衡不移动,A项错误;将容器容积增大为原来的2倍,压强减小,平衡向正反应方向移动,达到平衡时温度不变,则K=c(CO2)不变,即c(CO2)不变,容器内气体的密度不变,B项正确;CaCO3(s)为固体,增加其物质的量,平衡不移动,CO2的浓度不变,C项错误;将容器容积缩小为原来的一半,压强增大,平衡向逆反应方向移动,但由于K不变,则平衡时二氧化碳的浓度不变,D项错误。
9. 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 根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应的方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,故ΔH>0,A正确;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;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;加入一定量氩气,Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,平衡不移动,D正确。
10. 用SO2制备硫酸铜的原理2CuO(s)+2SO2(g)+O2(g)2CuSO4(s),一定温度下,在体积可变的密闭容器中加入足量CuO、2molSO2、1molO2发生上述反应,达到平衡时测得c(SO2)=a;保持温度不变,将体积缩小至原来的一半后并保持体积不变,达到新平衡时c(SO2)=b。下列叙述正确的是
A.增大CuO质量,反应速率一定增大 B.平衡移动时平衡常数减小
C.SO2体积分数不变时达到平衡 D.两次平衡状态存在a=2b
11. 为探究外界条件对反应aA(g)+bB(g)cC(g) ΔH的影响,以A和B的物质的量之比为a∶b反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时A的物质的量分数随温度、压强的变化如图所示。下列判断正确的是( )
A.a+b>c
B.平衡后增大容器体积,反应放出热量
C.升高温度,正、逆反应速率都增大,平衡常数也增大
D.平衡后再充入a mol A,平衡正向移动,再次达到平衡后,A的物质的量分数减小
答案 C
解析 由图可知,同一温度下,增大压强,A的物质的量分数增大,平衡逆向移动,说明a+b<c,A项错误;由图可知,同一压强下,升高温度,A的物质的量分数减小,平衡正向移动,即正反应为吸热反应,平衡后增大容器体积,相当于减小压强,平衡正向移动,需要吸收热量,B项错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,平衡常数也增大,C项正确;平衡后再充入a mol A,平衡正向移动,再次达到平衡后,A的物质的量分数增大,D项错误。
12.在某密闭容器中,反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡时,B的浓度为0.6 mol·L-1,若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,达到新平衡时B的浓度降为0.3 mol·L-1。下列判断正确的是( )
A.a+b<c+d
B.容积扩大到原来的3倍后,平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数减小
D.达到新平衡时,A、B 的浓度减小,C、D的浓度增大
答案 C
解析 反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡时,B的浓度为0.6 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,若平衡不移动,B的浓度为0.2 mol·L-1,而达到新平衡时,B的浓度为0.3 mol·L-1,说明体积增大,压强减小,平衡逆向移动。A项,压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,则a+b>c+d,错误;D项,因容器的体积增大,则达到新平衡时,A、B、C、D的浓度都比原平衡时的小,错误。
13.在一恒容密闭容器中,反应A(g)+B(g)C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( )
A.A的浓度一定比原平衡小
B.A的转化率增大
C.C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数
D.B的转化率一定增大
答案 D
解析 增大A的浓度,尽管平衡右移,但加入的A不可能全部转化,平衡时A的浓度一定比原平衡大;增大A的浓度,A的转化率减小,而同为反应物的B的转化率增大;因为A的总量在增大,所以C的体积分数不一定增大。
14. 下图表示某温度时,在密闭容器内进行可逆反应 的逆反应速率对应时间的坐标图,若在时刻达到平衡后,只改变某一个条件,再次达到平衡,下列说法正确的是
A.恒温恒容条件下向该平衡体系再充入一定量的,再次平衡对应的速率曲线为
B.增大压强,缩小容器容积,再次平衡对应的速率曲线为
C.恒温恒压条件下向该平衡体系中充入一定量的,再次平衡对应的速率曲线为
D.升高温度至,再次平衡后的小于温度下平衡时的
【答案】B
【解析】A.恒温恒容条件下向该平衡体系再充入一定量的,瞬间逆反应速率加快,平衡逆向移动,再次达到平衡,二氧化碳的浓度保持不变,与原平衡相比,逆反应速率不变,故对应的速率曲线为Y,A错误;
B.增大压强,缩小容器容积,二氧化碳浓度增大,瞬间逆反应速率加快,平衡逆向移动,再次达到平衡,二氧化碳的浓度保持不变,与原平衡相比,逆反应速率不变,故对应的速率曲线为Y,B正确;
C.恒温恒压条件下向该平衡体系中充入一定量的,二氧化碳浓度减小,平衡正向移动,再次平衡逆反应速率不变,没有对应的速率曲线,C错误;
D.升高温度至,平衡正向移动,K=c(CO2),K增大,再次平衡后的大于温度下平衡时的,D错误;
答案选B。
15.如图,关闭活塞K,向A中充入1 mol X、1 mol Y,向B中充入2 mol X、2 mol Y,此时A的容积是a L,B的容积是2a L。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:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g) ΔH<0。A保持恒压,B保持恒容。达平衡时,A的体积为1.4a L。下列说法错误的是( )
A.反应速率:v(B)>v(A)
B.A容器中X的转化率为80%
C.若打开K,则A的体积变为2.6a L
D.平衡时Y的体积分数:A<B
答案 C
解析 该反应的正反应为气体体积增大的反应,随着反应的进行,B中压强增大,所以v(B)>v(A),A正确;
X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol b b 2b b
平衡/mol 1-b 1-b 2b b
由题意得=1.4,b=0.8,所以α(X)=×100%=80%,B正确;若打开K,整个体系中各组分与A中各组分的百分含量一样,设总体积为m,则=,m=4.2a L,所以A的体积应变为4.2a L-2a L=2.2a L,C错误;由于B中压强大,相较于A,平衡左移,所以B中Y的体积分数大,D正确。
16.如图所示,关闭,向中各充入和,起始,在相同温度和催化剂的条件下,两容器中各自发生反应:;达到平衡时,,则下列说法正确的是
A.达到平衡时,A中压强比B中压强小
B.达到平衡时,A中Y的转化率为10%
C.达到平衡后,向B中充入惰性气体,则B中平衡向正反应方向移动
D.打开K,一段时间后达到新平衡时,(连通管中气体体积不计)
【答案】D
【分析】依题意可知,A是恒压容器,B是恒容容器。VA从起始aL到平衡时0.9aL,说明达到平衡时,反应消耗的反应物Y,可列三段式:,A和B容器发生同样的反应,B中压强降低,导致平衡向逆反应方向移动。
【解析】A.达到平衡时,A中压强不变,B中压强减小,则A中压强比B中压强大,A错误;
B.据分析,达到平衡时,A中Y的转化率为=30%,B错误;
C.达到平衡后,向B中充入惰性气体,由于B是恒容容器,各反应物浓度不变,则B中平衡不移动,C错误;
D.容器A和B在相同温度和催化剂的条件下,打开K,两容器可看作一个恒压容器,一段时间后达到新平衡时,容器B中的气体体积也要减少0.1aL,则(连通管中气体体积不计),D正确;
故选D。
17.向一恒容密闭容器中,加入1molCH4和一定量的CO2,发生反应:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=]随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.投料比:x1>x2
B.正反应速率:va>vb
C.压强:pa<pb
D.投料比为x2时d点浓度商Q大于c点平衡常数K
【答案】C
【解析】A.其他条件一定时,增大n(CO2),平衡正向移动,CH4的平衡转化率增大,即其他条件一定时,投料比x越小,CH4的平衡转化率越大,所以投料比:x1<x2,A错误;
B.由图可知,温度:a<b,其他条件一定时,温度越高,反应速率越快,则正反应速率:va<vb,B错误;
C.正反应是气体体积增大的反应,CH4的平衡转化率:a<b,则容器中混合气体的物质的量:a<b,由pV=nRT可知,压强:pa<pb,C正确;
D.d点时反应未达到平衡状态,平衡正向移动,反应物CH4、CO2浓度减小,CO、H2浓度增大,则d点浓度商Q小于c点平衡常数K,D错误;
故选C。
18.羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。如图所示,曲线I表示反应CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)进行过程中co的转化率随时间变化的关系。若改变起始条件,使反应过程按曲线II进行,下列叙述正确的是
A.改变的条件是升高温度或增大H2S浓度 B.改变的条件一定是加入高效催化剂
C.b点正反应速率=逆反应速率=0 D.a点正反应速率大于b点正反应速率
【答案】D
【详解】A.由图可知,两种条件达到相同的平衡状态且曲线代表的速率大于曲线l,改变温度,平衡一定发生移动,增大H₂S浓度,H₂S的平衡转化率减小,改变的条件不是升高温度或增大H₂S浓度,A错误;
B.催化剂不改变平衡转化率,另外该反应前后气体的分子数不变,增大压强,反应速率增大,但平衡不移动,改变的条件可能是加入高效催化剂或增大压强,B错误;
C.b点处于平衡状态,但平衡是动态平衡,正、逆反应速率相等且大于0,C错误;
D.a点未平衡,b点已平衡,反应开始后,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,a点正反应速率大于b点正反应速率,D正确;
故选D。
19. 利用CO2制备甲醇是温室气体资源化重要途径。在某CO2催化加氢制甲醇的反应体系中主要存在如下反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.2kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+42.5kJ·mol-1
反应III:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3
向恒压、密闭容器中通入1molCO2和3molH2,平衡时CO、CO2和CH3OH的物质的量分数随温度变化如图所示。下列说法不正确的是
A.ΔH3=-90.7kJ·mol-1
B.曲线a表示CO的物质的量分数随温度的变化
C.在不改变反应时间和温度条件下,增大压强能提高CH3OH的产量
D.在240~270℃内,温度改变对反应I和反应II平衡影响相反且程度接近
【答案】B
【详解】
A.根据盖斯定律可知反应I-II可得反应III,所以△H3=△H1-△H2=-48.2kJ/mol-42.5kJ/mol=-90.7kJ/mol,故A正确;
B.△H1<0,△H3<0,即生成甲醇的反应均为放热反应,所以温度升高平衡时甲醇的物质的量分数应减小,△H2>0,生成CO的反应为吸热反应,所以随温度升高CO平衡时的物质的量分数会变大,二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇,a代表CH3OH,b代表CO,故B错误;
C.反应I、III都能生成CH3OH,温度不变,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的产量提高,故C正确;
D.△H1<0,△H2>0,根据勒夏特列原理,温度改变时,反应i和反应ii平衡移动方向相反,且平衡移动程度相近,故D正确;
故选:B。
20. 已知:(HF)2(g)2HF(g) >0,平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.温度:T1<T2
B.平衡常数:K(a)=K(b)<K(c)
C.反应速率:υ(b)>υ(a)
D.当时,
【答案】CD
【详解】
A.由图像可知,b、c两个点的压强相同,T2温度下c点对应的平均摩尔质量大于T1温度下b点对应的平均摩尔质量,即T1到T2,平衡向逆反应方向移动,该反应的正反应为吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,T2<T1,故A错误;
B.由于温度T2<T1,该反应的正反应为吸热反应,温度越高,平衡常数K越大,所以平衡常数,故B错误;
C.b点对应的温度T2和压强大于a点对应的温度T2和压强,温度越高、压强越大,反应速率越快,所以反应速率υ(b)>υ(a),故C正确;
D.当,即平均相对分子质量为30时,设HF物质的量为xmol,的物质的量为ymol,,,即,故D正确。
综上所述,答案为CD。
21.在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在某一时刻达到平衡,测得c(N2)=1 mol·L-1,容器内压强为p,温度为T。
(1)再向容器中通入N2,使其浓度变为2 mol·L-1,并保持容积不变,再次达到平衡时c(N2)的范围是________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半,并保持温度不变,再次达到平衡时压强p′的范围是________________________________________________________________________。
(3)迅速升温至T1,并保持容积不变,且不与外界进行热交换,再次达到平衡时,温度T′的范围是________________________________________________________________________。
答案 (1)1 mol·L-1<c(N2)<2 mol·L-1 (2)p<p′<2p (3)T<T′<T1
22.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0,根据v—t图像,回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件分别是:
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
23.根据外界条件对化学平衡的影响回答下列问题:
(1)碘单质难溶于水却易溶于KI溶液。
碘水中加入KI溶液发生反应:I2(aq)+I-(aq)I(aq),下列说法不正确的是______(填字母,下同)。
a.上述体系中加入苯,平衡不移动
b.可运用该反应原理除去硫粉中少量的碘单质
c.实验室配制碘水时,为增大碘单质的溶解度可加入适量KI溶液
d.加入AgNO3溶液平衡向左移动
(2)某温度下,体积一定的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。
①下列分析正确的是________(填字母,下同)。
a.平衡后,加入N2,该反应的ΔH增大
b.平衡后,加入催化剂,该反应的ΔH不变
c.平衡后,充入NH3,新平衡时,NH3的百分含量变大
d.若反应前充入的N2与H2物质的量相等,达平衡时N2的转化率比H2的高
②欲提高H2的转化率,下列措施可行的是________。
a.缩小容器体积
b.向容器中按原比例再充入N2和H2
c.向容器中再充入惰性气体
d.改变反应的催化剂
e.液化NH3并分离
答案 (1)a (2)①bc ②abe
解析 (1)加入苯,I2易溶于苯,平衡I2(aq)+I-(aq)I(aq)向左移动,a项不正确;配制碘水时,加入适量KI溶液,平衡向右移动,I2的溶解度增大,c项正确;加入AgNO3溶液,I-+Ag+===AgI↓平衡向左移动,d项正确。
(2)①ΔH与反应物N2的量无关,故平衡后再加入N2,该反应的ΔH不变,a项不正确;加入催化剂,不影响反应物和生成物的总能量,ΔH不变,b项正确;其他条件不变,平衡后再充入NH3,相当于增大压强,达到平衡时,NH3的百分含量增大,c项正确;若反应前充入的N2和H2的物质的量相等,由于反应中转化的N2和H2的物质的量之比是1∶3,所以达到平衡时N2的转化率比H2的低,d项不正确。②a、b项为增大压强,平衡向右移动,α(H2)增大;c、d项平衡不移动,α(H2)不变;e项平衡向右移动,α(H2)增大。
24. 探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.5 kJ∙mol−1
II.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-92.4 kJ∙mol−1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)△H3=___________kJ∙mol−1
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2(g)的浓度为___________mol∙mol−1 (用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为___________。
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%;CH3OH的平衡产率=×100%。
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___________;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填字母代号)。
A.高温、高压 B.高温、低压
C.低温、高压 D.低温、低压
【答案】
(1)+43.9
(2)
(3) 乙 p1>p2>p3 T1时以反应III为主,反应III前后气体分子数相等,压强改变对平衡几乎没有影响
(4)C
【分析】
(1)
将反应I减去反应II得到反应Ⅲ,即△H3=-48.5 kJ∙mol−1-(-92.4 kJ∙mol−1)= +43.9kJ∙mol−1;故答案为:+43.9。
(2)
一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,根据上述信息建立三段式,,,,y−z=b,x+z=a,得到x+y=a+b,H2(g)物质的量为3−3x−y−2z=3−3(x+z) +z−y=3−3(x+z) –(y−z)=3−3a−b,此时H2(g)的浓度为mol∙mol−1,此时CO2(g)物质的量浓度为mol∙mol−1,CO(g)物质的量浓度为mol∙mol−1,H2O(g)物质的量浓度为mol∙mol−1,反应III的平衡常数为;故答案为:;。
(3)
I、II反应是放热反应,Ⅲ是吸热反应,升高温度,对I、II平衡逆向移动,对Ⅲ是平衡正向移动,但由于I、II平衡逆向移动,CO浓度增大,对反应Ⅲ也有逆向移动的趋势,因此CO2转化率减小,即纵坐标表示CO2平衡转化率的是图乙;反应I、II是体积减小的反应,反应Ⅲ是等体积反应,因此加压,转化率增大,即压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p1>p2>p3;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是T1时以反应III为主,反应III前后气体分子数相等,压强改变对平衡几乎没有影响;故答案为:乙;p1>p2>p3;T1时以反应III为主,反应III前后气体分子数相等,压强改变对平衡几乎没有影响。
(4)
根据图中信息为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,低温、高压时CO2的平衡转化率大,因此应选择的反应条件为低温、高压;故答案为:C。
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新高二暑假衔接讲义
第9讲 影响化学平衡的因素
一、化学平衡的移动
1.定义: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。2.化学平衡移动的方向:
(1)v正>v逆,化学平衡向正反应方向移动;
(2)v正<v逆,化学平衡向逆反应方向移动;
(3)v正=v逆,化学平衡不发生移动。 ,
【对点训练1】
1.对处于化学平衡状态的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动
2.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.v(SO2)增大
B.v(SO3)减小
C.O2的百分含量发生变化
D.SO3的质量不变
二、浓度对化学平衡的影响
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_________。 ,
【实验结论】
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_________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_________方向移动。
考点:分子筛膜
若该反应已达到平衡状态,使用分子筛膜[可选择性分离出(g)]能促进平衡正向移动,增大的转化率
【对点训练2】
1. 对于可逆反应:FeCl3+3KSCN⇌Fe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
2.有甲、乙、丙三支试管,分别加入下列物质后,观察这三支试管的颜色,其中颜色最浅的是( )
甲:10 mL 0.01 mol·L-1的FeCl3溶液和10 mL 0.01 mol·L-1的KSCN溶液
乙:5 mL 水、10 mL 0.01 mol·L-1的FeCl3溶液和5 mL 0.01 mol·L-1的KSCN溶液
丙:10 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液和10 mL 0.1 mol·L-1的KSCN溶液
A.甲试管 B.乙试管
C.丙试管 D.无法判断
3.已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性,其还原产物Cr3+在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡:Cr2O(橙色)+H2O2CrO(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验,说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
4.在一定温度下,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A.SO2的起始量越大,混合气体中SO3的体积分数越大
B.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
C.a、b、c三点的平衡常数:Kb>Kc>Ka
D.b、c点均为化学平衡点,a点未达到平衡且反应正向进行
三、压强对化学平衡的影响
实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) N2O4(g)
(红棕色) ,
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
【实验结论】
在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体物质的量________的方向移动;
减小压强,平衡向气体物质的量________的方向移动。
注意:压强改变只影响有气体参加或生成的可逆反应,对于只涉及固体或液体的反应,压强的影响不予考虑。
考点:
恒温条件下,密闭反应体系中通入“惰性气体”
(1)恒容容器
充入惰性气体原平衡体系体系总压强增大,体系中各组分的浓度不变,平衡不移动。
(2)恒压容器
充入惰性气体原平衡体系容器容积增大,体系中各组分气体的分压减小,体系中各组分的浓度同倍数咸小(等效于减压),平衡向气体分子数增大的方向移动。
【对点训练3】
1.在一定条件下,下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化,但颜色变化不受压强变化影响的是( )
A.2NO2N2O4
B.2NO22NO+O2
C.2HIH2+I2
D.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl
2.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
3. 在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g)。平衡时测得A的浓度为0.50mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再达平衡时,测得A的浓度降低为0.30 mol/L。下列有关判断正确的是(多选)
A.x+y<z B.平衡向正反应方向移动
C.B的转化率降低 D.C的体积分数下降
4.已知反应:2NO2(红棕色) N2O4(无色) ΔH<0,将一定量的NO2充入注射器后封口,如图是在拉伸和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。
①b点的操作为拉伸注射器
②d点v正<v逆
③c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4) 减小,
④若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(b)<T(c)
⑤若容器绝热,则平衡常数Ka>Kc
A.①③⑤ B.②③④ C.①③④ D.②④⑤
5.2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中并密封,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图所示(颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是( )
A.a、b、c点:处于平衡状态
B.b点操作:将注射器的活塞向外拉
C.若在c点将温度降低,其透光率将减小
D.d点:v正<v逆
6.在密闭容器中,反应:xA(g)+yB(g)zC(g),在一定条件下达到平衡状态,试回答下列问题:
(1)若x+y>z,缩小体积,增大压强,则平衡向________方向移动。
(2)若保持体积不变,通入氦气,则平衡________移动。
(3)若保持压强不变,通入氦气,平衡向正反应方向移动,则x、y、z的关系为________。
(4)若x+y=z,缩小体积,增大压强,则平衡____移动。
7. 利用现代手持技术可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强条件下,往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞后并保持活塞位置不变,传感器测定出针筒内气体压强变化如图所示。
B、E两点对应的正反应速率大小为vB________(填“>”“<”或“=”)vE,E、F、G、H四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为________。
四、温度对化学平衡的影响
实验探究——温度对化学平衡的影响
原理
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
红棕色 无色 ,
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。
【实验结论】
在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向____________的方向移动;
降低温度,平衡向____________的方向移动。
【对点训练4】
1.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Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是( )
A.a>b B.a=b
C.a<b D.无法确定
2.已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应
3.在一密闭容器中,发生可逆反应:3A(g)3B+C(正反应为吸热反应),平衡时,升高温度,气体的平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是( )
A.B和C可能都是固体
B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体
D.B和C不可能都是气体
4. 上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:CH4(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=akJ·mol-1,在温度为T1和T2时,分别将0.50molCH4和1.20molNO2充入体积为1L的密闭容器中,测得n(CH4)随时间变化的数据如表所示:
时间/min
0
10
20
40
50
……
下列说法不正确的是
A.0~10min内,T1时v(CH4)比T2时小
B.温度:T1<T2
C.
D.平衡常数:K(T1)<K(T2)
五、催化剂对化学平衡的影响
使用正催化剂,正、逆反应速率同时__________,且增大的倍数__________,化学平衡__________。
【对点训练5】
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,v正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
④增大B的浓度,v正>v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
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:①升温 ②恒容通入惰性气体③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,其中能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
3.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(s),则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”,下同),c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)保持温度不变,增大反应容器的容积,则平衡_____,c(CO)________,n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入He,则平衡________,c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡_____,c(CO)________。
六、勒夏特列原理
概念: 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。
注意:
(1)该原理只适用于判断改变影响平衡的一个因素时,平衡移动的方向,多因素无法使用
(2)平衡移动不能将外界影响完全消除而只能减弱,所以只减弱不抵消,
(3)原理只适用于已经达到平衡的反应体系,末平衡的反应和不可逆反应都不适用。
另外:有一些情况是无法使用勒夏特列原理来解释的。
1、使用催化剂不能使平衡移动,也就无法使用勒夏特列原理;
2、当化学反应前后气体体积不变的时候,改变压强不能使平衡移动;
3、当化学反应中只有一种气体时,平衡移动的情况也无法使用勒夏特列原理解释。
例:判断下列各项能否用勒夏特列原理解释
1、合成氨工业使用高压以提高氨的产率
2、夏天打开啤酒瓶盖后产生大量气泡
3、工业生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高 SO2的利用率
4、以红棕色的 NO2加压后颜色先变深后变浅
5、黄绿色的氯水光照后颜色变浅
6、用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体
7、实验室常用排饱和食盐水的方法收集 Cl2
8、Fe(SCN)3溶液中加入固体 KSCN后颜色变深
9、在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉
10、H2、I2、HI气体组成的平衡体系加压后颜色变深
11、工业合成氨时采用铁触媒作反应的催化剂
12、工业合成氨时是在较高温度下进行的
13、浓氨水中加入NaOH 固体产生有刺激气味气体
14、草木灰(含K2CO3)不宜与氨态氮肥混合便用
15、工业制硫酸煅烧铁矿时将矿粉碎
16、配置FeCl3溶液,要先将FeCl3固体溶于浓盐酸,再加水稀释
17、硫酸工业,二氧化硫转化为三氧化硫选用常压条件
18、将锌粉和铜粉混合加入稀硫酸中,产生的气体比不加铜粉要快
总结:除六大类别都可以
①氧化还原 ②)加压颜色单调变化 ③涉及到催化剂
④工业方面涉及平衡逆移或“高不成,低不就”
⑤原电池 ⑥固体粉碎
【对点训练6】
1.下列事实中,能用勒夏特列原理解释的是( )
①夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体 ②浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体 ③实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 ④将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体的颜色变浅 ⑤使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率 ⑥合成氨时,将氨液化分离,可提高原料利用率
A.①②③④⑥ B.④⑤⑥
C.①③④⑤ D.③④⑥
2.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后颜色变浅
B.对2H2O22H2O+O2↑的反应,使用MnO2可加快制O2的反应速率
C.反应:CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动
D.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施
3.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的有几项
①Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
②将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
③实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气
④红棕色NO2气体加压后颜色先变深后变浅
⑤加入催化剂有利于合成氨的反应
⑥由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
⑦500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
A.三项 B.四项 C.五项 D.六项
4. 勒夏特列原理又称平衡移动原理。下列现象不能用该原理解释的是
A.夏天打开汽水瓶盖时汽水中产生大量气泡
B.往新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力
C.唾液可以使淀粉水解速率加快
D.CO中毒者应及时移至空气流通处,必要时应放入高压氧舱
5. 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
【课时跟踪训练】
1.t℃时,一定量的混合气体在某恒容密闭容器中发生反应:,平衡后测得B气体的浓度为0.6 mol·L-1。其他条件不变,将密闭容器的容积扩大1倍,重新达到平衡后,测得B气体的浓度为0.4 mol·L-1。下列叙述不正确的是(多选)
A.a+b<c+d
B.重新达到平衡时,A气体的浓度减小
C.重新达到平衡时,D气体的体积分数减小
D.重新达到平衡时,
E. 该反应在高温条件下有自发性
2.某温度下,容积可变的密闭容器中进行如下反应:,反应达到平衡后改变以下条件,下列叙述正确的是
A.若将容器的体积压缩,则,平衡常数增大
B.加入少量W,逆反应速率增大,平衡向逆反应移动
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡常数减小
D.若充入一定量的He,则,X的平衡转化率减小
3. 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
4.COCl2(g)CO(g) +Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温;②增加CO浓度;③减压;④加催化剂;能使平衡正向移动从而提高COCl2转化率的是
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
5.在某密闭容器中存在如下平衡。若只改变一个条件(碳粉足量),下列叙述正确的是
A.若平衡正向移动,则此反应的一定发生变化
B.若压缩容器体积使浓度增大,则平衡正向移动
C.若改变条件使平衡常数增大,则NO转化率一定增大
D.若NO消耗速率加快,则平衡时一定增大
6.下列有关化学平衡的说法正确的是
A.对于恒温密闭容器中进行的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若N2的体积分数保持不变,则一定说明反应已达到平衡状态
B.一定温度下,将2.0g CaCO3固体置于1L恒容密闭容器中充分反应后,c(CO2)=0.0125mol/L,若保持温度不变,将容器体积扩大至2L,达到新平衡后c(CO2)=0.01mol/L
C.反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H>0,在其它条件不变的情况下,升高温度、减小容器体积、增大水蒸汽的浓度均能提高CH4的平衡转化率
D.一定温度下,恒容密闭容器中充入一定量NO2发生反应:2NO2N2O4达到平衡后,再向容器中充入一定量的NO2并达到新的平衡,则NO2体积分数先增大后减小,但比原平衡小
7.对于反应N2O4(g)2NO2(g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)%随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A.A、C两点的正反应速率的关系:A>C
B.A、B、C、D、E各状态,v正<v逆的是状态E
C.维持p1不变,E→A所需时间为x,维持p2不变,D→C所需时间为y,则x<y
D.使E状态从水平方向到达C状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2
8. 一定温度下,向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙,发生反应:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),并达到平衡。下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变,充入He,平衡向逆反应方向移动
B.将容器容积增大为原来的2倍,当体系再次达到平衡时,气体密度不变
C.增加CaCO3(s)的物质的量,平衡向正反应方向移动,CO2的浓度增大
D.将容器容积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度为原来的2倍
9. 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
10. 用SO2制备硫酸铜的原理2CuO(s)+2SO2(g)+O2(g)2CuSO4(s),一定温度下,在体积可变的密闭容器中加入足量CuO、2molSO2、1molO2发生上述反应,达到平衡时测得c(SO2)=a;保持温度不变,将体积缩小至原来的一半后并保持体积不变,达到新平衡时c(SO2)=b。下列叙述正确的是
A.增大CuO质量,反应速率一定增大 B.平衡移动时平衡常数减小
C.SO2体积分数不变时达到平衡 D.两次平衡状态存在a=2b
11. 为探究外界条件对反应aA(g)+bB(g)cC(g) ΔH的影响,以A和B的物质的量之比为a∶b反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时A的物质的量分数随温度、压强的变化如图所示。下列判断正确的是( )
A.a+b>c
B.平衡后增大容器体积,反应放出热量
C.升高温度,正、逆反应速率都增大,平衡常数也增大
D.平衡后再充入a mol A,平衡正向移动,再次达到平衡后,A的物质的量分数减小
12.在某密闭容器中,反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)达到平衡时,B的浓度为0.6 mol·L-1,若保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的3倍,达到新平衡时B的浓度降为0.3 mol·L-1。下列判断正确的是( )
A.a+b<c+d
B.容积扩大到原来的3倍后,平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数减小
D.达到新平衡时,A、B 的浓度减小,C、D的浓度增大
13.在一恒容密闭容器中,反应A(g)+B(g)C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( )
A.A的浓度一定比原平衡小
B.A的转化率增大
C.C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数
D.B的转化率一定增大
14. 下图表示某温度时,在密闭容器内进行可逆反应 的逆反应速率对应时间的坐标图,若在时刻达到平衡后,只改变某一个条件,再次达到平衡,下列说法正确的是
A.恒温恒容条件下向该平衡体系再充入一定量的,再次平衡对应的速率曲线为
B.增大压强,缩小容器容积,再次平衡对应的速率曲线为
C.恒温恒压条件下向该平衡体系中充入一定量的,再次平衡对应的速率曲线为
D.升高温度至,再次平衡后的小于温度下平衡时的
15.如图,关闭活塞K,向A中充入1 mol X、1 mol Y,向B中充入2 mol X、2 mol Y,此时A的容积是a L,B的容积是2a L。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:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g) ΔH<0。A保持恒压,B保持恒容。达平衡时,A的体积为1.4a L。下列说法错误的是( )
A.反应速率:v(B)>v(A)
B.A容器中X的转化率为80%
C.若打开K,则A的体积变为2.6a L
D.平衡时Y的体积分数:A<B
16.如图所示,关闭,向中各充入和,起始,在相同温度和催化剂的条件下,两容器中各自发生反应:;达到平衡时,,则下列说法正确的是
A.达到平衡时,A中压强比B中压强小
B.达到平衡时,A中Y的转化率为10%
C.达到平衡后,向B中充入惰性气体,则B中平衡向正反应方向移动
D.打开K,一段时间后达到新平衡时,(连通管中气体体积不计)
17.向一恒容密闭容器中,加入1molCH4和一定量的CO2,发生反应:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=]随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.投料比:x1>x2
B.正反应速率:va>vb
C.压强:pa<pb
D.投料比为x2时d点浓度商Q大于c点平衡常数K
18.羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。如图所示,曲线I表示反应CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)进行过程中co的转化率随时间变化的关系。若改变起始条件,使反应过程按曲线II进行,下列叙述正确的是
A.改变的条件是升高温度或增大H2S浓度 B.改变的条件一定是加入高效催化剂
C.b点正反应速率=逆反应速率=0 D.a点正反应速率大于b点正反应速率
19. 利用CO2制备甲醇是温室气体资源化重要途径。在某CO2催化加氢制甲醇的反应体系中主要存在如下反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.2kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+42.5kJ·mol-1
反应III:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3
向恒压、密闭容器中通入1molCO2和3molH2,平衡时CO、CO2和CH3OH的物质的量分数随温度变化如图所示。下列说法不正确的是
A.ΔH3=-90.7kJ·mol-1
B.曲线a表示CO的物质的量分数随温度的变化
C.在不改变反应时间和温度条件下,增大压强能提高CH3OH的产量
D.在240~270℃内,温度改变对反应I和反应II平衡影响相反且程度接近
20. 已知:(HF)2(g)2HF(g) >0,平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.温度:T1<T2
B.平衡常数:K(a)=K(b)<K(c)
C.反应速率:υ(b)>υ(a)
D.当时,
21.在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在某一时刻达到平衡,测得c(N2)=1 mol·L-1,容器内压强为p,温度为T。
(1)再向容器中通入N2,使其浓度变为2 mol·L-1,并保持容积不变,再次达到平衡时c(N2)的范围是________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半,并保持温度不变,再次达到平衡时压强p′的范围是________________________________________________________________________。
(3)迅速升温至T1,并保持容积不变,且不与外界进行热交换,再次达到平衡时,温度T′的范围是________________________________________________________________________。
22.密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0,根据v—t图像,回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件分别是:
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________________________。
23.根据外界条件对化学平衡的影响回答下列问题:
(1)碘单质难溶于水却易溶于KI溶液。
碘水中加入KI溶液发生反应:I2(aq)+I-(aq)I(aq),下列说法不正确的是______(填字母,下同)。
a.上述体系中加入苯,平衡不移动
b.可运用该反应原理除去硫粉中少量的碘单质
c.实验室配制碘水时,为增大碘单质的溶解度可加入适量KI溶液
d.加入AgNO3溶液平衡向左移动
(2)某温度下,体积一定的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。
①下列分析正确的是________(填字母,下同)。
a.平衡后,加入N2,该反应的ΔH增大
b.平衡后,加入催化剂,该反应的ΔH不变
c.平衡后,充入NH3,新平衡时,NH3的百分含量变大
d.若反应前充入的N2与H2物质的量相等,达平衡时N2的转化率比H2的高
②欲提高H2的转化率,下列措施可行的是________。
a.缩小容器体积
b.向容器中按原比例再充入N2和H2
c.向容器中再充入惰性气体
d.改变反应的催化剂
e.液化NH3并分离
24. 探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.5 kJ∙mol−1
II.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=-92.4 kJ∙mol−1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)△H3=___________kJ∙mol−1
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2(g)的浓度为___________mol∙mol−1 (用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为___________。
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%;CH3OH的平衡产率=×100%。
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___________;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填字母代号)。
A.高温、高压 B.高温、低压
C.低温、高压 D.低温、低压
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