内容正文:
第二章
化学反应的方向、 限度与速率
第二节 化学反应的限度
第2课时 反应条件对化学平衡的影响
课标要点
1. 通过实验探究,认识浓度、压强、温度对化学平衡的影响;
2. 会借助Q 与 K 的相对大小判断平衡移动方向;
3. 能用勒夏特列原理解释平衡移动现象,建立调控反应限度的观念。
学习重难点
重点:
1. 平衡移动实质:v正≠v逆;浓度、压强、温度对平衡的影响;催化剂不使平衡移动
2. QK 定量判断平衡移动方向
难点:
1. 分清QK 定量分析与勒夏特列定性经验规律
2. 压强影响:区分压缩体积、恒容充惰性气体、恒压充惰性气体三种情形
3. 只有温度改变才改变 K,浓度压强只改变 Q
4. 理解 “减弱≠抵消”;多条件同时变化不能直接套用勒夏特列原理
知识点 化学平衡的移动
1.化学平衡的移动
(1)内容:受温度、压强或浓度变化的影响,化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程。
(2)图示表示
2.平衡移动方向的判断
(1)根据速率判断
①若v(正)>v(逆),则平衡正向移动。
②若v(正)=v(逆),则平衡不移动。
③若v(正)<v(逆),则平衡逆向移动。
(2)根据结果判断
对于一个已达到化学平衡状态的反应,如平衡移动的结果使反应产物浓度更大,则称平衡正向移动或向右移动;反之,称平衡逆向移动或向左移动。特别提醒
反应速率改变时平衡不一定移动,但平衡移动时反应速率一定改变。
随学随练
1.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得C的浓度为1 mol/L。若保持温度不变,将容器的体积压缩到原来的一半,再次达到平衡时,测得C的浓度变为1.8 mol/L。下列有关判断不正确的是
A. B.C的体积分数增大
C.B的转化率降低 D.混合气体的平均相对分子质量增大
【答案】B
【详解】A.根据勒夏特列原理,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即,故A正确;
B.平衡逆向移动,C的体积分数减小,故B不正确;
C.平衡逆向移动,B的转化率降低,故C正确;
D.平衡向逆反应方向移动,气体的总质量不变而总物质的量在减小,所以混合气体的平均相对分子质量增大,故D正确;
选B。
2.下列平衡移动方向和现象判断正确的是
A.,加水,平衡逆向移动,溶液黄色变浅
B.,加入粉,平衡正向移动,溶液颜色变浅
C.,压缩容器体积,平衡不移动,气体颜色无变化
D.,升高温度,溶液由蓝绿色变为黄绿色
【答案】D
【详解】A.对于该反应,加水稀释时平衡向离子总物质的量增大的方向(正向)移动,因稀释后离子浓度降低,导致溶液黄色变浅,A错误;
B.加入的粉会与发生反应,使浓度减小,平衡逆向移动,溶液颜色变浅,B错误;
C.该反应前后气体分子数相等,压缩容器体积平衡不移动,但体积减小使浓度增大,气体颜色加深,C错误;
D.该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,蓝色的浓度减小而黄色的浓度增大,溶液由蓝绿色变为黄绿色,D正确;
故选D。
知识点 外界条件对化学平衡的影响
1.温度的影响
(1)实验
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57.2 kJ·mol-1
红棕色 无色
实验内容
实验现象
实验结论
将充有NO2的球形容器放入热水中
红棕色明显加深(填“加深”或“变浅”,下同)
升高温度,平衡向吸热方向移动
将充有NO2的球形容器放入冷水中
红棕色明显变浅
降低温度,平衡向放热方向移动
(2)结论:
研究发现,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。
(3)原因:温度改变使平衡常数改变。
特别提醒
化学平衡移动,平衡常数不一定改变;平衡常数改变,平衡一定移动。
2.浓度的影响
(1)
(2)原因:浓度的改变导致浓度商的改变,但K不变,使Q≠K,从而导致平衡移动。
特别提醒
浓度的改变不一定会使化学平衡移动。
3.压强的影响
(1)Δvg=(化学方程式中气态反应产物化学式前系数之和)-(化学方程式中气态反应物化学式前系数之和)。
(2)结论:Δvg=0 改变压强,化学平衡状态不变;
Δvg≠0 增大压强,化学平衡向化学方程式中气态物质化学式前系数减小的方向移动。
(3)原因:压强改变导致浓度改变,浓度的改变导致浓度商(Q)的改变,使Q≠K,从而导致平衡移动。
特别提醒
压强的改变只影响有气体参加或生成的可逆反应,增大压强时各气体组分的浓度变大,减小压强时各气体组合的浓度减小。
4.催化剂与化学平衡
催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,因此,它对化学平衡的移动没有影响。
5.外界条件对化学平衡的影响规律总结
(1)升高温度,有利于平衡向吸热方向移动
(2)改变浓度,若Q>K,平衡逆向移动;若Q<K,平衡正向移动
(3)改变压强,若Q>K,平衡逆向移动;若Q<K,平衡正向移动(对有气体参与的反应)
随学随练
1.下列说法正确的是
A.,平衡后,对平衡体系缩小容积,平衡向正反应方向移动,体系颜色比原平衡浅
B. ,稀溶液受热颜色变为黄绿色
C.达平衡后,加入少量固体,溶液红色变浅
D.,恒温恒容下,反应体系中气体的平均摩尔质量保持不变时,反应一定达到了平衡状态
【答案】B
【详解】A.缩小容积增大压强,平衡向正反应方向移动,但只能减弱浓度增大的趋势,不能抵消该变化,达到新平衡时,浓度仍大于原平衡,体系颜色比原平衡深,A错误;
B.该反应,正反应为吸热反应,升高温度,平衡正向(向吸热反应方向)移动,蓝色的浓度减小,黄色的浓度增大,二者混合呈现黄绿色,B正确;
C.选项中反应的本质为,和不参与反应,加入少量固体,反应平衡不移动,溶液红色不变,C错误;
D.反应中分解生成的气体和的物质的量之比恒为1:1,反应物为固体,气体的平均摩尔质量始终为定值,不能判断反应是否达到平衡状态,D错误;
答案选B。
2.下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.血红蛋白()可与氧气结合:,比更易和结合,当空气中的浓度大时,易造成人体缺氧,严重时导致死亡
B.一定温度下,密闭容器发生,平衡时的浓度等于,将容器体积缩小为原来的一半,达到新的平衡后,的浓度变为
C.,工业上将钾蒸气从反应混合体系中分离出来,以制备金属钾
D.溴水中有下列平衡,当加入少量硝酸银固体后,溶液颜色变浅
【答案】B
【详解】A.与结合使反应物浓度降低,平衡逆向移动,浓度下降导致人体缺氧,可用平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.反应前后气体总物质的量相等,压缩体积、增大压强时平衡不移动,的浓度变为是体积缩小直接导致的,与平衡移动无关,不能用平衡移动原理解释,B符合题意;
C.将钾蒸气从体系中分离,生成物浓度降低,反应平衡正向移动,可制备金属钾,可用平衡移动原理解释,C不符合题意;
D.加入硝酸银后,与电离出的反应生成沉淀,浓度降低,反应平衡正向移动,浓度减小,溶液颜色变浅,可用平衡移动原理解释,D不符合题意;
答案选B。
知识点 勒夏特列原理(也称为化学平衡移动原理)
1.内容: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。
2.注意事项
(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的难溶电解质的沉淀溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析;
(2)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。
3.应用:在化学工业和环境保护等领域有十分重要的应用。根据化学平衡移动原理,可以更加科学、有效地调控和利用化学反应,尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
随学随练
1.下列现象不能用勒夏特列原理解释的是
A.由、组成的平衡体系缩小体积后颜色变深
B.向含有的红色溶液中加适量铁粉,振荡后溶液红色变浅
C.新制氯水中加入少量后,溶液漂白性增强
D.向橙红色的酸性溶液中滴入少量浓NaOH溶液后,溶液黄色加深
【答案】A
【详解】A.体系存在可逆反应,缩小体积,压强增大,平衡正向移动,会减弱浓度增大的趋势;但缩小体积的瞬间,浓度直接变大,这个浓度增大带来的影响超过平衡移动带来的减弱效果,最终颜色变深。颜色变深的根本原因是体积压缩造成浓度瞬间升高,平衡移动只是减弱变化,不能消除浓度增大,因此该现象不能用勒夏特列原理解释,A符合题意;
B.溶液中存在平衡,加入铁粉,与发生反应,浓度减小,平衡逆向移动,浓度降低,溶液红色变浅,平衡发生移动,可以用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.新制氯水中存在可逆平衡,会与反应,消耗,浓度减小,平衡正向移动,浓度增大,溶液漂白性增强,平衡发生移动,可以用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.溶液中存在平衡,为橙红色,为黄色;加入浓,消耗,浓度降低,平衡正向移动,浓度增大,溶液黄色加深,平衡发生移动,可以用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选A。
2.下列说法不能用勒夏特列原理解释的是
A.向浓氨水中加入氢氧化钠固体产生刺激性气味的气体
B.对平衡体系加压,气体颜色变深
C.实验室制备氯气时,用饱和食盐水除去中的HCl,可减少的损失
D.工业制取金属钾,选取合适的温度,使K变成蒸气从体系中逸出
【答案】B
【详解】A.浓氨水中存在以下平衡:和,加入氢氧化钠固体增大了溶液中的浓度,抑制了一水合氨的电离,一水合氨浓度增加,促进一水合氨分解为氨气和水,可用平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.对平衡体系,加压平衡不会移动,气体颜色加深是因为体积变小使得浓度变大,不能用勒夏特列原理解释,B符合题意;
C.氯气溶于水的反应是一个可逆反应:,由于饱和食盐水中含有大量的氯离子,导致平衡向逆反应方向移动,氯气的溶解量减小,可以减少氯气的损失,能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.将K变成蒸气分离出来,减小了生成物的浓度,有利于反应正向移动,可用平衡移动原理解释,D不符合题意;
故本题选B。
拓展 浓度对化学平衡的影响
1.实验探究
(1)实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡:
Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
(2)实验步骤、现象和结论
实验
步骤
实验
现象
a试管
b试管
c试管
溶液呈红色,起对照作用
溶液颜色变浅
溶液颜色加深
解释及
结论
b试管中加入铁粉后,发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,c(Fe3+)减小,Fe(SCN)3的浓度减小,溶液颜色变浅,即化学平衡向逆反应方向移动;
c试管中加入KSCN溶液后,c(SCN-)增大,Fe(SCN)3的浓度增大,溶液颜色加深,即化学平衡向正反应方向移动
2.化学平衡的移动
在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直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叫做化学平衡的移动。
3.浓度对化学平衡的影响
(1)影响规律:当可逆反应达到平衡时,在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),平衡向正反应方向移动;同理,如果减小反应物浓度(或增大生成物浓度),平衡向逆反应方向移动。
(2)图示分析
平衡向正反应方向移动
平衡向逆反应方向移动
4.浓度商(Q)与平衡常数(K)的关系
在等温条件下,对于一个已达到化学平衡的反应,当改变反应物或生成物的浓度时,根据浓度商与平衡常数的大小关系,可以判断化学平衡移动的方向。
(1)当Q=K时:可逆反应处于平衡状态。
(2)当Q<K时:化学平衡向正反应方向移动,直至达到新的平衡状态。
(3)当Q>K时:化学平衡向逆反应方向移动,直至达到新的平衡状态。
活学活用
1.下列现象不能用化学平衡移动原理解释的是
A.FeCl3与KSCN的混合溶液中加入少量铁粉,红色变浅
B.向K2Cr2O7溶液中滴加几滴浓硫酸,橙色加深
C.2NO2(g)⇌N2O4(g) <0,将装有NO2的玻璃球浸入热水中,红棕色变深
D.2HI(g)⇌H2(g)+I2(g),达平衡后缩小容器容积可使体系颜色变深
【答案】D
【详解】A.FeCl3与KSCN的混合溶液中存在Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3,加入少量铁粉,2Fe3++Fe=3Fe2+,c(Fe3+)减小,平衡逆向移动,能用化学平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.K2Cr2O7溶液中存在Cr2O+H2O⇌2CrO+2H+平衡,滴加浓硫酸使溶液中c(H+)增大,平衡逆向移动,c(Cr2O)增大,橙色加深,能用化学平衡移动原理解释,B不符合题意;
C.该反应正反应为放热反应,升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动,c(NO2)增大,红棕色变深,能用化学平衡移动原理解释,C不符合题意;
D.该反应为反应前后气体分子数不变的反应,缩小容器容积平衡不移动,体系颜色变深是因为容器容积减小导致c(I2)增大,不能用化学平衡移动原理解释,D符合题意;
故答案选D.
2.下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
B.打开汽水瓶盖,有大量气泡冒出
C.工业上,反应 在高温下进行
D.在pH等于3的醋酸溶液中加入少量固体,溶液的pH增大
【答案】C
【详解】A.氯气和水存在可逆反应,饱和食盐水中浓度较高,使平衡逆向移动,降低氯气溶解度,能用平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.汽水中存在溶解平衡,打开瓶盖后体系压强减小,平衡向生成气体的方向移动,大量逸出产生气泡,能用平衡移动原理解释,B不符合题意;
C.反应为放热反应,根据平衡移动原理,低温更有利于提高产率,实际采用高温是为了提升催化剂活性、加快反应速率,属于动力学范畴,不能用平衡移动原理解释,C符合题意;
D.醋酸溶液中存在电离平衡,加入固体后,溶液中浓度升高,平衡逆向移动,减小,pH增大,能用平衡移动原理解释,D不符合题意;
故选C。
拓展 压强对化学平衡的影响
1.实验探究
(1)实验原理
NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
(红棕色) (无色)
(2)实验装置、操作、现象及结论
实验
装置
实验操
作及现
象
体系压强减小
体系压强增大
活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处
活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处
气体颜色先变浅又逐渐变深
气体颜色先变深又逐渐变浅
解释及
结论
把注射器的活塞往外拉,管内容积增大,气体的压强减小,浓度减小,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的NO2。把注射器的活塞往里推,管内容积减小,气体的压强增大,浓度增大,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的NO2
2.压强对化学平衡的影响规律(其他条件不变)
(1)有气体参与
①增大压强(减小容器的容积),会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;
②减小压强(增大容器的容积),会使化学平衡向气体体积增大的方向移动;
③反应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。
(2)无气体参与:当平衡混合物中都是固态或液态物质时,改变压强后化学平衡一般不发生移动。
3.“惰性”气体对化学平衡的影响
(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0;
①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,充入氦气,由于体系内压强恒定,体积必增大,使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小,平衡向左移动(相当于减压)。
②在恒温、恒容下,充入氦气时,平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体,虽平衡体系内的总压强增加,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。
(2)对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0;充入“惰性”气体,虽然压强或浓度发生变化,但平衡不移动。
4.压强对化学平衡影响的v-t图像分析[以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例]
(1)若m+n>p+q
(2)若m+n<p+q
(3)若m+n=p+q
活学活用
1.下列叙述与图像对应正确的是
A.由图1可知,、满足反应:
B.图2是温度和压强对反应影响的示意图,则、、均为气态
C.图3表示与溶液的反应速率时间图像,其中段速率增大的原因可能是产生的大量微小原电池加速了反应
D.图4表示反应起始时投入的物质的量与平衡时百分含量的关系示意图,、、三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是点
【答案】C
【详解】A.根据“先拐先平数值大”规律,温度相同时曲线先达到平衡,故,压强相同时曲线先达到平衡,故,温度越高平衡时越低,符合该放热反应升温平衡逆向移动的规律,反应的,与选项中不符,A错误;
B.若均为气态,反应前后气体总物质的量相等,压强改变平衡不移动,温度相同时不同压强下的体积分数应相等,与图2变化规律不符,B错误;
C.与反应生成,、和电解质溶液形成大量微小原电池,可加快反应速率,能解释AB段速率增大的现象,C正确;
D.反应中,增大起始的物质的量浓度,平衡正向移动,的平衡转化率升高,c点起始最大,转化率最高,与选项中“转化率最高的是b点”不符,D错误;
故选C。
2.固态的分解反应为:,某温度达平衡时总压强。该温度下,刚性密闭容器中放入固体,达平衡后固体仍大量存在。下列说法正确的是
A.当的体积分数不变可以判断此反应达平衡
B.缩小容器体积,再次平衡后总压强增大
C.
D.加入固体,再次平衡后,总压强增大
【答案】C
【详解】A.起始只有固体,根据反应方程式,该反应生成的、、物质的量之比恒为,无论是否达到平衡,的体积分数始终为,因此不能判断反应达平衡,A错误;
B.温度不变,反应的平衡常数为定值,缩小容器体积平衡逆向移动,只要固体大量存在,平衡时各气体分压不变,总压强不变,B错误;
C.平衡时总压强,三种气体分压相等,均为,则,C正确;
D.固体浓度视为常数,加入固体不影响平衡移动,温度不变不变,各气体分压不变,总压强不变,D错误;
故选C。
拓展 温度对化学平衡的影响
1.温度对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理:NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
(红棕色) (无色)
②实验装置、现象与结论
实验
装置
实验
现象
浸泡在热水中
浸泡在冰水中
烧瓶内红棕色加深
烧瓶内红棕色变浅
解释及
结论
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;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
(2)温度对化学平衡的影响规律
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。
(3)温度对化学平衡影响的v-t图像分析
aA+bBcC+dD ΔH<0
aA+bBcC+dD ΔH>0
活学活用
1.一定条件下,银催化剂表面上存在反应:2Ag2O(s)4Ag(s)+O2(g) ΔH>0。下图为非平衡状态Ⅰ一定条件平衡后经2次条件改变达到平衡状态的过程:
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,下列叙述正确的是
A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B.压强:状态Ⅱ>状态Ⅲ
C.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),则Q(Ⅰ)=2K(Ⅲ) D.逆反应的速率:v(Ⅰ)<v(Ⅳ)
【答案】C
【详解】A.由Ⅰ→Ⅱ体积不变、Ⅱ→Ⅲ体积增大可知状态Ⅰ的体积小于状态Ⅲ;Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,说明两状态下O2的物质的量相等,故状态Ⅰ中O2的浓度大于该温度下的平衡浓度,Ⅰ→Ⅱ为逆向建立平衡的过程,O2被消耗,气体物质的量减小,ΔS<0,A错误;
B.该反应只有O2一种气体,平衡常数只与温度有关;状态Ⅱ和Ⅲ温度相同且均为平衡状态,故O2的浓度相同、压强相等,B错误;
C.平衡时O2的浓度等于K;Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,则两状态O2的物质的量相等,当状态Ⅲ的体积是状态Ⅰ的2倍时,由浓度与物质的量的关系可得Q(Ⅰ)=2K(Ⅲ),C正确;
D.状态Ⅲ到状态Ⅳ为等容降温:降温使反应速率减小,平衡逆向移动又使O2的浓度减小,故v逆(Ⅳ)<v逆(Ⅲ);状态Ⅰ中O2的浓度大于该温度下的平衡浓度,则v逆(Ⅰ)>v逆(Ⅲ),所以v逆(Ⅳ)<v逆(Ⅰ),D错误;
故答案为C。
2.在2L恒容密闭容器中,充入2.0molNO和2.0mol在一定条件下发生反应,测得平衡体系中NO、物质的量分数(x%)与温度的关系如图所示。下列说法错误的是
A.升高温度,正、逆反应速率均增大
B.b点化学平衡常数为0.5
C.在温度下达到平衡时,的平衡转化率为66.7%
D.若该反应在绝热恒容容器中进行,达到平衡所需时间比在恒温()容器中更短
【答案】B
【详解】A.升高温度会增大活化分子百分数,正、逆反应速率均增大,A正确;
B.设b点消耗的物质的量为,平衡时,,b点二者物质的量分数相等,故,得。平衡时浓度:,,平衡常数,B错误;
C.温度下的物质的量分数为40%,设此时消耗物质的量为,总物质的量为,故,解得,转化率为,C正确;
D.由图像可知升高温度含量降低,说明正反应放热,绝热容器中反应放热使体系温度升高,反应速率加快,达到平衡的时间比恒温容器更短,D正确;
故选B。
题型 浓度对平衡移动的影响
▌例1 为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案中设计或结论不正确的是
选项
影响因素
方案设计
现象
结论
A
温度
将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜色变深
升高温度,平衡向吸热反应方向移动
B
浓度
向已加入5 mL 0.005 mol/L 溶液和5 mL 0.015 mol/L KSCN溶液的试管中,再加入少量铁粉
溶液红色变浅
减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动
C
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar
气体颜色不变
恒温恒容通入惰性气体,装置内压强增大,但是平衡不移动
D
催化剂
向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L 溶液,水浴加热
上层液体逐渐减少
使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.混合气体中存在平衡,其中呈红棕色,无色,正反应为放热反应。将烧瓶浸泡在热水中,温度升高,平衡向吸热的逆反应方向移动,浓度增大,气体颜色变深,A正确;
B.混合溶液中存在显色平衡。加入铁粉后,发生反应,使浓度减小,显色平衡向逆反应方向移动,红色物质浓度减小,溶液红色变浅,B正确;
C.HI分解达到平衡时,容器中存在平衡。恒温恒容充入Ar,气体总物质的量增大,容器内总压强增大,但各反应物和生成物的物质的量及容器体积均未改变,各物质浓度不变,正、逆反应速率不变,平衡不移动,浓度不变,气体颜色不变,C正确;
D.在稀硫酸催化、水浴加热条件下,乙酸乙酯发生可逆水解,反应为,乙酸乙酯被消耗,上层液体逐渐减少。催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率,缩短达到平衡所需的时间,但不能使化学平衡发生移动,因此不能根据上层液体减少得出催化剂使平衡向正反应方向移动的结论,D错误;
故选D。
解题贴士
1. 转化率变化
向体系中加入某一种反应物:平衡正向移动。
新加的这种反应物转化率下降;另一反应物转化率提高。
易错:平衡正向移动,不一定所有反应物转化率都变大。
2. 物质百分含量变化
增加一种反应物,正向移动:生成物百分含量不一定增大。新增反应物总量变多,体系总物质的量增大,
要看两个因素竞争。
3. 瞬间速率变化
增大反应物浓度:瞬间v正骤增,v逆不变;之后v正减小、v逆增大,建立新平衡。
减小反应物浓度:瞬间v正骤减,v逆不变。
图像题关键点:浓度改变时刻,一条速率线突变,另一条速率线连续不跳变。
4. 纯固体、纯液体增加/减少
改变固体量,浓度视为常数,Q 不变,平衡不移动!
易错坑:多加固体反应物,平衡不移动。
▌对点练1-1 溶液中某光学活性卤化物的消旋反应为:。一定温度下,X和Y的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.内,Y的化学反应速率为
B.时,X的消耗速率大于生成速率
C.加入合适的催化剂,可同时提高X的消耗速率及平衡转化率
D.反应到达平衡状态后,增大X的浓度,平衡正向移动,平衡常数不变
【答案】C
【详解】A.图中横坐标以为单位,在内,Y的浓度由增大到。用Y的浓度变化表示该时段的平均反应速率,有,A正确;
B.在时,X的浓度仍在减小,说明单位时间内X的消耗量大于生成量,因此X的消耗速率大于生成速率,B正确;
C.合适的催化剂能同等程度地加快正、逆反应速率,可以提高X的消耗速率,但不能使化学平衡发生移动,因此不能提高X的平衡转化率,C错误;
D.该反应平衡时有。在原平衡基础上增大X的浓度,瞬间Y的浓度尚未改变,浓度商减小,满足,因此平衡正向移动;温度不变,平衡常数不变,D正确;
故选C。
▌对点练1-2 向一恒容密闭容器中加入1mol CH4和反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.该反应ΔH>0 B.投料比:x1>x2
C.平衡常数:Kb=Kc>Ka D.a点CO体积分数大于c点
【答案】D
【详解】A.温度升高,的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,,A正确;
B.投料比,恒定时,越大,的量越多,越有利于转化,相同温度下曲线对应的转化率更高,故,B正确;
C.平衡常数仅与温度有关,该反应为吸热反应,温度越高越大,b、c温度相同,故,a点温度低于b、c,故,即,C正确;
D.a、c点的平衡转化率相等,故生成的物质的量相等;a点投料比更大,初始的量更多,平衡时体系总物质的量更大,故的体积分数,D错误;
故选D。
题型 压强对平衡移动的影响
▌例2 在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得B的浓度为0.50 mol/L。保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再次达平衡时,测得B的浓度为0.30 mol/L。下列有关判断正确的是
A. B.平衡向正反应方向移动
C.B的转化率升高 D.C的体积分数减小
【答案】D
【详解】A.容器容积扩大为原来两倍相当于减压,若平衡不移动,B的浓度应为0.25 mol/L,实际平衡时B浓度为0.30 mol/L,说明平衡逆向移动,减压平衡向气体总物质的量增大的方向移动,故,A错误;
B.由上述分析可知,平衡向逆反应方向移动,并非向正反应方向移动,B错误;
C.平衡逆向移动,反应物B的消耗量减少,故B的转化率降低,C错误;
D.平衡逆向移动,生成物C的物质的量减小,混合气体总物质的量增大,故C的体积分数减小,D正确;
答案选D。
解题贴士
1. 先看条件:是改变容器体积?还是充惰性气体?分清恒容还是恒压。
2. 若是充惰性气体: 恒容→浓度不变→平衡不动; 恒压→体积变化→相当于减压。
3. 若无惰性气体,改变体积压强:比较方程式两边气体计量数总和,固体液体不计入。
4. 恒温下 K 不变,压强变化改变 Q,用 Q 与 K 大小也可以判断移动方向。
▌对点练2-1合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将和充入密闭容器中反应,平衡后混合物中氨的物质的量分数()随温度、压强变化如图所示。下列说法正确的是
A.点达到平衡时氢气的分压为
B.压强大小关系为
C.点的平衡常数(以物质的量浓度计算)
D.点的体积分数为
【答案】B
【详解】A.代入a点数据,设氮气的转化物质的量为x mol,列出三段式:
由图可知,解得x=0.75mol,则氢气分压为:,A错误;
B.合成氨反应为气体分子数减小的反应,相同温度下压强越大,平衡正向移动程度越大,越大,故压强大小关系为,B正确;
C.题目未给出容器容积,无法计算各物质的物质的量浓度,不能得到浓度平衡常数的数值,C错误;
D.通过三段式计算得a点平衡时的物质的量分数为,即体积分数为,D错误;
故选B。
▌对点练2-2在一定条件下,容积为的容器中充入与,在催化剂作用下发生反应 。下列措施不能使减小的是
A.降低温度
B.充入使体系的总压增大
C.恒温恒容下再充入
D.恒温恒容下再充入和
【答案】B
【详解】A.该反应,正反应为放热反应,降低温度,化学平衡正向移动,减小,增大,故减小,A不符合题意;
B.恒温恒容条件下充入,反应体系中各物质的浓度均不变,化学平衡不移动,故不变,不能使该比值减小,B符合题意;
C.恒温恒容下再充入,反应物浓度增大,平衡正向移动,转化率升高,减小、增大,故减小,C不符合题意;
D.恒温恒容下再充入和,相当于增大体系压强,该反应正反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,故减小,D不符合题意;
故选B。
题型 温度对平衡移动的影响
▌例3逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H>0
反应II:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ∆H<0
在恒容条件下,按V(CO2):V(H2)=1:1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示,下列说法正确的是
A.M点,反应I的化学平衡常数K=1
B.N点,n(CH4)+n(CO)=3n(H2O)
C.其他条件不变,在400~700℃范围,平衡时H2O的物质的量随温度的升高而增多
D.其他条件不变,在400~700℃范围,增大压强,平衡时CO的体积分数保持不变
【答案】A
【详解】A.M点体系中含碳组分只有和,说明只发生反应I,,首先,根据方程式计量比,反应产物,其次,反应投料比为,二者初始物质的量与消耗物质的量均相同,会有平衡时,综上推理,M点,故,A正确;
B.根据方程式计量比,反应I中,,反应II中,,两式相加得关系式为,在N点,联立解得,选项给出关系式不成立,B错误;
C.该选项可以在400~700℃范围选取两个点估算比较,反应I的,升温正向移动生成,反应II的,升温逆向移动消耗,两者对物质的量的影响趋势相反,无法判断400~700℃范围内平衡时的物质的量随温度升高的变化趋势,C错误;
D.反应I是分子数不变的反应,反应II是分子数减少的反应,在400~700℃范围,增大压强,首先会影响反应II的平衡,促进其向正反应方向移动,导致、、的改变,随之反应I的相关组分浓度改变,平衡也会移动,使得改变,因此平衡时的体积分数不可能保持不变,D错误;
故选A。
解题贴士
1. K 的变化
升温:吸热方向 K 变大;放热方向 K 变小。
浓度、压强改变 K 不变;只有温度改变 K。
2. 速率时间图像题
温度改变:v正、v逆同时瞬间突变。 升温:正逆速率一起瞬间变大;降温:正逆速率一起瞬间变小。
区分:压强改变速率同升同降;温度改变也是同升同降,但温度会改变 K,新平衡和旧平衡 K 不一样。
3. 转化率、百分含量
升温平衡向吸热方向移动:吸热方向反应物转化率提高;该方向产物百分含量增大。
▌对点练3-1 向恒容密闭容器中通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g),发生反应:。不同温度(、)下,测得随时间(t)的变化曲线如图所示。
下列说法不正确的是
A.达到平衡的时间:,可推断温度:
B.该反应为吸热反应且平衡时,可推断温度:
C.时,向容器中充入氮气,则平衡时
D.时,CH4的平衡转化率
【答案】C
【详解】A.温度越高,化学反应速率越快,达到平衡所需时间越短。由图可知实际达到平衡时间,说明温度下反应速率更快,可知,A正确;
B.该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡时物质的量增大。已知平衡时,可推断,B正确;
C.恒容密闭容器中充入氮气,反应体系中各反应物、生成物的浓度不变,平衡不移动,平衡时,C错误;
D.平衡时生成,根据反应计量关系,消耗的物质的量为,起始量为,故平衡转化率,D正确;
故答案选C。
▌对点练3-2 将SiCl4转化为SiHCl3有三种途径,其反应原理如下:
①
②
③
已知:反应的与温度的关系如图1所示;反应②在不同温度下反应相同的时间,SiCl4的转化率随温度变化关系如图2所示。
下列说法错误的是
A.反应①自发进行的最低温度是
B.温度升高,反应③的平衡常数K变小
C.图2中反应速率:
D.图2中A、B、C三点对应温度下的平衡常数K:
【答案】D
【详解】A.反应自发进行需要,由图1可知,反应①的在时接近0,温度高于时,可近似认为最低自发温度为,A正确;
B.根据盖斯定律,反应③=反应②-反应①,故,已知、,因此,反应③为放热反应,温度升高平衡逆向移动,平衡常数变小,B正确;
C.反应速率随温度升高而增大,C点温度高于A点,故,C正确;
D.反应②的,为放热反应,平衡常数仅与温度有关,温度越高越小,三点温度满足,因此平衡常数,D错误;
故选D。
题型 综合考查平衡移动的影响因素
▌例4某密闭容器中充入1 mol CO和发生反应:,平衡时测得混合气体中的物质的量分数与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.a点和b点对应的温度
B.a点CO的物质的量分数为40%
C.恒温恒容时,混合气体的密度不随时间变化而变化说明反应达到化学平衡状态
D.若达平衡后,再充入1 mol CO和的转化率可能增大
【答案】D
【详解】A.a、b两点对应的压强相同,且a点甲醇的平衡物质的量分数较大。正反应放热,同压下温度越低越有利于甲醇生成,因此正确的温度关系为,A错误;
B.图中40%表示a点甲醇的物质的量分数。初始CO与氢气的物质的量之比为1∶2,反应消耗二者的物质的量之比也为1∶2,故平衡时剩余CO与氢气的物质的量之比仍为1∶2。剩余反应物共占60%,CO占其中的三分之一,所以a点CO的物质的量分数为20%,B错误;
C.恒温恒容时,密闭容器内混合气体的总质量和体积均始终不变,因此混合气体的密度在反应过程中始终不变,不能据此判断反应是否达到化学平衡状态,C错误;
D.在恒温恒容这一允许的情况下,再充入的两种反应物使总投料加倍且配比不变。可先在两倍于原容积的容器中放入两份原平衡体系,此时CO的转化率与原来相同;再恒温压缩至原容积,增大压强使平衡正向移动,CO被进一步消耗。由于转化率以全部投入的CO为基准,所以CO的转化率增大,D正确;
故选D。
▌对点练4-1 工业上利用一氧化碳和水蒸气在一定条件下发生的反应来制取氢气:,某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应,获得数据如下,下列说法错误的是
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达平衡的时间/min
达平衡时体系能量的变化
CO
①
1
4
0
0
放出热量:32.8 kJ
②
2
8
0
0
放出热量:Q
A.容器①中反应达到平衡时,生成的物质的量为0.8 mol
B.容器①体积变为原来的一半,CO的转化率不变
C.容器②中反应的平衡常数
D.容器②中反应达到平衡状态后,放出的热量
【答案】D
【详解】A.根据方程式知,生成放出41 kJ的热量,据此计算放出32.8 kJ的热量时生成,A正确;
B.该反应前后气体系数之和相等,压强不影响平衡,所以容器①的容积变为原来的一半,压强增大,但CO的平衡转化率不变,B正确;
C.化学平衡常数只与温度有关,①②温度相同,所以化学平衡常数相同,①中生成,列三段式,则平衡时,,该反应前后气体系数之和相等,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以,C正确;
D.该反应前后气体系数之和相等,压强不影响平衡,两容器的投料比相同,所以达到等效平衡,CO的转化率相同,均为80%,则容器②放出的热量为,D错误;
故选D。
▌对点练4-2 一定温度下,向体积相同的甲、乙两容器中分别充入等物质的量的,发生反应:。甲装置保持压强不变,乙装置保持容积不变,一段时间后甲乙装置相继达到平衡状态。下列说法中错误的是
A.达到平衡所需的时间甲>乙
B.甲、乙装置达平衡时,氨气的体积分数甲<乙
C.甲装置达到平衡后,再向甲装置按比例1:3通入和,再次达平衡后的体积分数将不变
D.乙装置达到平衡后,再向乙装置通入一定量的,再次达到平衡后的体积分数不变
【答案】D
【详解】A.反应过程中甲容器逐渐膨胀,在相同反应程度下,甲中各气体的浓度均小于乙;乙保持容积不变,反应进行得较快,达到平衡所需时间较短,因此达到平衡所需的时间甲>乙,A正确;
B.甲达到平衡后,若保持温度不变,将其压缩至初始体积,各气体的浓度先同时增大,随后平衡向气体分子数减小的逆反应方向移动,氨气的体积分数增大。压缩后最终的温度、体积和起始投料情况与乙相同,最终平衡状态也与乙相同,因此两装置达平衡时氨气的体积分数甲<乙,B正确;
C.按物质的量之比1:3加入的和,按反应的化学计量关系完全折算为后,相当于增加氨气的起始投入量。恒温恒压下,起始氨气的投入量增大时,容器体积同比例增大,起始氨气浓度不变,建立的平衡与原平衡等效,各气体的体积分数相同,因此再次达平衡后氨气的体积分数不变,C正确;
D.向乙中再加入氨气,最终建立的平衡等效于从开始就在乙中投入更多氨气所建立的平衡。若先将起始氨气的物质的量和容器体积同比例增大,达到平衡时各气体的浓度及体积分数均与原平衡相同;再将这一平衡体系压缩回乙的原体积,各气体浓度瞬间增大,随后平衡向气体分子数减小的逆反应方向移动,氨气的体积分数增大。因此题述操作后氨气的平衡体积分数增大,D错误;
故选D。
基础通关
1.对于反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g),在一定条件下达到平衡状态。下列说法中,正确的是
A.增大A的浓度,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大
B.增大A的浓度,平衡向正反应方向移动,B的转化率增大
C.增大压强,平衡不移动,各物质的浓度不变
D.升高温度,平衡一定向正反应方向移动
【答案】B
【详解】A.增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,但额外加入使的总物质的量增大,最终的转化率减小,A错误;
B.增大的浓度,平衡向正反应方向移动,参与反应的的量增加,的初始量不变,故的转化率增大,B正确;
C.该反应为反应前后气体分子数相等的反应,增大压强平衡不移动,但压缩体积增大压强时所有气体物质的浓度均增大,C错误;
D.升高温度平衡向吸热方向移动,题干未给出反应的焓变,无法判断平衡移动方向,平衡不一定向正反应方向移动,D错误;
故选B。
2.汽车尾气是城市空气的主要污染源,利用可以将尾气中的NO还原为: 。其他条件不变时,下列说法正确的是
A.改变催化剂,平衡不移动 B.增大压强,平衡常数增大
C.升高温度,平衡正向移动 D.移走,平衡不移动
【答案】A
【详解】A.催化剂可同等程度改变正、逆反应速率,不会使平衡发生移动,A正确;
B.平衡常数仅与温度有关,温度不变时增大压强,平衡常数不变,B错误;
C.该反应,正反应为放热反应,升高温度平衡向吸热的逆向移动,C错误;
D.移走,生成物浓度降低,平衡向正向移动,D错误;
故选A。
3.CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃,101kPa下,。反应达到平衡时改变条件,能使速率增大且平衡向正反应方向移动的是
A.分离出 H2O(g) B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒压下充入惰性气体
【答案】C
【详解】A.分离出,生成物浓度减小,反应速率减小,虽平衡向正反应方向移动,但不满足速率增大的要求,A不符合题意;
B.该反应,为放热反应,升高温度反应速率增大,但平衡向吸热的逆反应方向移动,不满足平衡正移的要求,B不符合题意;
C.增大反应物的浓度,反应速率增大,根据勒夏特列原理,平衡向正反应方向移动,两个要求均满足,C符合题意;
D.恒压下充入惰性气体,容器体积增大,各物质浓度均减小,反应速率减小,且平衡向气体总物质的量增大的逆反应方向移动,D不符合题意;
故答案选C。
4.对于可逆反应 ,升高温度,平衡移动的方向是
A.正向移动 B.逆向移动 C.不移动 D.无法判断
【答案】B
【详解】根据勒夏特列原理,该反应正反应为放热反应,升高温度平衡向吸热方向移动,即逆向移动,故选B。
5.下列事实中,能用勒夏特列原理解释的有多少个
①夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出大量气体
②实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
③将盛有和混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体的颜色变浅
④合成氨时,将氨液化分离,可提高原料利用率
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【详解】勒夏特列原理适用于解释可逆反应改变条件后平衡发生移动的相关事实,逐个分析如下:
① 啤酒中存在溶解平衡,打开啤酒瓶时压强减小,平衡向生成气体的方向移动,逸出大量气体,可用勒夏特列原理解释;
② 氯气与水存在可逆反应,饱和食盐水中浓度大,平衡逆向移动,降低了氯气的溶解度,可用勒夏特列原理解释;
③ 容器中存在平衡,置于冷水中温度降低,平衡向放热的正反应方向移动,浓度降低,气体颜色变浅,可用勒夏特列原理解释;
④ 合成氨反应为,液化分离氨时生成物浓度减小,平衡正向移动,原料利用率提高,可用勒夏特列原理解释;
综上能用勒夏特列原理解释的事实共4个,D正确;
故选D。
6.对于合成氨反应:,下列措施不能增大氮气平衡转化率的是
A.压缩反应体系的容积 B.使用高效催化剂
C.将氨气液化分离 D.降低反应体系温度
【答案】B
【详解】A.压缩反应体系容积会使体系压强增大,正反应为气体分子数减小的反应,压强增大平衡正向移动,氮气平衡转化率增大,A不符合题意;
B.使用高效催化剂仅能同等程度改变正、逆反应速率,不会使平衡发生移动,氮气平衡转化率不变,无法增大转化率,B符合题意;
C.将氨气液化分离会降低生成物浓度,平衡正向移动,氮气平衡转化率增大,C不符合题意;
D.正反应为放热反应,降低温度平衡向放热的正向移动,氮气平衡转化率增大,D不符合题意;
故选B。
7.下列事实中不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业制金属钾:,选取适宜的温度,使K从反应混合物中分离出来,有利于K的生成
B.反应(正反应放热),平衡后,升高温度体系颜色变深
C.对于,达到平衡后,缩小容器容积可使体系颜色变深
D.光照新制氯水时,溶液的颜色逐渐变浅
【答案】C
【详解】A.工业制取金属钾时,选取适宜的温度使钾变成蒸汽从混合物中分离出来,钾的浓度变小,根据勒夏特列原理,平衡正向移动,利于钾的继续生成,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.正反应放热,平衡后,升高温度,平衡向逆向移动,二氧化氮浓度增大,体系颜色变深,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.该反应为气体分子数不变的反应,加压不会使平衡发生移动,颜色变深是由于容器体积缩小导致浓度增大造成的,与平衡移动无关,C符合题意;
D.光照新制氯水,、,次氯酸分解,促进氯气和水反应的平衡正向进行,氯气浓度减小,黄绿色逐渐变浅,可以用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故答案选C。
素养提升
1.下列说法正确的是
A.改变某一条件,使平衡正向移动,则反应物的转化率一定增大
B.已知反应:,在密闭的反应炉内达到平衡后,若其他条件均不改变,将反应炉体积缩小一半,则达到新平衡时CO2(g)的浓度将升高
C.在一定条件下,在密闭容器中通入一定量的NO2,达到平衡后,保持恒温恒容,再通入一定量N2O4,平衡逆向移动,且达到新平衡时NO2的百分含量减小
D.增大压强(压缩体积),若平衡先逆向移动,后又正向移动,则高压下反应物至少有一种变为非气态
【答案】C
【详解】A.若多种反应物中通过增大某一种反应物浓度的方式使平衡正向移动,该反应物的转化率会减小,因此平衡正向移动时反应物转化率不一定增大,A错误;
B.该反应的平衡常数,温度不变则不变,因此达到新平衡时的浓度不变,B错误;
C.恒温恒容下通入,生成物浓度瞬间增大,平衡逆向移动;该过程等效于增大体系总压强,反应为气体计量数减小的反应,增大压强平衡正向移动,最终新平衡中的百分含量小于原平衡,C正确;
D.增大压强平衡先逆向移动,说明初始状态反应物气体计量数之和小于生成物气体计量数之和,后续平衡正向移动,说明高压下生成物中至少有一种物质变为非气态,使生成物气体计量数之和小于反应物,并非反应物变为非气态,D错误;
故选C。
2.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是
A.含酚酞的氨水溶液,微热后红色变深
B.向新制氯水中加入适量硝酸银固体,溶液颜色变浅
C.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
D.H2(g)、Br2(g)和HBr(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
【答案】D
【详解】A.氨水中存在电离平衡,电离过程吸热,微热使平衡正向移动,浓度增大,红色变深,可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,加入硝酸银后与反应生成沉淀,浓度降低,平衡正向移动,浓度减小,溶液颜色变浅,可用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.体系中存在平衡,正反应放热,受热后平衡向吸热的逆反应方向移动,浓度增大,颜色加深,可用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.该体系存在平衡,反应前后气体分子数相等,加压平衡不移动,颜色变深是因为体积减小导致浓度增大,与平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,D符合题意;
故选D。
3.下列操作或事实不能用平衡移动原理解释的是
A.重铬酸钾溶液中滴加NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
B.反应,增大体积使体系压强减小时体系颜色变浅
C.氯水在光照条件下颜色变浅,最终变为无色
D.用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,可减少Cl2的损失
【答案】B
【详解】A.重铬酸钾溶液中存在平衡,滴加溶液时消耗使浓度降低,平衡正向移动,黄色的浓度增大,溶液由橙色变为黄色,可用平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.反应,增大体积时,浓度会因体积增大而降低导致体系颜色变浅,平衡逆向移动反而会增加的物质的量、减缓颜色变浅的程度,该颜色变浅的事实不能用平衡移动原理解释,B符合题意;
C.氯水中存在平衡,光照条件下分解导致浓度降低,平衡正向移动,浓度减小,颜色变浅最终无色,可用平衡移动原理解释,C不符合题意;
D.与水存在平衡,饱和食盐水中浓度较高,使平衡逆向移动,抑制溶解,可减少的损失,可用平衡移动原理解释,D不符合题意;
故选B。
4.甲醇是一种重要的化工原料,具有开发和应用的广阔前景。
Ⅰ.研究表明,二氧化碳与氢气反应可以合成甲醇,反应为:,。
(1)该反应的___________(填“>”“<”或“=”)0。
(2)有利于提高平衡时转化率的措施有___________(填字母)。
A.使用催化剂 B.缩小体积,增大压强
C.增大和的初始投料比 D.适当降低温度
Ⅱ.工业上使用水煤气(CO与的混合气体)合成甲醇,反应为:。
(3)CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①、的大小关系是___________(填“>”“<”或“=”)。
②A、B、C三点的平衡常数、、的大小关系是___________。
③下列叙述能说明上述反应已达到化学平衡状态的是___________(填标号)。
A.的体积分数不再改变
B.
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.同一时间内,消耗0.04 mol ,生成0.02 mol
(4)在温度为的条件下,往一容积为2 L的密闭容器中,充入0.3 mol CO与0.4 mol 发生反应生成,平衡时,测得物质的量为0.15 mol。
④化学平衡常数 = ___________。
⑤若以不同比例投料,测得某时刻各物质的浓度,CO为0.1 mol/L、为0.2 mol/L、为0.2 mol/L,此时___________(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)<
(2)BD
(3)> AC
(4)400 >
【详解】(1)反应正向进行时,每消耗1 mol ,气体的总物质的量减少2 mol,体系的混乱程度减小,因此,填“<”;
(2)A.催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,不改变化学平衡状态,不能提高的平衡转化率,A错误;
B.缩小体积后,各气体的浓度均增大,压强增大。该反应正向进行时气体总物质的量减小,增大压强使平衡正向移动,的平衡转化率提高,B正确;
C.其他条件相同时,增大与的初始投料比,使相对过量,不利于提高自身的平衡转化率,C错误;
D.该反应的,正反应为放热反应,适当降低温度使平衡正向移动,的平衡转化率提高,D正确;
故选BD;
(3)①对于反应,正向反应使气体总物质的量减小。温度不变时,压缩气体、增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率提高。图中A、B两点温度相同,B点的CO平衡转化率大于A点;B点位于曲线上,A点位于曲线上,因此。
②沿曲线由B点到C点,温度升高,CO的平衡转化率降低,说明升温使平衡逆向移动,故正反应为放热反应,升温时平衡常数减小。平衡常数只与温度有关,A、B两点温度相同,C点温度高于A、B两点,因此。
③设初始CO和的物质的量分别为、,反应生成的物质的量为。根据反应的化学计量数,此时CO、、的物质的量分别为、、,气体总物质的量为。
A.同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比,故的体积分数为。随着正向反应进行,分子增大、分母减小,体积分数增大,因此该体积分数不再改变能够说明反应达到平衡,A正确;
B.反应中与的化学计量数之比为2∶1,达到平衡时,正向反应消耗的速率应为逆向反应消耗速率的2倍,正确关系为,原关系不符合平衡时的速率关系,B错误;
C.反应物和生成物均为气体,反应过程中混合气体总质量不变,设其为,则混合气体的平均摩尔质量为。气体总物质的量随反应进行而改变,平均摩尔质量也随之改变,因此平均摩尔质量不再改变能够说明反应达到平衡,C正确;
D.消耗和生成均表示正反应方向,且,只体现了反应的化学计量关系,没有比较正、逆反应速率,不能说明反应达到平衡,D错误;
故选AC;
(4)④初始时只充入CO与,平衡时生成0.15 mol ,由反应的化学计量数可知,消耗CO和的物质的量分别为0.15 mol、0.30 mol。各物质的物质的量变化如下:
容器体积为2 L,因此平衡浓度分别为,,。各浓度按以mol/L为单位的数值代入,得。
⑤温度仍为,故平衡常数仍为400。题给浓度是某时刻的浓度,先计算浓度商;各浓度按以mol/L为单位的数值代入,得。由于,反应向正反应方向进行,因此,填“>”。
迁移创新
1.实验室利用反应,模拟实现汽车尾气的无害化处理。
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。
(2)容器中的该反应已达到平衡,在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积,平衡_________移动(选填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不”)。
(3)一定温度下,在容积为2 L的恒容密闭容器中加入物质的量均为1 mol的NO(g)和CO(g),测得容器内压强(P)随时间(t)的变化如图所示。
①a点正反应速率___________(填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
②随时间推移,容器内压强逐渐减小的原因是________________________________________________。
③该温度下平衡时,该反应的K值为_____________。
④CO的平衡转化率为_________________。
⑤平衡时,的体积分数为_________________。
【答案】(1)
(2)向逆反应方向
(3)> 随着反应的进行,气体物质的量逐渐减小,压强逐渐减小 320 80% 25%
【详解】(1)平衡常数K等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积,的平衡常数。
(2)该反应前后气体分子总数目减少,扩大容器体积,压强减小,平衡向气体分子增多的方向移动,即向逆反应方向移动。
(3)①由图,a点没有达到平衡,反应还在正向进行,故a点正反应速率>逆反应速率。
②该反应反应前后气体分子总数目减少,随着反应的进行,气体物质的量逐渐减小,压强逐渐减小。
③恒温恒容,平衡时,容器的压强变为初始的0.8倍,即气体的物质的量变为初始时的0.8倍,起始时气体的总物质的量为2 mol,平衡时气体总物质的量为,设生成的氮气为。
列三段式可得:
平衡时气体总物质的量: ,解得。则平衡时,,,。
④CO的平衡转化率为。
⑤同温同压下,气体的体积分数等于物质的量分数,氮气的体积分数为:。
2.2030年实现“碳达峰”,2060年达到“碳中和”的承诺,体现了我国对大气治理的责任。
Ⅰ.已知几种共价键的键能数据如下:
共价键
C=O
H-H
C-H
C-O
O-H
键能/(kJ·mol-1)
799
436
413
358
463
(1)根据键能数据计算反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH等于______。
Ⅱ.二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。(K为化学平衡常数)
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0 K1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 K2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0 K3
(2)反应①自发进行的条件是______(“高温”或“低温”或“任意温度”)。K3=______(用含K1、K2的式子表示)。
(3)将2mol CO2和1mol H2充入某容积不变的绝热密闭容器中,只发生反应③。下列能判断反应③达到平衡的是______。
A.容器内温度不再变化
B.混合气体的密度保持不变
C.容器内CO2和H2两种气体的浓度之比不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
E.容器内压强不再变化
Ⅲ.研究表明CO和H2在一定条件下可以合成甲醇,反应的化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。往一容积为2 L的密闭容器内,充入0.3 mol CO与0.4 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
(4)A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC由大到小关系是______(填“>”“<”或“=”)。
(5)A点的正反应速率______(填“>”或“<”)C点的逆反应速率。
(6)上述投料在T2℃、p2压强下,平衡时H2的体积分数是______;平衡后再加入1mol CO,2mol H2,1mol CH3OH,则化学平衡会______(填“正向移动、逆向移动、不移动”)。
【答案】(1)
(2) 低温
(3)ACE
(4)
(5)
(6) 正向移动
【详解】(1)反应的焓变为:ΔH=反应物的总键能−生成物的总键能,则由表格数据可得:ΔH= (2×799 kJ/mol+3×436 kJ/mol)−(3×413 kJ/mol+358 kJ/mol +3×463 kJ/mol)=-80 kJ/mol;
(2)由方程式可知,反应①是熵减的放热反应,低温条件下反应(∆H –T∆S)小于0,能自发进行;由盖斯定律可知,反应①-反应②=反应③,则反应③的平衡常数为:;
(3)A.反应③是吸热反应,绝热容器中进行反应时容器温度降低,则反应容器内温度不再变化说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,A正确;
B.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,容积固定的密闭容器中反应时混合气体的密度始终保持不变,则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,B错误;
C.由题意可知,二氧化碳和氢气的物质的量之比为2:1,由方程式可知,二氧化碳和氢气的化学计量数之比为1:1,反应中二氧化碳和氢气的浓度之比增大,则容器内二氧化碳和氢气的浓度之比不再变化说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,C正确;
D.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,反应③是气体体积不变的反应,反应中混合气体的平均相对分子质量始终不变,则混合气体的平均相对分子质量保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,D错误;
E.反应③是气体体积不变的吸热反应,绝热容器中进行反应时容器温度降低,压强减小,则容器内压强不再变化说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,E正确;
故选ACE;
(4)由图可知,压强相同条件下,升高温度,一氧化碳的平衡转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,该反应为放热反应;平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,由图可知,A、B、C三点温度的高低关系为:A=B<C,则平衡常数的大小关系为:KA=KB>KC;
(5)由方程式可知,该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,由图可知,温度相同时,p2条件下一氧化碳的转化率大于p1条件下一氧化碳的转化率,则压强p2大于p1;由图可知,A、C两点均处于正逆反应速率相等的平衡状态,C点的压强大于A点、温度高于A点,压强越大,反应速率越快,温度越高,反应速率越快,所以A点的正反应速率 小于C点的逆反应速率;
(6)由图可知,在T2℃、p2压强下,一氧化碳的转化率为0.5,则平衡时一氧化碳的物质的量为:0.3 mol-0.3 mol×0.5=0.15 mol,由方程式可知,平衡时氢气、甲醇的物质的量分别为:0.4 mol-0.3 mol×0.5×2=0.1 mol、0.3 mol×0.5=0.15 mol,则氢气的体积分数为: ,反应的平衡常数为: ;平衡后再加入 1 mol一氧化碳、2 mol氢气、1 mol甲醇,则此时反应的浓度商为:Qc= ,反应的浓度商小于平衡常数,说明化学平衡会正向移动。
3.低碳烯烃是重要的化学品或有机反应中间体,探索多种合成方法极具意义。
Ⅰ.碘甲烷在一定条件下可在催化剂的作用下制取低碳烯烃,其反应机理如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)计算反应的ΔH =__________。
(2)反应ⅰ在__________(填“高温”或“低温”)条件下自发进行。
(3)向容积为1L的密闭容器中投入1molCH3I,发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体的物质的量分数的影响如图所示。
①其中曲线X表示的物质为__________(填分子式)。
②根据上述图像,下列对碘甲烷裂解反应体系的说法正确的有__________。
A.由曲线Y可知温度越高,催化剂的活性越强
B.体系中始终存在关系:
C.~之间,温度对反应ⅱ的影响小于对反应ⅱ的影响
D.达平衡时
③时,反应ⅱ的平衡常数Kx=__________。
(已知反应的,物质ⅰ的物质的量分数)
Ⅱ.丙烯可以通过氨氧化法制备重要工业原料丙烯腈(),其反应原理如下(反应ⅴ为副反应):
反应ⅳ:
反应ⅴ:
(4)时,向起始压强为的恒容密闭容器中,通入、和发生反应ⅳ、ⅴ,达到平衡时,容器内有,。计算:
①反应ⅳ的选择性__________ (写出计算过程,反应ⅳ的选择性。用含a、b的代数式表示);
②H2O(g)的分压__________。(用含a、b的代数式表示)
【答案】(1)-145.6
(2)高温
(3) BC 100
(4) (180+60a-80b)
【详解】(1)已知反应ii:;反应iii:,根据盖斯定律,目标反应 = 反应iii 反应ii,则;
(2)反应i:,正反应;反应后气体分子数目增多,。根据吉布斯自由能判据,低温时数值小,,反应不能自发;高温时足够大,可以满足,所以反应i在高温条件下自发进行;
(3)①反应i:,升温平衡正向移动,物质的量分数随温度升高持续增大,因此曲线Y代表;反应ii:、反应iii:,升温两个平衡逆向移动;低温阶段,反应i生成,转化生成,的量先上升;温度更高,反应ii逆向移动,被消耗,物质的量分数下降,所以曲线X代表;
②A.催化剂只在一定温度范围内活性高,温度过高,催化剂活性下降,不是温度越高活性越强,A错误;
B.根据碳原子守恒,初始所有碳原子均来自,每生成同时生成,生成同时生成,生成同时生成,始终满足,B正确;
C.之间,温度升高,物质的量分数明显增大,说明升温促进反应i正向生成;虽然升温会使放热的反应ii逆向,但是浓度增大,浓度变化对反应ii速率的影响,超过温度对反应ii速率的影响,C正确;
D.平衡时同时参与反应ii、反应iii两个消耗反应,两个反应消耗的比例不固定,不能得出,D错误;
③反应ii:,,条件下,,,因此;
(4)起始投料:,,。平衡时,剩余,剩余。设反应iv消耗为,反应v消耗为。列三段式为:反应ⅳ:;反应ⅴ:;总共消耗丙烯,总共消耗,得;
①反应iv选择性,代入,得;
②体系生成总物质的量,结合,代入得,代入,。恒温恒容,分压;起始总物质的量,起始压强,,则。
4.油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
① (平衡常数)
② (平衡常数)
③ (平衡常数)
(1)ΔH2 =_____________(需算出具体数值);______________(用含和的代数式表示)。
(2)若容器中只发生反应②,下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是________(填标号)。
A.断裂4 mol键的同时生成4 mol键
B.恒温恒容,和浓度之比不再变化
C.恒温恒压,混合气体的密度不再变化
D.恒容绝热,不再变化
(3)列举两种可提高反应②中转化率的措施____________________。
(4)在恒压密闭容器内,充入0.2mol(g)与0.4mol(g)只发生反应③。(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①请回答:比较压强:______(填“>”“<”或“=”),维持温度不变,向A点状态的容器中充入氩气,的转化率______(填“升高”“降低”或“不变”)。
②B点处,容器体积为2 L,则℃时该反应的平衡常数K=___________L/mol。
③比较A、B、C三点的平衡常数大小___________(用KA、KB、KC表示)。
【答案】(1)+261 kJ/mol
(2)CD
(3)增大浓度、及时移出生成物(或适当升高温度、减小压强,任意回答2条,合理即可)
(4)> 降低 200
【详解】(1)根据盖斯定律可得,反应②=反应①-反应③,,反应平衡常数。
(2)A.断裂4 mol键表示反应消耗1 mol,生成4 mol键表示反应生成4 mol,由反应②化学方程式可知两者均表示正反应速率,不能判断反应是否达到平衡状态,A不符合题意;
B.由反应②方程式可知反应中与物质的量变化量之比为1:4,恒温恒容条件下,两者浓度之比等于物质的量之比,始终为1:4,不能判断反应是否达到平衡状态,B不符合题意;
C.反应②气体总物质的量随着反应的进行而变化,反应物和生成物均为气体,容器内气体总质量不变,恒温恒压条件下,混合气体体积与气体总物质的量成正比,混合气体体积会发生变化,密度也随之变化,反应平衡时,混合气体总质量、气体体积保持恒定,混合气体密度保持不变,C符合题意;
D.由盖斯定律可得反应②焓变,恒容绝热条件下,随着反应的进行,容器内温度不断变化,反应平衡常数随之变化,当反应达到平衡状态时,容器内温度保持不变,不再改变,D符合题意;
故答案选CD;
(3)反应②,正反应为吸热反应、气体分子数增加,可通过增大浓度、及时移出生成物、适当升高温度、减小压强等操作使得反应平衡正向移动,增大反应②中的转化率;
(4)① 由已知信息反应③,正反应为气体分子总数减小的反应,相同温度下,增大压强,反应平衡向气体分子数减小的方向移动,即反应平衡正向移动,平衡转化率增大,因此可得压强大小关系为>;温度不变、恒压密闭容器中充入氩气,容器体积增大,容器内各气体浓度减小,反应平衡逆向(向气体分子数增加的方向)移动,转化率降低;
② B点平衡转化率为80%,则转化了,列三段式可得:
反应平衡常数。
③反应平衡常数只与温度有关,A、B点温度均为,反应平衡常数不变,即,由图像可知温度,反应③,正反应为放热反应、逆反应为吸热反应,温度升高,反应平衡逆向移动(向吸热反应方向移动),反应平衡常数减小,故。
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第二章
化学反应的方向、 限度与速率
第二节 化学反应的限度
第2课时 反应条件对化学平衡的影响
课标要点
1. 通过实验探究,认识浓度、压强、温度对化学平衡的影响;
2. 会借助Q 与 K 的相对大小判断平衡移动方向;
3. 能用勒夏特列原理解释平衡移动现象,建立调控反应限度的观念。
学习重难点
重点:
1. 平衡移动实质:v正≠v逆;浓度、压强、温度对平衡的影响;催化剂不使平衡移动
2. QK 定量判断平衡移动方向
难点:
1. 分清QK 定量分析与勒夏特列定性经验规律
2. 压强影响:区分压缩体积、恒容充惰性气体、恒压充惰性气体三种情形
3. 只有温度改变才改变 K,浓度压强只改变 Q
4. 理解 “减弱≠抵消”;多条件同时变化不能直接套用勒夏特列原理
知识点 化学平衡的移动
1.化学平衡的移动
(1)内容:受温度、压强或浓度变化的影响,化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程。
(2)图示表示
2.平衡移动方向的判断
(1)根据速率判断
①若v(正)>v(逆),则平衡 移动。
②若v(正)=v(逆),则平衡 移动。
③若v(正)<v(逆),则平衡 移动。
(2)根据结果判断
对于一个已达到化学平衡状态的反应,如平衡移动的结果使反应产物 更大,则称平衡正向移动或向右移动;反之,称平衡逆向移动或向左移动。特别提醒
反应速率改变时平衡不一定移动,但平衡移动时反应速率一定改变。
随学随练
1.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:,平衡时测得C的浓度为1 mol/L。若保持温度不变,将容器的体积压缩到原来的一半,再次达到平衡时,测得C的浓度变为1.8 mol/L。下列有关判断不正确的是
A. B.C的体积分数增大
C.B的转化率降低 D.混合气体的平均相对分子质量增大
2.下列平衡移动方向和现象判断正确的是
A.,加水,平衡逆向移动,溶液黄色变浅
B.,加入粉,平衡正向移动,溶液颜色变浅
C.,压缩容器体积,平衡不移动,气体颜色无变化
D.,升高温度,溶液由蓝绿色变为黄绿色
知识点 外界条件对化学平衡的影响
1.温度的影响
(1)实验
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57.2 kJ·mol-1
红棕色 无色
实验内容
实验现象
实验结论
将充有NO2的球形容器放入热水中
红棕色明显 (填“加深”或“变浅”,下同)
升高温度,平衡向 方向移动
将充有NO2的球形容器放入冷水中
红棕色明显
降低温度,平衡向 方向移动
(2)结论:
研究发现,升高温度,化学平衡向 方向移动;降低温度,化学平衡向 方向移动。
(3)原因:温度改变使 改变。
特别提醒
化学平衡移动,平衡常数不一定改变;平衡常数改变,平衡一定移动。
2.浓度的影响
(1)
(2)原因:浓度的改变导致 的改变,但K ,使Q≠K,从而导致平衡移动。
特别提醒
浓度的改变不一定会使化学平衡移动。
3.压强的影响
(1)Δvg=(化学方程式中 化学式前系数之和)-(化学方程式中 化学式前系数之和)。
(2)结论:Δvg=0 改变压强,化学平衡状态 ;
Δvg≠0 增大压强,化学平衡向化学方程式中气态物质化学式前系数 的方向移动。
(3)原因:压强改变导致 改变, 的改变导致 (Q)的改变,使Q≠K,从而导致平衡移动。
特别提醒
压强的改变只影响有气体参加或生成的可逆反应,增大压强时各气体组分的浓度变大,减小压强时各气体组合的浓度减小。
4.催化剂与化学平衡
催化剂能够 地改变正反应速率和逆反应速率,因此,它对化学平衡的移动没有影响。
5.外界条件对化学平衡的影响规律总结
(1)升高温度,有利于平衡向 移动
(2)改变浓度,若Q>K,平衡 移动;若Q<K,平衡 移动
(3)改变压强,若Q>K,平衡 移动;若Q<K,平衡 移动(对有气体参与的反应)
随学随练
1.下列说法正确的是
A.,平衡后,对平衡体系缩小容积,平衡向正反应方向移动,体系颜色比原平衡浅
B. ,稀溶液受热颜色变为黄绿色
C.达平衡后,加入少量固体,溶液红色变浅
D.,恒温恒容下,反应体系中气体的平均摩尔质量保持不变时,反应一定达到了平衡状态
2.下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.血红蛋白()可与氧气结合:,比更易和结合,当空气中的浓度大时,易造成人体缺氧,严重时导致死亡
B.一定温度下,密闭容器发生,平衡时的浓度等于,将容器体积缩小为原来的一半,达到新的平衡后,的浓度变为
C.,工业上将钾蒸气从反应混合体系中分离出来,以制备金属钾
D.溴水中有下列平衡,当加入少量硝酸银固体后,溶液颜色变浅
知识点 勒夏特列原理(也称为化学平衡移动原理)
1.内容: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。
2.注意事项
(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的难溶电解质的沉淀溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析;
(2)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。
3.应用:在化学工业和环境保护等领域有十分重要的应用。根据化学平衡移动原理,可以更加科学、有效地调控和利用化学反应,尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
随学随练
1.下列现象不能用勒夏特列原理解释的是
A.由、组成的平衡体系缩小体积后颜色变深
B.向含有的红色溶液中加适量铁粉,振荡后溶液红色变浅
C.新制氯水中加入少量后,溶液漂白性增强
D.向橙红色的酸性溶液中滴入少量浓NaOH溶液后,溶液黄色加深
2.下列说法不能用勒夏特列原理解释的是
A.向浓氨水中加入氢氧化钠固体产生刺激性气味的气体
B.对平衡体系加压,气体颜色变深
C.实验室制备氯气时,用饱和食盐水除去中的HCl,可减少的损失
D.工业制取金属钾,选取合适的温度,使K变成蒸气从体系中逸出
拓展 浓度对化学平衡的影响
1.实验探究
(1)实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡:
Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
(2)实验步骤、现象和结论
实验
步骤
实验
现象
a试管
b试管
c试管
溶液呈红色,起对照作用
溶液颜色变浅
溶液颜色加深
解释及
结论
b试管中加入铁粉后,发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,c(Fe3+)减小,Fe(SCN)3的浓度减小,溶液颜色变浅,即化学平衡向逆反应方向移动;
c试管中加入KSCN溶液后,c(SCN-)增大,Fe(SCN)3的浓度增大,溶液颜色加深,即化学平衡向正反应方向移动
2.化学平衡的移动
在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直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叫做化学平衡的移动。
3.浓度对化学平衡的影响
(1)影响规律:当可逆反应达到平衡时,在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),平衡向正反应方向移动;同理,如果减小反应物浓度(或增大生成物浓度),平衡向逆反应方向移动。
(2)图示分析
平衡向正反应方向移动
平衡向逆反应方向移动
4.浓度商(Q)与平衡常数(K)的关系
在等温条件下,对于一个已达到化学平衡的反应,当改变反应物或生成物的浓度时,根据浓度商与平衡常数的大小关系,可以判断化学平衡移动的方向。
(1)当Q=K时:可逆反应处于平衡状态。
(2)当Q<K时:化学平衡向正反应方向移动,直至达到新的平衡状态。
(3)当Q>K时:化学平衡向逆反应方向移动,直至达到新的平衡状态。
活学活用
1.下列现象不能用化学平衡移动原理解释的是
A.FeCl3与KSCN的混合溶液中加入少量铁粉,红色变浅
B.向K2Cr2O7溶液中滴加几滴浓硫酸,橙色加深
C.2NO2(g)⇌N2O4(g) <0,将装有NO2的玻璃球浸入热水中,红棕色变深
D.2HI(g)⇌H2(g)+I2(g),达平衡后缩小容器容积可使体系颜色变深
2.下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
B.打开汽水瓶盖,有大量气泡冒出
C.工业上,反应 在高温下进行
D.在pH等于3的醋酸溶液中加入少量固体,溶液的pH增大
拓展 压强对化学平衡的影响
1.实验探究
(1)实验原理
NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
(红棕色) (无色)
(2)实验装置、操作、现象及结论
实验
装置
实验操
作及现
象
体系压强减小
体系压强增大
活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处
活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处
气体颜色先变浅又逐渐变深
气体颜色先变深又逐渐变浅
解释及
结论
把注射器的活塞往外拉,管内容积增大,气体的压强减小,浓度减小,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的NO2。把注射器的活塞往里推,管内容积减小,气体的压强增大,浓度增大,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的NO2
2.压强对化学平衡的影响规律(其他条件不变)
(1)有气体参与
①增大压强(减小容器的容积),会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;
②减小压强(增大容器的容积),会使化学平衡向气体体积增大的方向移动;
③反应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。
(2)无气体参与:当平衡混合物中都是固态或液态物质时,改变压强后化学平衡一般不发生移动。
3.“惰性”气体对化学平衡的影响
(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0;
①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,充入氦气,由于体系内压强恒定,体积必增大,使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小,平衡向左移动(相当于减压)。
②在恒温、恒容下,充入氦气时,平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体,虽平衡体系内的总压强增加,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。
(2)对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0;充入“惰性”气体,虽然压强或浓度发生变化,但平衡不移动。
4.压强对化学平衡影响的v-t图像分析[以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例]
(1)若m+n>p+q
(2)若m+n<p+q
(3)若m+n=p+q
活学活用
1.下列叙述与图像对应正确的是
A.由图1可知,、满足反应:
B.图2是温度和压强对反应影响的示意图,则、、均为气态
C.图3表示与溶液的反应速率时间图像,其中段速率增大的原因可能是产生的大量微小原电池加速了反应
D.图4表示反应起始时投入的物质的量与平衡时百分含量的关系示意图,、、三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是点
2.固态的分解反应为:,某温度达平衡时总压强。该温度下,刚性密闭容器中放入固体,达平衡后固体仍大量存在。下列说法正确的是
A.当的体积分数不变可以判断此反应达平衡
B.缩小容器体积,再次平衡后总压强增大
C.
D.加入固体,再次平衡后,总压强增大
拓展 温度对化学平衡的影响
1.温度对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理:NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
(红棕色) (无色)
②实验装置、现象与结论
实验
装置
实验
现象
浸泡在热水中
浸泡在冰水中
烧瓶内红棕色加深
烧瓶内红棕色变浅
解释及
结论
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;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
(2)温度对化学平衡的影响规律
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。
(3)温度对化学平衡影响的v-t图像分析
aA+bBcC+dD ΔH<0
aA+bBcC+dD ΔH>0
活学活用
1.一定条件下,银催化剂表面上存在反应:2Ag2O(s)4Ag(s)+O2(g) ΔH>0。下图为非平衡状态Ⅰ一定条件平衡后经2次条件改变达到平衡状态的过程:
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,下列叙述正确的是
A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B.压强:状态Ⅱ>状态Ⅲ
C.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),则Q(Ⅰ)=2K(Ⅲ) D.逆反应的速率:v(Ⅰ)<v(Ⅳ)
2.在2L恒容密闭容器中,充入2.0molNO和2.0mol在一定条件下发生反应,测得平衡体系中NO、物质的量分数(x%)与温度的关系如图所示。下列说法错误的是
A.升高温度,正、逆反应速率均增大
B.b点化学平衡常数为0.5
C.在温度下达到平衡时,的平衡转化率为66.7%
D.若该反应在绝热恒容容器中进行,达到平衡所需时间比在恒温()容器中更短
题型 浓度对平衡移动的影响
▌例1 为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案中设计或结论不正确的是
选项
影响因素
方案设计
现象
结论
A
温度
将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜色变深
升高温度,平衡向吸热反应方向移动
B
浓度
向已加入5 mL 0.005 mol/L 溶液和5 mL 0.015 mol/L KSCN溶液的试管中,再加入少量铁粉
溶液红色变浅
减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动
C
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar
气体颜色不变
恒温恒容通入惰性气体,装置内压强增大,但是平衡不移动
D
催化剂
向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L 溶液,水浴加热
上层液体逐渐减少
使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
解题贴士
1. 转化率变化
向体系中加入某一种反应物:平衡正向移动。
新加的这种反应物转化率下降;另一反应物转化率提高。
易错:平衡正向移动,不一定所有反应物转化率都变大。
2. 物质百分含量变化 :增加一种反应物,正向移动:生成物百分含量不一定增大。新增反应物总量变多,体系总物质的量增大,
要看两个因素竞争。
3. 瞬间速率变化
增大反应物浓度:瞬间v正骤增,v逆不变;之后v正减小、v逆增大,建立新平衡。
减小反应物浓度:瞬间v正骤减,v逆不变。
图像题关键点:浓度改变时刻,一条速率线突变,另一条速率线连续不跳变。
4. 纯固体、纯液体增加/减少 :改变固体量,浓度视为常数,Q 不变,平衡不移动!
易错坑:多加固体反应物,平衡不移动。
▌对点练1-1 溶液中某光学活性卤化物的消旋反应为:。一定温度下,X和Y的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.内,Y的化学反应速率为
B.时,X的消耗速率大于生成速率
C.加入合适的催化剂,可同时提高X的消耗速率及平衡转化率
D.反应到达平衡状态后,增大X的浓度,平衡正向移动,平衡常数不变
▌对点练1-2 向一恒容密闭容器中加入1mol CH4和反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.该反应ΔH>0 B.投料比:x1>x2
C.平衡常数:Kb=Kc>Ka D.a点CO体积分数大于c点
题型 压强对平衡移动的影响
▌例2 在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得B的浓度为0.50 mol/L。保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再次达平衡时,测得B的浓度为0.30 mol/L。下列有关判断正确的是
A. B.平衡向正反应方向移动
C.B的转化率升高 D.C的体积分数减小
解题贴士
1. 先看条件:是改变容器体积?还是充惰性气体?分清恒容还是恒压。
2. 若是充惰性气体: 恒容→浓度不变→平衡不动; 恒压→体积变化→相当于减压。
3. 若无惰性气体,改变体积压强:比较方程式两边气体计量数总和,固体液体不计入。
4. 恒温下 K 不变,压强变化改变 Q,用 Q 与 K 大小也可以判断移动方向。
▌对点练2-1合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将和充入密闭容器中反应,平衡后混合物中氨的物质的量分数()随温度、压强变化如图所示。下列说法正确的是
A.点达到平衡时氢气的分压为
B.压强大小关系为
C.点的平衡常数(以物质的量浓度计算)
D.点的体积分数为
▌对点练2-2在一定条件下,容积为的容器中充入与,在催化剂作用下发生反应 。下列措施不能使减小的是
A.降低温度
B.充入使体系的总压增大
C.恒温恒容下再充入
D.恒温恒容下再充入和
题型 温度对平衡移动的影响
▌例3逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应I:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H>0
反应II:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ∆H<0
在恒容条件下,按V(CO2):V(H2)=1:1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示,下列说法正确的是
A.M点,反应I的化学平衡常数K=1
B.N点,n(CH4)+n(CO)=3n(H2O)
C.其他条件不变,在400~700℃范围,平衡时H2O的物质的量随温度的升高而增多
D.其他条件不变,在400~700℃范围,增大压强,平衡时CO的体积分数保持不变
解题贴士
1. K 的变化
升温:吸热方向 K 变大;放热方向 K 变小。
浓度、压强改变 K 不变;只有温度改变 K。
2. 速率时间图像题
温度改变:v正、v逆同时瞬间突变。 升温:正逆速率一起瞬间变大;降温:正逆速率一起瞬间变小。
区分:压强改变速率同升同降;温度改变也是同升同降,但温度会改变 K,新平衡和旧平衡 K 不一样。
3. 转化率、百分含量
升温平衡向吸热方向移动:吸热方向反应物转化率提高;该方向产物百分含量增大。
▌对点练3-1 向恒容密闭容器中通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g),发生反应:。不同温度(、)下,测得随时间(t)的变化曲线如图所示。
下列说法不正确的是
A.达到平衡的时间:,可推断温度:
B.该反应为吸热反应且平衡时,可推断温度:
C.时,向容器中充入氮气,则平衡时
D.时,CH4的平衡转化率
▌对点练3-2 将SiCl4转化为SiHCl3有三种途径,其反应原理如下:
①
②
③
已知:反应的与温度的关系如图1所示;反应②在不同温度下反应相同的时间,SiCl4的转化率随温度变化关系如图2所示。
下列说法错误的是
A.反应①自发进行的最低温度是
B.温度升高,反应③的平衡常数K变小
C.图2中反应速率:
D.图2中A、B、C三点对应温度下的平衡常数K:
题型 综合考查平衡移动的影响因素
▌例4某密闭容器中充入1 mol CO和发生反应:,平衡时测得混合气体中的物质的量分数与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.a点和b点对应的温度
B.a点CO的物质的量分数为40%
C.恒温恒容时,混合气体的密度不随时间变化而变化说明反应达到化学平衡状态
D.若达平衡后,再充入1 mol CO和的转化率可能增大
▌对点练4-1 工业上利用一氧化碳和水蒸气在一定条件下发生的反应来制取氢气:,某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应,获得数据如下,下列说法错误的是
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达平衡的时间/min
达平衡时体系能量的变化
CO
①
1
4
0
0
放出热量:32.8 kJ
②
2
8
0
0
放出热量:Q
A.容器①中反应达到平衡时,生成的物质的量为0.8 mol
B.容器①体积变为原来的一半,CO的转化率不变
C.容器②中反应的平衡常数
D.容器②中反应达到平衡状态后,放出的热量
▌对点练4-2 一定温度下,向体积相同的甲、乙两容器中分别充入等物质的量的,发生反应:。甲装置保持压强不变,乙装置保持容积不变,一段时间后甲乙装置相继达到平衡状态。下列说法中错误的是
A.达到平衡所需的时间甲>乙
B.甲、乙装置达平衡时,氨气的体积分数甲<乙
C.甲装置达到平衡后,再向甲装置按比例1:3通入和,再次达平衡后的体积分数将不变
D.乙装置达到平衡后,再向乙装置通入一定量的,再次达到平衡后的体积分数不变
基础通关
1.对于反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g),在一定条件下达到平衡状态。下列说法中,正确的是
A.增大A的浓度,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大
B.增大A的浓度,平衡向正反应方向移动,B的转化率增大
C.增大压强,平衡不移动,各物质的浓度不变
D.升高温度,平衡一定向正反应方向移动
2.汽车尾气是城市空气的主要污染源,利用可以将尾气中的NO还原为: 。其他条件不变时,下列说法正确的是
A.改变催化剂,平衡不移动 B.增大压强,平衡常数增大
C.升高温度,平衡正向移动 D.移走,平衡不移动
3.CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃,101kPa下,。反应达到平衡时改变条件,能使速率增大且平衡向正反应方向移动的是
A.分离出 H2O(g) B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒压下充入惰性气体
4.对于可逆反应 ,升高温度,平衡移动的方向是
A.正向移动 B.逆向移动 C.不移动 D.无法判断
5.下列事实中,能用勒夏特列原理解释的有多少个
①夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出大量气体
②实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
③将盛有和混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体的颜色变浅
④合成氨时,将氨液化分离,可提高原料利用率
A.1 B.2 C.3 D.4
6.对于合成氨反应:,下列措施不能增大氮气平衡转化率的是
A.压缩反应体系的容积 B.使用高效催化剂
C.将氨气液化分离 D.降低反应体系温度
7.下列事实中不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业制金属钾:,选取适宜的温度,使K从反应混合物中分离出来,有利于K的生成
B.反应(正反应放热),平衡后,升高温度体系颜色变深
C.对于,达到平衡后,缩小容器容积可使体系颜色变深
D.光照新制氯水时,溶液的颜色逐渐变浅
素养提升
1.下列说法正确的是
A.改变某一条件,使平衡正向移动,则反应物的转化率一定增大
B.已知反应:,在密闭的反应炉内达到平衡后,若其他条件均不改变,将反应炉体积缩小一半,则达到新平衡时CO2(g)的浓度将升高
C.在一定条件下,在密闭容器中通入一定量的NO2,达到平衡后,保持恒温恒容,再通入一定量N2O4,平衡逆向移动,且达到新平衡时NO2的百分含量减小
D.增大压强(压缩体积),若平衡先逆向移动,后又正向移动,则高压下反应物至少有一种变为非气态
2.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是
A.含酚酞的氨水溶液,微热后红色变深
B.向新制氯水中加入适量硝酸银固体,溶液颜色变浅
C.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
D.H2(g)、Br2(g)和HBr(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
3.下列操作或事实不能用平衡移动原理解释的是
A.重铬酸钾溶液中滴加NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
B.反应,增大体积使体系压强减小时体系颜色变浅
C.氯水在光照条件下颜色变浅,最终变为无色
D.用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,可减少Cl2的损失
4.甲醇是一种重要的化工原料,具有开发和应用的广阔前景。
Ⅰ.研究表明,二氧化碳与氢气反应可以合成甲醇,反应为:,。
(1)该反应的___________(填“>”“<”或“=”)0。
(2)有利于提高平衡时转化率的措施有___________(填字母)。
A.使用催化剂 B.缩小体积,增大压强
C.增大和的初始投料比 D.适当降低温度
Ⅱ.工业上使用水煤气(CO与的混合气体)合成甲醇,反应为:。
(3)CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①、的大小关系是___________(填“>”“<”或“=”)。
②A、B、C三点的平衡常数、、的大小关系是___________。
③下列叙述能说明上述反应已达到化学平衡状态的是___________(填标号)。
A.的体积分数不再改变
B.
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.同一时间内,消耗0.04 mol ,生成0.02 mol
(4)在温度为的条件下,往一容积为2 L的密闭容器中,充入0.3 mol CO与0.4 mol 发生反应生成,平衡时,测得物质的量为0.15 mol。
④化学平衡常数 = ___________。
⑤若以不同比例投料,测得某时刻各物质的浓度,CO为0.1 mol/L、为0.2 mol/L、为0.2 mol/L,此时___________(填“>”“<”或“=”)。
迁移创新
1.实验室利用反应,模拟实现汽车尾气的无害化处理。
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。
(2)容器中的该反应已达到平衡,在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积,平衡_________移动(选填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不”)。
(3)一定温度下,在容积为2 L的恒容密闭容器中加入物质的量均为1 mol的NO(g)和CO(g),测得容器内压强(P)随时间(t)的变化如图所示。
①a点正反应速率___________(填“>”“<”或“=”)逆反应速率。
②随时间推移,容器内压强逐渐减小的原因是________________________________________________。
③该温度下平衡时,该反应的K值为_____________。
④CO的平衡转化率为_________________。
⑤平衡时,的体积分数为_________________。
2.2030年实现“碳达峰”,2060年达到“碳中和”的承诺,体现了我国对大气治理的责任。
Ⅰ.已知几种共价键的键能数据如下:
共价键
C=O
H-H
C-H
C-O
O-H
键能/(kJ·mol-1)
799
436
413
358
463
(1)根据键能数据计算反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH等于______。
Ⅱ.二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。(K为化学平衡常数)
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0 K1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 K2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0 K3
(2)反应①自发进行的条件是______(“高温”或“低温”或“任意温度”)。K3=______(用含K1、K2的式子表示)。
(3)将2mol CO2和1mol H2充入某容积不变的绝热密闭容器中,只发生反应③。下列能判断反应③达到平衡的是______。
A.容器内温度不再变化
B.混合气体的密度保持不变
C.容器内CO2和H2两种气体的浓度之比不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
E.容器内压强不再变化
Ⅲ.研究表明CO和H2在一定条件下可以合成甲醇,反应的化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。往一容积为2 L的密闭容器内,充入0.3 mol CO与0.4 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
(4)A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC由大到小关系是______(填“>”“<”或“=”)。
(5)A点的正反应速率______(填“>”或“<”)C点的逆反应速率。
(6)上述投料在T2℃、p2压强下,平衡时H2的体积分数是______;平衡后再加入1mol CO,2mol H2,1mol CH3OH,则化学平衡会______(填“正向移动、逆向移动、不移动”)。
3.低碳烯烃是重要的化学品或有机反应中间体,探索多种合成方法极具意义。
Ⅰ.碘甲烷在一定条件下可在催化剂的作用下制取低碳烯烃,其反应机理如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)计算反应的ΔH =__________。
(2)反应ⅰ在__________(填“高温”或“低温”)条件下自发进行。
(3)向容积为1L的密闭容器中投入1molCH3I,发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体的物质的量分数的影响如图所示。
①其中曲线X表示的物质为__________(填分子式)。
②根据上述图像,下列对碘甲烷裂解反应体系的说法正确的有__________。
A.由曲线Y可知温度越高,催化剂的活性越强
B.体系中始终存在关系:
C.~之间,温度对反应ⅱ的影响小于对反应ⅱ的影响
D.达平衡时
③时,反应ⅱ的平衡常数Kx=__________。
(已知反应的,物质ⅰ的物质的量分数)
Ⅱ.丙烯可以通过氨氧化法制备重要工业原料丙烯腈(),其反应原理如下(反应ⅴ为副反应):
反应ⅳ:
反应ⅴ:
(4)时,向起始压强为的恒容密闭容器中,通入、和发生反应ⅳ、ⅴ,达到平衡时,容器内有,。计算:
①反应ⅳ的选择性__________ (写出计算过程,反应ⅳ的选择性。用含a、b的代数式表示);
②H2O(g)的分压__________。(用含a、b的代数式表示)
4.油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
① (平衡常数)
② (平衡常数)
③ (平衡常数)
(1)ΔH2 =_____________(需算出具体数值);______________(用含和的代数式表示)。
(2)若容器中只发生反应②,下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是________(填标号)。
A.断裂4 mol键的同时生成4 mol键
B.恒温恒容,和浓度之比不再变化
C.恒温恒压,混合气体的密度不再变化
D.恒容绝热,不再变化
(3)列举两种可提高反应②中转化率的措施____________________。
(4)在恒压密闭容器内,充入0.2mol(g)与0.4mol(g)只发生反应③。(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①请回答:比较压强:______(填“>”“<”或“=”),维持温度不变,向A点状态的容器中充入氩气,的转化率______(填“升高”“降低”或“不变”)。
②B点处,容器体积为2 L,则℃时该反应的平衡常数K=___________L/mol。
③比较A、B、C三点的平衡常数大小___________(用KA、KB、KC表示)。
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