专题04 化学平衡及其影响因素(期中培优讲义)高二化学上学期人教版
2026-10-20
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内容正文:
专题04 化学平衡及其影响因素
易错题避坑清零
一、化学平衡状态判断误区
二、平衡常数与浓度商误区
三、外界条件对平衡影响误区
四、转化率、投料比与平衡移动误区
五、化学平衡图像误区
拉分题思维拆解
一、化学平衡状态的判断
二、化学平衡的影响因素
三、化学平衡常数
四、转化率及其计算
五、化学平衡图像分析
压轴题满分破局
培优练三维突破
易错通关 / 思维拔高 / 压轴攻坚
一、化学平衡状态判断误区
1.误认为平衡时反应停止。
正解:化学平衡是动态平衡,v正=v逆≠0,反应仍在进行,各组分浓度保持不变。
2.误认为平衡时各组分浓度相等。
正解:平衡时各组分浓度保持不变,但不一定相等,也不一定等于化学计量数之比。
3.正、逆反应速率相等判断错误。
正解:必须用同一物质表示:v正(A)=v逆(A);若用不同物质,要按化学计量数折算,如v正(A)/m=v逆(B)/n。
4.把“恒量”当作平衡标志。
正解:只有“变量不变”才能判断平衡。若某物理量在反应过程中始终不变,如恒容全气体反应中密度不变,则不能作平衡标志。
5.忽略条件对平衡的影响。
正解:平衡是在一定条件下建立的。温度、浓度、压强等条件改变,原平衡可能被破坏并发生移动。
【易错典例1】(26-27高二上·浙江·阶段检测)恒容绝热密闭容器中,发生反应:,下列状态可表明该反应达到平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度不再变化
B.若单位时间内生成的同时,消耗
C.在某个时刻,体系中、、的浓度相等
D.容器内的压强不再变化
【易错典例2】(26-27高二上·宁夏银川·阶段检测)在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应:。下列不能说明反应达到平衡状态的是
A.气体的压强不再变化 B.混合物的密度不再变化
C.的体积分数不再变化 D.各物质的质量不再变化
二、平衡常数与浓度商误区
6.平衡常数表达式写错。
正解:固体、纯液体不写入K表达式;水溶液中水不写;气体、溶质用浓度,系数作为指数。如mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),K=c^p(C)·c^q(D)/[c^m(A)·c^n(B)]。
7.误认为K受浓度、压强、催化剂影响。
正解:K只与温度有关。浓度、压强、催化剂改变时,K不变,但Q可能改变,从而引起平衡移动。
8.Q与K判断方向用错。
正解:Q<K,反应正向进行;Q=K,达到平衡;Q>K,反应逆向进行。Q的表达式与K相同,但用任意时刻浓度。
9.方程式变形时K不会变。
正解:逆反应K′=1/K;方程式系数乘n,K′=K^n;两方程式相加,K相乘;相减,K相除。
10.把K变化与平衡移动混淆。
正解:温度改变,K一定改变;浓度、压强改变,K不变,但平衡可能移动。
【易错典例1】(26-27高二上·河北邢台·阶段检测)可逆反应达到平衡状态后,在恒温恒容条件下向容器中仅再加入少量。下列说法错误的是(为平衡常数,为浓度商)
A.的产量增大
B.的物质的量减小
C.该反应再次达到平衡过程中,且
D.的平衡转化率增大
【易错典例2】(26-27高二上·重庆渝中·阶段检测)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应①:
反应②:
在恒容条件下,按相同物质的量投入CO2和H2进行反应,平衡时含碳物质的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.当混合气体密度不再变化时,体系中反应均达到平衡
B.N点H2O的压强是CH4的3倍
C.M点反应①的平衡常数
D.若按起始量的两倍投入CO2和H2,图中交点位置不变
三、外界条件对平衡影响误区
11.增加固体或纯液体反应物,认为平衡移动。
正解:固体、纯液体浓度视为常数,增加其量一般不影响平衡。
12.充入惰性气体,认为平衡一定移动。
正解:恒温恒容充惰性气体,反应物、生成物浓度不变,平衡不移动;恒温恒压充惰性气体,体积增大,各组分浓度降低,相当于减压,平衡向气体分子数增多方向移动。
13.压强对任何反应都有影响。
正解:压强主要影响有气体参加且气体分子数改变的反应。若反应前后气体分子数相等,改变压强平衡不移动。
14.升温平衡向放热方向移动。
正解:升温平衡向吸热方向移动;放热反应升温K减小,吸热反应升温K增大。
15.催化剂能使平衡移动。
正解:催化剂同等降低正、逆反应活化能,只加快反应速率,缩短达到平衡时间,不改变平衡状态、转化率和K。
16.勒夏特列原理理解成“抵消”。
正解:平衡移动只能减弱外界条件的改变,不能完全抵消。如升温后,新平衡温度仍高于原平衡。
【易错典例1】 (26-27高二上·北京西城·阶段检测)下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.血红蛋白(Hb)可与氧气结合:,CO比更易和Hb结合,当空气中的CO浓度大时,易造成人体缺氧,严重时导致死亡
B.在和组成的体系中:,恒温缩小容积,平衡后气体颜色比原平衡深
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.工业上生产硫酸过程中,通入过量空气以提高的转化率
【易错典例2】(26-27高二上·吉林长春·阶段检测)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.实验室收集氯气时,常用排饱和食盐水的方法
B.向溶液中加入一定量碳酸钙,溶液变为红褐色
C.压缩装有HI、、的平衡体系的密闭容器,装置内气体颜色加深
D.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,混合气体颜色变浅
原理解释,D不符合题意;故选C。
四、转化率、投料比与平衡移动误区
17.平衡正向移动,反应物转化率一定增大。
正解:不一定。对于多种反应物,增加A的浓度,平衡正向移动,B的转化率升高,但A自身转化率通常降低。
18.按化学计量数投料,各反应物转化率都最大。
正解:不一定。实际生产中常增加廉价反应物浓度,以提高另一种反应物的转化率。
19.可逆反应能完全转化。
正解:可逆反应有限度,反应物转化率小于100%,平衡时反应物和生成物共存。
20.恒容按原比例增加所有气体反应物,相当于加压。
正解:对于气体反应,按原比例增加所有气体反应物,恒容时相当于加压。若气体分子数改变,平衡向气体分子数减少方向移动;若不变,平衡不移动。
【易错典例1】 (26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)N2O无害化处理的一种方法为,在一定容积的密闭容器中发生此反应,N2O的转化率如图所示,若N2O起始浓度为1 mol/L,下列说法错误的是
A.升高温度,有利于提高N2O的转化率
B.a、c两点中,N2的物质的量浓度相等
C.在恒温恒容的条件下,向容器中充入Ar,N2O的平衡转化率不发生改变
D.若b点反应达到平衡状态,的体积分数为20%
【易错典例2】 (26-27高二上·宁夏银川·阶段检测)某温度下,在恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g),反应进程如下图所示。下列说法正确的是
A.图中两曲线相交时,A和B的平均反应速率相等
B.0~2 s内,D的平均反应速率为0.10mol·L-1·s-1
C.12 s 时,B的转化率为60%
D.反应进行过程中,v(B):v(C)=2:1
五、化学平衡图像误区
24.“先拐先平”判断错。
正解:先达到平衡,说明反应速率快,对应温度高、压强大或使用了催化剂;再根据平衡时某组分含量判断平衡移动方向。
25.只凭图像斜率判断平衡。
正解:c-t图像中斜率表示速率,水平线表示平衡;v-t图像中看突变后正、逆速率相对大小,v正>v逆则正向移动。
26.多变量图像不会分析。
正解:采用“定一议二”,先固定一个变量,再讨论另一个变量对平衡的影响。
27.催化剂图像判断错。
正解:使用催化剂后,达到平衡时间缩短,但平衡时各组分含量不变。
【易错典例1】 (26-27高二上·湖南衡阳·阶段检测)在容积为1 L的恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下:,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.点时反应还未达到平衡状态 B.点的转化率为20%
C.上述反应的 D.点反应的平衡常数为182.25
【易错典例2】 (25-26高二上·广东广州·期末)一定条件下,将NO(g)和(g)按物质的量之比充入反应容器,发生反应: 。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如下图所示。下列说法正确的是
A.
B.
C.400℃、条件下,的平衡转化率为40%
D.400℃时,该反应的化学平衡常数的数值为
一、化学平衡状态的判断
① 本质判据:v正=v逆≠0,且各组分浓度(或含量)保持不变。
② 浓度商判据:Q=K时达平衡;Q<K时正向进行;Q>K 时逆向进行。
③ 间接标志:某物理量“变→不变”才能作为判据;若该量在反应过程中始终不变,则不能用于判断。
【思维拆解 】判断任一物理量能否作为标志,先看它是否随反应进行而变化:恒温恒容下气体总物质的量不变的反应,压强始终不变,故压强不能作判据;恒温恒压下,密度若随反应改变且最终稳定,则可作判据。可逆反应不能进行到底,平衡时反应物与生成物共存。
易错提醒:不要一看到“浓度相等”就判平衡,浓度比等于计量数比同样不能说明平衡;平衡是动态的,v正=v逆v正=v逆 指同一物质的正、逆反应速率相等,不同物质须换算为同一物质后比较。
【拉分典例1】(26-27高二上·安徽宣城·阶段检测)硫氢化铵常被用来检测金属离子,将置于密闭容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解达到平衡:。下列不能说明该化学反应达到平衡状态的是
A.与的浓度不变 B.密闭容器中同时存在和
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中压强不再变化
【拉分典例2】 (26-27高二上·河南开封·阶段检测)在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应已达到平衡状态的是
A.容器内压强不再随时间变化
B.混合气体的密度不再随时间变化
C.单位时间内生成的同时消耗
D.Y的体积分数不再随时间变化
二、化学平衡的影响因素
勒夏特列原理:改变一个条件,平衡向减弱该改变的方向移动,但只能减弱、不能消除。
浓度:增大反应物浓度,平衡正向移动。
温度:升温向吸热方向移动。
压强:增大压强向气体分子数减小的方向移动(仅对 m+n≠p+q的反应)。
催化剂同等程度加快正、逆反应速率,不移动平衡,只缩短达到平衡的时间。
【思维拆解】先判断反应是否为气体分子数可变的反应,再判断条件改变是否真正改变了“参与反应的各物质的浓度或分压”。恒温恒容充入惰性气体:总压增大,但各反应物分压不变,平衡不移动;恒温恒压充入惰性气体:体积增大,各组分分压减小,相当于减压,平衡向气体分子数增大的方向移动。压强对固体或纯液体不出现在平衡关系中的反应,通常不产生移动效应。
易错提醒:勒夏特列原理仅适用于已达平衡的可逆反应;不可逆过程、未达平衡的体系不能套用。催化剂、气体分子数不变的反应改变压强,均不能用勒夏特列原理解释“移动”。
【拉分典例1】(26-27高二上·北京海淀·阶段检测)下列事实不可以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.将球浸泡在热水中,红棕色变深
C.压缩的平衡体系,体系颜色加深
D.溶液中存在:,滴加少量浓硫酸,冷却到室温后橙色变深
【拉分典例2】(26-27高二上·广东梅州·阶段检测)反应在某温度下达到平衡,下列各种情况不会使平衡发生移动的是
A.移走一部分固体 B.温度、容积不变时,通入气体
C.容器体积不变,充入气体 D.保持压强不变,充入氦气
三、化学平衡常数
对 mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)。K只受温度影响,与浓度、压强、催化剂无关。K越大,正反应进行程度越大。气体反应也可用分压表示 Kp,各气体分压以其计量数为指数,固体、纯液体不写入表达式。
【思维拆解】书写 K必须与具体方程式一一对应:方程式系数加倍,K 变为原 K的平方;逆写方程式,K变为倒数;两反应相加,总 K等于分 K 之积;相减则等于分 K之商。纯固体、纯液体及稀溶液中水的浓度视为常数,不写入 K表达式。多重平衡体系中,总反应的 K由各分步反应的 K组合得到。
易错提醒:K表达式中的浓度一定是平衡浓度,不能用起始浓度或任意时刻浓度;同一反应不同温度下 K 不同,比较 K时必须指明温度。Kp中各组分用分压,不能混入浓度。
【拉分典例1】(26-27高二上·湖南长沙·阶段检测)某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol a和2 mol b进行如下反应: ΔH>0,10 min后反应达到平衡,测得生成1.6 mol c 。下列说法正确的是
A.10 min内,用a表示的平均反应速率为0.12 mol/(L·min)
B.升高该体系的温度,化学平衡常数减小
C.该反应的化学平衡常数表达式为
D.平衡时,密闭容器中b的体积分数是25%
【拉分典例2】(26-27高二上·云南大理·阶段检测)t℃时,在容积不变的密闭容器中发生反应:,各组分在不同时刻的浓度如表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/()
0.2
0.4
0
5 min末浓度/()
0.15
m
n
平衡浓度/()
0.1
0.1
0.2
下列说法不正确的是
A.
B.t℃时,该反应的平衡常数为400
C.增大平衡后的体系压强,v(正)增大,v(逆)减小,平衡向正反应方向移动
D.前5 min内,用Z的变化量表示的平均反应速率
四、转化率及其计算
反应物转化率 α=转化量起始量×100%;
产物产率 =实际产量理论产量×100%=理论产量实际产量×100%。
平衡常数、转化率、平衡浓度之间的定量桥梁是“三段式”:起始量、转化量、平衡量。
【思维拆解】列三段式时,转化量之比等于化学计量数之比,这是贯穿计算的核心约束。温度或压强使平衡正向移动,反应物转化率通常增大;但“增大一种反应物浓度”对转化率的影响具有方向不对称性:本身转化率减小,其他反应物转化率增大。若按原比例同倍数增大所有反应物浓度,则等效于加压,转化率变化取决于 m+n与 p+q的相对大小。
易错提醒:转化率与产率不是同一概念:转化率针对反应物,产率针对目标产物;原料利用率高不等于目标产物选择性高。多反应并存时,不能用某一反应物的总转化量直接计算某一产物的产率。
【拉分典例1】(26-27高二上·安徽宣城·阶段检测)时,在恒容密闭容器中充入和 ,发生反应: ,时反应达到平衡,此时测得容器内混合气体中的物质的量为。则下列说法错误的是
A.前内,
B.时,
C.的平衡转化率为75%
D.时,该反应的平衡常数
【拉分典例2】26-27高二上·河北·阶段检测)一定温度下,在一个恒容密闭容器中通入,进行反应,反应过程中容器内的压强随着时间变化如下表所示。下列说法错误的是
时间/min
0
10
20
30
40
50
压强/MPa
160
140
130
125
124
124
A.前内,反应的平均速率
B.达到平衡时,的平衡转化率为
C.达到平衡时,与的物质的量比为
D.在该条件下,化学平衡常数为
五、化学平衡图像分析
① “先拐先平”:在转化率(或含量)—时间图中,先出现拐点的曲线先达平衡,对应温度更高、压强更大或使用了催化剂。
② “定一议二”:图像含三个变量时,先固定一个量,再讨论另外两个量的关系。
③ v—t图中,某时刻 v正、v逆同时突变且幅度不等,说明改变的是温度或压强;若之一突变、另一个连续变化,通常是改变了浓度。
【思维拆解】读图顺序:一看轴(横纵坐标含义与单位),二看点(起点、拐点、交点、终点),三看线(走向与平台),四看辅助线(等温线、等压线)。先由“先拐先平”确定 T或 p的高低,再结合平衡移动方向反推反应吸放热或气体分子数变化。催化剂只改变达到平衡的时间,不改变平衡位置,在“量—时间”图上表现为曲线更早拐平但平台高度不变。
易错提醒:曲线上的点未必都是平衡点:若反应尚未达到平衡,不能用平衡移动原理解释;若已过拐点,则可用平衡移动分析。不要把“先拐先平”直接等同于“温度高”,它也可能是压强大或使用了催化剂,须结合其他信息分辨。
【拉分典例1】 (26-27高二上·北京海淀·阶段检测)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
【拉分典例2】 (26-27高二上·广西·阶段检测)常温下将4mL0.2 mol·L-1 FeCl3溶液与4mL0.5 mol·L-1KSCN溶液混合(忽略溶液混合体积的变化)后发生如下反应FeCl3 + 3KSCNFe(SCN)3 +3KCl,测得溶液中 c(Fe3+)随时间的变化趋势如图所示,下列说法正确的是
A.生成Fe3+的速率P<N<M
B.向P中加入少量KCl固体,平衡逆向移动
C.该反应的平衡常数为1000
D.其他条件不变,若将P点溶液各组分浓度均变为原来的2倍,平衡逆向移动
【压轴典例1】(26-27高二上·黑龙江齐齐哈尔·阶段检测)合成氨工业的合成塔中发生的反应为 。下列说法正确的是
A.加入合适的催化剂可以降低该反应的焓变
B.气体平均摩尔质量不变时说明反应达到平衡状态
C.反应达平衡状态时
D.平衡后升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
破局通法
合成氨反应正误判断,逐项核查“四查”。
一查催化剂作用:催化剂只降低活化能,不改变反应物与生成物总能量差,故ΔH不变。
二查平衡标志:先判断物理量是否为“变量”,气体总质量恒定、气体总物质的量随反应改变,故平均摩尔质量 M=m/n不变可作平衡标志。
三查速率关系:不同物质表示的正、逆速率须按计量数换算为同一物质后判断。
四查温度影响:升温使正、逆反应速率均增大,放热反应逆向移动,逆反应速率增大更明显。
【压轴典例2】(26-27高二上·河南周口·阶段检测)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
破局通法
平衡图像与三段式综合,按“五步”突破。
一读图:用“先拐先平”判断同一温度下 φ(NH3)越大,压强越大,故 p1>p2>p3。
二列三段式:设转化量为 x,写出起始、转化、平衡量。
三用交点或已知分数列方程求 x。
四分压:某组分分压=其物质的量分数×总压,不能直接用起始量比例。
五算 K:浓度平衡常数必须知道容器容积,题目未给容积时不能求浓度 K;体积分数等于物质的量分数。
【压轴典例3】(26-27高二上·广西·阶段检测)已知: ,向恒容密闭容器中充入1molA和2molB,t1时达到平衡状态I,在t2时 改变某一条件(若改变浓度仅允许改变反应一侧的浓度),t3时重新达到平衡状态Ⅱ.正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.容器内混合气体平均摩尔质量不变,表明反应已达平衡
B.t2时改变的条件可能是向容器中加入C
C.平衡时A的体积分数:
D.平衡常数K:
破局通法
速率—时间图像判断,按“四看”分析。
一看平均摩尔质量是否真变量:若反应前后气体总质量和总物质的量均恒定,则 M始终不变,不能作平衡标志。
二看 v−t 突变:加入生成物C不会使正反应速率瞬间突变;正反应速率突变通常对应温度或压强改变。
三看平衡移动:由图像判断为升温,放热反应升温平衡逆向移动,A的体积分数增大。
四看平衡常数:K 仅受温度影响,放热反应升温,K减小。
【压轴典例4】(26-27高二上·北京西城·阶段检测)采用催化技术可以使汽车尾气中的NO和CO发生如下反应从而消除污染:
某小组用恒容容器进行三组实验,实验开始时NO的浓度均为,三组实验中CO的浓度随时间的变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.在实验Ⅰ中,达到平衡时NO的浓度为
B.平衡时,实验Ⅱ的平衡常数小于实验Ⅲ的平衡常数
C.当容器中混合气体的平均摩尔质量不再变化,反应达到化学平衡状态
D.实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异,可能是由于采用了效果不同的催化剂
破局通法
浓度—时间图像与平衡常数判断,按“四查”处理。
一查浓度变化:由CO的浓度变化量,结合计量数比求NO等组分平衡浓度。
二查平衡状态差异:实验Ⅰ、Ⅱ平衡浓度相同但速率不同,说明温度相同、催化剂效果不同;实验Ⅲ先达平衡且CO平衡浓度更高,说明温度更高、平衡逆向移动。
三查平衡标志:气体总质量不变、总物质的量减小,平均摩尔质量不变说明反应达平衡。
四查 K:平衡常数只与温度有关,放热反应升温,K减小,故 K(II)>K(III)。
【压轴典例5】(26-27高二上·四川成都·阶段检测)恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下:,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法不正确的是
A.该反应的,
B.点该反应的(用物质的量分数代替浓度计算)
C.点的消耗速率等于a物质的生成速率
D.点的平衡转化率为75%
破局通法
平衡组成随温度变化图像,按“五步”突破。
一先定曲线:生成物从零开始且按计量数比例增加,结合图像高低确定代表物。
二看温度判焓变:升温时反应物的物质的量分数降低,平衡正向移动,故 ΔH>0。
三看气体分子数判熵变:反应物气体4 mol、生成物气体6 mol,正反应气体分子数增大,故 ΔS>0。
四列三段式:利用交点“物质的量分数相等”列方程求转化量。
五算 Kx:用各组分物质的量分数代入,注意指数;速率相等须按计量数换算;转化率=转化量/起始量。
易错通关
1.(26-27高二上·吉林长春·阶段检测)一定温度下,下列叙述是可逆反应在定容密闭容器中达到平衡标志的有几项
①的生成速率与的分解速率相等
②单位时间内生成,同时生成
③混合气体的密度不再变化
④混合气体的总压强不再变化
⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化
⑥用、、的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2
⑦、、的分子数目比为1∶3∶2
⑧的浓度不再变化
A.六项 B.五项 C.四项 D.三项
2.(26-27高二上·甘肃天水·阶段检测)一定条件下,对于可逆反应A(g)+3B(g)2C(g),若A、B、C的起始浓度分别为x、y、z(均不为零),达到平衡时,A、B、C的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.06mol/L,则下列判断正确的是
A.x:y=1:3
B.平衡时,B和C的生成速率之比为2:3
C.A、B的转化率=1:3
D.x的取值范围为0.04<x<0.12mol/L
3.(26-27高二上·山东聊城·阶段检测)在某容器中,放入一定量的FeO(s)并充入一定量的CO(g)后,立即将容器密闭。一定条件下,发生反应,下列说法正确的是
A.当的体积分数不再改变时,该反应未达到平衡。
B.仅压缩容器体积,该反应的正、逆反应速率均加快
C.加入适宜的催化剂,该反应的平衡常数将增大
D.反应达平衡后,密闭容器中可能无CO
4.(26-27高二上·广东梅州·阶段检测)在一定温度下的密闭容器中发生反应:,达平衡时,的浓度为;若保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的,达新平衡时的浓度升为。下列判断正确的是
A.平衡向逆反应方向移动 B.的体积分数增大
C. D.的转化率降低
5.(26-27高二上·广东中山·阶段检测)下列事实中不能用勒夏特列原理解释的是
A.夏天,打开汽水瓶时会在瓶口逸出气体
B.将新制氯水光照,颜色变浅
C.浓氨水中加入固体时产生较多的刺激性气味的气体
D.将反应体系压缩使体积减小,颜色加深
6.(26-27高二上·四川遂宁·阶段检测)下列事实不能从平衡移动的角度解释的是
A. 打开可乐瓶盖有气泡冒出
B. 实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
C. 氯水中加入碳酸钙粉末可以提高氯水中次氯酸的浓度
D. 一定条件下,当反应 达到平衡后,缩小容积,气体颜色加深
7.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)在温度一定时于密闭恒容容器中发生可逆反应:,达平衡后,再充入一定量气体。当再次达平衡时,则下列叙述不正确的是
A.的转化率增大 B.容器内气体压强比充入气体前大
C.的体积分数增大 D.容器内气体颜色比充入气体前浅
8.(26-27高二上·河南开封·阶段检测)在密闭容器中充入和,在一定条件下发生反应。达到平衡时,容器内压强变为起始压强的0.9倍。则的转化率为
A.10% B.20% C.30% D.40%
9.(26-27高二上·河南开封·阶段检测)对于反应,在注射器中吸入一定量的,将活塞迅速向外拉伸,下列说法正确的是
A.气体颜色先变浅,后变深,最终比原来浅
B.气体颜色先变浅,后变深,最终比原来深
C.气体颜色先变深,后变浅,最终比原来浅
D.平衡向正反应方向移动
10.(26-27高二上·辽宁营口·阶段检测)在一定条件下的密闭容器中发生反应: 。反应达到平衡时,下列措施中,既能加快该反应反应速率又能提高反应物转化率的是
A.缩小容器的体积 B.降低反应的温度
C.等容下充入稀有气体 D.等压下充入稀有气体
思维拔高
1.(26-27高二上·河北石家庄·阶段检测)在一定温度下的密闭容器中发生反应: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的浓度为0.35mol/L,下列有关判断不正确的是
A.x+y>z B.平衡向逆反应方向移动
C.B的转化率升高 D.C的体积分数减小
2.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)把和混合,装入容积为2 L的密闭容器里,发生反应:,经5 s反应达平衡,在此5 s内C的平均反应速率为,同时生成1 mol D,下列叙述错误的是
A.
B.达到平衡时容器内气体的压强与起始时的压强比为
C.达到平衡时B的体积分数约为33%
D.该反应的平衡常数
3.(26-27高二上·湖北·阶段检测)向恒容密闭容器中充入光气(),发生可逆反应: ,平衡时三种气体物质的量随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.物质为
B.、两点气体的平均相对分子质量相等
C.其他条件不变,温度为,平衡时的物质的量可能为
D.时,再向容器中充入,平衡后的体积分数大于
4.(26-27高二上·江西赣州·阶段检测)在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得的浓度为。保持温度不变,将容器的容积缩小为原来的一半,再次达到平衡,测得的浓度为0.15 mol/L。下列有关判断正确的是
A. B.平衡向逆反应方向移动
C.W的体积分数增大 D.当Z的浓度不变时反应达到平衡
5.(26-27高二上·陕西咸阳·阶段检测)在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol C,发生如下反应: ,10s末测得,则下列说法正确的是
A.10s末时,用A表示的反应速率为
B.该条件下,由0.06 mol/L降到0.04 mol/L所需的反应时间小于5s
C.压缩容器的体积,正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度大
D.若平衡后保持温度不变,向容器中充入0.2 mol C,达到新平衡后C的转化率减小
平6.(26-27高二上·广东梅州·阶段检测)分别在和下,往密闭容器中充入和,发生反应:。容器内部分物质的物质的量随时间变化关系如图所示,其中、分别为时、的变化曲线,为时的变化曲线,下列说法不正确的是
A.容器内的体积分数始终都为50%
B.到达平衡时,的物质的量浓度为
C.到达平衡时,的转化率为
D.,
7.(26-27高二上·辽宁本溪·阶段检测)常温下,测定可逆反应的平衡常数K,进行下列两个实验。实验I:将溶液与溶液等体积混合(忽略体积的变化,下同):
实验Ⅱ:将一定量Ag粉与溶液混合。
测得两个实验的浓度随时间变化如下:
0
a
2a
3a
4a
5a
6a
实验I
0.0260
0.0230
0.0210
0.0202
0.0200
0.0200
0.0200
验验Ⅱ
0
0.0200
0.0340
0.0420
0.0470
0.0500
0.0500
下列说法正确的是
7.(26-27高二上·辽宁营口·阶段检测)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入一定量X和0.2 mol 发生反应:,,10 s末测得的浓度为0.02 mol/L。下列说法正确的是
A.0~10 s内,用X表示的平均反应速率
B.由降到需要5 s
C.该反应的平衡常数表达式为
D.达到平衡后升高温度,正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动
8.(26-27高二上·安徽宣城·阶段检测)工业合成氨反应的原理为 ,在特定条件下,其速率方程为(k为速率常数,与温度、催化剂有关)。下列叙述正确的是
A.平衡常数表达式为
B.其他条件不变,对反应速率的影响程度小于
C.其他条件不变,加入高效催化剂,速率常数k减小
D.其他条件不变,平衡时分离出氨,的平衡转化率增大
压轴攻坚
1.(26-27高二上·江西·阶段检测)如图为密闭容器中 的理论平衡曲线,有关说法错误的是
A.该反应平衡常数表达式为
B.升高温度、减小压强均可使平衡正向移动
C.CaO(s)能稳定存在而Ca(OH)2(s)不能稳定存在的状态点有a点、c点、d点
D.Ca(OH)2(s)能稳定存在的状态点有a点、b点、d点
2.(26-27高二上·天津静海·阶段检测)高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是
A.该反应化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.该反应的ΔH>0
C.升高温度,v正增大,v逆减小
D.增大,则、K都增大
3.(26-27高二上·广西·阶段检测)在恒温的密闭容器中,加入1molNO2(g)和足量活性炭发生反应,测得平衡时NO2(g)和CO2(g)的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
下列说法错误的是
A.a、b、c三点的Kp大小相同
B.图示的三个点中,b点NO2的转化率最高
C.该温度下,c点的Kp=4MPa
D.减小容器体积可实现从c点到b点的移动
4.(25-26高二上·广东广州·期末)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
5.(25-26高二上·广东广州·期末)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
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专题04 化学平衡及其影响因素
易错题避坑清零
一、化学平衡状态判断误区
二、平衡常数与浓度商误区
三、外界条件对平衡影响误区
四、转化率、投料比与平衡移动误区
五、化学平衡图像误区
拉分题思维拆解
一、化学平衡状态的判断
二、化学平衡的影响因素
三、化学平衡常数
四、转化率及其计算
五、化学平衡图像分析
压轴题满分破局
培优练三维突破
易错通关 / 思维拔高 / 压轴攻坚
一、化学平衡状态判断误区
1.误认为平衡时反应停止。
正解:化学平衡是动态平衡,v正=v逆≠0,反应仍在进行,各组分浓度保持不变。
2.误认为平衡时各组分浓度相等。
正解:平衡时各组分浓度保持不变,但不一定相等,也不一定等于化学计量数之比。
3.正、逆反应速率相等判断错误。
正解:必须用同一物质表示:v正(A)=v逆(A);若用不同物质,要按化学计量数折算,如v正(A)/m=v逆(B)/n。
4.把“恒量”当作平衡标志。
正解:只有“变量不变”才能判断平衡。若某物理量在反应过程中始终不变,如恒容全气体反应中密度不变,则不能作平衡标志。
5.忽略条件对平衡的影响。
正解:平衡是在一定条件下建立的。温度、浓度、压强等条件改变,原平衡可能被破坏并发生移动。
【易错典例1】(26-27高二上·浙江·阶段检测)恒容绝热密闭容器中,发生反应:,下列状态可表明该反应达到平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度不再变化
B.若单位时间内生成的同时,消耗
C.在某个时刻,体系中、、的浓度相等
D.容器内的压强不再变化
【答案】D
【解析】恒容容器中气体总体积恒定,反应前后所有物质均为气态,根据质量守恒定律,混合气体总质量始终不变,由密度公式可知,混合气体的密度全程不随反应进行发生变化,密度不再变化不能说明反应达到平衡状态,A错误; 单位时间内生成代表反应正向进行,消耗同样代表反应正向进行,仅体现了正反应方向的速率关系,无法说明正逆反应速率相等,不能证明反应达到平衡状态,B错误;体系中、、的浓度相等仅为某一时刻的特殊浓度关系,与反应物的初始投料和反应的转化程度有关,不能说明各物质的浓度不再发生改变,无法判断反应达到平衡状态,C错误;该反应前后气体总物质的量不变,但容器为绝热密闭容器,反应过程中体系的温度会随反应吸放热发生变化,根据理想气体状态方程,压强会随温度改变而变化,当容器内的压强不再变化时,说明体系温度不再改变,各物质的浓度不再改变,可证明反应达到平衡状态,D正确;故选D。
【易错典例2】(26-27高二上·宁夏银川·阶段检测)在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应:。下列不能说明反应达到平衡状态的是
A.气体的压强不再变化 B.混合物的密度不再变化
C.的体积分数不再变化 D.各物质的质量不再变化
【答案】B
【解析】反应前后气体总物质的量改变,容器容积固定,气体压强和气体总物质的量成正比,当气体压强不再变化时,说明各气体的物质的量不再改变,反应达到平衡状态,即反应达到了平衡状态,A不符合题意; 混合气体的密度公式为。因为反应在密闭容器中进行,且全是气体,所以气体的总质量始终不变。已知容积不变,因此,无论反应进行到什么程度,混合物的密度始终保持为一个定值,B符合题意; 在反应过程中,各气体的物质的量在不断变化,其体积分数(等于物质的量分数)也在不断变化。当的体积分数不再变化时,说明正逆反应速率相等,各组分的含量保持稳定,是化学平衡的特征,C不符合题意; 化学平衡的本质是正逆反应速率相等,宏观表现为各物质的浓度、质量、百分含量等不再随时间改变。如果各物质的质量不再变化,说明反应已经达到了平衡状态,D不符合题意;故选B。
二、平衡常数与浓度商误区
6.平衡常数表达式写错。
正解:固体、纯液体不写入K表达式;水溶液中水不写;气体、溶质用浓度,系数作为指数。如mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),K=c^p(C)·c^q(D)/[c^m(A)·c^n(B)]。
7.误认为K受浓度、压强、催化剂影响。
正解:K只与温度有关。浓度、压强、催化剂改变时,K不变,但Q可能改变,从而引起平衡移动。
8.Q与K判断方向用错。
正解:Q<K,反应正向进行;Q=K,达到平衡;Q>K,反应逆向进行。Q的表达式与K相同,但用任意时刻浓度。
9.方程式变形时K不会变。
正解:逆反应K′=1/K;方程式系数乘n,K′=K^n;两方程式相加,K相乘;相减,K相除。
10.把K变化与平衡移动混淆。
正解:温度改变,K一定改变;浓度、压强改变,K不变,但平衡可能移动。
【易错典例1】(26-27高二上·河北邢台·阶段检测)可逆反应达到平衡状态后,在恒温恒容条件下向容器中仅再加入少量。下列说法错误的是(为平衡常数,为浓度商)
A.的产量增大
B.的物质的量减小
C.该反应再次达到平衡过程中,且
D.的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】恒温恒容下加入,反应物浓度增大,平衡正向移动,产量增大,A正确; 平衡正向移动消耗,其物质的量减小,B正确; 平衡常数仅与温度有关,恒温下不变,加入瞬间,浓度商因增大而减小,故,此时,平衡正向移动,选项中的描述错误,C错误;加入平衡正向移动,更多被消耗,其平衡转化率增大,D正确;故选C。
【易错典例2】(26-27高二上·重庆渝中·阶段检测)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应①:
反应②:
在恒容条件下,按相同物质的量投入CO2和H2进行反应,平衡时含碳物质的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.当混合气体密度不再变化时,体系中反应均达到平衡
B.N点H2O的压强是CH4的3倍
C.M点反应①的平衡常数
D.若按起始量的两倍投入CO2和H2,图中交点位置不变
【答案】B
【解析】恒容条件下,体系中所有物质均为气体,根据质量守恒,混合气体的总质量始终不变,容器体积固定,因此混合气体的密度始终为定值,密度不再变化不能说明反应达到平衡,A错误; N点处平衡时和的体积分数相等,即二者物质的量相等,设该点。根据反应①,生成的同时会生成;根据反应②,生成的同时会生成,因此体系中总。同温同体积下,气体的压强之比等于物质的量之比,因此的压强是的3倍,B正确;M点平衡时和的体积分数相等,设二者物质的量均为。根据碳元素守恒,起始投入的总物质的量等于平衡时、、的物质的量之和,结合图像可知M点含碳物质中和体积分数均为50%,此时体积分数趋近于0,说明反应②几乎完全未发生。由于起始和物质的量相等,反应①中每消耗1 mol 同时消耗1 mol ,平衡时体系中,因此,同时。反应①的平衡常数,C错误;反应②是气体分子数减小的反应,反应①是气体分子数不变的反应。恒容条件下按起始量两倍投入和,体系压强增大,反应②的平衡正向移动,会改变平衡时含碳物质的体积分数比例关系,因此图中交点对应的温度、体积分数均会发生改变,交点位置发生变化,D错误;故选B。
三、外界条件对平衡影响误区
11.增加固体或纯液体反应物,认为平衡移动。
正解:固体、纯液体浓度视为常数,增加其量一般不影响平衡。
12.充入惰性气体,认为平衡一定移动。
正解:恒温恒容充惰性气体,反应物、生成物浓度不变,平衡不移动;恒温恒压充惰性气体,体积增大,各组分浓度降低,相当于减压,平衡向气体分子数增多方向移动。
13.压强对任何反应都有影响。
正解:压强主要影响有气体参加且气体分子数改变的反应。若反应前后气体分子数相等,改变压强平衡不移动。
14.升温平衡向放热方向移动。
正解:升温平衡向吸热方向移动;放热反应升温K减小,吸热反应升温K增大。
15.催化剂能使平衡移动。
正解:催化剂同等降低正、逆反应活化能,只加快反应速率,缩短达到平衡时间,不改变平衡状态、转化率和K。
16.勒夏特列原理理解成“抵消”。
正解:平衡移动只能减弱外界条件的改变,不能完全抵消。如升温后,新平衡温度仍高于原平衡。
【易错典例1】 (26-27高二上·北京西城·阶段检测)下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.血红蛋白(Hb)可与氧气结合:,CO比更易和Hb结合,当空气中的CO浓度大时,易造成人体缺氧,严重时导致死亡
B.在和组成的体系中:,恒温缩小容积,平衡后气体颜色比原平衡深
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.工业上生产硫酸过程中,通入过量空气以提高的转化率
【答案】B
【解析】CO浓度增大时,CO与Hb结合使反应物Hb浓度减小,平衡逆向移动,导致人体缺氧,可用平衡移动原理解释,A错误;存在平衡,恒温缩小容积时压强增大,平衡正向移动,物质的量减少,气体颜色变深是因为容积缩小导致浓度增大,该现象不能用平衡移动原理解释,B正确;反应中,分离出钾蒸气会减小生成物浓度,平衡正向移动,可用平衡移动原理解释,C错误; 催化氧化生成的反应为可逆反应,通入过量空气增大反应物的浓度,平衡正向移动,可提高的转化率,可用平衡移动原理解释,D错误;故选B。
【易错典例2】(26-27高二上·吉林长春·阶段检测)下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.实验室收集氯气时,常用排饱和食盐水的方法
B.向溶液中加入一定量碳酸钙,溶液变为红褐色
C.压缩装有HI、、的平衡体系的密闭容器,装置内气体颜色加深
D.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,混合气体颜色变浅
【答案】C
【解析】氯气与水存在平衡,饱和食盐水中浓度大,使平衡逆向移动,降低氯气溶解度,可用平衡移动原理解释,A不符合题意;存在水解平衡,碳酸钙消耗使平衡正向移动,生成较多红褐色,可用平衡移动原理解释,B不符合题意; 反应为气体分子数不变的反应,压缩容器时平衡不移动,颜色加深是因为体积减小使浓度增大,与平衡移动无关,不能用平衡移动原理解释,C符合题意;二氧化氮与四氧化二氮存在平衡,置于冷水中温度降低,平衡正向移动,浓度减小,颜色变浅,可用平衡移动原理解释,D不符合题意;故选C。
四、转化率、投料比与平衡移动误区
17.平衡正向移动,反应物转化率一定增大。
正解:不一定。对于多种反应物,增加A的浓度,平衡正向移动,B的转化率升高,但A自身转化率通常降低。
18.按化学计量数投料,各反应物转化率都最大。
正解:不一定。实际生产中常增加廉价反应物浓度,以提高另一种反应物的转化率。
19.可逆反应能完全转化。
正解:可逆反应有限度,反应物转化率小于100%,平衡时反应物和生成物共存。
20.恒容按原比例增加所有气体反应物,相当于加压。
正解:对于气体反应,按原比例增加所有气体反应物,恒容时相当于加压。若气体分子数改变,平衡向气体分子数减少方向移动;若不变,平衡不移动。
【易错典例1】 (26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)N2O无害化处理的一种方法为,在一定容积的密闭容器中发生此反应,N2O的转化率如图所示,若N2O起始浓度为1 mol/L,下列说法错误的是
A.升高温度,有利于提高N2O的转化率
B.a、c两点中,N2的物质的量浓度相等
C.在恒温恒容的条件下,向容器中充入Ar,N2O的平衡转化率不发生改变
D.若b点反应达到平衡状态,的体积分数为20%
【答案】D
【分析】化学平衡图象分析要抓住:温度越高反应速率越快、达到平衡所用时间越短;比较两条曲线达到平衡时的转化率可判断温度对平衡的影响;相同转化率的两点(a、c)产物浓度相同;恒温恒容下充入惰性气体不改变各组分浓度、平衡不移动;由 b 点的转化率结合反应的物质的量关系可计算 O2 的体积分数。
【解析】由图可知,温度较高(230℃)的曲线始终位于温度较低(180℃)的曲线之上,且先达到平衡,平衡转化率约为 98%,说明升高温度有利于提高 N2O 的转化率,A正确; a、c 两点的 N2O 转化率均为 67%,N2O 起始浓度均为 1 mol/L,由题给反应可知生成 N2 的物质的量等于已转化的 N2O 的物质的量,则生成 N2 的浓度均为 1 mol/L×67%=0.67 mol/L,两点相等,B正确; 恒温恒容条件下向容器中充入 Ar,容器体积不变,反应物与生成物的浓度均不变,化学平衡不移动,N2O 的平衡转化率不发生改变,C正确; b 点反应达到平衡时 N2O 的转化率约为 98%,N2O 起始浓度为 1 mol/L,则平衡时 N2O、N2、O2 的浓度依次为 0.02mol/L、0.98 mol/L、0.49mol/L,O2 的体积分数为 ≈32.9%,D错误;故选D。
【易错典例2】 (26-27高二上·宁夏银川·阶段检测)某温度下,在恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g),反应进程如下图所示。下列说法正确的是
A.图中两曲线相交时,A和B的平均反应速率相等
B.0~2 s内,D的平均反应速率为0.10mol·L-1·s-1
C.12 s 时,B的转化率为60%
D.反应进行过程中,v(B):v(C)=2:1
【答案】B
【解析】图中两曲线相交时,A、B的浓度相同,A和B浓度的改变量不同,A和B的平均反应速率不相等,A错误; 0~2s内,A的浓度从降至,,根据反应计量数关系,,因此,B正确; 12s时,B的初始浓度为,剩余浓度为,B的转化率为,C错误; 同一反应中反应速率之比等于计量数之比,因此,D错误;故选B。
五、化学平衡图像误区
24.“先拐先平”判断错。
正解:先达到平衡,说明反应速率快,对应温度高、压强大或使用了催化剂;再根据平衡时某组分含量判断平衡移动方向。
25.只凭图像斜率判断平衡。
正解:c-t图像中斜率表示速率,水平线表示平衡;v-t图像中看突变后正、逆速率相对大小,v正>v逆则正向移动。
26.多变量图像不会分析。
正解:采用“定一议二”,先固定一个变量,再讨论另一个变量对平衡的影响。
27.催化剂图像判断错。
正解:使用催化剂后,达到平衡时间缩短,但平衡时各组分含量不变。
【易错典例1】 (26-27高二上·湖南衡阳·阶段检测)在容积为1 L的恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下:,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.点时反应还未达到平衡状态 B.点的转化率为20%
C.上述反应的 D.点反应的平衡常数为182.25
【答案】B
【分析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加,且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1,结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6,曲线b代表H2O,曲线c代表H2S。
【解析】结合题给信息可知,图上所有曲线都是平衡组成曲线,曲线上所有点都是平衡状态,L 点在平衡曲线上,L 是平衡点,A错误; 设初始投入的和的物质的量均为1mol,平衡时参加反应的二氧化硫的物质的量为xmol,结合题意列三段式:,M点时,C3H8曲线与b曲线(H2O)相交,意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等):1-3x=2x,解得x=0.2,则点的转化率20%,B正确; 观察图像可知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此,C错误; 设起始投入的和的物质的量均为1mol,根据已知列三段式:,平衡时总物质的量为(2+2x) mol,如图所示,N点时与的物质的量分数相等,即,解得,容器体积V =1L,所以浓度数值=物质的量数值,,,,,,,D错误;故选B。
【易错典例2】 (25-26高二上·广东广州·期末)一定条件下,将NO(g)和(g)按物质的量之比充入反应容器,发生反应: 。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如下图所示。下列说法正确的是
A.
B.
C.400℃、条件下,的平衡转化率为40%
D.400℃时,该反应的化学平衡常数的数值为
【答案】C
【解析】该反应为气体分子数减小的反应,相同温度下压强越大,平衡转化率越高,同温度下对应的转化率更高,故,A错误; 压强相同时,温度升高平衡转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,,B错误; 初始时与物质的量之比为,反应中二者消耗的物质的量之比也为,故二者平衡转化率相等,、条件下平衡转化率为,故平衡转化率也为,C正确;平衡常数计算需要各物质的平衡浓度,题目未给出容器体积或初始浓度数据,无法计算平衡常数的具体数值,D错误;故选C。
一、化学平衡状态的判断
① 本质判据:v正=v逆≠0,且各组分浓度(或含量)保持不变。
② 浓度商判据:Q=K时达平衡;Q<K时正向进行;Q>K 时逆向进行。
③ 间接标志:某物理量“变→不变”才能作为判据;若该量在反应过程中始终不变,则不能用于判断。
【思维拆解 】判断任一物理量能否作为标志,先看它是否随反应进行而变化:恒温恒容下气体总物质的量不变的反应,压强始终不变,故压强不能作判据;恒温恒压下,密度若随反应改变且最终稳定,则可作判据。可逆反应不能进行到底,平衡时反应物与生成物共存。
易错提醒:不要一看到“浓度相等”就判平衡,浓度比等于计量数比同样不能说明平衡;平衡是动态的,v正=v逆v正=v逆 指同一物质的正、逆反应速率相等,不同物质须换算为同一物质后比较。
【拉分典例1】(26-27高二上·安徽宣城·阶段检测)硫氢化铵常被用来检测金属离子,将置于密闭容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解达到平衡:。下列不能说明该化学反应达到平衡状态的是
A.与的浓度不变 B.密闭容器中同时存在和
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中压强不再变化
【答案】B
【解析】与的浓度不变,符合平衡状态的核心特征,能说明反应达到平衡,A不符合题意; 可逆反应一旦开始进行,就会同时生成和,反应进行的任意时刻容器中都同时存在这两种气体,无法判断体系中各物质的量是否不再变化,不能说明反应达到平衡,B符合题意; 容器体积恒定(不变),体系内存在固体反应物,根据,若反应未达平衡,气体的总质量会随固体分解/生成发生变化,密度也会随之改变,当密度不变时,说明气体总质量不再变化,反应达到平衡,C不符合题意; 该反应前后气体分子数不相等,容器体积、温度恒定的条件下,压强和气体的总物质的量成正比,压强不再变化时,说明气体总物质的量不再改变,反应达到平衡,D不符合题意;故选B。
【拉分典例2】 (26-27高二上·河南开封·阶段检测)在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应已达到平衡状态的是
A.容器内压强不再随时间变化
B.混合气体的密度不再随时间变化
C.单位时间内生成的同时消耗
D.Y的体积分数不再随时间变化
【答案】D
【解析】该反应为反应前后气体总物质的量不变的反应,恒容恒温条件下,由可知,容器内压强始终为定值,故压强不再变化不能说明反应达到平衡,A错误; 反应前后所有物质均为气体,混合气体总质量不变,容器为恒容,体积不变,由可知,密度始终为定值,故密度不再变化不能说明反应达到平衡,B错误; 生成为逆反应方向,消耗也为逆反应方向,二者均表示逆反应速率,不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应达到平衡,C错误; 的体积分数为组分的百分含量,当的体积分数不再随时间变化时,说明各组分的浓度不再改变,反应达到平衡状态,D正确;故选D。
二、化学平衡的影响因素
勒夏特列原理:改变一个条件,平衡向减弱该改变的方向移动,但只能减弱、不能消除。
浓度:增大反应物浓度,平衡正向移动。
温度:升温向吸热方向移动。
压强:增大压强向气体分子数减小的方向移动(仅对 m+n≠p+q的反应)。
催化剂同等程度加快正、逆反应速率,不移动平衡,只缩短达到平衡的时间。
【思维拆解】先判断反应是否为气体分子数可变的反应,再判断条件改变是否真正改变了“参与反应的各物质的浓度或分压”。恒温恒容充入惰性气体:总压增大,但各反应物分压不变,平衡不移动;恒温恒压充入惰性气体:体积增大,各组分分压减小,相当于减压,平衡向气体分子数增大的方向移动。压强对固体或纯液体不出现在平衡关系中的反应,通常不产生移动效应。
易错提醒:勒夏特列原理仅适用于已达平衡的可逆反应;不可逆过程、未达平衡的体系不能套用。催化剂、气体分子数不变的反应改变压强,均不能用勒夏特列原理解释“移动”。
【拉分典例1】(26-27高二上·北京海淀·阶段检测)下列事实不可以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.将球浸泡在热水中,红棕色变深
C.压缩的平衡体系,体系颜色加深
D.溶液中存在:,滴加少量浓硫酸,冷却到室温后橙色变深
【答案】C
【解析】和水存在平衡,饱和食盐水中浓度大,使平衡逆向移动,降低溶解度,可用平衡移动原理解释,A不符合题意;存在平衡 ,热水中温度升高,平衡逆向移动,浓度增大,红棕色变深,可用平衡移动原理解释,B不符合题意;反应反应前后气体分子数相等,压缩体积增大压强,平衡不移动,颜色加深是因为体积减小导致浓度增大,与平衡移动无关,不能用平衡移动原理解释,C符合题意; 滴加浓硫酸,浓度增大,使平衡逆向移动,浓度增大,橙色变深,可用平衡移动原理解释,D不符合题意;故选C。
【拉分典例2】(26-27高二上·广东梅州·阶段检测)反应在某温度下达到平衡,下列各种情况不会使平衡发生移动的是
A.移走一部分固体 B.温度、容积不变时,通入气体
C.容器体积不变,充入气体 D.保持压强不变,充入氦气
【答案】A
【解析】为固体,固体浓度视为常数,移走部分固体不会改变体系中气态物质的浓度,平衡不移动,A符合题意; 温度、容积不变时通入气体,会与生成物发生反应,使浓度减小,平衡正向移动,B不符合题意; 容器体积不变时充入气体,会与生成物发生反应,使浓度减小,平衡正向移动,C不符合题意; 保持压强不变充入氦气,容器容积扩大,和的浓度均减小,等效于减小压强,该反应正向为气体分子数增大的方向,平衡正向移动,D不符合题意;故选A。
三、化学平衡常数
对 mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)。K只受温度影响,与浓度、压强、催化剂无关。K越大,正反应进行程度越大。气体反应也可用分压表示 Kp,各气体分压以其计量数为指数,固体、纯液体不写入表达式。
【思维拆解】书写 K必须与具体方程式一一对应:方程式系数加倍,K 变为原 K的平方;逆写方程式,K变为倒数;两反应相加,总 K等于分 K 之积;相减则等于分 K之商。纯固体、纯液体及稀溶液中水的浓度视为常数,不写入 K表达式。多重平衡体系中,总反应的 K由各分步反应的 K组合得到。
易错提醒:K表达式中的浓度一定是平衡浓度,不能用起始浓度或任意时刻浓度;同一反应不同温度下 K 不同,比较 K时必须指明温度。Kp中各组分用分压,不能混入浓度。
【拉分典例1】(26-27高二上·湖南长沙·阶段检测)某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol a和2 mol b进行如下反应: ΔH>0,10 min后反应达到平衡,测得生成1.6 mol c 。下列说法正确的是
A.10 min内,用a表示的平均反应速率为0.12 mol/(L·min)
B.升高该体系的温度,化学平衡常数减小
C.该反应的化学平衡常数表达式为
D.平衡时,密闭容器中b的体积分数是25%
【答案】D
【解析】生成,根据反应计量关系,消耗A的物质的量为,容器体积为2 L,10 min内用A表示的平均速率,不是,A错误; 该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,化学平衡常数增大,而非减小,B错误; 平衡常数表达式中不能写入固体物质的浓度,C是固体,因此正确表达式为,C错误; 生成时,消耗b的物质的量为,平衡时剩余b为;由于c是固体,体系气体总物质的量为:剩余a()+剩余b()+生成d(),B的体积分数等于其物质的量分数:,D正确;故选D。
【拉分典例2】(26-27高二上·云南大理·阶段检测)t℃时,在容积不变的密闭容器中发生反应:,各组分在不同时刻的浓度如表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/()
0.2
0.4
0
5 min末浓度/()
0.15
m
n
平衡浓度/()
0.1
0.1
0.2
下列说法不正确的是
A.
B.t℃时,该反应的平衡常数为400
C.增大平衡后的体系压强,v(正)增大,v(逆)减小,平衡向正反应方向移动
D.前5 min内,用Z的变化量表示的平均反应速率
【答案】C
【解析】由表中数据知,从反应开始到达化学平衡时,,,根据变化量之比等于化学计量数之比知,,A正确; 由表中数据知,t℃时该反应的平衡常数,B正确; 增大压强,体积缩小,各物质的浓度均增大,正、逆反应速率都增大,C错误; 由表格数据可知,前5 min内,前5 min内用X表示的平均反应速率为,,D正确;故选C。
四、转化率及其计算
反应物转化率 α=转化量起始量×100%;
产物产率 =实际产量理论产量×100%=理论产量实际产量×100%。
平衡常数、转化率、平衡浓度之间的定量桥梁是“三段式”:起始量、转化量、平衡量。
【思维拆解】列三段式时,转化量之比等于化学计量数之比,这是贯穿计算的核心约束。温度或压强使平衡正向移动,反应物转化率通常增大;但“增大一种反应物浓度”对转化率的影响具有方向不对称性:本身转化率减小,其他反应物转化率增大。若按原比例同倍数增大所有反应物浓度,则等效于加压,转化率变化取决于 m+n与 p+q的相对大小。
易错提醒:转化率与产率不是同一概念:转化率针对反应物,产率针对目标产物;原料利用率高不等于目标产物选择性高。多反应并存时,不能用某一反应物的总转化量直接计算某一产物的产率。
【拉分典例1】(26-27高二上·安徽宣城·阶段检测)时,在恒容密闭容器中充入和 ,发生反应: ,时反应达到平衡,此时测得容器内混合气体中的物质的量为。则下列说法错误的是
A.前内,
B.时,
C.的平衡转化率为75%
D.时,该反应的平衡常数
【答案】C
【分析】根据题意列“三段式”如下:
【解析】根据平衡时测得容器内混合气体中的物质的量为0.75 mol。则前10 min内,,A正确; 10 min时,剩余水蒸气1.25 mol,则平衡时,B正确; 的平衡转化率为,C错误; 时,该反应的平衡常数,D正确;故选C。
【拉分典例2】26-27高二上·河北·阶段检测)一定温度下,在一个恒容密闭容器中通入,进行反应,反应过程中容器内的压强随着时间变化如下表所示。下列说法错误的是
时间/min
0
10
20
30
40
50
压强/MPa
160
140
130
125
124
124
A.前内,反应的平均速率
B.达到平衡时,的平衡转化率为
C.达到平衡时,与的物质的量比为
D.在该条件下,化学平衡常数为
【答案】D
【解析】前20min容器总压强减少,该反应中总压强变化量,故,平均速率,A正确; 平衡时总压强减少,恒温恒容下压强比等于物质的量之比,总物质的量减少;每消耗总物质的量减少,故消耗的物质的量为,的转化率为,B正确; 平衡时,,二者物质的量之比为,C正确;平衡时,,,平衡常数,不等于,D错误;故选D。
五、化学平衡图像分析
① “先拐先平”:在转化率(或含量)—时间图中,先出现拐点的曲线先达平衡,对应温度更高、压强更大或使用了催化剂。
② “定一议二”:图像含三个变量时,先固定一个量,再讨论另外两个量的关系。
③ v—t图中,某时刻 v正、v逆同时突变且幅度不等,说明改变的是温度或压强;若之一突变、另一个连续变化,通常是改变了浓度。
【思维拆解】读图顺序:一看轴(横纵坐标含义与单位),二看点(起点、拐点、交点、终点),三看线(走向与平台),四看辅助线(等温线、等压线)。先由“先拐先平”确定 T或 p的高低,再结合平衡移动方向反推反应吸放热或气体分子数变化。催化剂只改变达到平衡的时间,不改变平衡位置,在“量—时间”图上表现为曲线更早拐平但平台高度不变。
易错提醒:曲线上的点未必都是平衡点:若反应尚未达到平衡,不能用平衡移动原理解释;若已过拐点,则可用平衡移动分析。不要把“先拐先平”直接等同于“温度高”,它也可能是压强大或使用了催化剂,须结合其他信息分辨。
【拉分典例1】 (26-27高二上·北京海淀·阶段检测)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
【解析】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; 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; 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; 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;故选C。
【拉分典例2】 (26-27高二上·广西·阶段检测)常温下将4mL0.2 mol·L-1 FeCl3溶液与4mL0.5 mol·L-1KSCN溶液混合(忽略溶液混合体积的变化)后发生如下反应FeCl3 + 3KSCNFe(SCN)3 +3KCl,测得溶液中 c(Fe3+)随时间的变化趋势如图所示,下列说法正确的是
A.生成Fe3+的速率P<N<M
B.向P中加入少量KCl固体,平衡逆向移动
C.该反应的平衡常数为1000
D.其他条件不变,若将P点溶液各组分浓度均变为原来的2倍,平衡逆向移动
【答案】C
【解析】生成Fe3+的速率受到Fe(SCN)3浓度的影响,Fe(SCN)3浓度越大,生成Fe3+的速率越快;而溶液中Fe3+浓度越小,Fe(SCN)3浓度越大,由图可知Fe(SCN)3浓度大小为P>N>M,则生成Fe3+的速率为P>N>M,A错误; 该反应的离子本质为:,中的和不参与实际反应,加入少量固体不会改变平衡体系中、、的浓度,平衡不发生移动,B错误; 初始,初始,由图可知平衡时,据此计算平衡浓度:消耗的,平衡时,平衡时,反应平衡常数,C正确; 若P点各组分浓度均变为原来的2倍,计算此时浓度商: ,故平衡正向移动,D错误;故选C。
【压轴典例1】(26-27高二上·黑龙江齐齐哈尔·阶段检测)合成氨工业的合成塔中发生的反应为 。下列说法正确的是
A.加入合适的催化剂可以降低该反应的焓变
B.气体平均摩尔质量不变时说明反应达到平衡状态
C.反应达平衡状态时
D.平衡后升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
【答案】B
【解析】催化剂只能降低反应的活化能,不改变反应物与生成物的总能量差,因此反应焓变不变,A错误; 反应体系中所有物质均为气体,气体总质量恒定,该反应为气体分子数减小的反应,气体总物质的量随反应进行发生变化,平均摩尔质量,当不变时说明不变,反应达到平衡状态,B正确; 任意时刻,用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比,达平衡时正逆反应速率相等,平衡时正确关系为,C错误; 升高温度会增大活化分子百分数,正、逆反应速率均增大,因该反应为放热反应,逆反应速率增大的幅度大于正反应,平衡逆向移动,D错误;故选B。
破局通法
合成氨反应正误判断,逐项核查“四查”。
一查催化剂作用:催化剂只降低活化能,不改变反应物与生成物总能量差,故ΔH不变。
二查平衡标志:先判断物理量是否为“变量”,气体总质量恒定、气体总物质的量随反应改变,故平均摩尔质量 M=m/n不变可作平衡标志。
三查速率关系:不同物质表示的正、逆速率须按计量数换算为同一物质后判断。
四查温度影响:升温使正、逆反应速率均增大,放热反应逆向移动,逆反应速率增大更明显。
【压轴典例2】(26-27高二上·河南周口·阶段检测)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
【解析】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; 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; 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; 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。
破局通法
平衡图像与三段式综合,按“五步”突破。
一读图:用“先拐先平”判断同一温度下 φ(NH3)越大,压强越大,故 p1>p2>p3。
二列三段式:设转化量为 x,写出起始、转化、平衡量。
三用交点或已知分数列方程求 x。
四分压:某组分分压=其物质的量分数×总压,不能直接用起始量比例。
五算 K:浓度平衡常数必须知道容器容积,题目未给容积时不能求浓度 K;体积分数等于物质的量分数。
【压轴典例3】(26-27高二上·广西·阶段检测)已知: ,向恒容密闭容器中充入1molA和2molB,t1时达到平衡状态I,在t2时 改变某一条件(若改变浓度仅允许改变反应一侧的浓度),t3时重新达到平衡状态Ⅱ.正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.容器内混合气体平均摩尔质量不变,表明反应已达平衡
B.t2时改变的条件可能是向容器中加入C
C.平衡时A的体积分数:
D.平衡常数K:
【答案】D
【解析】该反应前后气体总质量、总物质的量均恒定,混合气体平均摩尔质量始终为定值,无法表明反应已达平衡,A错误;若时向容器中加入,瞬间反应物浓度不变,正反应速率不会发生突变,与图像不符,B错误;由图像可知时改变的条件为升高温度,该反应,升高温度平衡逆向移动,的体积分数增大,故,C错误;平衡常数仅与温度有关,该反应为放热反应,升高温度平衡常数减小,故,D正确;故选D。
破局通法
速率—时间图像判断,按“四看”分析。
一看平均摩尔质量是否真变量:若反应前后气体总质量和总物质的量均恒定,则 M始终不变,不能作平衡标志。
二看 v−t 突变:加入生成物C不会使正反应速率瞬间突变;正反应速率突变通常对应温度或压强改变。
三看平衡移动:由图像判断为升温,放热反应升温平衡逆向移动,A的体积分数增大。
四看平衡常数:K 仅受温度影响,放热反应升温,K减小。
【压轴典例4】(26-27高二上·北京西城·阶段检测)采用催化技术可以使汽车尾气中的NO和CO发生如下反应从而消除污染:
某小组用恒容容器进行三组实验,实验开始时NO的浓度均为,三组实验中CO的浓度随时间的变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.在实验Ⅰ中,达到平衡时NO的浓度为
B.平衡时,实验Ⅱ的平衡常数小于实验Ⅲ的平衡常数
C.当容器中混合气体的平均摩尔质量不再变化,反应达到化学平衡状态
D.实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异,可能是由于采用了效果不同的催化剂
【答案】B
【解析】实验I中,,反应中与计量数相等,故,平衡时,A正确; 实验II和I平衡状态相同,说明二者温度相同,II速率更快是使用了催化效果更好的催化剂;三组实验的差异来自温度:温度越高反应速率越快,实验III先达到平衡,实验III平衡时浓度更高,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,且III温度高于II;放热反应温度越高平衡常数越小,故平衡常数,B错误; 反应前后气体总质量不变,气体总物质的量减小,平均摩尔质量,当不变时说明气体总物质的量不变,反应达到平衡状态,C正确; 实验I和II起始浓度、平衡浓度均相同,仅反应速率不同,可能是使用了效果不同的催化剂,D正确;故选B。
破局通法
浓度—时间图像与平衡常数判断,按“四查”处理。
一查浓度变化:由CO的浓度变化量,结合计量数比求NO等组分平衡浓度。
二查平衡状态差异:实验Ⅰ、Ⅱ平衡浓度相同但速率不同,说明温度相同、催化剂效果不同;实验Ⅲ先达平衡且CO平衡浓度更高,说明温度更高、平衡逆向移动。
三查平衡标志:气体总质量不变、总物质的量减小,平均摩尔质量不变说明反应达平衡。
四查 K:平衡常数只与温度有关,放热反应升温,K减小,故 K(II)>K(III)。
【压轴典例5】(26-27高二上·四川成都·阶段检测)恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下:,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法不正确的是
A.该反应的,
B.点该反应的(用物质的量分数代替浓度计算)
C.点的消耗速率等于a物质的生成速率
D.点的平衡转化率为75%
【答案】B
【分析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加,且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1,结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6,曲线b代表H2O,曲线c代表H2S。
【解析】观察图像可知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此,另外,反应物气体共4分子,生成物气体共6分子,正反应是气体分子数增大的过程,因此,,A正确; 列三段式: ,
M点时,C3H8曲线与b曲线(H2O)相交,意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等):1-3x=2x,解得x=0.2,此时各物质的量分别为:、、、、。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数。B错误;
根据分析,a物质是C3H6。在同一个化学反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3,因此在反应过程中的任何时刻,的消耗速率等于C3H6的生成速率,因此L点的消耗速率等于C3H6的生成速率,C正确; N点时,C3H8曲线与c曲线(H2S)相交,说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x,解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol,故C3H8的平衡转化率为:,D正确;故选B。
破局通法
平衡组成随温度变化图像,按“五步”突破。
一先定曲线:生成物从零开始且按计量数比例增加,结合图像高低确定代表物。
二看温度判焓变:升温时反应物的物质的量分数降低,平衡正向移动,故 ΔH>0。
三看气体分子数判熵变:反应物气体4 mol、生成物气体6 mol,正反应气体分子数增大,故 ΔS>0。
四列三段式:利用交点“物质的量分数相等”列方程求转化量。
五算 Kx:用各组分物质的量分数代入,注意指数;速率相等须按计量数换算;转化率=转化量/起始量。
易错通关
1.(26-27高二上·吉林长春·阶段检测)一定温度下,下列叙述是可逆反应在定容密闭容器中达到平衡标志的有几项
①的生成速率与的分解速率相等
②单位时间内生成,同时生成
③混合气体的密度不再变化
④混合气体的总压强不再变化
⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化
⑥用、、的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2
⑦、、的分子数目比为1∶3∶2
⑧的浓度不再变化
A.六项 B.五项 C.四项 D.三项
【答案】C
【解析】①的生成速率(正反应方向)与分解速率(逆反应方向)相等,说明正逆反应速率相等,为平衡标志,①正确;
②单位时间内生成和生成均对应逆反应速率,无法体现正逆反应速率相等,②错误;
③定容容器体积恒定,反应前后气体总质量守恒,混合气体密度始终不变,无法说明达到平衡,③错误;
④该反应正向气体总物质的量减小,定容条件下压强与气体总物质的量成正比,总压强不变说明气体总物质的量恒定,达到平衡,④正确;
⑤混合气体平均摩尔质量,总质量恒定,总物质的量仅在平衡时保持不变,故不变说明达到平衡,⑤正确;
⑥任意时刻不同物质的反应速率之比均等于化学计量数之比,且未指明反应方向,无法说明达到平衡,⑥错误;
⑦分子数目比为1:3:2仅为某一时刻的比例关系,不能说明各组分浓度不再变化,不是平衡标志,⑦错误;
⑧的浓度不再变化,说明各组分含量恒定,达到平衡,⑧正确。
综上,正确的叙述共四项,故选C。
2.(26-27高二上·甘肃天水·阶段检测)一定条件下,对于可逆反应A(g)+3B(g)2C(g),若A、B、C的起始浓度分别为x、y、z(均不为零),达到平衡时,A、B、C的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.06mol/L,则下列判断正确的是
A.x:y=1:3
B.平衡时,B和C的生成速率之比为2:3
C.A、B的转化率=1:3
D.x的取值范围为0.04<x<0.12mol/L
【答案】A
【分析】设A、B、C的浓度变化分别为Δx、Δy、Δz,则根据反应关系Δx:Δy:Δz=1:3:2。
【解析】A、B的反应比为1:3,即浓度的变化比Δx:Δy=1:3,其平衡浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L,故起始浓度比x:y=(0.1+Δx):(0.3+Δy)=1:3,A正确; B、C的反应比为3:2,故平衡时,B和C的生成速率之比为3:2,B错误; 根据A选项分析,A、B的起始浓度比x:y=1:3,浓度的变化比为1:3,故根据转化率的定义,其转化率==1:1,C错误; 根据反应关系以及上述分析,若z=0,则x=0.13 mol/L,若y=0,则x=0,故x的取值范围为0<x<0.13mol/L,D错误;故选A。
3.(26-27高二上·山东聊城·阶段检测)在某容器中,放入一定量的FeO(s)并充入一定量的CO(g)后,立即将容器密闭。一定条件下,发生反应,下列说法正确的是
A.当的体积分数不再改变时,该反应未达到平衡。
B.仅压缩容器体积,该反应的正、逆反应速率均加快
C.加入适宜的催化剂,该反应的平衡常数将增大
D.反应达平衡后,密闭容器中可能无CO
【答案】B
【解析】当 的体积分数不再改变时,说明反应体系中各组分的含量保持不变,标志着该反应已达到化学平衡,A错误; 仅压缩容器体积,气体的压强增大,反应物 和生成物 的浓度均增大,因此该反应的正、逆反应速率均加快,B正确; 加入适宜的催化剂只能改变化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但不能使化学平衡发生移动,平衡常数 只与温度有关,因此平衡常数不会增大,C错误; 由于该反应是可逆反应,在一定条件下反应物 不能完全转化为生成物,反应达平衡时各物质均会有一定的浓度,密闭容器中不可能无 ,D错误;故选B。
4.(26-27高二上·广东梅州·阶段检测)在一定温度下的密闭容器中发生反应:,达平衡时,的浓度为;若保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的,达新平衡时的浓度升为。下列判断正确的是
A.平衡向逆反应方向移动 B.的体积分数增大
C. D.的转化率降低
【答案】B
【解析】容器容积压缩到原来的时,的浓度瞬间变为,新平衡时浓度为,说明被消耗,平衡向正反应方向移动,A错误;平衡向正反应方向移动,生成更多,因此的体积分数增大,B正确;压缩容积压强增大,平衡向气体分子数减小的方向移动,为固体不计入气体计量数,因此气体反应物系数大于气体生成物系数,即,不成立,C错误;平衡向正反应方向移动,更多参与反应,的转化率升高,D错误;故选B。
5.(26-27高二上·广东中山·阶段检测)下列事实中不能用勒夏特列原理解释的是
A.夏天,打开汽水瓶时会在瓶口逸出气体
B.将新制氯水光照,颜色变浅
C.浓氨水中加入固体时产生较多的刺激性气味的气体
D.将反应体系压缩使体积减小,颜色加深
【答案】D
【解析】汽水中存在溶解平衡,打开瓶盖时压强减小,平衡向生成气体的方向移动,逸出气体,可以用勒夏特列原理解释,A不符合题意; 新制氯水中存在平衡,光照时分解浓度降低,平衡正向移动,浓度减小,颜色变浅,可以用勒夏特列原理解释,B不符合题意; 浓氨水中存在平衡,加入固体后浓度增大,且溶解放热,均使平衡逆向移动,促进逸出,可以用勒夏特列原理解释,C不符合题意;反应为气体分子数不变的反应,压缩体积时平衡不移动,颜色加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。
6.(26-27高二上·四川遂宁·阶段检测)下列事实不能从平衡移动的角度解释的是
A. 打开可乐瓶盖有气泡冒出
B. 实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
C. 氯水中加入碳酸钙粉末可以提高氯水中次氯酸的浓度
D. 一定条件下,当反应 达到平衡后,缩小容积,气体颜色加深
【答案】D
【解析】可乐中存在。打开瓶盖后,压强减小,平衡向二氧化碳逸出的方向移动,因而有气泡冒出,能够从平衡移动的角度解释,A不符合题意; 氯气与水发生反应:。饱和食盐水中浓度较大,使该平衡向左移动,抑制氯气与水反应,从而抑制氯气溶解,因此可用排饱和食盐水的方法收集氯气,能够从平衡移动的角度解释,B不符合题意;氯水中存在平衡。加入碳酸钙粉末后,发生反应,消耗,使上述平衡向右移动,从而提高氯水中次氯酸的浓度,能够从平衡移动的角度解释,C不符合题意;呈红棕色,无色。缩小容积的瞬间,的浓度增大,气体颜色加深;随后,压强增大使的平衡向气体分子数减小的方向移动,即向右移动,消耗部分,使颜色比刚压缩时变浅但比压缩前深。可见,平衡移动使颜色变浅,颜色加深的主要原因是压缩导致浓度增大,这不能从平衡移动的角度解释,D符合题意;故选D。
7.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)在温度一定时于密闭恒容容器中发生可逆反应:,达平衡后,再充入一定量气体。当再次达平衡时,则下列叙述不正确的是
A.的转化率增大 B.容器内气体压强比充入气体前大
C.的体积分数增大 D.容器内气体颜色比充入气体前浅
【答案】D
【分析】恒容条件下充入后新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强,该反应正方向为气体分子数减小的反应,因此平衡正向移动;
【解析】根据分析可知,平衡正向移动,则的转化率增大,A正确;充入气体后体系总物质的量增大,虽然平衡正向移动可减弱压强增大的趋势,但根据勒夏特列原理,最终容器内气体压强仍比充入气体前大,B正确;根据分析可知,平衡正向移动生成更多,的体积分数增大,C正确;气体颜色由的浓度决定,充入后浓度瞬间升高,平衡正向移动仅能减弱浓度的增大幅度,最终浓度仍大于充入前,容器内气体颜色比充入前深,D错误;故选D。
8.(26-27高二上·河南开封·阶段检测)在密闭容器中充入和,在一定条件下发生反应。达到平衡时,容器内压强变为起始压强的0.9倍。则的转化率为
A.10% B.20% C.30% D.40%
【答案】B
【解析】恒温恒容条件下,气体压强之比等于物质的量之比。起始总物质的量为,平衡时总物质的量为,总物质的量减少。根据反应,每消耗总物质的量减少,故消耗的为,转化率为,故选B。
9.(26-27高二上·河南开封·阶段检测)对于反应,在注射器中吸入一定量的,将活塞迅速向外拉伸,下列说法正确的是
A.气体颜色先变浅,后变深,最终比原来浅
B.气体颜色先变浅,后变深,最终比原来深
C.气体颜色先变深,后变浅,最终比原来浅
D.平衡向正反应方向移动
【答案】A
【解析】活塞迅速外拉时,容器体积瞬间增大,浓度瞬间减小,气体颜色先变浅;随后压强减小,平衡向气体分子数增大的逆反应方向移动,浓度有所回升,颜色变深;根据勒夏特列原理,平衡移动只能减弱外界改变而不能抵消,最终浓度仍小于原平衡浓度,颜色比原来浅,故选A。
10.(26-27高二上·辽宁营口·阶段检测)在一定条件下的密闭容器中发生反应: 。反应达到平衡时,下列措施中,既能加快该反应反应速率又能提高反应物转化率的是
A.缩小容器的体积 B.降低反应的温度
C.等容下充入稀有气体 D.等压下充入稀有气体
【答案】A
【解析】缩小容器体积,体系压强增大,反应物浓度升高,反应速率加快;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,反应物转化率提高,A正确; 降低温度,反应活化分子百分数减小,反应速率减慢;虽然该反应,降温平衡正向移动能提高转化率,但不符合加快反应速率的要求,B错误; 等容下充入稀有气体,反应体系中各反应物、生成物的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,反应物转化率不变,C错误; 等压下充入稀有气体,容器体积扩大,各物质浓度减小,反应速率减慢;且压强减小,平衡向气体分子数增大的逆向移动,反应物转化率降低,D错误;故选A。
思维拔高
1.(26-27高二上·河北石家庄·阶段检测)在一定温度下的密闭容器中发生反应: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的浓度为0.35mol/L,下列有关判断不正确的是
A.x+y>z B.平衡向逆反应方向移动
C.B的转化率升高 D.C的体积分数减小
【答案】C
【分析】保持温度不变将容器容积扩大为原来两倍的瞬间,若平衡不移动,A的浓度应为原来的,即0.25 mol/L,但新平衡时A的实际浓度为0.35 mol/L,大于0.25 mol/L,说明扩大容积(减小压强)后,平衡向生成A的逆反应方向发生了移动。 根据勒夏特列原理,减小压强平衡会向气体分子数增多的方向移动,因此逆反应方向是气体分子数增大的方向,即反应物总气体计量数大于生成物,则,据此分析。
【解析】据分析,,A正确; 由上述分析可知,平衡向逆反应方向移动,B正确; 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; 平衡逆向移动,生成物C的量减少,故C的体积分数减小,D正确;故选C。
2.(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)把和混合,装入容积为2 L的密闭容器里,发生反应:,经5 s反应达平衡,在此5 s内C的平均反应速率为,同时生成1 mol D,下列叙述错误的是
A.
B.达到平衡时容器内气体的压强与起始时的压强比为
C.达到平衡时B的体积分数约为33%
D.该反应的平衡常数
【答案】D
【分析】5s内D的平均反应速率为,反应速率之比等于化学计量数之比,,解得,列三段式,据此解题。
【解析】由分析知,A正确;由三段式知平衡时总物质的量为,起始时总物质的量为,恒容条件下压强之比等于气体物质的量之比,故平衡与起始压强比为,B正确;平衡时,气体总物质的量为,B的体积分数为,C正确;平衡时各物质浓度:,,,,平衡常数,D错误;故选D。
3.(26-27高二上·湖北·阶段检测)向恒容密闭容器中充入光气(),发生可逆反应: ,平衡时三种气体物质的量随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.物质为
B.、两点气体的平均相对分子质量相等
C.其他条件不变,温度为,平衡时的物质的量可能为
D.时,再向容器中充入,平衡后的体积分数大于
【答案】D
【解析】该反应,升高温度平衡正向移动,的物质的量随温度升高而减小,故X为,Y为生成物,A错误; 气体总质量守恒,平均相对分子质量,温度升高平衡正向移动,气体总物质的量增大,减小,b点温度高于a点,更小,二者不相等,B错误; 时a点,温度更高,平衡正向移动,,不可能为,C错误; 原平衡中体积分数为,再充入相当于增大压强,平衡逆向移动,体积分数增大,大于,D正确;故选D。
4.(26-27高二上·江西赣州·阶段检测)在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得的浓度为。保持温度不变,将容器的容积缩小为原来的一半,再次达到平衡,测得的浓度为0.15 mol/L。下列有关判断正确的是
A. B.平衡向逆反应方向移动
C.W的体积分数增大 D.当Z的浓度不变时反应达到平衡
【答案】C
【分析】将容器的容积缩小为原来的一半,若平衡不移动Y的浓度应为0.2 mol/L,实际平衡后Y浓度为0.15 mol/L,说明平衡正向移动,据此分析。
【解析】增大压强平衡正向移动,说明正反应为气体体积减小的方向,Z是固体不计入气体计量数,故仅能得出,无法判断与的大小关系,A错误; 根据分析可知,该可逆反应的平衡向正反应方向移动,B错误; 平衡正向移动,W的物质的量增多,且正反应方向气体总物质的量减少,因此W的体积分数增大,C正确; Z是固体,固体浓度为恒定值,因此Z的浓度不变不能说明反应达到平衡,D错误;故选C。
5.(26-27高二上·陕西咸阳·阶段检测)在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol C,发生如下反应: ,10s末测得,则下列说法正确的是
A.10s末时,用A表示的反应速率为
B.该条件下,由0.06 mol/L降到0.04 mol/L所需的反应时间小于5s
C.压缩容器的体积,正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度大
D.若平衡后保持温度不变,向容器中充入0.2 mol C,达到新平衡后C的转化率减小
【答案】C
【解析】0~10 s 内 A 的浓度变化为 0.02 mol/L,用 A 表示的反应速率为 ,这是 0~10 s 内的平均速率;随反应进行反应物浓度减小,10 s 末的瞬时速率小于该值,故“10 s 末时用 A 表示的反应速率为 0.002 mol/(L·s)”的说法错误,A错误;0~10 s 内 C 的浓度由 0.1 mol/L 降到 0.06 mol/L,减小 0.04 mol/L;再使 C 的浓度减小 0.02 mol/L 时,因反应物浓度更低、反应速率更小,所需时间必大于前 10 s 消耗 0.04 mol/L 所用时间的一半,即大于 5 s,B错误;正反应方向气体分子数由 2 减小到 1(B 为固体,不计入),压缩容器体积使压强增大,正、逆反应速率均增大,且正反应速率增大的程度更大,平衡向正反应方向移动,C正确; 保持温度不变再充入 0.2 mol C,相当于在恒温恒容下把两个相同的平衡体系合并为一个,等效于增大压强;因正反应气体分子数减小,平衡向正反应方向移动,C 的转化率增大而非减小,D错误;故选C。
6.(26-27高二上·广东梅州·阶段检测)分别在和下,往密闭容器中充入和,发生反应:。容器内部分物质的物质的量随时间变化关系如图所示,其中、分别为时、的变化曲线,为时的变化曲线,下列说法不正确的是
A.容器内的体积分数始终都为50%
B.到达平衡时,的物质的量浓度为
C.到达平衡时,的转化率为
D.,
【答案】D
【解析】反应为,设转化的的物质的量为,则平衡时,总气体物质的量,的体积分数为,反应过程中始终为50%,A正确; 平衡时,消耗的物质的量为,则消耗的物质的量为,平衡时,浓度为,B正确; 平衡时,生成的物质的量为,则消耗的物质的量为,的转化率为,C正确; 时,,计量数之比,得;温度越高反应速率越快,达到平衡时间越短,下先达到平衡,故,的表述错误,D错误;故选D。
7.(26-27高二上·辽宁本溪·阶段检测)常温下,测定可逆反应的平衡常数K,进行下列两个实验。实验I:将溶液与溶液等体积混合(忽略体积的变化,下同):
实验Ⅱ:将一定量Ag粉与溶液混合。
测得两个实验的浓度随时间变化如下:
0
a
2a
3a
4a
5a
6a
实验I
0.0260
0.0230
0.0210
0.0202
0.0200
0.0200
0.0200
验验Ⅱ
0
0.0200
0.0340
0.0420
0.0470
0.0500
0.0500
下列说法正确的是
A.实验I中,内平均反应速率
B.若向实验Ⅱ反应后的溶液加入Ag粉,上述反应将逆向进行
C.常温下,该反应
D.可用溶液代替溶液
【答案】B
【解析】根据实验I中的数据可知,该反应的,初始浓度为,浓度为,平衡时浓度为,说明反应转化的浓度为,根据反应方程式可知,生成的的浓度为,平衡时浓度为,的浓度为,浓度为,代入求出;在实验Ⅱ中,初始的浓度为,最终浓度为,根据反应方程式可知,生成的浓度为,的浓度为,计算,说明该实验中浓度不再变化不是反应达到平衡,而是耗尽导致浓度不再变化,由此解答。实验I中,内平均反应速率,根据化学计量数关系可知,,A错误;由分析可知,实验Ⅱ中不足,继续加入,反应会继续逆向进行,B正确;由分析可知,该反应的,C错误; 实验环境为酸性,有强氧化性,会和体系中的和发生氧化还原反应,干扰实验进行,不能用溶液代替溶液,D错误;故选B。
7.(26-27高二上·辽宁营口·阶段检测)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入一定量X和0.2 mol 发生反应:,,10 s末测得的浓度为0.02 mol/L。下列说法正确的是
A.0~10 s内,用X表示的平均反应速率
B.由降到需要5 s
C.该反应的平衡常数表达式为
D.达到平衡后升高温度,正、逆反应速率均加快,平衡逆向移动
【答案】D
【解析】X为纯固体,不能用其浓度的变化表示化学反应速率。初始未加入,用表示0~10 s内的平均反应速率为,A错误; 的初始浓度为。由反应可知,0~10 s内的浓度减少量为,故10 s末,这段时间内。选项所述浓度区间位于10 s之后,随着反应继续进行,浓度减小,正反应速率减小;浓度增大,逆反应速率增大,的净消耗速率减小。若该浓度区间能够达到,设所需时间为,则,B错误;X为纯固体,不列入化学平衡常数表达式;和的化学计量数分别为2和3,因此该反应的平衡常数表达式应为,其中各浓度均为平衡浓度,C错误; 升高温度,正、逆反应速率均加快。该反应的,正反应放热,逆反应吸热;升温使平衡向吸热方向移动,即平衡逆向移动,D正确;故选D。
8.(26-27高二上·安徽宣城·阶段检测)工业合成氨反应的原理为 ,在特定条件下,其速率方程为(k为速率常数,与温度、催化剂有关)。下列叙述正确的是
A.平衡常数表达式为
B.其他条件不变,对反应速率的影响程度小于
C.其他条件不变,加入高效催化剂,速率常数k减小
D.其他条件不变,平衡时分离出氨,的平衡转化率增大
【答案】D
【解析】化学平衡常数等于各生成物平衡浓度的化学计量数次幂之积与各反应物平衡浓度的化学计量数次幂之积的比值。题给反应中,、、的化学计量数分别为1、3、2,因此正确的平衡常数表达式为,其中各浓度均为平衡浓度,原表达式将分子、分母颠倒,A错误;由题给速率方程可知,在其他条件不变时,若将增大为原来的倍(),反应速率变为原来的倍;若将增大为原来的倍,反应速率变为原来的倍。由于,按相同比例增大浓度时,对反应速率的影响程度大于,B错误;加入高效催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率。在温度和各物质浓度不变时,由题给速率方程可知,反应速率增大对应速率常数增大,C错误; 平衡时分离出氨,使减小,平衡向生成氨的方向移动,更多的被消耗,因而的平衡转化率增大,D正确;故选D。
压轴攻坚
1.(26-27高二上·江西·阶段检测)如图为密闭容器中 的理论平衡曲线,有关说法错误的是
A.该反应平衡常数表达式为
B.升高温度、减小压强均可使平衡正向移动
C.CaO(s)能稳定存在而Ca(OH)2(s)不能稳定存在的状态点有a点、c点、d点
D.Ca(OH)2(s)能稳定存在的状态点有a点、b点、d点
【答案】C
【解析】固体不写入平衡常数表达式中,因此该反应的平衡常数为,A正确; 该反应,为吸热反应,升高温度平衡向吸热方向即正向移动;正反应气体分子数增大,减小压强平衡向气体分子数增大的方向即正向移动,B正确; 图中曲线为平衡曲线,线上的a、d点为平衡状态,与共存,并非单独稳定存在;仅c点小于同温度下的平衡分压,反应正向进行,可单独稳定存在,C错误; b点大于同温度下的平衡分压,反应逆向进行,可稳定存在;a、d点为平衡状态,也存在,D正确;故选C。
2.(26-27高二上·天津静海·阶段检测)高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是
A.该反应化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.该反应的ΔH>0
C.升高温度,v正增大,v逆减小
D.增大,则、K都增大
【答案】B
【解析】平衡常数的表达式书写规则为「生成物浓度幂之积/反应物浓度幂之积」,根据给出的,可推导出反应方程式应为,A错误; 恒容升温后浓度减小,说明平衡向消耗的正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此,B正确;升高温度时,活化分子占比提升,正、逆反应速率都会同时增大,只是吸热方向的速率增幅更大,不存在逆反应速率减小的情况,C错误; 平衡常数K只和温度有关,温度不变则K不变;增大,平衡正向移动,最终会增大,但K不发生变化,D错误;故选B。
3.(26-27高二上·广西·阶段检测)在恒温的密闭容器中,加入1molNO2(g)和足量活性炭发生反应,测得平衡时NO2(g)和CO2(g)的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
下列说法错误的是
A.a、b、c三点的Kp大小相同
B.图示的三个点中,b点NO2的转化率最高
C.该温度下,c点的Kp=4MPa
D.减小容器体积可实现从c点到b点的移动
【答案】B
【解析】平衡常数仅与温度有关,a、b、c三点温度相同,故大小相同,A正确;该反应为气体分子数增大的反应:,压强越小,平衡正向移动程度越大,的转化率越高。图示三点中a点压强最小,因此a点的转化率最高,而非b点,B错误;点时,可得平衡时,,总气体物质的量为,,C正确;减小容器体积,总压增大,平衡逆向移动,但体积减小对浓度的影响占主导,各物质浓度均增大,状态点沿曲线向右移动,可实现从c点到b点的移动,D正确;故选B。
4.(25-26高二上·广东广州·期末)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
【解析】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; 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; 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;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。
5.(25-26高二上·广东广州·期末)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
【解析】图中横坐标每小格表示,纵坐标每小格表示。在内,Y的浓度由0增大到,该时间段内Y的平均反应速率为,A正确;在时,X的浓度仍随时间减小,说明单位时间内X的消耗量大于生成量,即X的消耗速率大于生成速率,B正确; 加入合适的催化剂,能同等程度地加快正、逆反应速率,使X的消耗速率增大,但不能使化学平衡移动,X的平衡转化率不变,C错误; 反应到达平衡状态后,增大反应物X的浓度,平衡向消耗X的方向移动,即正向移动;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,D正确;故选C。
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