第七章 化学反应速率与化学平衡
复习目标:
1、掌握化学反应速率的基本概念、大小比较及简单计算。
2、了解影响化学反应速率的因素,能够从理论上进行解释。
3、掌握化学平衡的概念、影响化学平衡移动的因素。
4、掌握平衡图像,能够运用图像解决相关问题。
5、了解等效平衡思想,能够运用于解题。
基础知识:
【化学反应速率及影响因素】
一、化学反应速率
1、化学反应速率的表示方法:通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
2、表达式:
3、单位:mol/(L·s) ;mol·L-1·S-1;mol/(L·min) ;mol/(L·h)等。
4、意义
衡量化学反应进行的快慢程度。
5、特点
(1)同一化学反应用不同物质浓度的改变量表示 速率,数值可能不同,但表示意义相同。因此,在表示化学反应速率时,必须注明是以哪种物质作标准的。
(2)对于任一化学反应:aA +bB==cC +dD可用υ(A)、υ(B)、υ(C)、υ(D)表示其速率,则有υ(A):υ (B):υ(C):υ(D)== a:b:c:d,即化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比(还可等于其学其浓度变化之比或物质的量变化之比)。
【注意】
①一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因此,某一段时间内的反应速率,实际是一段时间内的平均速率,而不是指瞬时速率。
②固体或纯液体(不是溶液),其浓度可视为常数,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
【例1】
6、化学反应速率大小的比较
(1)同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小,而要通过转化换算成同一物质表示,再比较数值的大小。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即比较与, 若 则A表示的反应速率比B大。
(3)注意反应速率单位的一致性。
(4)注意外界条件对化学反应速率的影响规律。
【例2】
二、影响反应速率的因素
1、有效碰撞理论
(1)有效碰撞
反应物分子间能发生反应的碰撞。
发生条件:①发生碰撞的分子具有较高的能量; ②分子在一定的方向上发生碰撞。
(2)活化分子
化学反应中,能量较高、有可能发生 有效碰撞的分子。
(3)活化能
活化分子的平均能量与所有分子的 平均能量之差(用Ea表示,其单位为kJ/mol)。活化能越大,反应越难进行。
2、影响化学反应速率的因素
内因:反应物的性质是反应速率大小的决定因素。
外因:主要因素有浓度、温度、压强、催化剂等。
(1)浓度:其它条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率加快。
(2)温度:其它条件不变时,升高温度,化学反应速率加快。一般来说,温度每升高10℃,反应速率增大为原来的2~4倍。
(3)压强:其它条件不变时,增大压强,对于有气体物质参加的化学反应,反应速率加快。
(4)催化剂:使用正催化剂,能加快反应速率。未特别指明时,均指正催化剂。
解释:解释化学反应速率快慢的链条思维:活化能→活化分子→有效碰撞→化学反应速率。
影响
外因
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大反应物浓度
增加
增加
不变
增加
加快
增大压强
增加
增加
不变
增加
加快
升高温度
不变
增加
增大
增加
加快
使用催化剂
不变
增加
增大
增加
加快
【例3】
【化学反应的限度】
一、化学平衡
1、可逆反应:在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应中使用“?”。
2、化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)特征:
①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
②等:V(正)==V(逆)≠0
③动:化学平衡是动态平衡。虽然V(正)==V(逆),但正、逆反应仍在进行。
④定:反应物和生成物的浓度保持一定。
⑤变:外界条件改变,平衡也随之改变。
3、化学平衡状态的判断(标志)
1)本质标志
v(正)=v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
2)等价标志
(1)全是气体参加的体积可变反应,体系的压强不随时间而变化。例如:N2+3H22NH3。
(2)体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
(3)全是气体参加的体积可变反应,体系的平均相对分子质量不随时间变化。例如:
2SO2(g)+O2(g) ?2SO3(g)。
(4)对同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
(5)对于有颜色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化,如2NO2(g) ?N2O4(g)。
(6)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
【例4】
二、化学平衡常数与转化率
(1)概念:对于一定条件下的可逆反应(aA+bBcC+dD),达到化学平衡时,生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数,记作Kc,称为化学平衡常数(浓度平衡常数)。
(2)数学表达式:Kc=
如果反应物和生成物均为气体,当达到化学平衡时,将由各物质平衡分压算得的平衡常数称为压强平衡常数。即KP=
浓度平衡常数和压强平衡常数均称为化学平衡常数。
(3)意义:平衡常数的大小化学反应可能进行的程度(即反应限度);平衡常数的数值越大,说明反应进行得越完全。
(4)影响因素:只与温度有关,而与浓度无关。
(5)平衡转化率:对于可逆反应aA+bB cC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为:
α(A)= ×100%
【例5】
三、化学平衡移动
1.概念
达到平衡状态的反应在条件改变后,平衡状态 被破坏的过程。
2.过程
3.平衡移动方向与反应速率的关系
(1)v正> v逆,平衡向正反应方向移动。
(2)v正= v逆,平衡不移动。
(3)v正< v逆,平衡向逆反应方向移动。
4.平衡移动会伴随着哪些变化
(1)反应速率的变化(引起平衡移动的本质,但速率变化也可能平衡不移动),主要看v正与v逆是否相等,如果v正≠v逆,则平衡必然要发生移动,如v正、v逆同时改变相同倍数,则平衡不移动。
(2)浓度的变化,平衡移动会使浓度变化,但是浓度的变化不一定使平衡移动。
(3)各组分百分含量的变化。
(4)平均相对分子质量的变化。
(5)颜色的变化(颜色变化,平衡不一定发生移动)。
(6)混合气体密度的变化。
(7)转化率的变化。
(8)温度变化
5.影响平衡移动的因素
(1)从温度、浓度、压强、催化剂等因素影响判断
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
平衡体系
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
增大反应物的浓度
v正、v逆均增大,且v正>v逆
正向移动
正反应方向为气体体积增大的放热反应
增大压强或升高温度
v正、v逆均增大,且v逆>
v正
逆向移动
减小反应物的浓度
v正、v逆均减小,且
v逆>v正
逆向移动
减小压强或降低温度
v正、v逆均减小,且v正>
v逆
正向移动
增大生成物的浓度
v正、v逆均增大,且
v逆>v正
逆向移动
任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的
平衡
正催化剂
或增大压强
v正、v逆同等倍数增大
平衡不移动
减小生成物的浓度
v正、v逆均减小,且
v正>v逆
正向移动
负催化剂或
减小压强
v正、v逆同等倍数减小
(2)从化学平衡常数判断
Q=
若Q<K,化学平衡正向(向右)移动。
若Q>K,化学平衡逆向(向左)移动。
(3)勒夏特列原理
1)内容
如果改变影响平衡的条件之一(如 温度、浓度或压强),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2)适用
①该原理适用于化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。
②这种减弱并不能消除外界条件的变化。
【指点迷津】
应用勒夏特列原理时要注意不能走入误区:
(1)是否真的改变了影响化学平衡的条件。例如:
A.改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量时,并未改变影响化学平衡的条件;
B.即使有气体存在的化学平衡体系,恒温、恒容下充入惰性气体,也未改变影响化学平衡的条件。
(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向,例如对mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g), m+n=p+q型的可逆反应,它无气体体积扩大或缩小的反应方向,即使是改变压强,化学平衡也不移动。
(4)平衡移动的应用
①判状态:由压强的改变,根据平衡移动的方向,可以判断反应物或生成物的状态。
②判系数:由压强的改变,根据平衡移动的方向,可以判断方程式中某气体物质的计量数或反应物和生成物之间的计量数的大小关系。
③判ΔH:由温度的改变,根据化学平衡移动的方向,可以判断正反应或逆反应是吸热反应或放热反应。
④判转化率:根据条件改变对化学平衡的影响,可以判断达到新平衡时某反应物转化率的提高或降低以及平衡体系中某组分百分含量的变化。
⑤调控反应:根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理,可调控工业反应使之效益最大化。
【例6、7、8、9】
例题精讲:
【例1】(2010福建卷,12)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物尝试随反应时间变化如右图所示,计算反应4~8 min间的平均反应速率和推测反应16 min 反应物的浓度,结果应是
A.2.5μmol??L-1和2.0μmol??L-1
B.2.5μmol?L-1和2.5μmol?L-1
C.3.0μmol?L-1和3.0μmol??L-1
D.2.0μmol??L-1和3.0μmol??L-1
〖解析〗本题考察化学反应速率的计算。第8秒与第4秒时反应物浓度差△C为10umol·L-1·min-1,△t为4秒,所以在4~8min间的平均反应速率为2.5 umol·L-1·min-1,可以排除CD两个答案;图中从0min开始到8min反应物浓度减低了4倍,根据这一幅度,可以推测从第8min到第16分也降低4倍,即由10umol·L-1·min-1降低到2.5 umol·L-1·min-1,因此推测第16min反应物的浓度为2.5 umol·L-1,所以可以排除A而选B
〖答案〗B
【例2】反应A+3B=2C+2D,在四种不同情况下的反应速率分别为:
①v(A)=0.15 mol·L-1·s-1 ②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
③v(C)=1.2 mol·L-1·min-1 ④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1
其中,反应进行得最快的是( )
A.① B.② C.③ D.④
〖解析〗据①v(A)=0.15 mol/(L·s),②中v(A)=v(B)=0.2 mol/(L·s),③中v(A)=v(C)=0.2 mol/(L·s),④中v(A)=v(D)=0.225 mol/(L·s)
故反应最快的为④。
〖答案〗D
【例3】(2010全国卷1,27)(15分)在溶液中,反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为c(A)=0.100mol/L、c(b)=0.200mol/l及c(c)=0mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。
请回答下列问题:
(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是:
②____ ___________;③______ _________;
(2)实验②平衡时B的转化率为_____;实验③平衡时C的浓度为____________;
(3)该反应的_____0,判断其理由是__________________________________;
(4)该反应进行到4.0min时的平均反应速度率:
实验②:=__________________; 实验③:=_______________。
〖解析〗(1)②使用了(正)催化剂;理由:因为从图像可看出,两者最终的平衡浓度相同,即最终的平衡状态相同,而②比①所需要的时间短,显然反应速率加快了,故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入(正)催化剂;③升高温度;理由:因为该反应是在溶液中进行的反应,所以不可能是改变压强引起速率的改变,又由于各物质起始浓度相同,故不可能是改变浓度影响反应速率,再由于③和①相比达平衡所需时间短,平衡时浓度更小,故不可能是改用催化剂,而只能是升高温度来影响反应速率的
(2)不妨令溶液为1L,则②中达平衡时A转化了0.04mol,由反应计量数可知B转化了0.08mol,所以B转化率为;同样在③中A转化了0.06mol,则生成C为0.06mol,体积不变,即平衡时C(c)=0.06mol/L
(3) ﹥0;理由:由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小,即A的转化率升高,平衡向正方向移动,而升温是向吸热的方向移动,所以正反应是吸热反应,﹥0
(4)从图上读数,进行到4.0min时,实验②的A的浓度为:0.072mol/L,则△C(A)=0.10-0.072=0.028mol/L,,∴=2=0.014mol(L·min)-1;进行到4.0mi实验③的A的浓度为:0.064mol/L:△C(A,) =0.10-0.064=0.036mol/L,,∴==0.0089mol(L·min)-1
〖答案〗(1)②加催化剂;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度未变
③温度升高;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度减小
(2)40%(或0.4);0.06mol/L;(3)﹥;升高温度向正方向移动,故该反应是吸热反应
(4)0.014mol(L·min)-1;0.008mol(L·min)-1
【命题意图】考查基本理论中的化学反应速率化学平衡部分,一些具体考点是:易通过图像分析比较得出影响化学反应速率和化学平衡的具体因素(如:浓度,压强,温度,催化剂等)、反应速率的计算、平衡转化率的计算,平衡浓度的计算,的判断;以及计算能力,分析能力,观察能力和文字表述能力等的全方位考查。
【例4】H2(g)+I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是________________。
①c(H2)=c(I2)=c(HI)时
②c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2时
③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变
④单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HI
⑤单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol I2
⑥反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)
⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
⑧温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
?条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
【导航】 此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况,有助于加深对平衡特点的理解。能否作为判断平衡的标志就看能否直接或间接的体现v正=v逆或各物质的浓度及百分含量不变。
〖答案〗 ③④⑦⑨
【例6】(2010天津卷,10)(14分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为:___________________________。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:________________________________________。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol-1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH= ___________;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
⑷ 已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L-1)
0.44
0.6
0.6
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 ______ v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________;该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。
〖解析〗(1)煤生成水煤气的反应为C+H2OCO+H2。
(2)既然生成两种酸式盐,应是NaHCO3和NaHS,故方程式为:Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS。
(3)观察目标方程式,应是①×2+②+③,故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ· mol -1。
正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低;故选c、e。
(4)此时的浓度商Q==1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故正>逆;设平衡时生成物的浓度为0.6+x,则甲醇的浓度为(0.44-2x)有:400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知,甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,
10min变化的浓度为1.6 mol·L-1,故(CH3OH)=0.16 mol·L-1·min-1。
〖答案〗(1) C+H2OCO+H2。
(2) Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3) -246.4kJ· mol -1 c、e
(4) ①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
【命题立意】本题是化学反应原理的综合性试题,考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理,和利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。
【例7】(2010四川理综卷,13)反应aM(g)+bN(g) cP(g)+dQ(g)达到平衡时。M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中:Z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是
A.同温同压Z时,加入催化剂,平衡时Q的体积分数增加
B.同压同Z时,升高温度,平衡时Q的体积分数增加
C.同温同Z时,增加压强,平衡时Q的体积分数增加
D.同温同压时,增加Z,平衡时Q的体积分数增加。
〖答案〗B
〖解析〗本题考查了平衡移动原理的应用。A项加入催化剂只能改变反应速率,不会使平衡移动。B项由图像(1)知随着温度的升高M的体积分数降低,说明正反应吸热,所以温度升高平衡正向移动,Q的体积分数增加。C项对比(1)(2)可以看出相同温度条件,压强增大M的体积分数增大,所以正反应是体积缩小的反应,增大压强Q的体积分数减小。D项由C项可以判断D也不对。
【例8】(2008·宁夏理综,25)已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g)ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1 mol/L,c(N)=2.4 mol/L;达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为 ;该反应的平衡常数K=
(2)若反应温度升高,M的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”); 平衡常数K 。
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)=4 mol/L,c(N)=a mol/L;达到平衡后,c(P)=2 mol/L,a= ;
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:
c(M)=c(N)=b mol/L,达到平衡后,M的转化率为 。
〖解析〗 (1)M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
始态 1 mol/L 2.4 mol/L 0 0
变化量1 mol/L×60% 0.6
因此N的转化率为25%
(2)由于该反应的ΔH>0,即该反应为吸热反应,因此升高温度,平衡右移,M的转化率增大。
(3)根据(1)可求出各平衡浓度:
c(M)=0.4 mol/L c(N)=1.8 mol/L c(P)=0.6 mol/L c(Q)=0.6 mol/L
因此化学平衡常数K=0.5
由于温度不变,因此K不变,达到平衡后
c(P)=2 mol/L c(Q)=2 mol/L c(M)=2 mol/L c(N)=(a-2)mol/L
解得a=6
(4)设M的转化率为x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为:
c(M)=b(1-x)mol/L c(N)=b(1-x)mol/L c(P)=bx mol/L c(Q)=bx mol/L
解得x=41%
〖答案〗 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%
【化学反应的方向及判据】
一、焓判据
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。如氢氧化亚铁的水溶液在空气中被氧化为氢氧化铁的反应是自发的,其△H(298K)=-444.3kJ·mol—1
(2)部分吸热反应也能自发进行。
如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)==CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l),其△H(298K)== +37.30kJ·mol—1。
(3)有一些吸热反应在常温下不能自发进行,在较高温度下则能自发进行。如碳酸钙的分解。
研究表明,对于化学反应而言,绝大多数放热反应都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得也越多,反应越进行得越完全。可见, 反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。但是,反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据。
二、熵判据
(1)熵:描述大量粒子混乱度的物理量,符号为S,单位J·mol—1·K—1,熵值越大,体系的混乱度越大。S(g)>S(l)>S(s)。
(2)化学反应的熵变(△S):反应产物的总熵与反应物总熵之差。
(3)反应熵变与反应方向的关系
①多数熵增加的反应在常温常压下均可自发进行。产生气体的反应、气体物质的量增加的反应,熵变都是正值,为熵增加反应。
②有些熵增加的反应在常温下不能自发进行,但在较高温度下则可自发进行。如碳酸钙的分解。
③个别熵减少的反应,在一定条件下也可自发进行。如铝热反应的△S== —133.8 J·mol—1·K—1,在点燃的条件下即可自发进行。
化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。但不是唯一判据。
三、综合判据——吉布斯自由能判据
在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向的判据为:
△G=△H—T△S<0 反应能自发进行
△G=△H—T△S==0反应达到平衡状态
△G=△H—T△S>0反应不能自发进行
“四象限法”判断化学反应的方向。
在二维平面内建立坐标系,第Ⅰ象限的符号为“+、+”,第Ⅱ象限的符号为“+、—”,第Ⅲ象限的符号为“—、—”,第Ⅳ象限的符号为“—、+”。借肋于数学坐标系四个象限的符号,联系焓变与熵变对反应方向的共同影响,可以从热力学的角度快速判断化学反应的方向。反应放热和熵增加都有利于反应自发进行。该判据指出的是化学反应自发进行的趋势。
四、应用
1.第Ⅰ象限符号为“+、+”(△S>0、△H>0)时化学反应的方向——高温下反应自发进行
【例1】石灰石的分解反应为:CaCO3(s)==CaO(s) +CO2(g)
其△H(298K)==178.2kJ·mol—1,△S(298K)==169.6J·mol—1·K—1
试根据以上数据判断该反应在常温下是否自发进行?其分解温度是多少?
〖解析〗
∵△H—T△S=178.2kJ·mol—1—298K×10×—3×169.6kJ·mol—1·K—1 =128kJ·mol—1>0
∴298K时,反应不能自发进行。即常温下该反应不能自发进行。
由于该反应是吸热的熵增加反应,升高温度可使△H—T△S<0,假设反应焓变和熵变不随温度变化而变化,据△H—T△S<0可知,T>△H/△S ==178.2kJ·mol—1/10×—3×169.6kJ·mol—1·K—1=1051K,即温度高于778℃时反应可自发进行。
2.第Ⅱ象限符号为“+、—”(△S>0、△H<0)时化学反应的方向——所有温度下反应均能自发进行
【例2】已知双氧水、水在298K、100kPa时的标准摩尔生成焓的数据如下:
物 质
△fH/kJ·mol—1
H2O(l)
-258.8
H2O2(l)
-191.2
O2(g)
0
(1)试由以上数据计算双氧水发生分解反应的热效应。
(2)若双氧水发生分解反应生成液态水和氧气时,其△S=57.16J·mol—1·K—1
试判断该反应在常温下能否自发进行。若温度达到2000K时,反应能否自发进行。
〖解析〗
(1)根据△H =H(产)-H(反)得,△H =2×(-258.8kJ·mol—1)+0—2×(-191.2kJ·mol—1)=-135.2kJ·mol—1。
(2)在298K时,△H—T△S=—135.2kJ·mol—1-(298K×10—3×57.16kJ·mol—1·K—1) =--152.23 kJ·mol—1<0
∴该反应在常温下可自发进行。
温度达到2000K,且假定焓变和熵变不随温度变化而变化,△H—T△S=-135.2kJ·mol—1-(2000K×10—3×57.16kJ·mol—1·K—1)= -2495.2kJ·mol—1<0
故△S>0、△H<0时,仅从符号上进行分析,无论温度如何变化,恒有△H—T△S<0,故化学反应的方向——所有温度下反应均能自发进行。
3.第Ⅲ象限符号为“—、—”(△S<0、△H<0)时化学反应的方向——低温下反应可以自发进行
【例3】常温下氢氧化亚铁与空气中的氧气及水有可能发生反应,即:
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s),已知该反应在298K时的△H=-444.3 kJ·mol—1,△S=-280.1 J·mol—1·K—1
试问该反应在常温下是否自发进行?
〖解析〗
根据△H-T△S=-444.3 kJ·mol-1-298K×10-3×(-280.1 kJ·mol-1·K-1)= -360.83 kJ·mol—1<0,故298K时反应可自发进行。
由于焓变和熵变的作用相反,且二者相差悬殊,焓变对反应的方向起决定性作用,故反应可自发进行。
假定温度达到2000K,则△H-T△S=-444.3 kJ·mol-1-2000K×10-3×(-280.1 kJ·mol—1·K—1)=115.9kJ·mol—1>0,反应不能自发行。即高温下反应不能自发进行。
4.第Ⅳ象限符号为“—、+”(△S<0、△H>0)时化学反应的方向——所有温度下反应均不能自发进行
【例4】CO(g)=C(s,石墨)+O2(g),其△H=110.5 kJ·mol—1△S=-89.36J·mol—1·K—1,试判断该反应在298K和2000K时反应是否自发进行?
〖解析〗298K时,△H—T△S=110.5 kJ·mol—1—298K×10—3×(—89.36kJ·mol—1·K—1) ==137.13 kJ·mol—1>0,故298K时反应不能自发进行。
2000K时,△H-T△S=110.5 kJ·mol-1—2000K×10—3×(—89.36kJ·mol—1·K—1) ==289.22kJ·mol—1>0,故2000K时,反应也不能自发进行。
事实上,△S<0、△H>0时,仅从符号上进行分析,无论温度如何变化,恒有△H—T△S>0,故化学反应的方向——所有温度下反应均不能自发进行。
从以上四个象限的情况来看,交叉象限的情况相反相成,第Ⅰ象限(高温下反应自发进行)和第Ⅲ象限(低温下反应自发进行)相反相成,第Ⅱ象限(所有温度下均可自发进行)和第Ⅳ象限(所有温度下反应均不能自发进行)相反相成。分析化学反应的方向的热力学判据是△H—T△S<0,而这个判据是温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势,并不能说明反应能否实际发生,因为反应能否实际发生还涉及动力学问题。
【化学反应速率、化学平衡图像问题】
一、对于化学反应速率的有关图像问题,可按以下的方法进行分析
(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理挂钩。
(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物;一般生成物多数以原点为起点。
(3)抓住变化趋势,分清正、逆反应,吸、放热反应。升高温度时,v(吸)>v(放),在速率一时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度时,v(吸)大增,v(放)小增;增大反应物浓度时,v(正)突变,v(逆)渐变。
(4)注意终点。例如在浓度一时间图上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。
1、浓度—时间图
此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况.解题时要注意各物质曲线的折点(达平衡时刻),各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况.
【例1】图2表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况,t1是到达平衡状态的时间.试回答:(1)该反应的反应物是______;(2)反应物的转化率是______;(3)该反应的化学方程式为______.
〖解析〗起始时A的浓度为2.0mol/L,B、C的浓度为0,随着时间的推移,A的浓度降低为1.2mol/L,C的浓度升高为1.2mol/L,B的浓度升高为0.4mol/L.t1时刻后各物质浓度不再变化,说明反应已达平衡,得出A为反应物,B、C为产物,它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比.故正确答案为(1)A;(2)40%;(3)2A=B+C。
2、速率—时间的曲线,求浓度
【例2】 在容积固定为2L的密闭容器中,充入X、Y气体各2mol,发生可逆反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g),并达平衡,以Y的浓度改变表示的反应速度V正、V逆与时间t的关系如图所示,则Y的平衡浓度表达式正确的是(式中S是对应区域的面积)( )
?
〖解析〗 根据v-t曲线计算反应物的平衡浓度,初看题目似乎无从下手,若静心思考,从定义出发,Y减少的浓度△cY=Vt,随着反应进行,逆反应同时生成部分Y,因此Y的平衡浓度为初始浓度与消耗浓度之差。瞬时速率与时间的乘积即为微小矩形的面积,累积计算则Y减少的浓度表示为Saobd,Y增加的浓度表示为Sobd,则Y的平衡浓度表示为:1-(Saobd-Sobd)=1- Saob,故选B。
二、对于化学平衡的有关图像问题,可按以下的方法进行分析:
(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与勒夏特列原理挂钩。
(2)紧扣可逆反应的特征,看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。
(3)看清速率的变化及变化量的大小,在条件与变化之间搭桥。
(4)看清起点、拐点、终点,看清曲线的变化趋势。
(5)先拐先平。例如,在转化率一时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
(6)定一议二。当图象中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
1. 以v-t图像描述化学平衡移动的本质
【例3】 已知合成氨的反应为:N2+3H22NH3+92.4KJ在一定条件下达到化学平衡,现升高温度使平衡发生移动,下列图像中能正确描述正、逆反应速率(v)变化的是( )
〖解析〗 此题易误选D,以为逆反应速率升高了正反应速率必然降低,其实升高温度放热、吸热方向的反应速率都增大,但吸热反应增大的幅度大,因此平衡向吸热反应方向移动,合成氨的正反应为放热反应,应选C。图A和图B分别是加压、增加反应物浓度后速率的变化情况。
2. 以物质的量(浓度)-时间(n(c)-t)图像描述可逆反应达平衡的过程
【例4】 在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量n随反应时间t变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是( )
A.反应的化学方程式为2MN
B.t2时,υ正=υ逆,达到平衡
C.t3时,υ正>υ逆,
D.t1时,浓度cN=2cM?
〖解析〗 解题关键是抓住起点和t1、t2、t3等特殊点,在0到t2时间内(或选取0到t3之间的任一点)nN从8mol到4mol减少了4mol,nM从2mol到4mol增大了2mol,因此N为反应物,方程式为2NM(从反应趋势看,N没有完全转化为M,故为可逆反应)。t2时nN=nM,瞬时浓度也相等,但浓度变化Δc并不相等,实际是ν正>ν逆,t3时nN、nM不再改变,达到了平衡状态,ν正=ν逆,t1时nN=2nM,体积相同,c与n成正比,因此只有选项D正确。
3. 以c-t图像描述等效平衡过程
【例5】 在425℃时,1L密闭容器中进行反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),以不同的方式加入反应物或生成物均达到平衡(如下图)
(1)将图示3种情况的反应物、生成物的初始浓度和平衡浓度填入表格。 ?
(2)以上3种情况达到化学平衡是否为同一平衡状态?由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征? ?
(3)等温、等容情况下,等效平衡的条件是什么??
〖解析〗 (1)将图像信息转化为数据信息是处理信息的基本能力,填表如下所示。?
(2)达平衡时反应物和生成物浓度完全相同,故为同一平衡状态。在一定条件下达到平衡后,正、逆反应速率,平衡混合物中各物质的浓度保持不变。 ?
(3)等温、等容时,将生成物(或反应物)折算为同一侧的量完全相同时,即为等效平衡。
4. 以物质的量(转化率)-时间(n(R)-t)图像描述温度或压强对平衡移动的影响
【例6】 反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)+Q,在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下,产物Z的物质的量nZ与反应时间t的关系如图所示,下述判断正确的是( )
A.T1
P2
C.T1>T2,P1>P2 D.T1>T2,P1〖解析〗 T相同时(上面2条曲线),p越大反应速率v越快,达到化学平衡的时间t越短,故P1>P2;若从纵坐标nZ来分析,P1→P2,nZ增大,平衡向正向移动,对照反应特征(气体体积减小)可知P1>P2。同理,压强相同时(下面2条曲线),温度越高反应速率越快,达到化学平衡的时间越短,故T1>T2,或从nZ来分析,T1→T2,nZ减小,平衡向逆向移动(正向放热则逆向吸热),说明T1>T2,选C。
5. 以转化率(体积分数)-压强、温度(R(φ)-p、T)图像判断平衡状态
【例7】 如图,条件一定时,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)+Q(正反应为放热)中NO的Rmax与T变化关系曲线图,图中有a、b、c、d4个点,其中表示未达到平衡状态,且ν正<ν逆的点是( )
A.a B.b C.c D.d
〖解析〗 化学平衡时有Rmax,a、b在曲线上为平衡点,c、d点未达平衡。d点在曲线右上方,从d点向横坐标引辅助线,可知该温度平衡时R(NO)比d点的小,说明该点未达平衡,且ν正<ν逆平衡向逆向移动,或从d点向纵坐标引垂线,d点T比平衡点的高,该反应正向放热,升高温度平衡向吸热的逆向移动,同样得出结论ν正<ν逆,而选D。
6. 根据R(质量分数ω、体积分数φ)-p、T图像判断反应特征
【例8】 已知反应mA (g)+nB(g) xC(g)+yD(g),A的转化率RA与p、T的关系如图,根据图示可以得出的正确结论是( )
A.正反应吸热,m+n>x+y B.正反应吸热,m+nC.正反应放热,m+n>x+y D.正反应放热,m+n〖解析〗 相同p时,升高T,RA提高,说明正反应为吸热;相同T,增大p,RA提高,说明正反应为气体体积缩小的方向,,故选A。
7. 由v-p(T)图像描述平衡移动时正逆v的变化 ?
【例9】 下列反应符合下图p-v变化曲线的是( )
A.H2(g)+I2(g) 2HI(g)
B.3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(l)+NO(g)
C.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
D.CO(g)+C(s) 2CO(g)
〖解析〗 根据勒沙特列原理,增大p,ν正、ν逆都增大,但气体分子数多的一边增大的幅度大,平衡向气体体积缩小的方向移动。由图示可知,ν正斜率大,即随p增大ν正增大的多,故ν正应为气体分子数较多的一边,B选项符合图示。
8. 混合气体平均相对分子质量—温度(压强)(-T(P))图像 ?
【例10】 可逆反应2A+B2C(g)+Q(Q>0)随T(℃)变化气体平均相对分子质量的变化如图所示,则下列叙述中正确的是( )
A.A和B可能都是固体 B.A和B一定都是气体
C.A和B可能都是气体 D.若B为固体,则A一定为气体
〖解析〗 正反应放热则逆反应吸热,观察曲线可知,T升高化学平衡向逆向移动,气体的减小。由平均摩尔质量定义M=可判断:T升高,A和B都是固体时,只有1种气体C,不变;A和B是气体时,气体m总不变,n总变大, 减小,符合题意,但不是绝对惟一的;当B为固体A为气体时,气体的n总不变,但m总变小,同样导致减小,故正确答案为C、D。
9. 由体积分数—温度(φ-T)图像判断平衡进程
【例11】 在容积相同的不同密闭容器内,分别充入同量的N2和3H2,在不同温度,任其发生反应N2+3H22NH3,在第7秒时分别测定其中NH3的体积分数φ(NH3),并绘成下图曲线。 ?
(1)A、B、C、D、E中,尚未达到化学平衡状态的点是________。 ?
(2)此反应的正反应是______热反应。 ?
(3)AC段曲线是增函数曲线,CE段曲线是减函数曲线,试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为____________________________________________________。
(4)T1到T2变化时,υ正 υ逆;T3到T4变化时,υ正 υ逆。
【?解析】该曲线表明在相同时刻不同温度时φ(NH3)的情况,C点是最大点也是转折点,说明C点达到了化学平衡状态,C点之前的A、B点尚未达到平衡;C点之后,T升高,φ(NH3)下降,说明正反应为放热反应;AC段化学反应尚未平衡,受速率控制,T升高,反应速率加快,φ(NH3)增大为增函数;CE段达到平衡后受平衡因素控制,T升高,平衡向吸热的逆向移动,故φ(NH3)下降为减函数。T1→T2变化时,υ正>υ逆。T3时υ正=υ逆;T3→T4时,υ正<υ逆
【等效平衡解题策略】
在相同条件下(定温、定容或定温、定压),同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按化学计量数之比投入反应物或生成物,在达到化学平衡状态时,所建立起来的化学平衡状态都是相同的,这样的化学平衡互称为等效平衡。
一、等效平衡的标志
我们所说的“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同;“完全相同的平衡状态”在达到平衡状态时,任何组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等,并且反应的速率等也相同;而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,反应的速率、压强等可以不同。
二、等效平衡的分类
在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下几种:
1.定温、定容条件下的等效平衡:
①化学反应前后气体分子数改变的等效平衡。
②化学反应前后气体分子数不变的等效平衡。
2.定温、定压条件下的等效平衡。
三、等效平衡的解题思路
我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题。
1.在定温、定容条件下,对于化学反应前后气体分子数改变的可逆反应,只改变起始加入物质的物质的量,如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。
2.在定温、定容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。
3.在定温、定压条件下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,达到平衡状态后与原平衡等效。
四、题型解读
题型1:一般可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡
【例1】在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生反应:2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为a mol·L-1。若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为a mol·L-1的是( )
A.4molA+2molB
B.2molA+1molB+3molC+1molD
C.3molC+1molD+1molB
D.3molC+1molD
〖分析〗等效平衡的含义:在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
对于一般可逆反应,在恒温恒容条件下,只改变起始加入的情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同,则二平衡等效。
假设2 mol A和1 mol B能够完全反应,则应生成3molC+1molD,所以如果维持容器体积和温度不变,开始时向容器中加入3molC+1molD,达到平衡时,与原平衡是等效平衡,则C的浓度仍为a mol·L-1。
〖答案〗D。
题型2:反应前后气体体积不变的可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡
【例2】可逆反应A(g)+B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行,如果向容器中充入1mol A和1mol B,在某温度下达到平衡时,C的体积分数为m%;若向容器中充入1mol C,在同样的温度下达到平衡时,C的体积分数为n%,则m和n的关系正确的是( )
A.m>n B.m〖分析〗在恒温恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则二平衡也为等效平衡。
〖答案〗 C。
题型3:可逆反应在恒温、恒压条件下建立等效平衡
【例3】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定温度和压强,进行以下反应:
N2+3H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2时,达到平衡后生成a mol NH3(见下表已知项)。在相同温度、压强下,保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①~③的状态,填写表中空白。
已知
编号
起始状态物质的量 n/mol
平衡时NH3的物质的量
n/mol
N2
H2
NH3
1
4
0
a
①
1.5
6
0
②
1
0.5a
③
m
g(g≥4m)
〖分析〗对于一般的可逆反应,在恒温恒压条件下,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后,与原平衡等效。
①因为从题干可知n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=1∶4∶a,所以①状态下n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=1.5∶6∶1.5a。
②起始状态时,有1mol NH3,则相当于起始时有N2和H2分别为0.5mol和1.5mol,按n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=1∶4∶a,可得②状态时n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=0.5∶2∶0.5a,所以原有N2和H2分别为0和0.5mol。
③设起始时n(NH3)为x mol,则相当于N2和H2总量分别为(m+)mol和(g+)mol,则(m+)∶(g+)=1∶4,即可得x=2(g-4m)
设为n(NH3)平衡y mol,可得:
4∶a=(g+)∶y,即:y=(g-3m)·a。
题型4:通过建立等效平衡的中间状态,比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分数、浓度的大小
【例4】体积相同的甲、乙两个容器中,分别充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2+O22SO3并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率为( )
A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.无法判断
〖分析〗根据题意,甲、乙两容器可设为如图所示装置。
2SO2+O22SO3是一气体总物质的量减少的反应。甲容器保持体积不变,压强变小;乙容器保持压强不变,体积减小,达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动,由于甲、乙两个容器的体积、温度相同,达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡,其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态,乙中压强小于丙中压强,因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。所以正确答案为B。
【规律总结】对于气体参加的可逆反应,在温度恒定的条件下,涉及体积与压强以及平衡移动有关判断的问题时,可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度,具有变难为易、变抽象为直观的作用。
课后练习:
1.在t℃时,向2L密闭容器中放入1molA和1molB,发生下列反应:A(g)+B(g)C(g)+2D(g),平衡时C的含量为m%,保持其他条件不变,若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时,C的含量仍为m%的是 ( )
A.2molA和1molB B.2molD和A、B、C各1mol
C.1molC和2molD D.1molC和1molD
〖答案〗B
2.在一个固定体积的密闭容器中,加入2mol A和1mol B,发生反应:2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)达平衡时,c (C)=W mol/L。若维持容器内体积和温度不变,按下列四种配比作起始物质,达平衡后,C浓度仍为W mol/L的是( )
A.1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5 D B.2mol A+1mol B+3mol C+1mol D
C.3mol C+1mol D+1mol B D.3mol C+1mol D
〖答案〗AD
3.在一恒温恒容密闭容器中,A、B气体可建立如下平衡:2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)
现分别从两条途径建立平衡:
I.A、B的起始量均为2mol;
Ⅱ.C、D的起始量分别为2mol和6mol。
下列叙述不正确的是: ( )
A.I、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同
B.I、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成不同
C.达到平衡时,途径I的 和途径Ⅱ体系内混合气体平均相对分子质量相同
D.达到平衡时,途径I的气体密度为途径Ⅱ密度的1/2
〖答案〗B
4.在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L,C的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L的是 ( )
A.3mol C+1mol D B.1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C.1mol A+0.5mol B+1.5mol C D.4mol A+2mol B
〖答案〗D
5.在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x值为 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
〖答案〗BC
6.在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L(或C的体积分数仍是a%)的是 ( )
A.3mol C+1mol D B.1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C.1mol A+0.5mol B+1.5mol C D.4mol A+2mol B
〖答案〗ABD
7.在恒温、恒压的条件下,向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB,发生如下反应:3A(g)+2B(g) xC(g)+yD(g);达到平衡时,C的体积分数为m%。若维持温度压强不变,将0.6LA 、0.4LB.4LC.0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%,则X、Y的值分别为( )
A.x=3 y=1 B.x=4 y=1 C.x=5 y =1 D.x=10 y=2
〖答案〗CD
8.在一个容积固定的密闭容器中充入1molHI,建立如下平衡:H2(g)+I2 (g)2HI(g),测得HI的转化率为a%。其他条件不变,在上述平衡体系中再充入1molHI,待平衡建立时HI的转化率为b%,则a、b的关系为 ( )
A.a>b B.a〖答案〗C
9.一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5,加热到200℃发生如下反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),反应达到平衡时,混合气体中PCl5,所占体积分数为M%,。若同一温度的同一容器中,最初投入2 molPCl5,反应达平衡时,混合气体中PCl5,所占体积分数为N%。则M和N的关系是 ( )
A. M>N B.M=N C.M < N D.无法确定
〖答案〗C
10.已知甲为恒温恒压容器,乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2mol SO2、1mol O2,初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡,为使两容器中的SO2在平衡混合物的物质的量分数相同,下列措施中可行的是 ( )
A.向甲容器中充入一定量的氦气 B.向乙容器中充入一定量的SO3气体
C.升高乙容器的温度 D.增大甲容器的压强
〖答案〗AB