第二章化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.关于平衡常数K,下列说法中正确的是( )
A.K值越大,反应速率越大
B.对任一给定的可逆反应,温度升高,K值增大
C.对任一给定的可逆反应,K值越大,反应物的平衡转化率越高
D.加入催化剂或增大反应物浓度,K值将增大
解析K值与催化剂、反应物的浓度、化学反应速率的大小无关,所以A、D错误;与反应温度有关,但是温度升高,K值可能增大也可能减小,B也错误。
答案C
2.汽车尾气净化中的一个反应如下:
NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.4
kJ·mol-1
在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )
解析该反应为气体分子数减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,A项错误;同理升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率减小,B项错误;平衡常数只受温度影响,与NO的物质的量无关,C项正确;增加氮气的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D项错误。
答案C
3.某温度时,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K=50。在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1应为( )
A.2
500 B.100
C.4×10-4
D.2×10-2
解析K=,K1=,K1==4×10-4。
答案C
4.已知反应A(g)+2B(g)C(g),在密闭容器中充入A、B、C三种气体,至建立化学平衡后,在温度不改变的前提下将体积缩小,则该反应此时的平衡常数( )
A.增大为原来的3倍
B.增大为原来的2倍
C.增大为原来的9倍
D.不变
解析化学平衡常数仅与温度有关,温度不变,则平衡常数不变。
答案D
5.在一定条件下,有下列分子数之比相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是
①H2+F22HF K=1047
②H2+Cl22HCl K=1017
③H2+Br22HBr K=109
④H2+I22HI K=1
比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A.①②③④
B.④②③①
C.①④③②
D.无法确定
解析化学平衡常数越大,表示该反应的正反应进行的程度越大,故A正确。
答案A
6.已知298.15
K时,可逆反应Pb2+(aq)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常数K=2.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10
mol·L-1,则反应进行的方向是
( )
A.向右进行
B.向左进行
C.处于平衡状态
D.无法判断
解析Q==1
答案A
7.下列反应在210
℃达到平衡:
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) K=1 ①
CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) K=5×104 ②
COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ③
(1)根据反应①的平衡常数K的表达式,下列等式必定成立的是 。?
a.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
b.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1
c.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)
(2)反应②和反应③的K值的乘积是 。?
(3)降低Cl2浓度,反应③的K值 (填“增大”“减小”或“不变”)。?
解析(1)由K==1可知,成立的是c。
(2)反应②和反应③互为逆反应,二者K值是倒数关系,故K(②)·K(③)=1。
(3)浓度不影响平衡常数,故反应③K值不变。
答案(1)c (2)1 (3)不变
8.将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中,发生反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)并达到平衡;保持温度不变,再充入相同体积的SO3(g),达到新平衡后,与原平衡相比,下列值减小的是( )
A.平均相对分子质量
B.SO3(g)的转化率
C.
D.
解析将题中反应过程进行如下分析,假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板),保持温度不变,向增加的容器中充入相同体积的SO3(g),则可建立与原平衡一样的平衡,此时A、B、C、D各项的值均不变;然后抽掉隔板,将两容器压缩为一个容器大小,则压强增大,平衡逆向移动,气体的总物质的量减小,但总质量不变,因此平均相对分子质量增大;SO3(g)的转化率减小;c(SO2)、c(SO3)均增大,但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大,则增大;可看作该反应的平衡常数的倒数,而平衡常数只与温度有关,故不发生变化。
答案B
提升能力跨越等级
1.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志,在常温下,下列反应的平衡常数的数值如下:
2NO(g)N2(g)+O2(g) K1=1×1030
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081
2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
以下说法正确的是( )
A.常温下,NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=c(N2)·c(O2)
B.常温下,反应2H2O(g)2H2(g)+O2(g)的平衡常数K=5×10-82
C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2
D.以上说法都不正确
解析A项,K1=。B项,K==5×10-82,正确。C项,平衡常数越大,放出O2的倾向越大,故三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。
答案B
2.某温度下,向容积为2
L的密闭反应器中充入0.10
mol
SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为( )
A.3.2×103
B.1.6×103
C.8.0×102
D.4.0×102
解析SO3的起始浓度为0.05
mol·L-1,则分解的SO3的浓度为0.05
mol·L-1×20%=0.01
mol·L-1,所以平衡时SO2、O2、SO3的浓度分别为0.01
mol·L-1、0.005
mol·L-1、0.04
mol·L-1。化学平衡常数K==3.2×103。
答案A
3.在容积可变的密闭容器中,2
mol
N2和8
mol
H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时的氮气的体积分数接近于( )
A.5%
B.10%
C.15%
D.20%
解析 N2+3H22NH3
起始量(mol)
2
8
0
转化量(mol)
2
平衡量(mol)
6
氮气的体积分数为
mol÷(+6+)
mol=≈15%。
答案C
4.在一定温度下的密闭容器中,加入1
mol
CO和1
mol
H2O发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时测得n(H2)=0.5
mol,下列说法不正确的是
( )
A.在该温度下,反应的平衡常数K=1
B.平衡常数与反应温度无关
C.CO的平衡转化率为50%
D.平衡时n(H2O)=0.5
mol
解析 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mol
1
1
0
0
转化/mol
0.5
0.5
0.5
0.5
平衡/mol
0.5
0.5
0.5
0.5
由以上方程式及数据判断可得,A、C、D项正确。平衡常数与反应温度有关,B项错误。
答案B
5.在一定条件下,向密闭容器中充入30
mL
CO和20
mL水蒸气,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),当反应达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是( )
A.平衡后CO的体积分数为40%
B.平衡后CO的转化率为25%
C.平衡后水的转化率为50%
D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24
解析设达到平衡时,反应消耗的CO的体积为x。
CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始:
30
mL
20
mL
0
0
变化:
x
x
x
x
平衡:
30
mL-x
20
mL-x
x
x
由题意知:20
mL-x=x,故x=10
mL。
故平衡后CO的体积分数为×100%=40%,CO的转化率为×100%≈33.3%,H2O的转化率为×100%=50%,平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为=24。
答案B
6.在25
℃时,恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1
600
C.改变压强可以改变此反应的平衡常数
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
解析X、Y、Z三种物质的浓度变化之比为:(0.1-0.05)∶(0.2-0.05)∶(0.1-0)=1∶3∶2,故化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g),K==1
600。平衡常数K与温度有关,与压强无关。
答案C
7.830
K时,在密闭容器中发生下列可逆反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。
试回答下列问题:
(1)若起始时c(CO)=2
mol·L-1,c(H2O)=3
mol·L-1,4
s后达到平衡,此时CO的转化率为60%,则在该温度下,该反应的平衡常数K= 。用H2O表示的化学反应速率为 。?
(2)在相同温度下,若起始时c(CO)=1
mol·L-1,c(H2O)=2
mol·L-1,反应进行一段时间后,测得H2的浓度为0.5
mol·L-1,则此时该反应是否达到平衡状态 (填“是”或“否”),此时v(正) (填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。?
(3)若降低温度,该反应的K值将 。?
解析(1) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
2
3
0
0
1.2
1.2
1.2
1.2
0.8
1.8
1.2
1.2
该反应的平衡常数K==1,v(H2O)==0.3
mol·L-1·s-1。
(2)反应进行到某时刻时,c(H2)=c(CO2)=0.5
mol·L-1,c(CO)=0.5
mol·L-1,c(H2O)=1.5
mol·L-1,Q=(3)降低温度,平衡向正反应方向移动,K值增大。
答案(1)1 0.3
mol·L-1·s-1
(2)否 大于
(3)增大
8.某温度下,在一密闭容器中充入一定量CO2,并加入足量铁粉,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),测得CO2和CO浓度随时间的变化如图所示:
(1)0~8
min,v(CO)=
mol·L-1·min-1。?
(2)已知:反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。不同温度时K1、K2的值如下表:
温度/K
K1
K2
973
1.47
2.38
1
173
2.15
1.67
根据表中数据,计算反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的K。
①温度为973
K时:K= 。?
②温度为1
173
K时:K= 。?
解析(1)v(CO)==0.062
5
mol·L-1·min-1。
(2)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) K1=;
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) K2=;
而CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=,故973
K时,K=≈0.62;1
173
K时,K=≈1.29。
答案(1)0.062
5 (2)①0.62 ②1.29
贴近生活拓展创新
在80
℃时,将0.4
mol的四氧化二氮气体充入2
L已抽成真空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间(s)
c/(mol·L-1)
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
0.20
a
0.10
c
d
e
c(NO2)
0.00
0.12
b
0.22
0.22
0.22
反应进行至100
s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅。
(1)该反应的化学方程式为 ,表中b (填“<”“=”或“>”)c。?
(2)20
s时,N2O4的浓度为
mol·L-1,0~20
s内N2O4的平均反应速率为 。?
(3)该反应的平衡常数表达式K= ,在80
℃时该反应的平衡常数K值为 (保留2位小数)。?
(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明平衡时 。?
A.N2O4的转化率越高
B.NO2的产量越大
C.N2O4与NO2的浓度之比越大
D.正反应进行的程度越大
解析(1)根据题中信息,知
N2O4(g)2NO2(g)
开始浓度/(mol·L-1):
0.20
0
20
s时浓度/(mol·L-1):
0.14
0.12
40
s时浓度/(mol·L-1):
0.10
0.20
60
s时浓度/(mol·L-1):
0.09
0.22(此时达到平衡)
所以b>c。
(2)20
s时c(N2O4)=0.14
mol·L-1,v(N2O4)=-
=0.003
mol·L-1·s-1。
(3)平衡常数K=≈0.54。
(4)K值越大,说明正向反应进行的程度越大,反应进行越完全,反应物转化率越大,故A、B、D正确。
答案(1)N2O4(g)2NO2(g) >
(2)0.14 0.003
mol·L-1·s-1
(3) 0.54
(4)ABD(共28张PPT)
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响
必备知识
正误判断
一、温度变化对化学平衡的影响
1.实验:NO2球浸泡在冰水、热水中,观察颜色变化。
必备知识
正误判断
(1)现象:
(2)分析:降温→颜色变浅→平衡向放热方向移动;升温→颜色变深→平衡向吸热方向移动。
2.结论:其他条件不变时,升高温度平衡向着 的方向移动,降低温度平衡向着 的方向移动。?
红棕色变浅
红棕色加深
吸热
放热
必备知识
正误判断
二、催化剂对化学平衡的作用
催化剂可 地改变正反应速率和逆反应速率,因此催化剂对化学平衡的移动 。但催化剂可 反应达到平衡所需的时间。?
【微思考】浓度、温度、压强、催化剂等外界条件改变,一定能使化学平衡发生移动的是什么条件?
同等程度
没有影响
改变
提示:温度。
必备知识
正误判断
三、化学平衡移动的原理
内容:如果改变影响平衡的一个因素,平衡就向着能够
这种改变的方向移动,这就是
,又称为化学平衡移动原理。?
减弱
勒夏特列原理
必备知识
正误判断
(1)升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,此时v(放)减小,v(吸)增大。
( )
(2)合成氨反应需要使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动,所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。
( )
(3)C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。
( )
(4)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大。
( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
温度对化学平衡的影响
问题探究
1.对一定条件下的化学平衡状态:
(1)若改变物质的浓度,化学平衡是否一定发生移动?
(2)若改变体系的温度呢?
2.正反应为放热反应的平衡体系,升高温度的瞬间v(正)、v(逆)如何改变?v(正)、v(逆)的大小关系如何?
答案:(1)改变物质的浓度,化学平衡不一定发生移动,如H2(g)+I2(g)
2HI(g),其他条件不变,把容器体积缩小,各物质的浓度均增大,但平衡不移动。
(2)若改变温度,化学平衡一定发生移动。
答案:v(正)、v(逆)均增大,且v(正)任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
温度对化学平衡的影响
1.影响规律:
2.速率图像(以正向放热的反应为例):
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1已知常温下红棕色的NO2能自动生成无色的N2O4,这是一个正向反应为放热反应的可逆反应:2NO2
N2O4。现在做下面的实验,装置如图所示:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
在三个连通的烧瓶里盛有NO2和N2O4的混合气体,然后用弹簧夹夹住乳胶管。先将三个烧瓶分别浸泡在盛有室温水的烧杯里,可以观察到混合气体颜色无变化,接着向左边烧杯里加入制热盐无水CaCl2,向右边烧杯里加入制冷盐KNO3,不断搅拌直至溶液饱和,可以看到,随着盐的加入,左边混合气体的颜色变深,右边混合气体的颜色变浅,中间混合气体的颜色不变。
根据实验现象,回答有关问题:
(1)左边的混合气体颜色变深的原因是 ;?
右边的混合气体颜色变浅的原因是 。?
(2)总结温度变化与可逆反应的热量变化之间的关系是 。?
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:(1)左边烧杯中加入制热盐,混合气体温度升高,平衡向逆反应方向移动,NO2的浓度增大,颜色加深 右边烧杯中加入制冷盐,混合气体温度降低,平衡向正反应方向移动,NO2的浓度减小,颜色变浅
(2)升高温度时,平衡向吸热反应的方向移动;降低温度时,平衡向放热反应的方向移动
解析:混合气体颜色的深浅与NO2的浓度有关,容器的容积是不变的,气体物质的量的改变导致气体浓度的改变。左边烧瓶内的混合气体的颜色变深,说明NO2的浓度增大,即平衡逆向移动;右边烧瓶内的混合气体的颜色变浅,说明NO2的浓度减小,即平衡正向移动。
加入制热盐使溶液温度升高,相当于对烧瓶加热。气体温度升高时,平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,故升高温度时,平衡向吸热反应的方向进行。同理分析可得,降低温度时,平衡向放热反应的方向移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练1已知反应A2(g)+2B2(g)
2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.升高温度有利于反应速率的增大,从而缩短达到平衡所需的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于平衡正向移动
答案:B
解析:A项,升温时,正、逆反应速率均增大;B项,升温时增大反应速率,能缩短达到平衡的时间;C项,该反应为放热反应,升温时平衡向逆反应方向移动;D项,降温或增大压强有利于平衡向正反应方向移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
外界条件对化学平衡影响的综合分析
问题探究
根据化学平衡原理解答下列问题:在体积不变的密闭容器中发生N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4
kJ·mol-1,只改变一种外界条件,完成下表。
正向
增大
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
逆向
减小
增大
逆向
减小
减小
不移动
不变
不变
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.影响化学平衡的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.对化学平衡移动原理的理解
化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如①增大反应物A的浓度,平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;②若将体系温度从50
℃升高到80
℃,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时体系的温度(T):50
℃℃;③若对平衡体系N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)加压,例如从30
MPa加压到60
MPa,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时体系的压强(p):30
MPaMPa。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2反应2A+B2C在某一容器中达到化学平衡时,改变某一条件,试填空:
(1)若升高温度时,A的量增加,则此反应的正反应是 (填“放”或“吸”)热反应。?
(2)若A、B、C都是气体,增大体系压强(减小容器容积),平衡向 反应方向移动。?
(3)若A、B、C都是气体,加入一定量的A,平衡向 反应方向移动;恒温、恒容时,若加入惰性气体,则平衡 移动。?
(4)若B是固体,A、C是气体,减小压强,A的反应速率 ,平衡 移动。?
(5)若B是气体,增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则C一定是 体,A是 体。?
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:(1)放 (2)正 (3)正 不 (4)减小 不 (5)气 固(或液)
解析:(1)A的量增加,说明平衡逆向移动,升高温度导致平衡逆向移动,说明正反应是放热反应。(2)正反应为气体物质的量减小的反应,加压,平衡向正反应方向移动。(3)增大气体反应物浓度,平衡向正反应方向移动;恒温、恒容时,加入不反应的气体,体系中各物质的浓度不变,平衡不移动。(4)反应前后气体物质的量不变,减小压强,平衡不移动,但反应速率要减小。(5)加压,平衡逆向移动,说明逆反应是气体物质的量减小的反应,C一定是气体,B是气体,则A一定不是气体。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练2(2018天津卷)室温下,向圆底烧瓶中加入1
mol
C2H5OH和含1
mol
HBr的氢溴酸,溶液中发生反应C2H5OH+HBr
C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4
℃和78.5
℃。下列有关叙述错误的是( )
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物均增大至2
mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60
℃,可缩短反应达到平衡的时间
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:D
解析:加入NaOH能与HBr反应,平衡左移,可增大乙醇的物质的量,A项正确;增大反应物HBr的浓度,平衡右移,有利于生成C2H5Br,B项正确;由于两种反应物的起始量相等,且反应中两种物质的化学计量数之比为1∶1,则反应物均增大至2
mol,两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;由于C2H5Br的沸点为38.4
℃,若起始温度提高至60
℃,则会造成C2H5Br的挥发,因此反应达到平衡的时间可能会延长,D项错误。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小
B.加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨
D.增大压强,有利于SO2与O2反应生成SO3
答案:B
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.(双选)反应NH4HS(s)
NH3(g)+H2S(g)在某一温度下达到平衡,下列各种情况不能使化学平衡发生移动的是( )
A.减少部分NH4HS固体
B.容积、温度不变,充入少量氩气
C.容积、温度一定,充入氨气
D.温度、容积一定,充入HCl气体
答案:AB
解析:A中改变固体NH4HS的量,由于改变固体的量并不能使化学反应速率发生改变,故不能影响平衡;B中充入少量氩气,但容积和温度不变,不会引起各平衡气体浓度的变化,平衡不移动;C中容积、温度一定,充入氨气,平衡向逆反应方向移动;D中充入HCl气体后,由于要发生反应HCl+NH3=NH4Cl,降低了NH3的浓度,所以平衡要向正反应方向移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.(2019海南卷)反应C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g) ΔH>0在一定条件下于密闭容器中达到平衡,下列各项措施中,不能提高乙烷的平衡转化率的是( )
A.增大容器容积
B.升高反应温度
C.分离出部分氢气
D.等容下通入惰性气体
答案:D
解析:增大容器容积相当于减小压强,平衡正向移动,乙烷的平衡转化率增大,A项正确;该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,乙烷的平衡转化率增大,B项正确;分离出部分氢气,平衡正向移动,乙烷的平衡转化率增大,C项正确;等容下通入惰性气体,原平衡体系各物质的浓度不变,平衡不移动,乙烷的平衡转化率不变,D项错误。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
4.已知某可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)在密闭容器中进行,如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是( )
A.T1p2,m+n>p,放热反应
B.T1>T2,p1p,吸热反应
C.T1p2,m+nD.T1>T2,p1答案:D
解析:分析图像,可以分两个层次考虑。由①②曲线可知,当压强相同(为p2)时,②先达平衡,说明T1>T2
;又因为T2低,φ(B)大,即降低温度,平衡逆向移动,说明逆向放热,正向吸热。由②③曲线可知,当温度相同(为T1)时,②先达平衡,说明p2>p1;又因为p2大,φ(B)大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积减小的方向,则m+n综合以上分析可得:T1>T2,p1任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
5.反应mA+nB
pC在某温度下达到平衡状态。
(1)若升高温度,A物质的转化率增大,该反应为 热反应。?
(2)若C为气体,且m+n=p,在加压时化学平衡发生移动,则平衡必定向 方向移动。?
(3)如果在体系中增加或减少B的量,平衡均不发生移动,则B肯定不能为 态。?
答案:(1)吸 (2)逆反应 (3)气
解析:升高温度,A的转化率增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应;C为气体,m+n=p,若A、B都为气体,则增大压强,平衡不会移动,而加压平衡发生移动,则A、B中一定有一种为非气态,则平衡必定逆向移动;由题意可知改变B的量,平衡不移动,则B应为固态或液态。(共28张PPT)
第2课时 化学平衡常数
必备知识
正误判断
一、化学平衡常数
1.定义
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时, 与
的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数,通常用符号 表示。?
2.表达式
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),平衡常数的表达式为 。?
3.意义及影响因素
(1)K越大,说明 进行的程度 ,平衡时反应物的转化率 。?
(2)K只受 影响,与反应物或生成物的 无关。?
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
K
正反应
越大
越大
温度
浓度变化
必备知识
正误判断
【微思考1】对于化学反应aA+bB
cC+dD来说,浓度商的表达式如何?化学反应处于平衡状态时,浓度商Q和平衡常数K的关系如何?
【微思考2】当化学平衡常数K数值处于多大范围时,可认为反应完全?
提示:一般来说,当K>105时,反应就进行得基本完全了。
必备知识
正误判断
二、平衡转化率
其中,n转化表示已转化的物质的量。
n始表示该物质起始时的物质的量。
c转化表示已转化的该物质的浓度。
c始表示起始时该物质的浓度。
必备知识
正误判断
(1)化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。
( )
(2)化学平衡常数与浓度有关,与温度无关。
( )
(3)在任何条件下,一个可逆反应的化学平衡常数都是一个恒定值。
( )
(4)K越大,表明可逆反应正向进行的程度越大。
( )
(5)平衡常数和平衡转化率都能体现可逆反应进行的程度。
( )
(6)其他条件不变,使用不同催化剂,反应的平衡常数不变。
( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
化学平衡常数的应用
问题探究
1.对反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在密闭容器中达到平衡后,再充入一定量N2(温度、容积不变),平衡正移,平衡常数变大,对吗?
2.升高温度平衡常数一定增大吗?
答案:不对,平衡常数只受温度影响。
答案:不一定,若正反应为吸热反应,则升高温度平衡常数增大,反之则减小。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.化学平衡常数的应用
(1)判断反应进行的程度
K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正向反应进行的程度越大,即反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,反应进行就越不完全,反应物转化率就越小。
(2)利用K值随温度的变化可判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;
若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
(3)计算转化率
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(4)判断平衡移动的方向
QQ=K时,反应处于平衡状态;
Q>K时,反应向逆反应方向进行。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.注意事项
(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看作常数而不写入表达式。
(3)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度,不能用非平衡状态下的浓度值。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)。其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示:
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。?
(2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为
℃。此温度下加入1
mol
CO2(g)和1
mol
H2(g)充分反应,达到平衡时,CO2的转化率为 。?
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(4)在800
℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)=2
mol·L-1,c(H2)=1.5
mol·L-1、c(CO)=1
mol·L-1、c(H2O)=3
mol·L-1,则正、逆反应速率的比较为v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。?
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
解析:(2)温度越高,K值越大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应。
(3)由题意可得K=1,查表可知对应温度为830
℃;设反应了的CO2的物质的量为x
mol,则消耗掉的H2的物质的量为x
mol,生成的CO和H2O的物质的量均是x
mol(容器体积为V
L)。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
化学平衡的有关计算
问题探究
1.反应物的转化率增大,平衡常数一定增大吗?
2.对于常温下的反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g),若已知反应物的起始浓度和常温下的平衡常数,可不可以计算平衡时反应物的转化率?
答案:不一定;在一定温度下,对于一个反应可以通过改变外界条件增大反应物的转化率,但因温度不变,平衡常数也不变。
答案:可以。可根据反应物的起始浓度和平衡常数计算平衡时的浓度,然后根据反应物的变化量可求出其转化率。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法”
起始:
a
b
0
0
转化:
mx
nx
px
qx
平衡:
a-mx
b-nx
px
qx
(1)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。
(2)这里a、b可指物质的量、浓度等。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2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,反应物的初始浓度分别为c0(M)=1
mol·L-1,c0(N)=2.4
mol·L-1;达到平衡后,M的平衡转化率为60%,此时N的平衡转化率为 ;?
(2)若反应温度不变,反应物的初始浓度分别为c0(M)=4
mol·L-1,c0(N)=a
mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2
mol·L-1,a= 。?
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:(1)25% (2)6
解析:(1)根据题意:
M(g)
+
N(g)
P(g)
+
Q(g)
初始浓度/(mol·L-1)
1
2.4
0
0
转化浓度/(mol·L-1)
0.6
0.6
0.6
0.6
平衡浓度/(mol·L-1)
0.4
1.8
0.6
0.6
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
改变反应物用量对转化率(用α表示)的影响
(1)反应物不止一种时,如:mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)。
①只增大一种反应物的浓度,该物质本身转化率减小,其他反应物转化率增大。如增大c(A),则平衡正向移动,α(A)减小,α(B)增大。
②若同倍数增大c(A)、c(B),其影响结果相当于增大压强。
当m+n=p+q时,α(A)、α(B)均不变;
当m+n>p+q时,α(A)、α(B)均增大;
当m+n(2)反应物只有一种时,如aA(g)
bB(g)+cC(g)。增大c(A),其影响结果相当于增大压强。
若a=b+c,α(A)不变;
若a>b+c,α(A)增大;
若a任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练2某温度下,向容积为1
L的密闭反应器中充入0.10
mol
SO3,当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%,则该温度下反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)的平衡常数为( )
A.8.0×102
B.1.6×103
C.3.2×103
D.4.0×102
答案:B
解析:设反应达到平衡时生成O2的物质的量为x
mol。
2SO3(g)
2SO2(g)+O2(g)
起始/mol
0.10
0
0
平衡/mol
0.10-2x
2x
x
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
1.(双选)下列关于平衡常数的说法中,正确的是( )
A.平衡常数只与反应本身及温度有关
B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数
C.加入催化剂可以改变反应速率,但不改变平衡常数
D.在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值
答案:AC
解析:平衡常数只与反应本身及温度有关,催化剂不能改变化学平衡,故加入催化剂不改变平衡常数。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:D
解析:化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,但固体浓度可视为1,不写入平衡常数的计算式中。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
B.改变条件后,该反应的平衡常数一定不变
C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数会随之变化
D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
答案:A
解析:化学平衡常数只受温度影响,B、C、D三项错误。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
4.将2.00
mol
SO2和2.00
mol
O2通入1.00
L的恒容密闭容器中,1
500
K时,反应达到平衡,测得SO3的物质的量浓度为0.64
mol·L-1,则平衡时SO2的平衡转化率为( )
A.30%
B.32%
C.50%
D.18%
答案:B
解析:因平衡时SO3的物质的量浓度为0.64
mol·L-1,则转化的SO2的物质的量浓度为0.64
mol·L-1,所以
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
5.在一定温度下,将0.20
mol
N2O4气体充入2.0
L密闭容器中,间隔一定时间对该容器的气体进行分析,数据如下:
(1)该反应的平衡常数表达式为 ,计算20
s
到40
s内二氧化氮的平均反应速率v(NO2)= 。?
(2)若在相同条件下起始时充入NO2气体0.16
mol,要计算达到平衡时NO2的转化率,请写出分析求解的思路(不必计算具体结果)。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测(共31张PPT)
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.可逆反应
在 下,既能向 方向进行又能向 方向进行的化学反应。?
2.可逆反应表示方法
约定采用“ ”表示,把从左向右的反应称作 ,从右向左的反应称作 。例如:SO2与H2O反应可表示为
。?
相同条件
正反应
逆反应
正反应
逆反应
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、化学平衡的建立
在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:
零
减小
减小
增大
增大
保持不变
知识铺垫
必备知识
正误判断
以上过程可用下图表示:
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、化学平衡状态
1.化学平衡状态的定义
在一定条件下的 反应体系中,正、逆反应速率 时,反应物和生成物的 保持不变,即体系的组成不随时间而改变,这表明该反应中物质的转化达到了“限度”,这时的状态我们称为化学平衡状态,简称化学平衡。?
2.化学平衡状态的特征
可逆
相等
浓度
可逆
=
动态
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微思考1】在已达到平衡的可逆反应2SO2+O2
2SO3中,充入由18O组成的氧气一段时间后,18O存在于哪些物质中?
【微思考2】当可逆反应的气体平均相对分子质量保持不变时,说明可逆反应达到了平衡状态吗?
提示:化学平衡是动态平衡,加入的18O2会与SO2结合生成含18O的SO3,同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2,使SO2、O2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
提示:不一定。首先要明确该反应体系中是否有非气体物质参加,再考虑反应前后气体分子数是否相等,然后判断气体平均摩尔质量是否为变量。
知识铺垫
必备知识
正误判断
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
可逆反应的应用
问题探究
1.氢气和氧气生成水的反应与水的分解反应能互称为可逆反应吗?
2.一定条件下,在一密闭容器中通入2
mol
SO2和1
mol
O2,发生反应2SO2+O2
2SO3,经足够长的时间后最终得到的SO3的物质的量小于2
mol,请说明理由。
答案:不能;可逆反应的前提是在相同的条件下,这两个反应的条件不同,所以不互为可逆反应。
答案:可逆反应有一定的限度,不能完全进行到底,反应物和生成物同时存在于反应容器中。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.(1)当一个可逆反应达到平衡时,各物质的浓度保持不变,这时反应停止了吗?
(2)达到化学平衡的反应中,如何理解正、逆反应速率相等?(以N2+3H2
2NH3为例)
答案:(1)没有停止,此时v(正)=v(逆)≠0。
(2)正、逆反应速率相等是针对同一物质来说的,如当反应达到平衡时,正反应消耗N2的速率与逆反应生成N2的速率相等。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
极端假设法确定各物质浓度的范围[以反应X2(g)+2Y2(g)
Z(g)为例]
假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+2Y2(g)
Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.3
0.2
改变浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0.1
终态浓度/(mol·L-1)
0
0.1
0.3
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
假设反应逆向进行到底:X2(g)+2Y2(g)
Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.3
0.2
改变浓度/(mol·L-1)
0.2
0.4
0.2
终态浓度/(mol·L-1)
0.3
0.7
0
平衡体系中各物质的浓度范围:0mol·L-1,0.1
mol·L-1mol·L-1,0mol·L-1。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1
mol·L-1、0.3
mol·L-1、0.2
mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3
mol·L-1
B.Y2为0.4
mol·L-1
C.X2为0.2
mol·L-1
D.Z为0.4
mol·L-1
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:A
解析:该题可利用“极端假设法”判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g)
2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.3
0.2
改变浓度/(mol·L-1)
0.1
0.1
0.2
终态浓度/(mol·L-1)
0
0.2
0.4
假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)
2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.3
0.2
改变浓度/(mol·L-1)
0.1
0.1
0.2
终态浓度/(mol·L-1)
0.2
0.4
0
平衡体系中各物质的浓度取值范围为0mol·L-1,0.2
mol·L-1mol·L-1,0mol·L-1。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练1在一个密闭容器中发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2
mol·L-1、0.2
mol·L-1、0.2
mol·L-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是
( )
A.c(SO3)=0.4
mol·L-1
B.c(SO2)=c(SO3)=0.15
mol·L-1
C.c(SO2)=0.25
mol·L-1
D.c(O2)=0.1
mol·L-1
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:C
解析:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)反应过程中某一时刻c(SO2)=0.2
mol·L-1,c(O2)=0.2
mol·L-1,c(SO3)=0.2
mol·L-1。若SO2全部转化为SO3,c(SO3)=0.2
mol·L-1+0.2
mol·L-1=0.4
mol·L-1,此时c(O2)=0.1
mol·L-1,由于是可逆反应,无论是反应物或生成物都不可能转化完全,所以A、D两项错误;在某一时刻之后,无论平衡怎样移动,都不会出现c(SO2)=c(SO3)=0.15
mol·L-1这种情况,因为SO2与SO3的浓度都比原来小,违反了质量守恒定律。C项正确。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
化学平衡状态的判断
问题探究
1.在利用“v(正)=v(逆)”判断反应是否达到平衡时需要注意哪些问题?
答案:利用“v(正)=v(逆)”判断化学平衡时,要注意“同”“等”“逆”的原则:①“同”,同一种物质的v(正)和v(逆);②“等”,转化成同一物质的反应速率必须相等;③“逆”,反应方向必须对立。可归纳为“异边同向、同边异向、比例计量”,这里的“向”指的是“消耗”或“生成”。
2.在利用“密度”判断反应是否达到平衡时需要注意哪些问题?
答案:涉及“密度”时要注意物质的状态和容器的体积。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
化学平衡状态的两种判断标志
(1)动态标志:v(正)=v(逆)≠0
①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)静态标志:各种“量”不变
①各物质的质量、物质的量或浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
总之,判断化学平衡时,若某一物理量由变量变成了不变量(即“变量不变”),则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量恒为“不变量”,则不能作为平衡标志。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2在一定温度下,向a
L密闭容器中加入1
mol
X气体和2
mol
Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)
2Z(g)。此反应达到化学平衡的标志是( )
A.容器内气体密度不随时间变化
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2
D.单位时间消耗0.1
mol
X同时生成0.2
mol
Z
答案:B
解析:A项,该反应过程中,气体的质量和体积均不发生变化,则气体密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态;C项,X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时,不能说明反应达到平衡状态;D项,消耗X与生成Z均为正反应速率,不能说明正、逆反应速率相等。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
规避“2”个易失分点
(1)判断化学平衡状态的“三关注”
关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压还是绝热恒容;关注反应特点,是等体积反应还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,如固体的分解反应。
(2)不能作为平衡状态“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应化学计量数之比。
②恒温恒容下的气体体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不随时间而变化,如2HI(g)
H2(g)+I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化,如2HI(g)
H2(g)+I2(g)。
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练2一定温度下的恒容密闭容器中,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g)
2C(g)达到平衡状态的标志的是 。?
①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a
mol
A,同时生成3a
mol
B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a
mol
A,同时生成3a
mol
B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:②⑧
解析:对平衡状态的判断,一定要根据实际反应逐项分析,只有能反映同一物质的v(正)=v(逆),或者混合物中的某组分的浓度或百分含量保持不变,才能证明可逆反应达到了平衡状态。①中,同一物质的生成速率与消耗速率相等,说明反应已达到平衡;②中,表示的是同一方向的反应速率,不能说明反应已达到平衡;③中,各组分的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;④中,C的物质的量不再变化,也就是C的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;⑤中,若反应正向进行,混合气体的总物质的量减小,压强减小,若反应逆向进行,混合气体的总物质的量增大,压强增大,混合气体的总压强不再变化,说明反应正向进行的速率和逆向进行的速率相同,即反应已达到平衡;⑥中,由⑤中的分析可知,混合气体的总物质的量不再变化,说明
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
反应已达到平衡;⑦中,消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比与它们在化学方程式中的计量数之比相等,也就是反应正向进行和逆向进行的速率相等,说明反应已达到平衡;⑧中,A、B、C的分子数之比为1∶3∶2只是反应进程中的某一时刻的状态,不能说明反应已达到平衡。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
1.分析各选项中的各组反应,其中互为可逆反应的是
( )
答案:B
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.在一定条件下,某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是( )
A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定
答案:B
解析:随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,后保持恒定,最后不可能减小为零。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
B.3v逆(H2)=v正(H2O)
C.v正(H2)=3v逆(CO2)
D.断裂3
mol
H—H的同时,消耗1
mol
H2O
答案:CD
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
4.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)
2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1
mol·L-1、0.3
mol·L-1、0.08
mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,生成Y和Z的速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为0mol·L-1
答案:D
解析:X、Y两种物质平衡时的浓度之比为1∶3,转化浓度之比也为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;生成Y表示逆反应速率,生成Z表示正反应速率,平衡时v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知0mol·L-1。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
5.一定条件下,下列方法能证明可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),一定达到平衡状态的是 。?
①单位时间内消耗n
mol
N2的同时生成2n
mol
NH3;
②3NA个H—H断裂的同时有6NA个N—H断裂;
③N2与NH3的体积分数相等;
④v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2;
⑤c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2;
⑥温度和体积一定时,N2的浓度不再变化;
⑦混合气体的总物质的量不再变化;
⑧v正(N2)=v逆(NH3)。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:②⑥⑦
解析:注意化学平衡的实质是正、逆反应速率相等,解题时要仔细分析。①表示同一方向的反应速率,不能表示v(正)=v(逆),不正确。②表示v(正)=v(逆),反应达到平衡,正确。③平衡时各组分的体积分数保持不变,但并不一定相等,不正确。④未指明反应速率的正负,不正确。⑤平衡时各组分的浓度保持不变,而不一定有固定的比例,不正确。⑥平衡时,各组分的浓度保持不变,正确。⑦正反应是气体分子数减小的反应,混合气体的总物质的量随着反应的进行而不断变化,当达到平衡时混合气体的总物质的量不再变化,正确。⑧可将v正(N2)转化成v正(NH3),再判断是否相等,即一种物质表示的v(正)与另一种物质表示的v(逆)之比等于对应物质的化学计量数之比时,说明反应达到化学平衡状态,不正确。第二章化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第3课时 浓度、压强对化学平衡的影响
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.对处于化学平衡的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动
解析化学平衡移动的根本原因是速率发生改变后v(正)≠v(逆)。
答案B
2.压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是
( )
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
D.C(s)+CO2(g)2CO(g)
解析对于反应前后气体分子数目不变的反应,改变压强对平衡无影响。
答案A
3.温度不变时,在恒压容器a与恒容容器b中,分别充入体积比为1∶3的N2和H2。若开始时两容器的体积相等,则在相同条件下达到平衡时,两容器中N2的转化率应当是( )
A.a中大
B.b中大
C.a、b一样大
D.无法判断
解析氮气和氢气的反应是一个反应前后气体体积减小的反应,气体的压强越大,氮气的转化率越大,随着反应的进行,a容器内气体的压强不变,b容器内气体的压强减小,a容器中气体的压强大于b容器中气体的压强,所以a容器中氮气的转化率大。
答案A
4.一定条件下反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在一密闭容器中进行,测得平均反应速率v(C)=2v(B)。若反应达平衡后保持温度不变,增大体系压强时平衡不移动,则m、n、p、q的数值可以是( )
A.2、6、3、5
B.1、3、2、2
C.3、1、2、2
D.3、1、2、1
答案C
5.在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则( )
A.平衡向逆反应方向移动
B.物质A的转化率减小
C.物质B的质量分数增大
D.a>b
解析温度不变,体积扩大一倍,压强减小,若平衡不移动,则B的浓度应为原来的50%,而实际为60%,说明平衡向正反应方向移动了。则A的转化率增大、B的质量分数增大、正反应方向是气体体积增大的方向,即a答案C
6.对于可逆反应X(s)+2Y(g)2Z(g),下列叙述不正确的是( )
A.达到平衡时v正(Y)=v逆(Z)
B.平衡后,若再充入Y,X的转化率增大
C.平衡后,若压缩体积增大压强,Z的体积分数增大
D.平衡后,若保持温度和容器内压强不变,充入氦气,平衡不移动
解析A项,v正(Y)=v逆(Z),说明正、逆反应速率相等,反应处于平衡状态。B项,再充入Y时,Y的浓度增大,有利于X的转化,X的转化率增大。C项,压缩体积增大压强,平衡不移动,Z的体积分数不变。D项,恒温恒压下,充入He,平衡不移动。
答案C
7.对已达化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)2Z(g),减小压强时,对反应产生的影响是( )
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
解析减小压强,容器体积增大,反应物和生成物的浓度均降低,则正、逆反应速率都减小。减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,则v(逆)>v(正)。
答案C
8.可逆反应2SO2+O22SO3达到平衡状态时,保持温度、容器容积不变,向容器中加入一定量的O2,下列说法正确的是(K为平衡常数,Q为浓度商)( )
A.Q不变,K变大,O2的转化率增大
B.Q不变,K变大,SO2的转化率减小
C.Q减小,K不变,O2的转化率减小
D.Q增大,K不变,SO2的转化率增大
解析当可逆反应2SO2+O22SO3达到平衡状态时,保持温度、容器容积不变,向容器中加入一定量的O2,浓度商Q减小,平衡向右移动,但O2的转化率减小,K不变。
答案C
9.在相同容积的4个密闭容器中进行同一可逆反应:2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g),起始时4个容器所盛A、B的量如下表所示:
容器
甲
乙
丙
丁
A
2
mol
1
mol
2
mol
1
mol
B
1
mol
1
mol
2
mol
2
mol
在相同温度下,建立平衡时:
(1)4个容器中A的转化率由大到小的顺序是 。?
(2)4个容器中B的转化率由大到小的顺序是 。?
解析以乙为标准,甲相当于又加入1
mol
A,平衡右移,所以A的转化率:甲<乙,B的转化率:甲>乙;丙相当于压缩体积,平衡左移,则丙中A、B的转化率均小于乙中A、B的转化率。甲、丁比较,A的转化率:甲<丁,B的转化率:甲>丁。乙、丁比较,A的转化率:乙<丁,B的转化率:乙>丁。甲、丙比较,A的转化率:甲<丙,B的转化率:甲>丙。丙、丁比较,B的转化率:丙>丁。综上所述,A转化率:丁>乙>丙>甲,B转化率:甲>乙>丙>丁。
答案(1)丁>乙>丙>甲 (2)甲>乙>丙>丁
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1.(双选)在温度一定时,密闭容器中发生可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)并达到平衡。若将混合气体的体积压缩到原来的,当再次达到平衡时C的浓度为原平衡时的1.9倍,则下列说法正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动
B.B气体的体积分数减小
C.气体A的转化率降低
D.m+n解析平衡时,将体积压缩到原来的的瞬间,假设平衡不移动,C的浓度应为原来的2倍,但再次达到平衡时C的浓度变为原来的1.9倍,说明体积压缩后平衡逆向移动,即向气体分子数减小的方向移动,所以m+n答案CD
2.反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况下,不会使平衡发生移动的是( )
①温度、容积不变时,通入SO2气体 ②移走一部分NH4HS固体 ③容器体积不变,充入氮气 ④保持压强不变,充入氮气
A.①② B.②③
C.③④
D.①④
解析通入SO2后,发生反应2H2S+SO23S↓+2H2O,相当于减小了生成物的浓度,平衡将向正反应方向移动,①不符合题意;固体量的多少不影响化学平衡,故移走部分NH4HS固体不能使平衡发生移动,②符合题意;恒容时,充入不与体系中各物质反应的其他物质,原平衡体系中各物质的浓度不变,平衡不移动,③符合题意;充入不与体系中各物质反应的其他物质,并保持恒压,容器体积必须增大,平衡体系中各物质的浓度将减小,平衡将向气体体积增大的方向移动,④不符合题意。
答案B
3.
可逆反应mA(s)+nB(g)pC(g)在一定条件下达到平衡后,改变压强,B的体积分数φ(B)与压强的关系如图所示,有关叙述正确的是( )
A.m+nB.n>p
C.X点时v(正)>v(逆)
D.X点比Y点的正反应速率大
解析增大压强,平衡逆向移动,说明nv(逆);X点压强小于Y的压强,所以X点比Y点的正反应速率小。
答案C
4.在一密闭容器中发生反应2A(g)+2B(g)C(s)+3D(g) ΔH<0,达到平衡时采取下列措施,可以使正反应速率v(正)增大、D的物质的量浓度c(D)增大的是
( )
A.移走少量C
B.扩大容积,减小压强
C.缩小容积,增大压强
D.体积不变,充入惰性气体
解析A项,C为固体,改变其量,对反应速率和化学平衡均无影响,A错;B项,扩大容积,v(正)减小,c(D)也减小,B错;C项,缩小容积,压强增大,反应速率增大,平衡右移,c(D)也增大,C对;D项,体积不变,充入惰性气体,反应物浓度不变,速率不变,平衡不移动,D错。
答案C
5.下列叙述及解释正确的是( )
A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅
B.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变
C.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量FeCl3固体,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
D.对于N2+3H22NH3,平衡后,保持压强不变,充入O2,平衡左移
解析A项,缩小体积,平衡右移,但c(NO2)浓度相对于原平衡仍增大,颜色变深,A错;B项,扩大容积,平衡不移动,但由于c(I2)减小,故体系颜色变浅,B错;C项,加FeCl3固体,使平衡右移,体系颜色变深,C错;D项,压强不变,充入O2(O2不参与反应),容器体积扩大,平衡左移。
答案D
6.如图,关闭活塞K,向A中充入1
mol
X、1
mol
Y,向B中充入2
mol
X、2
mol
Y,此时A的容积是a
L,B的容积是2a
L。在相同温度和催化剂存在的条件下,使两容器中各自发生反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)
ΔH<0。A保持恒压,B保持恒容。达平衡时,A的体积为1.4a
L。下列说法错误的是( )
A.反应速率:v(B)>v(A)
B.A容器中X的转化率为80%
C.若打开K,则A的体积变为2.6a
L
D.平衡时Y的体积分数:A解析A项,反应过程中,B中压强大于A,所以v(B)>v(A);B项,A中发生反应:
X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)
起始(mol)
1
1
0
0
转化(mol)
b
b
2b
b
平衡(mol)
1-b
1-b
2b
b
由题意得:=1.4,b=0.8,所以α(X)=×100%=80%;
C项,若打开K,达到的新平衡与A中平衡等效。设平衡时总体积为m,则,m=4.2a
L,所以A的体积应变为4.2a
L-2a
L=2.2a
L;D项,由于B中压强比A中大,B相对于A来说平衡左移,所以B中Y的体积分数比A中大。
答案C
7.对于反应A(?)+2B(g)nC(g)在一定条件下达到平衡后,改变下列条件,请回答:
(1)改变A的量,平衡不移动,则A为 。?
(2)增大压强,平衡不移动,当n=2时,A的状态为 ;当n=3时,A的状态为 。?
(3)若A为固体,压缩体积增大压强,C的百分含量减小,则
。?
解析(1)改变A的量,平衡不移动,则A为固态或纯液态。
(2)增大压强平衡不移动,当n=2时,A为固态或纯液态,n=3时A为气态。
(3)若A为固体,压缩体积增大压强,C的百分含量减小,说明平衡逆向移动,则n>2。
答案(1)固态或纯液态 (2)固态或纯液态 气态
(3)n>2
8.已知在一恒容密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.0
kJ·mol-1。
SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示:
根据图示回答下列问题:
(1)压强:p1 (填“>”“=”或“<”)p2。?
(2)升高温度,平衡向 (填“左”或“右”)移动。?
(3)200
℃时,将一定量的SO2和O2充入体积为2
L的密闭容器中,经10
min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示:
气体
SO2
O2
SO3
物质的量/mol
1.6
1.8
0.4
10
min内该反应的反应速率v(O2)=
,?
该反应达到化学平衡状态的标志是
。?
a.SO2和O2的体积比保持不变
b.混合气体的密度保持不变
c.体系的压强保持不变
d.SO2和SO3物质的量之和保持不变
②当反应放出98.0
kJ热量时,测得该反应达平衡状态,该温度下SO2的转化率为 。?
(4)400
℃时,将等量的SO2和O2分别在两个容积相等的容器中反应,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持容积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的百分含量为p%,则乙容器中SO2的百分含量 。?
a.等于p% b.大于p%
c.小于p%
d.无法判断
解析(1)由图可知,温度一定,如200
℃时,B点SO2的转化率大于A点SO2的转化率;增大压强,平衡向气体物质的量减小的方向移动,故p1>p2。
(2)由图可知,压强一定时,升高温度,SO2转化率减小,平衡向左移动。
(3)①v(O2)=v(SO3)==0.01
mol·L-1·min-1。
SO2、O2起始物质的量分别为n(SO2)=1.6
mol+0.4
mol=2.0
mol,n(O2)=1.8
mol+0.2
mol=2.0
mol。因温度和容器体积不变,开始加入的SO2和O2的物质的量相等,而Δn(SO2)与Δn(O2)不相等,故a项能说明反应达到平衡状态;b项,容器体积不变,混合气体质量不变,故反应前后气体密度不变,故b项不能说明反应达到平衡;c项,因反应后气体的总物质的量减小,故c项压强不变能说明反应达平衡状态;d项,根据硫原子质量守恒,反应前后n(SO2)+n(SO3)不变,故d项不能说明反应达到平衡状态。
②反应放出98
kJ热量时,消耗的SO2的物质的量为×2
mol=1
mol,则SO2的转化率α(SO2)=×100%=50%。
(4)反应过程中,乙容器体积小于甲容器,压强大于甲容器,所以平衡时乙容器中SO2的百分含量小于p%。
答案(1)> (2)左 (3)①0.01
mol·L-1·min-1 ac ②50% (4)c
贴近生活拓展创新
反应mA(g)+nB(g)tC(g)在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A的物质的量浓度如下表所示:
压强p/Pa
2×105
5×105
1×106
c(A)/(mol·L-1)
0.08
0.20
0.44
分析表中数据,回答下列问题:
(1)当压强从2×105
Pa增加到5×105
Pa时,该反应的化学平衡 (填“向左”“向右”或“不”)移动,判断的依据是 。?
(2)当压强从5×105
Pa增加到1×106Pa时,该反应的化学平衡 (填“向左”“向右”或“不”)移动,判断的依据是 ,可能的原因是 。?
解析(1)由,说明浓度的变化只与体积变化有关,化学平衡不移动。
(2)由=2,=2.2,说明压强改变,化学平衡向生成A的方向移动,由(1)知n+m=x,故加压时,必然是B转化为液态或固态,逆反应方向变为气体分子数减少的方向。
答案(1)不 当压强增大为原来的2.5倍时,c(A)增大为原来的2.5倍,说明平衡没有移动,即m+n=x
(2)向左 当压强增大为原来的2倍时,c(A)却增大为原来的2.2倍,说明平衡向生成A的方向移动 增大压强时,B转化为液态或固态(共29张PPT)
第3课时 浓度、压强对化学平衡的影响
必备知识
正误判断
一、化学平衡移动
1.定义
在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
2.化学平衡移动的过程
v(正) v(逆) v(正) v(逆) v'(正) v'(逆)?
=
≠
=
必备知识
正误判断
3.平衡移动与反应速率的关系
外界条件对化学平衡移动的影响是通过改变反应速率来实现的。条件改变时:
(1)若v(正) v(逆),平衡 移动;?
(2)若v(正)>v(逆),平衡向 反应方向移动;?
(3)若v(正)=
不
正
逆
必备知识
正误判断
二、浓度对化学平衡的影响
1.【实验2-1】
将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中,向b试管中加入少量铁粉,溶液红色 ;向c试管中滴加4滴1
mol·L-1KSCN溶液,溶液红色 。这些现象说明当向平衡混合物中加入铁粉或硫氰化钾溶液后,平衡混合物的 发生了变化。?
红
变浅
加深
硫氰化铁
必备知识
正误判断
必备知识
正误判断
2.结论
在可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下:
(1)c(反应物)增大或c(生成物)减小,平衡向 方向移动。?
(2)c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向 方向移动。?
3.理论解释
浓度的改变导致 的改变,但K ,使Q K,从而导致平衡移动。但浓度的改变不一定会使化学平衡发生移动。?
正反应
逆反应
浓度商
不变
≠
必备知识
正误判断
三、压强对化学平衡的影响
1.【实验2-2】
(1)实验操作:用50
mL注射器吸入20
mL
NO2与N2O4的混合气体,并将细管端用橡皮塞封闭。然后将活塞向外拉,观察管内混合气体颜色的变化。当反复推拉活塞时,观察管内混合气体颜色的变化。
(2)实验现象与结论:
先变浅又逐渐变深
浅
NO2
先变深又逐渐变浅
深
N2O4
必备知识
正误判断
2.压强对化学平衡的影响
对于有气体参加的可逆反应来说,当达到化学平衡时,在其他条件不变的情况下:
(1)若为反应前后气体体积不等的反应,如N2+3H2
2NH3:
增大压强后,平衡向
的方向移动;?
减小压强后,平衡向
的方向移动。?
改变压强后,平衡 。?
气体体积减小
气体体积减小
不移动
【微思考2】对于只有固体或液体参加的反应,体系压强的改变会使化学平衡状态发生变化吗?
提示:压强的改变只影响有气体参加或生成的可逆反应。
必备知识
正误判断
(1)化学平衡发生移动时,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变时,化学平衡也一定发生移动。
( )
(2)平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,v(正)减小。
( )
(5)改变压强后,平衡一定发生移动。
( )
(6)改变外界条件使平衡正向移动的原因是v(正)增大,v(逆)减小。
( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
浓度对化学平衡的影响
问题探究
1.某一可逆反应,一定条件下达到了化学平衡。
(1)若化学反应速率改变,化学平衡是否发生移动?
(2)若化学平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改变?
2.有固体(或纯液体)参加的反应,达到平衡后,增加或减少固体(或纯液体)的量,平衡是否会发生移动?
答案:(1)若v(正)、v(逆)依然相等,则平衡不移动,否则移动。
(2)只要平衡发生移动,则反应速率一定发生改变。
答案:不会移动,改变固体(或纯液体)的量,不会改变固体(或纯液体)的浓度,平衡不会发生移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
浓度改变对化学平衡的影响
1.影响规律:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.速率图像:
3.注意事项:若改变固体或纯液体反应物的用量,化学反应速率不变,平衡不移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y,进行如下可逆反应:X(g)+Y(g)
Z(g)+W(s) ΔH>0。下列叙述正确的是( )
A.若继续充入X,平衡向正反应方向移动,Y的转化率增大
B.若继续充入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数减小
C.若移走部分W,平衡正向移动
D.平衡后移走X,上述反应的ΔH减小
答案:A
解析:B项,通入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数增大。C项,W为固体,改变其用量,平衡不移动。D项,ΔH的大小与方程式中各物质的化学计量数及状态有关,与加入反应物的量无关。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练1合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0。反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中不正确的是( )
A.容器容积不变,再充入CO
B.容器的容积不变,及时移走CO2
C.增大H2O的浓度
D.减小H2的浓度
答案:A
解析:一般来说,有两种及两种以上反应物的可逆反应中,在其他条件不变时,增大其中一种反应物的浓度,能使其他反应物的转化率升高,但其本身的转化率反而降低,故A项错误;及时移走CO2可减小CO2的浓度,使平衡正向移动,提高CO的转化率;增大H2O的浓度,平衡正向移动,可提高CO的转化率;减小产物浓度,平衡正向移动,可提高CO的转化率。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
压强对化学平衡的影响
问题探究
1.有气体参加的反应,增大体系的压强后,平衡一定会移动吗?
2.反应A(g)+B(g)=C(g)达到平衡后,增加A的量使平衡向正反应方向移动,A、B的转化率如何改变?
答案:反应前后气体体积未发生改变的可逆反应,改变压强后平衡不会移动,如H2+I2
2HI。
答案:A的转化率降低,B的转化率升高。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
压强对化学平衡的影响
1.影响规律:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.速率图像:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.特别注意:
(1)恒容时,通入稀有气体,压强增大,平衡不移动;恒压时,通入稀有气体,体积增大,平衡向气体体积增大的方向移动。
(2)在恒容容器中,改变其中一种气态物质的浓度时,必然同时引起压强的改变,但判断平衡移动的方向时,应以浓度的影响进行分析。
(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
A.反应向逆反应方向移动
B.Y可能是固体或液体
C.系数n>m
D.Z的体积分数减小
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:C
解析:反应已达平衡,此时c(X)=0.3
mol·L-1,其他条件不变,将容器缩小到原来的
,若此时平衡不移动,c(X)=0.6
mol·L-1,但平衡移动之后c(X)=0.5
mol·L-1,说明加压使平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积减小的反应,若Y为固体或液体,则需要满足m>2m,A、B项错误;Y应是气体,则m+n>2m,所以n>m,C项正确;平衡正向移动,产物Z的体积分数应该增大,D项错误。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练2在密闭容器中,反应xA(g)+yB(g)
zC(g),在一定条件下达到平衡状态,试回答下列问题。
(1)若x+y>z,缩小体积,增大压强,则平衡向 方向移动。?
(2)若保持体积不变,通入He,则平衡 移动。?
(3)若保持压强不变,通入He,平衡向正反应方向移动,则x、y、z的关系为 。?
(4)若x+y=z,缩小体积,增大压强,则平衡 移动。?
答案:(1)正反应 (2)不 (3)x+y解析:一看化学计量数之间的关系:是等体积反应还是非等体积反应。二看平衡建立的条件:是恒温恒容还是恒温恒压。然后根据平衡移动原理进行分析。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
1.下图是恒温条件下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡状态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
C.该反应达到平衡状态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案:C
解析:条件改变后,v'(正)>v'(逆),根据图像分析应是增大了反应物的浓度。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.可以作为判断化学平衡发生移动的标志的是( )
A.反应混合物中各组分的浓度发生改变
B.正、逆反应速率发生改变
C.反应物的转化率发生改变
D.体系的压强发生改变
答案:C
解析:对于反应H2(g)+I2(g)
2HI(g),压缩体积增大压强,混合物中各组分的浓度发生改变,正、逆反应速率发生改变,但平衡不发生移动。反应物的转化率发生改变,平衡一定移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.(双选)在一恒容密闭容器中,反应A(g)+B(g)
C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( )
A.A的浓度一定比原平衡大
B.A的转化率增大
C.C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数
D.B的转化率一定增大
答案:AD
解析:增大A的浓度,尽管平衡右移,但A的转化率减小,平衡时A的浓度一定比原平衡大。增大A的浓度,反应物B的转化率升高。由于A的浓度增大,故平衡时C的体积分数不一定增大。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
4.对于密闭容器中的可逆反应mX(g)+nY(s)
pZ(g)
ΔH<0,达化学平衡后,改变条件,下列说法不正确的是
( )
A.增大压强,化学平衡不一定发生移动
B.通入氦气,化学平衡不一定发生移动
C.增加X或Y的物质的量,化学平衡一定发生移动
D.其他条件不变,升高温度,化学平衡一定发生移动
答案:C
解析:由于Y为固体,改变其用量不影响化学平衡,C项不正确;D项,该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
5.在具有活塞的密闭容器中,一定温度下的可逆反应H2(g)+I2(g)
2HI(g)已达到平衡。将活塞外拉,则:
(1)容器内颜色 ;?
(2)容器内压强 ;?
(3)逆反应速率 ;?
(4)混合气体平均相对分子质量 。?
答案:(1)变浅 (2)变小 (3)变小 (4)不变第二章化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.下列各组两个反应互为可逆反应的是( )
①2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑
②H2SO4(浓)+2HBr2H2O+Br2+SO2↑与Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4
③2NO2N2O4与N2O42NO2
④2SO2+O22SO3与2SO32SO2+O2
A.①②
B.②③
C.③④
D.②④
解析可逆反应必须是在同一条件下同时向两个方向进行的反应。
答案C
2.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H的数目和生成N—H的数目相等
D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
解析A选项,温度不再变化,说明正反应放出的热量等于逆反应吸收的热量,即正、逆反应速率相等,可以表明反应达到平衡状态,所以正确;B选项,该容器为恒压容器,因此不论是否达到平衡状态,压强均不发生变化,所以错误;C选项,断开H—H和生成N—H均表示的是正反应,因此不能表明反应达到平衡状态,所以错误;D选项,容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,不表示各物质浓度不再发生变化,因此不能表明反应达到平衡状态,所以错误。
答案A
3.对于某一可逆反应,在不同条件下的平衡状态中,正、逆反应速率的关系是( )
解析四个选项中,只有选项A始终都满足v(正)=v(逆),即反应处于平衡状态。
答案A
4.在密闭容器中进行反应X2(g)+3Y2(g)2Z(g),X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2
mol·L-1、0.6
mol·L-1、0.4
mol·L-1,当平衡时,下列数据肯定不正确的是
( )
A.X2的物质的量为0.4
mol·L-1,Y2的物质的量为1.2
mol·L-1
B.Y2的物质的量为1.0
mol·L-1
C.X2的物质的量为0.3
mol·L-1,Z的物质的量为0.2
mol·L-1
D.Z的物质的量为0.6
mol·L-1
答案A
5.一定温度下,对可逆反应A(g)+2B(g)3C(g)的下列叙述中,能说明反应已达到平衡的是( )
A.C生成的速率与C分解的速率相等
B.单位时间内消耗a
mol
A,同时生成3a
mol
C
C.容器内的压强不再变化
D.混合气体的物质的量不再变化
解析单位时间内消耗a
mol
A,同时生成3a
mol
C,同为正反应方向,不能说明反应达到平衡状态;该反应前后气体物质的量不变,故容器内的压强和混合气体的物质的量始终不变。
答案A
6.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,不能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
解析A项中正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等时,二者之比不符合化学方程式中相应的化学计量数之比,所以不能说明已达到平衡状态。
答案A
7.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A.混合气体的密度不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1
mol
Y的同时生成2
mol
X
解析X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时,才能说明反应达到平衡状态,故C项中反应未达到平衡状态。
答案C
8.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达平衡状态的是( )
A.混合气体的压强
B.混合气体的平均相对分子质量
C.A的物质的量浓度
D.气体的总物质的量
解析因反应前后气体分子数不变,故无论反应是否平衡,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变;A为固态,其物质的量浓度为常数;若反应正向进行,混合气体的质量增大,则混合气体的平均相对分子质量增大,反之减小,故混合气体的平均相对分子质量不变时,说明反应达到平衡状态。
答案B
9.在一定条件下,将0.01
mol
CO和0.01
mol
H2O(g)通入1
L密闭容器中,发生反应:CO+H2O(g)CO2+H2。
(1)反应刚开始时,反应物的浓度 ,正反应速率 ;生成物的浓度为 ,逆反应速率为 。?
(2)反应过程中,反应物的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),正反应速率 ;生成物的浓度 ,逆反应速率 。?
(3)当正反应速率等于逆反应速率时,反应物的浓度 ,生成物的浓度 。?
答案(1)最大 最大 零 零 (2)减小 减小 增大
增大 (3)不变 不变
提升能力跨越等级
1.(双选)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8
kJ·mol。下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A.体系压强保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.SO3和SO2的体积比保持不变
D.每消耗1
mol
SO3的同时生成1
mol
NO2
解析由于该反应为反应前后气体体积不变的反应,体系的压强始终保持不变,故不能以压强不变作为反应达到平衡状态的标志,A错误;混合气体颜色保持不变,说明NO2浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,B正确;未达平衡时,SO3与SO2的体积比是一个变量,当该比值保持不变时,可说明反应达到平衡状态,C正确;消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应,D错误。
答案BC
2.在一定条件下体积不变的密闭容器中,反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是( )
A.单位时间内生成2n
mol
A,同时生成n
mol
D
B.容器内压强不随时间而变化
C.单位时间内生成n
mol
B,同时消耗1.5n
mol
C
D.容器内混合气体密度不随时间而变化
解析单位时间内生成2n
mol
A,同时生成n
mol
D,符合v(正)=v(逆),反应达平衡状态;单位时间内生成n
mol
B,同时消耗1.5n
mol
C,都是表示逆反应速率,不能判断反应是否达平衡状态;因为反应前后气体总体积不变,则不论反应是否达到平衡,体系的压强始终不变,故压强不变不能作为化学平衡的判定依据;该反应是一个气态反应,在恒容条件下,混合气体的密度始终不变,故密度不变也不能作为化学平衡的判定依据。
答案A
3.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qQ(g)(m、n、p、q为任意整数)达到平衡状态的标志是( )
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率vA∶vB∶vC∶vQ=m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m
mol
A断键的同时有p
mol
C也断键
A.③④⑤⑥
B.①③④⑤
C.②③④⑥
D.①③④⑥
解析由于m、n、p、q的关系未知,所以压强不变无法判断该反应是否达到平衡状态;在整个平衡建立过程中,同一反应方向的各物质化学反应速率之比均等于相应化学计量数之比。
答案C
4.可逆反应2NO22NO+O2在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2
②单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1
④混合气体的颜色不再改变
⑤混合气体的密度不再改变
⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变
A.①④⑥⑦
B.②③⑤⑦
C.①③④⑤
D.全部
解析①单位时间内生成n
mol
O2的同时必消耗2n
mol
NO2,若同时生成2n
mol
NO2,说明v(正)=v(逆),反应达到平衡状态;②描述的均是正反应方向,无法说明;③同一反应方向的各物质的化学反应速率之比始终等于相应化学计量数之比,故无法说明;④NO2为红棕色的气体,混合气体颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定,说明反应已达到平衡;⑤因ρ=,反应前后,m、V均不变,ρ也不变,故不能说明反应达到平衡;该反应前后气体分子数不相等,故⑥⑦均能说明反应已达平衡状态。
答案A
5.已知N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,现将1
mol
N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是( )
解析B项,对于一个特定的反应,ΔH固定不变,不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据;C项,在t1时刻,2v正(N2O4)=v逆(NO2),反应达到平衡状态。在恒压容器中,该反应混合气体的密度不变、某一组分的质量分数不变均可说明反应达到平衡状态。
答案B
6.在一定条件下,将3
mol
A和1
mol
B两种气体混合于固定容积为2
L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2
min末该反应达到平衡,生成0.8
mol
D,并测得C的浓度为0.2
mol·L-1。下列判断错误的是( )
A.x=1
B.2
min内A的反应速率为0.3
mol·L-1·min-1
C.B的转化率为50%
D.若混合气体的平均相对分子质量不变,则表明该反应达到平衡状态
解析 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)
起始/(mol)
3
1
0
0
转化/(mol)
3a
a
xa
2a
平衡/(mol)
3-3a
1-a
xa
2a
由题意得:2a=0.8,a=0.4。
=0.2
mol·L-1,x=1,A正确;B项,2
min内,v(A)==0.3
mol·L-1·min-1;C项,α(B)=×100%=40%;D项,由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变,所以混合气体的平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态。
答案C
7.(1)在一定条件下,可逆反应达到平衡状态的本质特征是 ,下列关系中能说明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是 。?
A.3v正(N2)=v正(H2)
B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)
D.v正(N2)=3v逆(H2)
(2)在一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应达到平衡状态时,一些宏观物理量恒定不变:a.各物质的浓度不变,b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变,c.容器内气体压强不变,d.容器内气体密度不变,e.容器内气体颜色不变。
①能说明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有 ;?
②能说明反应H2(g)+I2(g)2HI(g)达到平衡状态的有 ;?
③能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有 。?
解析(2)由于在恒容条件下发生反应,且①②③中反应在反应前后气体的质量不变,因此不能用气体的密度变化来判断反应是否处于化学平衡状态。②中反应是一个反应前后气体体积不变的反应,则反应前后气体的压强保持不变,故不能用压强的变化来判断反应是否处于平衡状态。①中反应涉及物质都是无色气体,因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否处于平衡状态。
答案(1)正反应速率与逆反应速率相等 C
(2)①abc ②abe ③abce
8.在2
L密闭容器内,800
℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)下图中表示NO2的变化曲线的是 。用O2表示从0~2
s内该反应的平均速率v= 。?
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。?
A.v(NO2)=2v(O2)
B.容器内压强保持不变
C.v逆(NO)=2v正(O2)
D.容器内密度保持不变
解析(1)该反应达到平衡时,n(NO)=0.007
mol,此时n(NO2)=0.013
mol,其浓度为0.006
5
mol·L-1,所以表示NO2的变化曲线是b。0~2
s内v(NO)==0.003
mol·L-1·s-1,则v(O2)=v(NO)=×0.003
mol·L-1·s-1=1.5×10-3
mol·L-1·s-1。
答案(1)b 1.5×10-3
mol·L-1·s-1 (2)BC
贴近生活拓展创新
某研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度,在一定条件下会达到“平衡状态”。取5
mL
0.1
mol·L-1KI溶液于试管中,滴加0.1
mol·L-1FeCl3溶液2
mL,发生如下反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2。为证明该反应具有可逆性且具有限度,他们设计了如下实验:
①取少量反应液,滴加Ag
NO3溶液,发现有少量黄色沉淀(AgI),证明反应物没有反应完全;
②再取少量反应液,加入少量CCl4振荡,发现CCl4层显浅紫色,证明萃取到了I2,即有I2生成。综合①②的结论,他们得出该反应具有一定的可逆性,在一定条件下会达到反应限度。
(1)老师指出他们上述实验中①不合理,你认为他的理由是 ;改进的方法是 。?
(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况,还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2,这种方法是 。?
答案(1)该反应中KI过量,故不能直接检验是否存在I-来证明反应具有一定的可逆性 取少量反应后的溶液滴加KSCN溶液,若出现红色,则证明Fe3+未完全反应
(2)取少量反应液,滴加淀粉溶液,若溶液变蓝,则说明生成了I2第二章化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.下列可逆反应达到平衡时,降低温度,平衡向正反应方向移动的是( )
A.CO+NO2CO2+NO ΔH<0
B.3O22O3 ΔH>0
C.PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0
D.N2O3N2O+O2 ΔH>0
解析降低温度,化学平衡向放热反应(ΔH<0)方向移动。
答案A
2.已知:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0。该反应达到平衡后,下列条件的改变有利于反应正向进行的是
( )
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
解析该反应正向为气体体积增大的吸热反应,故升高温度和减小压强有利于反应正向进行。
答案A
3.
如图为某化学反应的速率与时间的关系图,在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合图示的反应的是( )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH>0
D.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
解析根据图像可知,该反应的正反应是放热、气体体积增大的反应,只有D项符合。
答案D
4.如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s) ΔH<0进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.缩小体积
D.增大体积
解析由于该反应是气体分子数不变的反应,缩小体积时压强增大,平衡不移动,反应速率增大能缩短达到平衡的时间。
答案C
5.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强
B.降低温度
C.增大CO的浓度
D.更换催化剂
解析一般来说,有两种及两种以上反应物的可逆反应中,在其他条件不变时,增大其中一种反应物的浓度,能使其他反应物的转化率升高,但本身的转化率降低,故C项错误。A项因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应,故增大压强只能缩短反应达到平衡的时间,并不能使该平衡发生移动,因而无法提高CO的转化率。B项因该反应为放热反应,降低温度能使平衡向右移动,从而提高CO的转化率。D项催化剂只能影响化学反应的速率,改变可逆反应达到平衡的时间,不能提高CO的转化率。
答案B
6.在高温下发生反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g) ΔH>0。要使混合气体颜色加深,可采取的方法是
( )
A.保持容积不变,加入HBr(g)
B.降低温度
C.将容器容积扩大1倍
D.保持容积不变,加入H2(g)
解析保持容积不变,加入HBr(g),平衡正向移动,Br2浓度增大,混合气体颜色加深。
答案A
7.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入“惰性”气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入“惰性”气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项,等压时,通入“惰性”气体,气体的体积增大,平衡x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A项错误;B项,等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,所以反应器的温度升高,B项正确;等容时,通入“惰性”气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,即各组分的浓度没有发生变化,所以各组分的反应速率不发生变化,C项正确;等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,D项正确。
答案A
8.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是( )
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
解析A项,气体颜色加深即平衡向左移动,所以此反应为放热反应,错误;B项,假设压缩气体体积平衡不移动,则气体颜色加深,但平衡向右移动,使混合气体颜色在加深后的基础上变浅,但一定比原平衡的颜色深,错误;C项,假设平衡不移动,若体积减小一半,压强为原来的两倍,但平衡向右移动,使压强在原来压强的2倍的基础上减小,正确;D项,体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,混合气体的颜色无变化,错误。
答案C
9.对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、容器容积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率 ,PCl5(g)的百分含量 。?
(2)2HI(g)I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,HI的分解率 ,HI的百分含量 。?
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率 ,NO2(g)的百分含量 。?
答案(1)正反应 减小 增大
(2)正反应 不变 不变
(3)正反应 增大 减小
提升能力跨越等级
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
解析A项,图Ⅰ改变的条件应是缩小容器体积。B项,由于同等程度地增大正、逆反应速率,所以图Ⅱ应是加入了催化剂。C项、D项,由于图Ⅲ中平衡发生了移动,所以表示的不是催化剂对化学平衡的影响,而是温度,且乙的温度高于甲的。
答案B
2.在A(g)+B(g)C(g) ΔH<0的反应中,如图所示,能正确表示反应速率(纵坐标)与温度(横坐标)关系的是( )
解析因为正反应是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增大,且平衡向吸热反应的方向移动,即向逆反应方向移动,所以v(逆)>v(正)。
答案B
3.体积完全相同的两个容器A和B,已知A装有SO2和O2各1
g,B装有SO2和O2各2
g,在相同温度下反应达到平衡时,A中SO2的转化率为a%,B中SO2的转化率为b%,则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是
( )
A.a%>b%
B.a%=b%
C.a%D.2a%=b%
解析容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。要比较A、B两容器中SO2的转化率,可以对B容器的反应过程进行如下虚拟设计:
即先将B容器中的体积扩大一倍,达到平衡时状态Ⅱ与A容器中SO2的转化率相等。再将状态Ⅱ体积压缩为原体积,根据勒夏特列原理,平衡向气体体积减小的方向移动,平衡向正反应方向移动,状态Ⅲ平衡时SO2转化率大于状态Ⅱ(也就是容器A)平衡时SO2的转化率,所以B容器中SO2的转化率比A容器中的大,即a%答案C
4.某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/
(×105
Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2
830
90
25
510
5
760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105
Pa、90
℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡
D.若进入反应塔的混合气体为a
mol,反应速率以v=-表示,则在8.0×105
Pa、30
℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为
mol·s-1
解析A选项,两组压强相同的实验中,当NO转化率相同时,温度高时需要时间长,因此由表中数据无法推出升高温度,反应速率加快的结论,所以错误;B选项,当温度均为30
℃(或90
℃)且NO转化率相同时,压强大时需要时间短,因此增大压强,反应速率变快,所以错误;C选项,从题给数据无法判断在1.0×105
Pa、90
℃条件下,当转化率为98%时,反应是否已达到平衡状态,所以错误;D选项,起始时NO的物质的量为
mol,NO的转化率从50%增至90%时,NO转化的物质的量为
mol×(90%-50%)=
mol,需要时间为3.7
s,因此反应速率为
mol·s-1,所以正确。
答案D
5.已知可逆反应A2(?)+B2(?)2AB(?),当温度和压强改变时,n(AB)的变化如下图,下列叙述正确的是( )
A.A2、B2及AB均为气体,ΔH<0
B.AB为气体,A2、B2至少有一种为非气体,ΔH<0
C.AB为气体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
D.AB为固体,A2、B2有一种为非气体,ΔH>0
解析由图可知,压强相等时,升高温度,AB的物质的量减少,故温度升高平衡向逆反应方向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0;t3时,温度不变,压强增大,AB的物质的量减小,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应是气体体积减小的方向,说明AB必为气体,A2、B2至少有一种为非气体,不能同时为气体。
答案B
6.(双选)(2019江苏卷)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如下图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380
℃下,c起始(O2)=5.0×10-4
mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2
000
解析根据虚线可知,随着温度的升高,NO的平衡转化率减小,则温度升高时平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0,A项错误;由题图像可知,X对应状态未达到平衡状态,所以延长反应时间能使反应继续正向进行,NO的转化率提高,B项正确;Y点所示条件下,无论反应处于何种状态,增加反应物O2的浓度一定能使反应正向进行,提高NO的转化率,C项错误;由于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO和NO2的化学计量数相同,NO的平衡转化率为50%,则平衡时的c(NO)=c(NO2),则K=,当将O2的初始浓度5.0×10-4
mol·L-1代入该式时,可得K=2
000,但反应达到平衡时O2的浓度一定小于5.0×10-4
mol·L-1,故平衡常数K>2
000,D项正确。
答案BD
7.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量并有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍关注,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1
L的密闭容器中,充入1
mol
CO2和3
mol
H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0
kJ·mol-1。
测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。
(1)反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=
mol·L-1·min-1。?
(2)H2的转化率为 。?
(3)下列措施中能使增大的是 。?
A.升高温度
B.充入He,使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.使用催化剂
E.缩小容器体积
解析(1)v(H2)=3v(CO2)=3×=0.225
mol·L-1·min-1。
(2)α(H2)=×100%=75%。
(3)A项,升温时平衡左移,减小。B项充入He,平衡不移动,不变。C项,分离出H2O(g),平衡右移,增大。D项,使用催化剂,平衡不移动,不变。E项,缩小容器体积,平衡右移,增大。
答案(1)0.225 (2)75% (3)C、E
8.在容积相同的密闭容器内,分别充入等量的N2和H2,在不同温度下,任其发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并分别在t
s时测定其中NH3的体积分数,绘图如图所示。
(1)A、B、C、D、E五点中,尚未达到化学平衡状态的点是 。?
(2)此可逆反应的正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。?
(3)AC段的曲线是增函数,CE段曲线是减函数,试从反应速率和平衡角度说明理由: 。?
解析由图判断可知,C点是第一个平衡点,则A、B两点尚未达到平衡状态。C点以后,随温度升高,NH3百分含量降低,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
答案(1)A、B (2)放热
(3)AC段:反应开始v(正)>v(逆),反应向右进行生成NH3;CE段:反应已达平衡,升温使平衡左移,NH3的体积分数减小
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在一个体积为2
L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1
min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2
g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)= 。?
(2)反应进行至2
min时,若只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3
min时再次达到平衡,则ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。?
(3)5
min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是 (填写编号)。?
A.v(正)先增大后减小
B.v(正)先减小后增大
C.v(逆)先增大后减小
D.v(逆)先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是 (填写图中曲线的字母编号)。?
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态:?
。?
解析(1)由Fe生成FeO,固体质量增大3.2
g,说明生成FeO
0.2
mol,则v(CO2)==0.1
mol·L-1·min-1。(2)由于建立新平衡的过程中反应速率增大,且CO2的物质的量减小,CO的物质的量增大,则可知升高温度,平衡正向移动,说明正反应吸热。(3)充入CO,CO浓度增大,逆反应速率增大,之后逐渐减小;5
min时CO2的浓度不变,正反应速率不变,因平衡逆向移动,CO2的浓度逐渐增大,正反应速率逐渐增大。
答案(1)0.1
mol·L-1·min-1
(2)> (3)C b
(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变;或固体总质量保持不变