2.对于反应I2(g)+H2(g)
2HI(g),此反应的特点是反应前后气体分子数不变,即等体积反应,如改变压强(即压缩体积或扩大体积),反应物浓度和生成物浓度都改变,但改变的幅度一样大,所以v正和v逆改变的幅度也一样大,致使v正=v逆,平衡不移动。
[归纳总结]
当其他条件不变时:
(1)若为体积不等的反应
增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;
减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
(2)若为等体积反应
增大压强时,v正、v逆同等程度地增大;减小压强时,v正、v逆同等程度地减小,平衡均不移动。
[活学活用]
3.一定温度下,反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在密闭容器中进行,一段时间后达到平衡,下列措施不能使平衡发生移动的是( )
①增加C的物质的量 ②保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ③将容器的体积缩小一半 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①②B.②③C.①④D.③④
答案 A
解析 ①,C是固体,其浓度为常数,改变它的量平衡不移动;该反应为气体体积不相等的反应故:
②,保持体积不变,充入N2,由于c(H2O)、c(CO)、c(H2)的浓度都不变,所以平衡不移动;③,缩小体积,压强增大,平衡左移;④,保持压强不变,充入N2,体积扩大,平衡右移。
1.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是( )
①已达平衡的反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),当增加反应物物质的量时,平衡一定向正反应方向移动
②已达平衡的反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2的转化率一定升高
③有气体参加的反应达到平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动
A.①④B.①②③
C.②③④D.①②③④
答案 D
解析 本题考查影响化学平衡移动方向的因素及影响结果。
增加C(s)的物质的量,由于浓度未变,平衡不移动,①错;对于多种物质参加的可逆反应,增大某一反应物的浓度,平衡右移,其他物质的转化率增大,而此物质的转化率降低,②错;对于有气体参加的可逆反应,缩小容器体积,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,③错;在恒压容器中充入稀有气体,各物质浓度减小,若是非等体积反应,则平衡会发生移动,④错。
2.在密闭容器中发生如下反应:
aX(g)+bY(g)
cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的
,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的1.8倍。
下列叙述中不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动
B.a+b<c+d
C.Z的体积分数增大
D.X的转化率下降
答案 C
解析 此反应达平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的
,假设平衡不发生移动,W的浓度应变为原平衡时的2倍,而实际为1.8倍,假设不成立,原平衡必发生移动,由W的浓度为原平衡时的1.8倍,小于2倍知,平衡一定向W减少的方向即逆反应方向移动,所以a+b<c+d,平衡移动的结果导致Z的体积分数减小,X的转化率下降。
3.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
解析 当活塞外拉时,容器体积增大(压强减小),各组分的浓度减小,气体颜色变浅,反应速率减小;因为平均相对分子质量
r=
,结合反应方程式的特点知:
m(气)不变,n(气)不变,故混合气体的平均相对分子质量不变。
4.在水溶液中橙色的Cr2O
与黄色的CrO
有下列平衡关系:
Cr2O
+H2O
2CrO
+2H+,重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙黄色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈________色。
因为_________________________。
(2)向已加入NaOH溶液的
(1)溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈______色,因为____________________。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡________(填“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将______________。
答案
(1)黄 OH-与H+结合生成水,c(H+)减小,使平衡向右移动,CrO
浓度增大,溶液由橙黄色变为黄色
(2)橙 c(H+)增大,平衡左移,Cr2O
浓度增大,溶液又由黄色变为橙色
(3)向右移动 逐渐变浅,直至无色
解析 加碱中和溶液中的H+,平衡右移,溶液中的c(CrO
)增大;加酸使平衡左移,溶液中的c(Cr2O
)增大;加Ba(NO3)2,发生的反应为Ba2++CrO
===BaCrO4↓(黄色),平衡向右移动,溶液颜色将由橙黄色逐渐变浅,直至无色。
[基础过关]
一、化学反应速率改变与平衡移动的关系
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
答案 B
解析 A项,如果正、逆速率改变幅度一样大,则平衡不移动,A错;B项,化学平衡发生移动,则速率一定改变,B对;C项,反应进行的程度与速率无关,C错;D项,改变压强,化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器体积不变的反应体系中充入“惰”气),平衡也不一定移动。
2.某温度下反应N2O4(g)
2NO2(g)(正反应吸热)在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是( )
A.加压时(体积变小),将使正反应速率增大
B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小
C.保持体积不变,加入少许N2O4,再达到平衡时,颜色变深
D.保持体积不变,通入He,再达平衡时颜色不变
答案 B
解析 保持体积不变,加入少许NO2的瞬间,逆反应速率增大,正反应速率不变,平衡向逆反应方向移动,重新平衡时的正反应速率比原平衡的正反应速率大。
二、浓度对化学平衡移动的影响
3.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CB.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”气
答案 C
解析 A项,C为固体,改变其量,对反应速率无影响,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,浓度增大,速率也增大,平衡右移,c(D)也增大,C对;D项,体积不变,充入“惰”气,反应物浓度不变,速率不变,平衡不移动。
4.在容积为2L的密闭容器中,有反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),经过5min达到平衡,此时各物质的变化为A物质的量浓度减少amol·L-1,B的平均反应速率v(B)=a/15mol·L-1·min-1,C物质的量浓度增加2a/3mol·L-1,这时若增大系统压强,发现A与C的百分含量不变,则m∶n∶p∶q为( )
A.3∶1∶2∶2B.1∶3∶2∶2
C.1∶3∶2∶1D.1∶1∶1∶1
答案 A
解析 本题考查浓度改变量、反应速率与化学计量数成正比关系。
B的平均反应速率为a/15mol·L-1·min-1,所以经过5min,B物质的量浓度减少a/3mol·L-1,所以m∶n∶p=(amol·L-1)∶(a/3mol·L-1)∶(2a/3mol·L-1)=3∶1∶2;增大系统压强,发现A与C的百分含量不变,说明该反应为等体反应,则m∶n∶p∶q=3∶1∶2∶2。
三、压强对化学平衡移动的影响
5.某温度下,将2molA和3molB充入一密闭容器中,发生反应:
aA(g)+B(g)
C(g)+D(g),5min后达到平衡。
若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则( )
A.a=2B.a=1
C.a=3D.无法确定a的值
答案 B
解析 由于扩大体积,平衡不移动,说明该反应为等体反应,即a+1=1+1,所以a=1。
6.恒温下,反应aX(g)
bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1mol·L-1增大到0.19mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.a>b+cB.a
C.a=b+cD.a=b=c
答案 A
解析 由于体积减小一半,而X的浓度增大不到原来的2倍,说明增大压强,平衡右移,正反应体积缩小,所以a>b+c。
7.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了
B.物质A的转化率减少了
C.物质B的质量分数增大了
D.a>b
答案 C
解析 温度不变,体积增大一倍,压强减小,若平衡不移动,c(B)应为原来的50%,现为60%,则平衡向正反应方向移动了,则a
8.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+3KSCN
Fe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
D.对于N2+3H2
2NH3,平衡后,压强不变,充入O2,平衡左移
答案 D
解析 A项,缩小体积,平衡右移,但c(NO2)浓度仍增大,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,由于KCl没有参与反应,故对平衡无影响,C错;D项,压强不变,充入O2(注:
O2不参与反应),体积扩大,平衡左移。
[能力提升]
9.现有mA(s)+nB(g)
qC(g) ΔH<0的
可逆反应,在一定温度下达平衡时,B的体积分数φ(B)和压强p的关系如图所示,则有关该反应的下列描述正确的是( )
A.m+nB.n>q
C.x点的混合物中v正D.x点比y点的混合物的正反应速率小
答案 D
解析 从曲线的走向可以判断出:
增压,φ(B)增大,即平衡左移,所以右边系数大,因A为固体,所以n压强一定时,x点的φ(B)过大,平衡要向右移动,即v正>v逆,所以C项错;D项,在y点和x点的φ(B)相同,相当于在x点的基础上压缩(y处的压强大于x点),所以正、逆反应速率都增大,D项正确(若进一步探讨,可得其顺序为v逆y>v正y>v正x>v逆x)。
10.已知NO2和N2O4可以相互转化:
2NO2(g)
N2O4(g)ΔH<0。
现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中,反应物浓度随时间变化关系如下图所示。
X与Y两条曲线中,Y表示N2O4浓度随时间的变化,则下列说法不正确的是( )
A.如混合气体的压强不再发生改变,说明反应已达化学平衡状态
B.a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是b点
C.25~30min内用NO2表示的平均化学反应速率是0.08mol·L-1·min-1
D.反应进行至25min时,曲线发生变化的原因是增加N2O4的浓度
答案 D
解析 反应2NO2(g)
N2O4(g)是气体物质的量减小的反应,如压强不再发生改变,即各气体的物质的量不再发生改变,因此A项正确;B项,由图知只有b点处于平衡状态;对C项可先计算出v(N2O4)=
=0.04mol·L-1·min-1,再据v(NO2)=v(N2O4)×2可知C项正确;D项,由图知25min时是增加NO2的浓度。
11.在一定条件下,可逆反应:
mA+nB
pC达到平衡,若:
(1)A、B、C都是气体,减小压强,平衡向正反应方向移动,则m+n和p的关系是________________________________________________________________________。
(2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为________态。
(3)A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是____________(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”)。
答案
(1)m+n
(2)固或液 (3)逆反应方向
解析
(1)减小压强,平衡右移,则m+n
(2)增加B的量,平衡不移动,说明B的浓度为常数,B为固体或纯液体。
(3)因A、C为气体,且m+n=p(即m
12.在密闭容器中进行如下反应:
CO2(g)+C(s)
2CO(g)ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C,平衡________(填“向左移动”,“向右移动”或“不移动”,下同),c(CO2)________。
(2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡____________________,
c(CO2)__________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡________,c(CO2)____________。
答案
(1)不移动 不变
(2)向左移动 增大
(3)不移动 不变
解析
(1)C为固体,增加C,其浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。
(2)缩小反应容器的容积,即增大压强,平衡向气体总体积减小的方向移动,即向左移动,c(CO2)比原来大。
(3)通入N2,各物质的浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。
13.在10℃和2×105Pa的条件下,反应aA(g)
dD(g)+eE(g)建立平衡后,再逐步增大体系的压强(温度不变)。
下表列出了不同压强下平衡时物质D的浓度。
压强(Pa)
2×105
5×105
1×106
浓度(mol·L-1)
0.085
0.20
0.44
根据表中数据,回答下列问题:
(1)压强从2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡移动方向是__________,理由是____________。
(2)压强5×105Pa增加到1×106Pa时,平衡移动的方向是__________,理由是_____________。
答案
(1)左 D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数
(2)右 D浓度增大的倍数大于压强增大的倍数,此时压强增大可能使E液化,使生成物的气体体积减小
解析
(1)压强增加了2.5倍,若平衡不移动,D的浓度应为0.2125mol·L-1。
现在小于该值,说明平衡左移了,从而可推出a(2)再接着加压一倍,D的浓度按
(1)的规律,应小于0.40mol·L-1,但现为0.44mol·L-1,温度又不变,说明此时正反应是气体体积减小的反应,只能解释为E液化了。
14.在2L恒容密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)体系中,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)如图中表示NO2的变化的曲线是________。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母序号,下同)。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v(NO)逆=2v(O2)正
d.容器内的密度保持不变
(3)能够使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体
b.增大O2的浓度
答案
(1)b
(2)bc (3)b
解析
(1)根据n(NO)随时间的变化可知3s时反应达到平衡,NO的物质的量减少0.020mol-0.007mol=0.013mol,浓度减小了
=0.0065mol·L-1,所以NO2的物质的量浓度由0增加到0.0065mol·L-1,故b曲线正确。
(2)a项未指明反应的方向,错误;因该反应前后有气体体积的变化,即未达到平衡时,压强也在变化,故b项正确;c项用v(NO)、v(O2)表示时,方向相反,大小符合化学计量数之比,c正确;密度ρ=
,因m(气)守恒,V(容)不变,故密度始终不变,d错误。
(3)a项不能增大反应速率,错误;b项增大O2的浓度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,正确。
[拓展探究]
15.反应A(s)+D(g)
E(g) ΔH<0,其逆反应速率随时间的变化情形如图所示。
试根据此曲线填写下表:
时刻
时间
可能采取的人为措施
体系中平衡移动方向
3
3~4
5
5~6
7
答案
时刻
时间
可能采取的人为措施
体系中平衡移动方向
3
减小了D的浓度
3~4
向逆方向移动
5
生成物E减少的同时,增大反应物D的浓度
5~6
向正方向移动
7
减压(体积增大)
解析 时刻3:
速率没瞬时变化,3→4的变化应该是平衡移动引起。
温度、压强的改变,生成物的浓度改变,都会使v逆瞬时变化,唯一的解释是反应物浓度减小。
而A是固体,其量的增减不影响平衡,所以只能是“减小了D的浓度”。
时间3~4:
由于v逆逐渐减小,“平衡向逆方向移动”。
时刻5:
v逆瞬时减小,引起的原因可能是①压强减小(体积增大),②生成物浓度减小。
由于时刻6达平衡时v逆大于原平衡(时间4~5)的,应该是“生成物E减少的同时,增大反应物D的浓度”。
时间5~6平衡向正方向移动。
时刻7:
v逆减小,平衡不移动,