化学平衡移动K反应方向 解析.docx

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化学平衡移动K反应方向解析

考点二　化学平衡移动

1.化学平衡移动的过程

2.化学平衡移动与化学反应速率的关系

（1）v正>v逆：

平衡向正反应方向移动。

（2）v正＝v逆：

反应达到平衡状态，不发生平衡移动。

（3）v正＜v逆：

平衡向逆反应方向移动。

3.影响化学平衡的因素

（1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：

改变的条件（其他条件不变）

化学平衡移动的方向

浓度

增大反应物浓度或减小生成物浓度

向正反应方向移动

减小反应物浓度或增大生成物浓度

向逆反应方向移动

压强（对有气体参加的反应）

反应前后气体体积改变

增大压强

向气体分子总数减小的方向移动

减小压强

向气体分子总数增大的方向移动

反应前后气体体积不变

改变压强

平衡不移动

温度

升高温度

向吸热反应方向移动

降低温度

向放热反应方向移动

催化剂

同等程度改变v正、v逆，平衡不移动

（2）勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强以及参加反应的物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

（3）“惰性气体”对化学平衡的影响

①恒温恒容条件

原平衡体系

体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。

②恒温恒压条件

原平衡体系

容器容积增大，各反应气体的分压减小―→

1.（2019·桂林高三质检）COCl2（g）

CO（g）＋Cl2（g）　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：

①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是（　　）

A.①②④B.①④⑥C.②③⑤D.③⑤⑥

3.在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH＜0。

（1）平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是____（填字母）。

A.c（H2）减小B.正反应速率加快，逆反应速率减慢

C.反应物转化率增大D.重新平衡

减小

（2）若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________（填字母）。

A.升高温度B.将CH3OH从体系中分离C.充入He，使体系总压强增大

4.在一密闭容器中，反应aA（g）＋bB（s）

cC（g）＋dD（g）达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是（　　）

A.平衡向逆反应方向移动B.a＜c＋d

C.物质A的转化率增大D.物质D的浓度减小

考点三　应用“等效平衡”判断平衡移动的结果

1.等效平衡的含义

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压）下，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，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（质量分数、物质的量分数、体积分数等）均相同。

2.等效平衡的判断方法

（1）恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应：

极值等量即等效。

例如：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）

①2mol1mol0

②0 0  2mol

③0.5mol 0.25mol 1.5mol

④amolbmolcmol

上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2mol，O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同。

④中a、b、c三者的关系满足：

c＋a＝2，

＋b＝1，即与上述平衡等效。

（2）恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应：

极值等比即等效。

例如：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）

①2mol3mol0

②1mol3.5mol 2mol

③amolbmolcmol

按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中

＝

，故互为等效平衡。

③中a、b、c三者关系满足：

＝

，即与①②平衡等效。

（3）恒温条件下反应前后体积不变的反应

判断方法：

无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。

例如：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）

①1mol1mol0

②2mol2mol1mol

③amolbmolcmol

①②两种情况下，n（H2）∶n（I2）＝1∶1，故互为等效平衡。

③中a、b、c三者关系满足

∶

＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。

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、体积不变，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________。

（1）正反应　减小　增大

（2）正反应　不变　不变（3）正反应　增大　减小

1.向一固定体积的密闭容器中通入amolN2O4气体，在密闭容器内发生反应：

N2O4（g）

2NO2（g），达到平衡时再通入amolN2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率（　　）

A.不变B.增大C.减小D.无法判断

2.已知H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，在相同温度下分别达到平衡。

现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是（　　）

A.甲、乙提高相同温度B.甲中加入0.1molHe，乙中不变

C.甲降低温度，乙增大压强D.甲增加0.1molH2，乙增加0.1molH2

3.一定条件下存在反应：

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）ΔH＝－QkJ·mol－1（Q＞0），现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O，均在700℃条件下开始反应。

达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是（　　）

A.2Q1＝2Q2＜Q3

B.容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高

C.容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小

D.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1

考点一　化学平衡常数的概念及应用

1.概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。

2.表达式

对于反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），

K＝

（固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中）。

如

（1）C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）的平衡常数表达式K＝

。

（2）Fe3＋（aq）＋3H2O（l）

Fe（OH）3（s）＋3H＋（aq）的平衡常数表达式K＝

。

3.意义及影响因素

（1）K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

4.应用

（1）判断可逆反应进行的程度。

（2）判断反应是否达到平衡或向何方向进行。

对于化学反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g）的任意状态，浓度商：

Q＝

。

Q＜K，反应向正反应方向进行Q＝K，反应处于平衡状态；Q＞K，反应向逆反应方向进行。

（3）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。

1.在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：

反应①：

CO（g）＋CuO（s）

CO2（g）＋Cu（s）　K1

反应②：

H2（g）＋CuO（s）

Cu（s）＋H2O（g）　K2

反应③：

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）　K3

（1）反应①的平衡常数表达式为____________。

（2）反应③的K3与K1、K2的关系是K3＝_______________________________________。

2.在某温度下，N2＋3H2

2NH3的平衡常数为K1，则该温度下，NH3

N2＋

H2的平衡常数K3＝____________________________________________________。

1.（2018·湖北黄冈调研）已知反应：

CH2==CHCH3（g）＋Cl2（g）CH2==CHCH2Cl（g）＋HCl（g）。

在一定压强下，按w＝

向密闭容器中充入氯气与丙烯。

图甲表示平衡时，丙烯的体积分数（φ）与温度（T）、w的关系，图乙表示可逆反应的平衡常数与温度的关系。

则下列说法中错误的是（　　）

A.图甲中w2＞1

B.图乙中，A线表示逆反应的平衡常数

C.温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%

D.若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大

2.（2018·南宁二中质检）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应

N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

（1）反应的ΔH________（填“大于”或“小于”）0；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。

反应的平衡常数K1为________。

（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。

T_______（填“大于”或“小于”）100℃，判断理由是_________________________。

3.将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

①NH4I（s）NH3（g）＋HI（g），②2HI（g）H2（g）＋I2（g）。

达到平衡时：

c（H2）＝0.5mol·L－1，c（HI）＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为_____________________________________。

4.氢气是一种清洁能源。

可由CO和水蒸气反应制备，其能量变化如下图所示。

（1）该反应为可逆反应。

在800℃时，若CO的起始浓度为2.0mol·L－1，水蒸气的起始浓度为3.0mol·L－1，达到化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2mol·L－1，则此反应的平衡常数为________，随着温度升高，该反应的化学平衡常数的变化趋势是________。

（2）某温度下，该反应的平衡常数为K＝

。

该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O（g）和CO（g），其起始浓度如下表所示。

下列判断不正确的是________（填字母）。

起始浓度

甲

乙

丙

c（H2O）/mol·L－1

0.010

0.020

0.020

c（CO）/mol·L－1

0.010

0.010

0.020

A.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

B.平衡时，甲中和丙中H2O的转化率均是25%

C.平衡时，丙中c（CO2）是甲中的2倍，是0.015mol·L－1

D.平衡时，乙中H2O的转化率大于25%

5.一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：

C（s）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH＝＋173kJ·mol－1，若压强为pkPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：

（1）650℃时CO2的平衡转化率为________。

（2）t1℃时平衡常数Kp＝________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡________（填“正向”“逆向”或“不”）移动，原因是_________________________________________。

1c2答案　

（1）大于　0.36

（2）大于　正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

3.答案　204.答案　

（1）1　减小　

（2）CD5.

（1）25%　

（2）0.5p　不　Qp＝Kp

1.（2017·海南，11，改编）已知反应CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）　ΔH<0。

在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。

下列叙述正确的是（　　）

A.升高温度，K增大B.减小压强，n（CO2）增加

C.更换高效催化剂，α（CO）增大D.充入一定量的氮气，n（H2）不变

2.（2016·四川理综，6）一定条件下，CH4与H2O（g）发生反应：

CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）。

设起始

＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ（CH4）与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A.该反应的焓变ΔH>0

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中

＝3

D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ（CH4）减小

3.[2017·全国卷Ⅲ，28（4）]298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：

AsO

（aq）＋I2（aq）＋2OH－（aq）AsO

（aq）＋2I－（aq）＋H2O（l）。

溶液中c（AsO

）与反应时间（t）的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是________（填标号）。

a.溶液的pH不再变化

b.v（I－）＝2v（AsO

）

c.c（AsO

）/c（AsO

）不再变化

d.c（I－）＝ymol·L－1

②tm时，v正________（填“大于”“小于”或“等于”）v逆。

③tm时v逆________（填“大于”“小于”或“等于”）tn时v逆，理由是____________。

④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。

4.[2017·全国卷Ⅰ，28（3）]H2S与CO2在高温下发生反应：

H2S（g）＋CO2（g）

COS（g）＋H2O（g）。

在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。

②在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH__________（填“>”“<”或“＝”）0。

③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）。

A.H2SB.CO2C.COSD.N2

5.[2018·全国卷Ⅰ，28

（2）（3）]采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。

回答下列问题：

（2）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应：

2N2O5（g）―→4NO2（g）＋O2（g）

2N2O4（g）

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5（g）完全分解]：

t/min

0

40

80

160

260

1300

1700

∞

p/kPa

35.8

40.3

42.5

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

①已知：

2N2O5（g）===2N2O4（g）＋O2（g）　ΔH1＝－4.4kJ·mol－1

2NO2（g）===N2O4（g）　ΔH2＝－55.3kJ·mol－1

则反应N2O5（g）===2NO2（g）＋

O2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

②研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v＝2×10－3×

kPa·min－1。

t＝62min时，测得体系中

＝2.9kPa，则此时

＝______kPa，v＝______kPa·min－1。

③若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃）________63.1kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________________________。

④25℃时N2O4（g）2NO2（g）反应的平衡常数Kp＝________（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

（3）对于反应2N2O5（g）―→4NO2（g）＋O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步　N2O5NO2＋NO3　快速平衡

第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反应

第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。

下列表述正确的是______（填标号）。

A.v（第一步的逆反应）>v（第二步反应）B.反应的中间产物只有NO3

C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高

1.D2.A3.　①ac　②大于　③小于　tm时生成物浓度较低　④

4.　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B

5.　

（2）①＋53.1　②30.0　6.0×10－2　③大于　温度升高，体积不变，总压强升高；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强升高　④13.4　（3）AC

考点三|化学反应进行的方向

1．自发过程

（1）含义：

在一定条件下，不需要借助于外力作用就能进行的过程。

（2）特点

（3）自发反应

在给定的条件下，无须外界帮助，一经引发即能自动进行的反应。

2．化学反应方向的判据

1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。

对此说法理解正确的是（　　）

A．所有的放热反应都是自发进行的

B．所有的自发反应都是放热的

C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素

D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据

2．下列过程属于熵增加的是（　　）

A．一定条件下，水由气态变成液态

B．高温、高压条件下使石墨转变成金刚石

C．将散落的火柴放入火柴盒

D．固态碘升华

3．已知：

（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）　ΔH＝＋74.9kJ·mol－1。

下列说法正确的是（　　）

A．该反应中熵变小于0，焓变大于0

B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行

C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行

D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑

4．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。

现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用（已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH＝－2.1809kJ·mol－1，ΔS＝－6.6J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS<0时能自发反应）（　　）

A．会变　　　　　　　　B．不会变

C．不能确定D．升高温度才会变

5.（2019课标Ⅰ,28,14分）水煤气变换[CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。

回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：

①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO（s），氧化钴部分被还原为金属钴Co（s），平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO（s），平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO（s）为Co（s）的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。

（2）721℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO（g）和H2O（g）混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。

A．＜0.25B．0.25C．0.25~0.50D．0.50E．＞0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用❉标注。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的

和

相等、

和

相等。

计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率

（a）=___________kPa·min−1。

467℃时

和

随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。

489℃时

和

随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。

（1）大于

（2）C

（3）小于　2.02　COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*（或H2O* H*+OH*）

（4）0.0047　b　c　a　d