答案 D
[能力点提升]
5.一定温度下,反应N2O4(g)
2NO2(g)的焓变为ΔH。
现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A.①②B.②④
C.③④D.①④
解析 因反应容器保持恒压,所以容器体积随反应进行而不断变化,结合ρ气=m/V可知,气体密度不再变化,说明容器体积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1molN2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明反应达到平衡状态,④符合题意,故选D。
答案 D
6.一定温度下的恒容容器中,反应从正反应一端开始,当下列物理量不再发生变化时:
①混合气体的压强,②混合气体的密度,③混合气体的总物质的量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体的颜色,⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比,⑦某种气体的百分含量
(1)能说明2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达到平衡状态的是________。
(2)能说明I2(g)+H2(g)
2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明C(s)+CO2(g)
2CO(g)达到平衡状态的是________。
(4)能说明NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是________。
(5)若上述题目中的
(1)~(3)改成一定温度下的恒压密闭容器,结果又如何?
答案
(1)①③④⑦
(2)⑤⑦ (3)①②③④⑦
(4)①②③ (5)②③④⑦ ⑤⑦ ②③④⑦
[名师点拨]
突破化学平衡状态判断的两个提示
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件:
是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器;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,或固体的分解反应,投料比是否符合等于计量数比。
(2)不能作为“标志”的五种情况
①某状态点的信息,如2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)=2∶1∶2。
②恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,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再随时间而变化,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。
⑤投料比等于计量数时,反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的系数之比。
[高考真题体验]
7.(2018·11月浙江选考)已知X(g)+Y(g)
2W(g)+M(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。
一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1molX(g)与1molY(g),下列说法正确的是( )
A.充分反应后,放出热量为akJ
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
解析 A项,由于该反应为可逆反应,充分反应后,放出热量应小于akJ;B项,在化学反应中,转化或生成的物质的量浓度之比符合系数之比,而平衡时的物质的量浓度之比不一定符合系数之比;D项,增大Y的浓度,正、逆反应速率均增大。
答案 C
8.(2017·全国Ⅲ节选)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。
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
解析 a项,随反应进行,溶液的pH不断降低,当pH不再变化时,说明反应达到了平衡;b项,速率之比等于系数之比,该结论在任何时刻都成立,故无法判断是否达到平衡;c项,随反应进行,c(AsO
)不断增大,c(AsO
)不断减小,当二者比值不变时,说明二者浓度不再改变,则反应达到平衡;d项,由图像并结合方程式可知,平衡时c(I-)=2ymol/L,故当c(I-)=ymol/L时,反应未达到平衡。
答案 ac
考点二 化学平衡移动
[学在课内]
1.化学平衡的移动
平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。
一定条件下的平衡体系,条件改变后,平衡可能发生移动,如下所示:
2.外界因素对化学平衡移动的影响
(1)影响化学平衡的因素
条件的改变(其他条件不变)
化学平衡的移动
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(对有气体存在的反应)
反应前后气体分子数改变
增大压强
向气体体积减小的方向移动
减小压强
向气体体积增大的方向移动
反应前后气体分子数不变
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
使用催化剂
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、以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
[名师点拨]
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。
(3)平衡移动原理导图
特别提示
②“惰性气体”对化学平衡的影响
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
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―→体系中各组分的浓度同倍数减小
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。
[考在课外]
教材延伸
判断正误
(1)温度改变,平衡一定发生移动。
(√)
(2)增加反应物的量平衡一定会正向移动。
(×)
(3)合成氨反应需使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动(×)
(4)不论恒温恒容,还是恒温恒压容器,加入稀有气体,平衡皆发生移动。
(×)
(5)化学平衡向正向移动,说明正反应速率一定增大。
(×)
(6)改变某一条件,v正、v逆均增大且平衡不移动,该条件一定为加入催化剂(×)
(7)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大(×)
(8)C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH>0,只升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(√)
(9)起始加入原料的物质的量相等,则各种原料的转化率一定相等。
(×)
(10)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动,转化率一定增大。
(×)
(11)往平衡体系FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅(×)
(12)改变某条件平衡向正反应方向移动,体系中生成物的百分含量一定增大(×)
(13)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动(×)
拓展应用
某温度下,在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件对反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示:
试依据图像分析对应改变的条件分别为:
A________ B________ C________ D________
答案 升温 增大[O2]或增大[SO2] 加催化剂 降压
思维探究
对于2NO2(g)
N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,混合气体的颜色如何变化?
答案 压缩时,气体颜色变深,一段时间后变浅,但比原来深。
[基础点巩固]
1.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.①④⑥
C.②③⑤D.③⑤⑥
解析 该反应为体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。
恒压通入惰性气体,相当于减压。
恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。
增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。
答案 B
2.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,一定条件下,发生如下反应并达到平衡:
X(g)+3Y(g)
2Z(g) ΔH<0。
改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变的条件
新平衡与原平衡比较
A
升高温度
X的转化率变小
B
增大压强
X的浓度变小
C
充入一定量Y
Y的转化率增大
D
使用适当催化剂
X的体积分数变小
解析 升温,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,X的转化率变小,A项正确;增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,X的物质的量减小,但由于容器体积减小,各组分的浓度均比原平衡的大,故B项错误;增大一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,而其本身的转化率降低,故C项错误;催化剂只能改变反应速率,不影响平衡状态,故各物质的体积分数不变,D项错误。
答案 A
3.在一个不导热的密闭反应器中,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.恒压时,通入惰性气体,C的物质的量不变
B.恒压时,通入Z气体,反应器中温度升高
C.恒容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.恒容时,通入Z气体,Y的物质的量浓度增大
解析 恒压时,通入惰性气体,容器体积增大,相当于压强减小,故平衡X(g)+3Y(g)
2Z(g)左移,放热,温度升高,导致平衡A(g)+B(g)
2C(g)左移,C的物质的量减小。
答案 A
4.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.[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
答案
(1)CD
(2)B
[名师点拨]
平衡移动方向判断的思维模型
[能力点提升]
5.密闭容器中进行的可逆反应aA(g)+bB(g)
cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。
下列判断正确的是( )
A.T1c,正反应为吸热反应
B.T1>T2,p1C.T1p2,a+bD.T1>T2,p1>p2,a+b>c,正反应为放热反应
解析 比较T1,p2、T2,p2两线可知T1>T2,该反应为吸热反应,比较T1,p1、T1,p2两线可知p2>p1,该反应为气体分子数增大的反应,即a+b综合以上分析B项正确。
答案 B
6.有一化学平衡mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。
下列叙述正确的是( )
A.正反应是放热反应;m+n>p+q
B.正反应是吸热反应;m+n
C.正反应是放热反应;m+n
D.正反应是吸热反应;m+n>p+q
解析 图像中有三个量,应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。
定压强,讨论T与A的转化率的关系:
同一压强下,温度越高,A的转化率越高,说明正反应是吸热反应;定温度,讨论压强与A的转化率的关系:
同一温度下,压强越大,A的转化率越高,说明正反应是体积缩小的反应,即m+n>p+q。
答案 D
7.在恒容密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)
2C(g) ΔH>0。
达到平衡后,改变一个条件(x),下列量(y)一定符合图中曲线的是( )
选项
x
y
A
通入A气体
B的转化率
B
加入催化剂
A的体积分数
C
增大压强
混合气体的总物质的量
D
升高温度
混合气体的总物质的量
解析 A项,当通入A气体时,平衡向正反应方向移动,B的转化率增大,正确;B项,加入催化剂只能改变反应速率,平衡不移动,A的体积分数不变,错误;C项,增大压强,平衡向正反应方向移动,混合气体的总物质的量减小,错误;D项,正反应为吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,混合气体的总物质的量减小,错误。
答案 A
8.向某容积为2L的恒容密闭容器中充入2molX(g)和1molY(g),发生反应2X(g)+Y(g)
3Z(g)。
反应过程中,持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。
下列推断正确的是( )
A.M点时,Y的转化率最大
B.升高温度,平衡常数减小
C.平衡后充入X,达到新平衡时X的体积分数减小
D.W、M两点Y的正反应速率相同
解析 Q点时体系中X的体积分数最小、转化率最大,故Q点时Y的转化率最大,A项错误;Q点前X的体积分数逐渐减小,Q点后X的体积分数逐渐增大,故Q为平衡点,Q前的点均未达到平衡,Q后的点均已达到平衡,升温平衡向逆反应方向移动,说明正反应为放热反应,升高温度,平衡常数减小,B项正确;反应物有X、Y两种,平衡后充入X,达到新平衡时X的体积分数增大,C项错误;W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越快,所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率,D项错误。
答案 B
[名师点拨]
一、常规化学平衡的图像类型
1.浓度—时间图像
2.含量—时间—温度(压强)图像
常见图像形式有如下几种。
其中C%指生成物的百分含量,B%指反应物的百分含量。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
3.恒温(压)线
二、几种特殊图像
1.对于化学反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆;M点为刚达到的平衡点。
M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,ΔH<0。
2.对于化学反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点。
左上方(E点),A%大于此压强时平衡体系中的A%,E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态,所以,E点v正>v逆;则右下方(F点)v正三、方法技巧
1.先拐先平
在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
2.定一议二
当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。
3.三步分析法
一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
[高考真题体验]
9.(2018·天津理综,5)室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr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2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始