【答案】
(1)增大压强 正反应
(2)减小压强 逆反应 (3)>
温度、催化剂对化学平衡的影响
[基础·初探]
教材整理1 温度对化学平衡的影响
1.温度对v放、v吸的影响规律
升温,v放、v吸均增大,但v吸增大程度大;降温,v放、v吸均减小,但v吸减小程度大。
2.温度对化学平衡移动的影响规律
当其他条件不变时:
温度升高,平衡向吸热反应方向移动;
温度降低,平衡向放热反应方向移动。
教材整理2 催化剂对化学平衡的影响及勒夏特列原理
1.催化剂对化学平衡的影响
(1)规律:
当其他条件不变时,催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成,但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(2)vt图象:
2.勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
[探究·升华]
[思考探究]
盛有NO2气体的圆底烧瓶中存在下列平衡:
ΔH<0
将NO2球浸泡在热水、冰水中,装置如下图:
问题思考:
(1)该实验中用两个导管连通的烧瓶,其设计意图是什么?
【提示】 使两个烧瓶中可逆反应的起始平衡状态完全相同,便于对比。
(2)甲烧瓶内气体的颜色将如何变化?
原因是什么?
【提示】 变深。
因为A烧瓶内气体温度升高,平衡逆向移动,c(NO2)增大。
(3)乙烧瓶内气体的颜色将如何变化?
原因是什么?
【提示】 变浅。
B烧瓶气体的温度降低,平衡向正反应方向移动,使NO2的浓度减小。
(4)通过上述实验,你能得出温度对化学平衡有什么影响规律?
【提示】 升温平衡向吸热反应方向移动,降温平衡向放热反应方向移动。
(5)某同学用注射器收集一定量NO2气体,注入甲中的烧瓶中,发现颜色先变深,后又变浅,原因是什么?
【提示】 将一定量NO2气体注入甲中的烧瓶中,由于NO2的浓度增大,颜色变深,同时容器内的压强增大,平衡向生成N2O4的方向移动,使NO2的浓度减小,颜色又变浅。
[认知升华]
从vt图像认识温度对化学平衡的影响
化学平衡
aA+bBcC+dDΔH>0
温度改变
升温
降温
速率变化
v正、v逆同时增大,且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,且v′逆>v′正
移动方向
正向移动
逆向移动
速率与时
间的图像
规律
在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,平衡向放热反应的方向移动
[题组·冲关]
题组1 温度对化学平衡的影响
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,A2的转化率增大
B.升高温度有利于反应速率增大,从而缩短达到平衡的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
【解析】 A项,因正反应为放热反应(ΔH<0),故升高温度,平衡逆向移动,A2的转化率减小;降低温度或增大压强均有利于平衡正向移动;故C、D两项错误。
【答案】 B
2.在容积不变的密闭容器中,一定条件下发生反应:
2AB(g)+2C(g),且达到平衡。
当升高温度时气体的密度增大,则下列叙述中正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.若正反应是放热反应,则A为气态
C.物质A一定为非气态,且正反应是吸热反应
D.若向容器中充入惰性气体,则平衡向右移动
【解析】 升高温度,正、逆反应速率均增大,A错;升高温度,气体的密度增大,由于容器的容积不变,则容器内气体的质量一定增大,则平衡只能向正反应方向移动,且A一定为非气体,B错;由于升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,C对;若向容器中充入惰性气体,虽然容器的压强增大,但各物质的浓度不变,平衡不移动,D错。
【答案】 C
3.mA(g)+nB(g)pC(g),当反应达平衡后,若温度改变,其反应速率的变化曲线分别如下图所示:
(1)图①表示的温度变化是________,平衡移动方向是向________方向。
(2)图②表示的温度变化是________,平衡移动方向是向________方向。
(3)正反应是______热反应,逆反应是______热反应。
【解析】 图①t1时刻v′逆、v′正均突增,故为升高温度;由v′逆>v′正知平衡逆向移动;图②t1时刻v′逆、v′正均突减,故为降温;由v′正>v′逆知平衡正向移动。
【答案】
(1)升高温度 逆反应
(2)降低温度 正反应 (3)放 吸
题组2 勒夏特列原理的应用
4.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.用排饱和食盐水法收集Cl2
B.加压有利于合成氨反应
C.冰镇的啤酒打开后泛起泡沫
D.对2HIH2+I2(g)平衡体系增加压强使颜色变深
【解析】 勒夏特列原理适合解释平衡的移动,A项氯气与水反应生成盐酸和次氯酸是个可逆反应,在饱和食盐水中其平衡左移,减小了氯气的溶解;B项加压使得合成氨的反应右移;C项减小压强使CO2+H2OH2CO3向左移动,使CO2的溶解度减小,使得溶解的二氧化碳逸出;D项平衡没有发生移动,只是浓度大了颜色加深。
【答案】 D
5.已知:
可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡后,改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是( )
A.升温增压B.降温增压
C.升温减压D.降温减压
【解析】 正反应是气体体积减小的放热反应,故增压、降温能使平衡向正反应方向移动。
【答案】 B
6.下列措施有利于反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1平衡向正反应方向移动的是( )【导学号:
29910025】
①升高温度 ②降低温度 ③增大压强 ④减小压强
⑤增大NH3浓度 ⑥减小NH3浓度
A.②④⑥B.①③⑥
C.②③⑤D.②③⑥
【解析】 该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,降低温度平衡向正反应方向移动,①错误,②正确;该反应正反应方向气体的物质的量减小,增大压强平衡向正反应方向移动,减小压强平衡向逆反应方向移动,③正确,④错误;增大NH3浓度平衡向减小NH3浓度的方向(逆反应方向)移动,⑤错误;减小NH3浓度平衡向增大NH3浓度的方向(正反应方向)移动,⑥正确。
【答案】 D
化学平衡图象
[基础·初探]
教材整理
1.常用物理量的名称和符号:
化学反应速率为v,时间为t。
温度为T,压强为P,物质的量为n,物质的量浓度为mol·L-1,转化率为α。
2.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,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数,绘图如下图:
(1)A、B、C、D、E五点中,尚未达到化学平衡状态的点是A、B。
(2)此可逆反应的正反应是放热反应。
(填“放热”或“吸热”)。
[探究·升华]
[思考探究]
一定条件下,在密闭容器中发生反应:
mA(g)+nB(g)pC(g) ΔH=QkJ/mol。
(Q的正负未知,m、n和p的大小未知)。
描述该反应的图像有图1~图6共6个图像(6个图像间无必然联系,图6中的α表示反应物的转化率)。
根据题意,完成相应填空。
图1 图2
m=1 n=1 p=1a与b相比较,a加入催化剂
图3 图4
T10 P1>P2 m+n图5 图6
m+n>P若T1>T2,则Q>0
问题思考:
(1)图1中t1时即为可逆反应到达平衡状态,其理由是什么?
【提示】 A、B、C的浓度不再发生变化。
(2)图5中,如何判断该化学反应达到平衡状态?
【提示】 v正等于v逆即说明反应达到平衡状态。
(3)图6中,如何判断出m和n与p的大小关系的?
【提示】 增大压强,反应物的转化率增加。
根据化学平衡移动原理,可知增大压强,平衡向着体积减小的方向移动,即m+n>p。
[认知升华]
常见的化学平衡图像分析
1.图像题的解题思路
(1)一看点:
即看线段的起点是否通过原点,两条线的交点或者线段的拐点等。
(2)二看线:
看线段的走向和变化趋势。
(3)三看面:
看清楚横坐标和纵坐标表示的物理量。
(4)四看要不要作辅助线:
看是否需要作等温线或等压线。
2.化学平衡图像的解题技巧
(1)“先拐先平,数值大”原则:
在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图3)或表示的压强较大(如图4)。
(2)“定一议二”原则:
在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系。
[题组·冲关]
题组1 vt图象题
1.对于①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH>0
其中vt图像为
(1)反应①
t1时刻改变的条件为_____________________________________________;
t2时刻改变的条件为_____________________________________________。
(2)反应②
t1时刻改变的条件为_____________________________________________;
t2时刻改变的条件为_____________________________________________。
【解析】 t1时刻反应速率增大,说明是升温或加压;而t2时刻反应速率减小,说明是降温或减压。
【答案】
(1)增大压强 降低温度
(2)升高温度 减小压强
2.一定条件下,A(g)+B(g)C(g) ΔH<0,达到平衡后根据下列图象判断:
(1)升高温度,达到新平衡的是________(填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”,下同),新平衡中C的体积分数______(填“增大”、“减小”、“不变”,下同)。
(2)减小压强,达到新平衡的是________,A的转化率________。
(3)减小C的量,达到新平衡的是________。
(4)增加A的量,达到新平衡的是________,此时B的转化率________,A的转化率________。
(5)使用催化剂,达到新平衡的是________,C的质量分数________。
【解析】 A图v′(正)突增,v(逆)从原平衡渐增,故为增大反应物浓度;B图v′(逆)、v′(正)均突增且v′(逆)>v′(正),故为升温[若加压v′(正)
>v′(逆)];C图v′(逆)、v′(正)均突减,故为改变温度或压强,由v′(逆)>v′(正)知为减压;D图v′(逆)=v′(正),故使用催化剂;E图v′(逆)突减,v′(正)从原平衡逐渐减小,故为减小生成物浓度。
【答案】
(1)B 减小
(2)C 减小 (3)E (4)A 增大 减小 (5)D 不变
题组2 综合图象题
3.现有下列两个图象:
下列反应中符合上述图象的是( )
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0
C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
D.H2S(g)H2(g)+S(s) ΔH>0
【解析】 由题图Ⅰ知,升高温度,化学平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应,可排除A、C两项;由题图Ⅱ知,增大压强后,逆反应速率增大倍数大于正反应速率增大倍数,即平衡逆向移动,故正反应为气体体积增大的反应,因此选B项。
【答案】 B
4.已知某可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g) ΔH,在密闭容器中进行,如图所示,反应在不同时间t、温度T和压强p与反应混合物在混合气体中的百分含量(B%)的关系曲线,由曲线分析下列判断正确的是( )
A.T1>T2,p1>p2,m+n>p,ΔH>0
B.T1>T2,p1p,ΔH>0
C.T1D.T1p2,m+n>p,ΔH<0
【解析】 由“先拐先平数值大”可知T1>T2、p1>p2,温度越高B%越小,说明升温平衡正向(吸热方向)移动,ΔH>0,压强越大,B%越小,说明增大压强平衡正向移动,m+n>p。
【答案】 A
5.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如图所示变化规律(p表示压强,T表示温度,n表示物质的量):
根据以上规律判断,下列结论正确的是( )
A.反应Ⅰ:
ΔH>0,p2>p1
B.反应Ⅱ:
ΔH<0,T1>T2
C.反应Ⅲ:
ΔH>0,T2D.反应Ⅳ:
ΔH<0,T2>T1
【解析】 由反应Ⅰ的图可知,温度升高,A的转化率减小,说明该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,由反应式得:
压强越大,A的转化率越大,故p2>p1,A不正确;由反应Ⅱ的图得:
先达平衡对应的温度高,即T1>T2,温度越高时n(C)越小,说明该反应的正反应是放热反应,即ΔH<0,B选项正确;反应Ⅲ由于没有其他限制条件和提示,能从两方面进行讨论,一方面若该反应的正反应是吸热反应,ΔH>0,则有T2>T1的关系,若该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,则可推出T2T1,则该反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,D错误。
【答案】 B
学业分层测评(八)
(建议用时:
45分钟)
[学业达标]
1.下列因素不可能影响化学平衡移动的是( )
A.温度 B.催化剂
C.反应物的浓度D.压强
【解析】 催化剂同程度改变正、逆反应速率,对化学平衡无影响。
【答案】 B
2.下列反应达到化学平衡后,加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是(