C.平衡向右移动D.重新达到平衡时,A气体浓度增大
解析:
若平衡不移动,容积扩大1倍,B浓度应为0.3mol/L,说明平衡逆向移动。
答案为A。
2.用K判断平衡移动的方向:
可运用浓度商(或压强商)与浓度平衡常数(或压强平衡常数)的大小比较判断:
Q<k平衡向右移动;Q>k平衡向左移动。
对可逆反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
条件变化
反应特点
Q
k
Q与k
移动方向
说明
反应物浓度增大
生成物浓度减小
QC变小
kC不变
QC<kC
向右
固体或纯液体参加反应,其浓度视为固定不变的。
生成物浓度增大
反应物浓度减小
QC变大
kC不变
QC>kC
向左
升高温度
正反应吸热
不变
变大
Q<k
向右
吸热反应K随温度升高增大。
放热反应K随温度升高减小。
正反应放热
不变
变小
Q>k
向左
降低温度
正反应吸热
不变
变小
Q>k
向左
正反应放热
不变
变大
Q<k
向右
压缩体积
增大压强
m+n>p+q
变小
不变
Q<k
向右
反应物产物都是固体或液体,压强对平衡无影响。
m+n=p+q
不变
不变
Q=k
不移动
m+n<p+q
变大
不变
Q>k
向左
容积不变,充入He
不变
不变
Q=k
不移动
分压不变
压强不变
充入He
m+n>p+q
变大
不变
Q>k
向左
相当于减压
m+n=p+q
不变
不变
Q=k
不移动
m+n<p+q
变小
不变
Q<k
向右
例3.在下列的平衡系中,所用措施,可使反应向右移动达到新平衡的是()
A.I-3(aq)
I2+I-(aq)(加入四氯化碳)
B.H2O(l)
H2O(g)(加入蔗糖)
C.Ag+(aq)+Cl-(aq)
AgCl(s)(加入固体AgNO3)
D.Fe(SCN)2+(aq)
Fe3+(aq)+SCN-(aq)(加入固体NaSCN)
E.BaSO4(s)
Ba2+(aq)+SO42-(aq)(加入水)
解析:
勒沙特列原理是一个经验性的平衡移动原理,适用于封闭体系,当改变平衡系统的一个条件时,平衡将向减弱这种改变的方向移动。
不仅适用于一般的化学平衡,也适用于沉淀溶解平衡、配合平衡、电离平衡、水解平衡等。
答案为A、C、E。
例4:
T℃时,A气体与B气体反应生成C气体。
反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示,若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示,则下列结论正确的是
A.在(t1+10)min时,其他条件不变,增大压强,平衡向逆反应方向移动
B.(t1+10)min时,保持容器总压强不变,通入稀有气体,平衡向左方向移动
C.T℃时,在相同容器中,若由0.3mol·L-1A、0.1mol·L-1B和0.4mol·L-1C反应,达到平衡后,C的浓度仍为0.4mol·L-1
D.其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,且A的转化率增大
解析:
化学平衡图象题:
①一看坐标:
一般纵坐标为v、n、c、α、p、φ(百分含量)等,横坐标为t、p、T等;②二看线(线的变化趋势、斜率大小):
横坐标为t时图象会出现平台,反映了建立平衡及平衡移动的大致动态变化过程;横坐标为p、T,实际上在考查p、T对化学平衡的影;③三看点(起点、折点、交点、终点)。
图Ⅰ是c-t图,根据A、B浓度分别减少0.2mol·L-1、0.6mol·L-1,C的浓度增大0.4mol·L-1,则反应方程式为A+3B
2C,得出A、D不对。
答案为B、C。
三、平衡转化率
对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)。
反应物A的平衡转化率(该条件最大转化率)可表示:
例5:
等容积的三个密闭容器中,在一定条件下,甲、乙、丙三容器中分别进行可逆反应:
2A(g)+B(g)
3C(g)+2D(g),起始时三个容器中反应物的物质的量(mol)分别如下表所示,在相同条件下,反应物A、B的转化率大小关系为
反应物
甲
乙
丙
A
2
1
1
B
1
2
1
A.A的转化率甲<丙<乙B.A的转化率甲<乙<丙
C.B的转化率甲>丙>乙D.B的转化率甲<乙<丙
解答:
对于aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)的反应,增大反应物A(g)的浓度,A的转化率减少,B的转化率增大;减少反应物A(g)的浓度,A的转化率增大,B的转化率减少。
答案为A、C。
四、化学平衡常数K(Kc和Kp)
在一定温度下,达到平衡的可逆反应,其平衡常数用生成物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积与反应物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积的比值来表示,这时的平衡常数称为浓度平衡常数(压强平衡常数),用Kc(Kp)表示。
对:
aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g),
1.书写平衡常数关系式的规则
①同一化学反应,可以用不同的化学反应式来表示,每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。
平衡常数及单位必须与反应方程式的表示一一对应。
②如果反应中有固体或纯液体参加,它们的浓度不应写在平衡关系式中,因为它们的浓度是固定不变的,化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。
③稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度也不必写在平衡关系式中。
如:
下列可逆反应的浓度平衡常数的数学表达式
CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)Kc=[CO2]
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)Kc=[CO][H2O]/([CO2][H2]
Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]
2.平衡常数K的性质和意义
①.平衡常数K与温度有关,与浓度和压强无关。
②.平衡常数K的大小,可推断反应进行的程度。
K越大,表示反应进行的程度越大,反应物的转化率越大;K越小,表示反应进行的程度越小,反应物的转化率越小。
一般来说,反应的平衡常数K≥105认为正反应进行得较完全;K≤10-5认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全)
③.平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条件。
在某温度下,某时刻反应是否达平衡,可用该时刻产物的浓度商Qc与Kc比较大小来判断。
当Qc>kc,υ(正)<υ(逆),未达平衡,反应逆向进行;
当Qcυ(逆),未达平衡,反应正向进行;
当Qc=kc,υ(正)=υ(逆),达到平衡,平衡不移动。
④平衡常数数值的大小,只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度,并不能预示反应达到平衡所需要的时间。
如2SO2(g)+O2
2SO3(g)298K时Kp=3.6×1024很大,但由于速度太慢,常温时,几乎不发生反应。
例5:
已知可逆反应CO+H2O(g)
CO2+H2,达到平衡时。
(1)830K时,若起始时:
c(CO)=2mol/L,c(H2O)=3mol/L,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为________;K值为________。
(2)830K,若只将起始时c(H2O)改为6mol/L,则水蒸气的转化率为______。
(3)若830K时,起始浓度c(CO)=amol/L,c(H2O)=bmol/L,H2的平衡浓度
c(H2)=cmol/L,①a、b、c之间的关系式是____________________;
②当a=b时,a=_____c。
解析
(1)CO+H2O(g)
CO2+H2
起始浓度(单位均为mol/L)2300
转化浓度1.21.21.21.2
平衡浓度0.81.81.21.2
K=
(2)设CO的转化浓度为xCO+H2O(g)
CO2+H2
起始浓度(单位均为mol/L)2600
转化浓度xxxx
平衡浓度2–x6–xxx
K=
,x=1.5mol/L
(3)CO+H2O(g)
CO2+H2
起始浓度(单位均为mol/L)ab00
转化浓度cccc
平衡浓度a–cb–ccc
①
,②a=b,则a=2c
3.根据平衡常数进行的有关计算
3.平衡常数的组合(多重平衡规则):
如果某个反应可以表示为两个或多个反应的总和,则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。
例6:
已知
(1)2H2O(g)
2H2(g)+O2(g)K1,
(2)2CO2(g)
2CO(g)+O2K2
试求:
(3)CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)K3
(4)CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)K4的平衡常数K3和K4
解析:
规律如下:
“方程式倒写,K倒数;方程式相加,K相乘;方程式×n倍,K则n次方”。
答案为
、
4.Kc与Kp的关系
对于反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)若(p+q)-(m+n)=△n
五、化学反应条件的优化(合成氨工业)
条件
提高平衡
转化率
提高化学反应速率
其它因素
适宜条件
温度
低温有利
高温有利
催化剂活性
反应温度在700K左右
压强
加压有利
加压有利
反应器材质要求
一般为20MPa~50MPa
浓度
原料气压缩并循环使用
及时将氨气移走
N2:
H2的分压为1:
2.8投料比,循环使用N2H2,迅速冷却,氨气液化移走
催化剂
防止催化剂中毒
研制优良的催化剂
催化剂对H2的吸附能力强于N2
以铁为主体的多成分催化剂
高三化学一轮复习:
化学速率和平衡图像强化专练一
1.可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);△H<0在一定条件下达到平衡状态,时间为t1时改变条件。
化学反应速率与反应时间关系如图。
下列说法正确的是
A.维持温度、反应体系体积不变,t1时充入SO3(g)
B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C.维持温度不变,t1时扩大反应体系体积
D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)
2.已知可逆反应:
aA+bB
cC,物质的质量分数A%和C%随温度的变化曲线如右下图所示,下列说法正确的是
A.该反应在T1、T3温度时达到化学平衡
B.该反应在T2温度时达到化学平衡
C.该反应的逆反应是吸热反应
D.升高温度,平衡向正反应方向移动
3.等质量的铁与过量的盐酸在不同的试验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积v的数据,根据数据绘制得到图1,则曲线a、b、c、d所对应的试验组别可能是
组别
c(HCl)(mol·L-1)
温度(℃)
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
A.4-3-2-1B.1-2-3-4C.3-4-2-1D.1-2-4-3
4、在容积不变的密闭容器中存在如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);△H=-QkJ/mol(Q>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
IIIIII
A.图I研究的是t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图II研究的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图III研究的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高
D.图III研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较低
5、在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应:
3A(g)+B(g)
2C(g)ΔH<0若起始温度相同,分别向三个容器中通入3molA和1molB,则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为()
A.③②①B.③①②C.①②③D.②①③
6、如图所示,甲、乙之间的隔板K可以左右移动,甲中充入2molA和1molB,乙中充入2molC和1molHe,此时K停在0处。
在一定条件下发生可逆反应:
2A(g)+B(g)
2C(g),反应达到平衡后,恢复到反应发生前时的温度。
下列有关说法不正确的是()
A.根据隔板K滑动与否可判断左右两边的反应是否达到平衡
B.达到平衡后,隔板K最终停留在左侧刻度0~2之间
C.到达平衡时,甲容器中C的物质的量大于乙容器中C的物质的量
D.若平衡时K停留在左侧1处,则活塞仍停留在右侧6处
7、下图表示反应A(气)+B(气)
nC(气);△H下列有关叙述正确的是
A.反应由逆反应开始
B.a表示有催化剂,b表示无催化剂
C.若n=2,其它条件相同,a比b的压强大
D.若其它条件相同,a比b的温度高
8、向一容积为1L的密闭容器中加入一定量的X、Y,发生化学反应aX(g)+2Y(s)
bZ(g);△H<0。
右图是容器中X、Z的物质的量浓度随时间变化的曲线。
下列说法正确的是( )
A.用X表示0~10min内反应平均速率为0.025mol/(L·min)
B.根据上图可求得方程式中a:
b=2:
1
C.0~10min容器内气体的压强逐渐增大
D.第13min时曲线变化的原因可能是增加了Z的量
9.已知:
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-1025kJ/mol该反应是一个可逆反应。
若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是
10.右图是M、N两种物质的溶解度曲线,在t2℃时往盛有100g水的烧杯中先后加入
gM和
gN(两种物质溶解时互不影响,且溶质仍是M、N),充分搅拌,将混合物的温度降低到t1℃,下列说法正确的是
A.t1℃时,M、N的溶解度相等,得到M、N的饱和溶液
B.t2℃时,得到M的饱和溶液、N的不饱和溶液
C.t2℃时,M、N的物质的量浓度一定相等
D.t1℃时,M、N的溶质质量分数一定相等
11.在恒压密闭容器M(如图Ⅰ)和恒容密闭容器N(如图Ⅱ)中,分别加入amolA和amolB,起始时两容器体积均为VL,发生如下反应并达到化学平衡状态:
2A(?
)+B(?
)xC(g)ΔH<0
平衡时M中A、B、C的物质的量之比为1∶3∶4。
下列判断正确的是
A.x=4B.若N中气体的密度如图Ⅲ所示,则A、B有一种是气态
C.若A为气体,B为非气体,则平衡时M、N中C的物质的量相等
D.若A、B均为气体,平衡时M中A的转化率小于N中A的转化率
12.(四川卷)在密闭容器中进行如下反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量与反应时间的关系如下图所示.符合图示的正确判断是
A.T1>T2,ΔH>0B.T1>T2,ΔH<0
C.T1<T2,ΔH>0D.T1<T2,ΔH<0
13.(共5分)
在密闭容器中投入一定量的A和B发生反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)。
(1)若开始时加入A物质mmol,欲使A与B的转化率相等,则加入B物质_______mol。
(2)相同的压强下,充入一定量的A、B后,在不同温度下C的百分
含量与时间的关系如图3所示。
则T1(填“>”、“<”或“=”)________T2,
该反应的正反应的△H(填“>”、“<”或“=”)_________0。
(3)一定条件下,从正反应开始达到化学平衡过程中,混合气体的平均
相对分子质量随时间的变化如图4所示,测得达到平衡时A、B、C、
D的物质的量均为1mol。
①若在恒温恒容的条件下,向该平衡体系中再通入A、B、C、D
1mol,则体系中气体的平均相对分子质量(填“增大”、“减小”、
“不变”或“无法确定”)。
②若恒温恒压的条件下,向原平衡体系中再通入A、B、C、D各1mol,
则体系中气体的密度(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)。
1.D2.BC3.AC4、B5、A6、D7、D8、AC9.C10.D11.BC12.D
13.(共5分,每空1分)
(1)n
(2)>>(3)①增大②不变