(2)只要是浓度改变,一个速率一定是在原平衡的基础上改变;两个速率同时增大或减小(中间断开)一定是压强或温度改变。
(3)加入催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率,平衡不移动。
二、平衡移动原理——勒夏特列原理
化学平衡是一个动态平衡,平衡状态只是暂时的,改变影响平衡的条件,平衡会被破坏,会发生移动,直至达到新的平衡。
当外界条件改变时平衡会向哪个方向移动呢?
平衡移动方向可以根据勒夏特列原理来判断。
勒夏特列原理(平衡移动原理):
如果改变平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向__________________的方向移动。
简而言之,就是对抗改变也就是“唱反调”。
【答案】减弱这种改变
【注意】
(1)对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:
①从定性角度看,升高温度时,平衡向吸热反应方向移动;
增加反应物时,平衡向反应物减少的方向移动;
增大压强时,平衡向体积缩小的方向移动。
②从定量角度看,平衡移动的结果只能适当降低条件改变的变化,而不能完全抵消外界条件变化的能量。
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等),平衡就向能够削弱这种改变的方向移动。
例如:
压强由2.02×105Pa增加到4.04×105Pa,平衡移动后,压强为2.02×105Pa至4.04×105Pa之间。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。
若同时改变影响平衡移动的几个条件,不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据平衡移动原理进行判断。
例如,N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)+Q,同时加压、升温,平衡移动的方向无法确定。
若加压同时又降温,则平衡向正反应方向移动。
(3)勒夏特列原理不仅适用于化学平衡,也适用于其他平衡体系,如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。
“玻尔巧藏诺贝尔金质奖章”
玻尔是丹麦著名的物理学家,曾获得诺贝尔奖。
第二次世界大战中,玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。
为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里,装于玻璃瓶中,然后将它放在柜面上。
后来,纳粹分子窜进玻尔的住宅,那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下,他们却一无所知。
这是一个多么聪明的办法啊!
战争结束后,玻尔又从溶液中还原提取出金,并重新铸成奖章。
新铸成的奖章显得更加灿烂夺目,因为,它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
那么,玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解呢?
原来他用的溶液叫王水。
王水是浓硝酸和浓盐酸按1:
3的体积比配制成的混和溶液。
由于王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂,同时还有高浓度的氯离子。
因此,王水的氧化能力比硝酸强,不溶于硝酸的金,却可以溶解在王水中。
这是因为高浓度的氯离子与金离子形成稳定的络离子[AuCl4]-,从而使金的标准电极电位减少,有利于反应向金溶解的方向进行,而使金溶解。
例题解析
考点1:
影响化学平衡的因素
例1:
对于下列各平衡体系,改变条件,平衡向逆反应方向移动的是()
A.C+CO2
2CO-Q(加入C)
B.N2+3H2
2NH3+Q(用铁作催化剂)
C.CO+H2O
CO2+H2-Q(加压)
D.2SO2+O2
2SO3+Q(升高温度)
【难度】★【答案】D
变式1:
可逆反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+Q,达平衡后,单独改变下列条件,平衡向正反应方向移动的是()
A.增大O2浓度B.减小压强C.升高温度D.延长反应时间
【难度】★【答案】A
变式2:
压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是()
A.H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)B.3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g)
C.2SO(g)+O2(g)⇌2SO3(g)D.C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)
【难度】★★【答案】A
例2:
(双选)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.平衡向正反应方向移动了B.物质A的转化率减小了
C.物质B的质量分数增加了D.a>b
【难度】★★【答案】AC
例3:
(双选)对于可逆反应2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的平衡体系,改变外界条件后,下列叙述中说明平衡一定发生了移动的是()
A.混合体系的压强增大为原平衡体系的2倍
B.混合体系气体颜色加深
C.混合体系中H2的体积分数为原平衡体系中H2体积分数的80%
D.混合气体的平均摩尔质量发生了改变
【难度】★★【答案】CD
变式1:
某可逆反应达到平衡后,若发生下列变化,可判断平衡一定发生移动的是()
A.正、逆反应速率发生变化B.反应物、生成物浓度发生变化
C.反应物、生成物质量分数发生变化D.压强改变
【难度】★【答案】C
【平衡移动方向判断的主要方法】
1.根据正、逆反应速率变化大小判断;
2.根据生成物或反应物含量的变化判断;
3.根据气体平均相对分子质量的变化来判断:
当平衡组分全部是气体时,
增大,平衡向气体体积减小的方向移动;
减小,平衡向气体体积增大的方向移动;
不变,反应前后气体体积不变,平衡不移动。
当平衡组分中有液体或固体时,必须通过计算才能确定平衡移动的方向;
4.通过气体密度的变化判断平衡移动的方向:
方法同3,还需要考虑压强导致气体体积变化对密度的影响。
必须具体分析才能确定平衡移动的方向;
5.通过反应体系颜色的变化可以判断平衡移动的方向;
6.通过勒夏特列原理(浓度、压强、温度的变化等)判断平衡移动的方向。
例4:
已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述中,正确的是()
①生成物百分含量一定增加;②生成物产量一定增加;
③反应物转化率一定增大;④反应物浓度一定降低;
⑤正反应速率一定大于逆反应速率;⑥使用合适的催化剂
A.①②B.②⑤C.②③⑤D.②③④⑤
【难度】★★★【答案】B
变式1:
在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:
NO(g)+CO(g)⇌1/2N2(g)+CO2(g)+Q,
达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是()
A.加催化剂同时升高温度B.加催化剂同时增大压强
C.升高温度同时充入N2D.降低温度同时增大压强
【难度】★★【答案】B
变式2:
对于反应CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g),达平衡后将容器容积扩大10倍,此时()
A.混合气体颜色变浅B.平衡向正反应方向移动
C.容器内颜色变深D.化学反应速率不变
【难度】★★【答案】A
【改变化学平衡条件对化学反应转化率的影响】
以N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)(正反应为放热反应)为例:
1.增大N2的浓度,平衡向正反应方向移动,可以提高H2的转化率,但N2的转化率降低。
2.温度变化,若平衡向正反应方向移动,转化率增大;若平衡向逆反应方向移动,转化率减小。
如升高温度平衡向左移动,N2和H2的转化率降低。
3.改变压强,若化学平衡向正反应方向移动,转化率增大;若平衡向逆反应方向移动,转化率减小;若化学平衡不移动,则反应物的转化率不变。
4.由于加入催化剂不能使化学平衡移动,所以不能改变反应物的转化率。
5.在恒容密闭容器中,反应物用量的改变对平衡转化率的影响。
(1)若反应物只有一种:
如aA(g)⇌bB(g)+cC(g),增加A的量,平衡向正反应方向移动。
但该反应物A的转化率的变化与气体物质的化学计量数有关(相当于加压):
若a=b+c,A的转化率不变;
若a>b+c,A的转化率增大;
若a
(2)若反应物不止一种
如aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g),若增加A的量,平衡向正反应方向移动,而A的转化率减小,B的转化率增大。
若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量,则平衡向正反应方向移动;而反应物转化率与气体反应物的化学计量数有关。
若a+b=c+d,A、B的转化率都不变;
若a+b>c+d,A、B的转化率都增大;
若a+b变式3:
已知:
C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)—Q。
该反应达到平衡后,下列条件一定能使反应向正方向进行的是()
A.升高温度和减小压强B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强D.升高温度和增大压力
【难度】★★【答案】A
例5:
反应A(g)+2B(g)⇌2C(g)-Q达到平衡后,降低反应混合物的温度,下列叙述正确的是()
A.v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动
B.v正减小,v逆增大,平衡向逆反应方向移动
C.v正和v逆都增大,平衡向正反应方向移动
D.v正和v逆都减小,平衡向逆反应方向移动
【难度】★★【答案】D
变式1:
某密闭容器内发生可逆反应:
N2+3H2⇌2NH3+Q,升高温度时有()
A.正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动
B.逆反应速率增大,正反应速率也增大,平衡向逆反应方向移动
C.正、逆反应速率均不变,平衡不移动
D.正反应加快,逆反应减慢,平衡向正反应方向移动
【难度】★★【答案】B
变式2:
反应2A(g)⇌2B(g)+E(g)-Q达到平衡时,要使正反应速率增大,A的浓度减小,应采取的措施是()
A.加压B.减压C.增加E的浓度D.升温
【难度】★★【答案】D
考点2:
平衡移动原理——勒夏特列原理的应用
例1:
下列能用勒夏特列原理解释的是()
A.合成氨中采用高温有利于生产
B.棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅
C.SO2催化氧化成SO3的反应,往往需要使用催化剂
D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色变深
【难度】★★【答案】B
变式1:
下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()
A.可用排饱和食盐水的方法收集Cl2
B.在强碱性条件下,氯水中的Cl-和ClO能大量共存
C.煅烧硫铁矿制SO2时,将矿石粉碎
D.为加快浓氨水挥发出氨气,可加入适量固体NaOH
【难度】★★【答案】C
考点3:
平衡移动原理的综合应用
例1:
在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量n随反应时间t变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是()
A.反应的化学方程式为2M⇌N
B.t2时,v正=v逆,达到平衡
C.t3时v正>v逆
D.t1时浓度cN=2cM
【难度】★★【答案】D
例2:
(双选)下图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)⇌Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。
若通过改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是()
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.加催化剂
D.缩小体积
【难度】★★【答案】CD
例3:
可逆反应aX(g)+bY(g)⇌cZ(g)在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后,t0时改变某一外界条件化学反应速率(v)一时间(t)图象如右图。
则下列说法中正确的是()
A.若a+b=c,则t0时只能是增大了容器的压强
B.若a+b=c,则t0时只能是加入了催化剂
C.若a+b≠c,则t0时只能是加入了催化剂
D.若a+b≠c,则t0时只能是增大了容器的压强
【难度】★★★【答案】C
例4:
下图表示反应A(g)+B(g)⇌nC(g)+Q(Q>0),在不同条件下反应混合物中C的百分含量和反应过程所需时间的关系曲线。
下列叙述正确的是()
A.反应由逆反应开始
B.若其他条件相同,a比b的温度高
C.若n=2,其他条件相同,a比b的压强大
D.a表示有催化剂,b表示无催化剂
【难度】★★【答案】B
例5:
在某一容积为2L的密闭容器内,加入0.8mol的H2和0.6mol的I2,在一定条件下发生如下反应:
H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)+Q(Q>0)
反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图1所示。
试回答下列问题:
(1)根据图1数据,反应开始至达到平衡时,反应的平均速率v(HI)为_________。
(2)反应达到平衡后,第8min时:
①若升高温度,正反应速率_______(填“增大”、“减小”或“不变”),HI的浓度变化正确的是______________(用图2中的a~c的编号回答)。
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是________(用图2中的d~f的编号回答)。
(3)反应达到平衡后,第8min时,若把容器的容积扩大一倍,请在图3中画出第8min后HI浓度的变化情况。
【难度】★★
【答案】
(1)0.167mol/(L·min)
(2)①增大,c;②f
(3)如图:
1.化合物HIn在水溶液中因存在以下电离平衡,故可用作酸碱指示剂:
HIn(溶液红色)⇌H++In-(溶液黄色)
浓度为0.02mol/L的下列各溶液中能使指示剂由黄色变为红色的是()
A.盐酸B.石灰水C.食盐溶液D.氨水
【难度】★【答案】A
2.在3L密闭容器中充入2molSO2和一定量O2,反应生成SO3气体,当进行到6min时,测得n(SO2)=0.4mol,若反应只进行到3min时,容器内n(SO2)为()
A.小于1.2molB.0.8molC.大于0.8molD.小于0.8mol
【难度】★
【答案】A
3.(双选)在密闭容器中进行H2(g)+Br2(g)⇌2HBr(g)+Q反应达到平衡后,欲使颜色加深,应采取的措施是()
A.升温B.降温C.增压D.减压
【难度】★★【答案】AC
4.(双选)在密闭容器中,发生下列反应:
aA(g)⇌cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述中,正确的是()
A.A的转化率变小B.平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数变大D.a【难度】★★【答案】AD
5.(双选)向一容积为5L的恒容密闭容器中充入5molA与8molB,在一定条件下如下反应:
2A(g)+3B(g)⇌xC(g)+yD(g)(式中x、y为正整数)
反应进行2min后达到平衡,这2min内C的平均反应速率v(C)=0.3mol/(L·min),D的平衡浓度为0.3mol/L,又知v(B):
v(C)=3:
2,则下列说法中不正确的是()
A.x:
y=2:
1B.v(A):
v(C)=2:
1
C.A的平衡浓度为0.4mol/LD.A与B的平衡浓度之比为3:
2
【难度】★★【答案】BD
6.在一定条件下,可逆反应:
X(g)+3Y(g)⇌2Z(g)达到平衡时,测得Y的转化率为37.5%,X的转化率为25%,则反应开始时,充入容器中的X和Y的物质的量之比是()
A.1:
3B.3:
1C.3:
2D.1:
2
【难度】★★【答案】D
7.一定条件下,可逆反应X(g)+3Y(g)⇌2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c2(均不为0),当达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L,0.3mol/L,0.08mol/L,则下列判断不合理的是()
A.c1:
c2=1:
3B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为3:
2
C.达平衡过程中,X、Y浓度减小D.c1的取值范围为0<c1<0.14mo/L
【难度】★★【答案】C
8.在一定条件下,可逆反应:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)+Q,达到平衡时,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是()
A.加催化剂υ正、υ逆都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,υ正、υ逆都增大,且υ正增大倍数大于υ逆增大倍数
C.降温,υ正、υ逆都减小,且υ正减小倍数小于υ逆减小倍数
D.加入氩气,υ正、υ逆都增大,且υ正增大倍数大于υ逆增大倍数
【难度】★★【答案】D
9.可逆反应mA(g)+nB⇌pC(g)+qD(其中A和C都是无色气体),当达到平衡时,下列叙述正确的是()
A.增大压强,平衡不移动,说明m+n一定等于p+q
B.升高温度,A的转化率减小,说明正反应是吸热反应
C.若增加B的量,平衡体系颜色加深,说明B必是气体物质
D.若B是气体,增加A的量,A、B转化率都一定增大
【难度】★★★【答案】C
10.某密封容器中盛有适量A和B的混合气体,在一定条件下发生反应并达到平衡:
A(g)+3B(g)⇌2C(g)+Q(Q>0)
在其他条件不变的情况下,改变一个条件,下列判断正确的是()
A.升高温度,C的浓度增大B.充入A气体,B的浓度减小
C.加入催化剂,正反应速率大于逆反应速率D.增大压强,平衡向逆反应方向移动
【难度】★★【答案】B
11.在一密闭容器中进行如下反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.20mol/L、0.10mol/L、0.20mol/L,当反应达到平衡时,可能存在的数据是()
A.SO3浓度为0.4mol/LB.SO3浓度为0.25mol/L
C.SO3、SO2浓度均为0.15mol/LD.SO2、O2浓度分别为0.4mol/L、0.2mol/L
【难度】★★【答案】B
12.在密闭容器中发生如下反应:
mA(g)+nB(g)⇌pC(g)达到平衡后,保持温度不变,将气体体积缩小到原来的1/2,当达到平衡时,C的浓度为原来的1.9倍,若压缩时温度不变,则下列说法中,正确的是()
A.m+n>pB.A的转化率降低
C.平衡向正反应方向移动D.C的质量分数增加
【难度】★★【答案】B
13.在