化学教学,化学学习,化学试题,化学竞赛,化学实验,高考化学,化学课件 化学教学,化学学习,化学试题,化学竞赛,化学实验,高考化学,化学课件
网站公告列表     快乐化学网衷心祝愿全体教师新春快乐!  [admin  2014年1月29日]        
加入收藏
设为首页
联系站长
您现在的位置: 快乐化学网 >> 文章板块 >> 化学学习 >> 正文
  [组图]影响化学平衡的条件学习指导         ★★★ 【字体:
影响化学平衡的条件学习指导
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:2372    更新时间:2012-11-4    

  一、化学平衡的移动

  一定条件下,当可逆反应中v(正)_____ v(逆) (填>、<、=或≠,下同)时 ,达到化学平衡状态。改变外界条件后,使v(正) _____v(逆),平衡就会发生移动,最终v(正) _____v(逆),达到新的化学平衡状态。若v(正) _____v(逆),平衡向正反应方向移动;若v(正) _____v(逆),平衡向逆反应方向移动。如果外界条件改变了v(正) 、v(逆),但改变后v(正)_____v(逆),则平衡不移动。

  【解 答】=,≠,=,>,<,=。

  要点解析:

  可逆反应中,旧化学平衡被破坏,新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动。化学平衡移动的实质是外界因素改变了反应速率,使正、逆反应速率不再相等,通过反应,在新的条件下达到正、逆反应速率相等。可用下图表示:

  平衡移动的方向与v(正)、v(逆)的相对大小有关,化学平衡向着反应速率大的方向移动。

  平衡移动的结果是建立新的平衡,新平衡中各物质的百分含量及反应速率与旧平衡不等。

  二、影响化学平衡的条件

  1.下列反应达到化学平衡时:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),(正反应为放热反应)。如果在其他条件不变时,分别改变下列条件,在改变条件的瞬间,正、逆反应速率如何变化?化学平衡将会受到怎样的影响?

  ①增大O2的浓度:v(正)_______,v(逆)_______,v(正) _______v(逆),平衡_______移动。

  ②减少SO3的浓度:v(正)_______,v(逆)_______,v(正) _______v(逆),平衡_______移动。

  ③增加压强:v(正)_______,v(逆)_______,v(正)_______v(逆),平衡_______移动。

  ④升高温度:v(正)_______,v(逆)_______,v(正)_______v(逆),平衡_______移动。

  ⑤使用催化剂:v(正)_______,v(逆)_______,v(正)_______v(逆),平衡_______移动。

  2.画出上题中改变条件后反应速率与时间关系的v-t图:

  【解 答】

  1.①增大,不变,大于,正反应方向;

  ②不变,减小,大于,正反应方向;

  ③增大,增大,大于,正反应方向;

  ④增大,增大,小于,逆反应方向;

  ⑤增大,增大,等于,不。

  2.

           



  

 

 

  知识整理:化学平衡的移动是由化学反应速率变化引起的,所以影响化学平衡的因素就是影响化学反应速率的因素:

  (1)浓度:在其它条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动。

  (2)压强:在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动;减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。

  (3)温度:在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应方向移动。

  在分析外界条件对化学平衡的影响时要注意:

  (1)固体及纯液体物质的浓度是一定值,反应速率不因其量的改变而改变,所以增加或减少固体及纯液体物质的量,不影响化学平衡。

  (2)改变压强是通过改变容器体积,进而改变气态物质浓度,进而改变反应速率影响化学平衡的。所以,压强对化学平衡的影响实质是浓度对化学平衡的影响。下列情况改变压强平衡不移动:

  ①平衡体系中没有气体物质,改变压强不会改变浓度,平衡不移动。

  ②反应前后气体体积不变(即气态反应物和生成物的化学计量数之和相等)的可逆反应。如:

  H2(g)+I2(g)2HI(g)

  改变压强同等程度改变反应速率,平衡不移动。

  ③向固定容积的容器中充入不参加反应的气体(如希有气体He、Ar),压强虽然增大了,但气态物质的浓度不变,平衡不移动。

  (3)只要是升高温度,平衡一定移动,且新平衡状态的速率一定大于原平衡状态的速率。

  (4)催化剂能同等程度地改变正反应和逆反应的速率,改变后正、逆反应速率仍相等,所以它对化学平衡的移动没有影响。但它能改变达到平衡所需的时间。

  三、勒夏特列原理

  如果改变影响平衡的一个条件(如_____、_____或_____等)平衡将向着能够_____这种改变的方向移动。

  浓度、压强、温度。

  勒夏特列原理中“减弱这种改变”有两层涵义:

  ①表示平衡移动的方向。如升温时,平衡将向降温的方向移动,即向吸热反应方向移动。

  ②表示平衡移动的程度。即平衡的移动只能“减弱”不能“消除”外界条件的影响。

  勒夏特列原理可以解释所有可逆过程的平衡移动问题,如化学平衡、溶解平衡等。但它不适用于不可逆反应及未达到平衡的可逆反应。

  难点揭秘

  1、化学平衡与化学反应速率的关系

  1.某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为零,反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:

  根据上述数据,完成下列填空:

  (1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率为______mol/(L·min)。

  (2)在实验2,A的初始浓度C2= mol/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是______。

  (3)设实验3的反应速率为V3,实验1的反应速率为V1,则V3______V1(填“>”、“=”、“<”)且C3______1.0mol/L(填“>”、“=”、“<”)

  (4)比较实验4和实验1,可推测该反应是______反应(选填吸热、放热)。理由是______

  解析:根据表中数据可计算出实验1在10至20分钟间的平均反应速率。

  分析表中数据发现,实验1和2在相同温度下达到相同的平衡(平衡时A的浓度都是0.50mol/L),所以A的起始浓度应与实验1相同。但实验2达到平衡所需的时间短,即实验2的反应速率大于实验1,显然使用了催化剂。

  实验3与实验1相比,温度相同,但平衡时A的浓度较大,说明A的起始浓度大于实验1中A的起始浓度,反应速率也应大于实验1。实验4与实验1,A的起始浓度相同,实验4的温度高,达到平衡时A的浓度小,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,故正反应是吸热反应。

  【解 答】(1)0.013;(2)1.0;催化剂;(3)>;>;(4)吸热;温度升高时,平衡向右移动。

  难点解说:化学反应速率研究反应进行快慢的问题,化学平衡研究可逆反应的程度问题。这是两个不同的问题。但化学反应速率与化学平衡又有内在联系,因为化学平衡的根本特征是正、逆反应速率相等,而影响反应速率的因素(如浓度、压强、温度)也影响着化学平衡。

  解题时弄清具体问题是化学反应速率问题,还是化学平衡问题是很重要的。一般地说,建立平衡所需时间的长短是反应速率问题,最终反应物的转化率的大小和生成物的多少是化学平衡问题。例如:对于反应N2+3H2 2NH3(正反应放热),升高温度,正、逆反应都增大,达到平衡所需的时间缩短,是反应速率问题;而N2、H2的转化率降低,平衡体系中NH3的体积分数减小,是化学平衡问题。

  2、平衡移动与各种物理量的关系

  1.已建立化学平衡的某可逆反应,当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时,下列叙述正确的是(    )

  ①生成物的质量分数一定增加②任一生成物总量一定增加③反应物的转化率一定增大④反应物的浓度一定降低⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥一定使用催化剂

  A.①②③ B.③④⑤ C.②⑤ D.④⑥

  解析:引起平衡移动的原因有多种(如改变某一反应物或生成物的浓度、改变压强或温度等),平衡移动对各种物理量的影响也不是固定的。所以要具体问题具体分析。在不能确定平衡移动的原因时,可对各种可能性逐一分析。现以可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为例分析如下:

  若增大O2浓度,平衡正向移动,SO2的转化率提高,而O2的转化率降低,故③不正确。

  若分离出SO3,即降低浓度,虽然平衡正向移动,但新平衡中SO3的质量分数却降低了。当然,SO3的总量(分离出去的SO3和平衡体系中的SO3)一定增加。故②正确,①不正确。

  若增大压强,缩小容器体积,体系中各物质的浓度都增大。平衡正向移动,SO2、O2的物质的量减少,但浓度仍比原平衡大。故④不正确。

  无论什么原因引起平衡向正反应方向移动,正反应速率一定大于逆反应速率,这是平衡正向移动的根本原因,所以⑤正确。而催化剂不影响化学平衡,所以⑥不正确。答案选C。

  当然作为选择题,只要确定⑤正确,对照选项,再分析②③④中的任一个,可得答案。

  【答案】C

  2.可逆反应:3A(气)3B(?)+C(?)(正反应吸热),随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是 (    )

  A.B和C可能都是固体

  B.B和C一定都是气体

  C.若C为固体,则B一定是气体

  D.B和C可能都是气体

  【思路点拨】由于正反应吸热,升高温度平衡向正反应方向移动。若B和C都不是气体,则反应体系中只有气体A,相对分子质量不变。

  根据 分别讨论:

  若B、C都气体,根据质量守恒定律,气体总质量m(g)不变,而正反应使气体体积增大,即气体总物质的量n(g)增大,所以气体平均相对分子质量 将减小。

  若C为固体,B为气体,则反应前后气体物质的量n(g)不变,气体总质量m(g)因为生成固体C而减少,也将减小。所以C、D选项正确。

  【答案】CD

  【解法指要】掌握气体平均相对分子质量 的计算公式并能熟练地讨论方能准确、快速地解题。

  ◆难点解说:可逆反应是各不相同的,引起平衡移动的原因又是多种多样的。所以在分析平衡移动对各种物理量的影响(或造成各种物理量变化的原因)时,一定要具体问题具体分析,全面分析各种可能性,不能以偏概全。在分析时,熟练掌握下列常见的物理量的相互关系是必须的:

  ①气体的气态方程 PV=nRT

  式中P、V、T、n分别代表气体的压强、体积、温度和物质的量,R为常数。由气态方程可知,在恒温、恒容时,P与n成正比;在恒温、恒压时,V与n成正比。

  ②质量、体积、物质的量分数分别等于各组分的质量、体积、物质的量除以总质量、总体积、总物质的量。也就是说,各种分数是某物质的量与总量的相对关系。

  ③反应物的转化率等于已反应的物质的量除以起始时反应物的物质的量。

  ④气体的密度

  式中m(g)表示气体的总质量,V表示容器的体积。对于恒容装置,气体的密度只与m(g)成正比;对于反应物和生成物都是气体的反应体系,气体的密度只与V成反比。

  ⑤气体的平均相对分子质量式中m(g)表示气体的总质量,n(g)表示气体的总物质的量。对于反应前后气体体积不变的反应体系,气体的平均相对分子质量只与m(g)成正比;对于反应物和生成物都是气体的反应体系,气体的平均相对分子质量只与n(g)成反比。

  3、压强对化学平衡的影响

  1.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的转化率减少了

  C.物质B的质量分数增加了

  D.a>b

  解析:平衡后将容器体积增加一倍,即压强减小到原来的一半,A、B的浓度都变为原来的50%,达到新平衡后,B的浓度是原来的60%,说明减压使平衡向正反应方向移动,B的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数都增大了。正反应是气体体积增加的反应,所以b > a,应选A、C。

  也可以通过比较两平衡中B的物质的量判断:设原平衡容器体积为V,则新平衡容器体积为2V,显然c(B)V<60%c(B)×2V,即平衡移动使B增大。

  如果简单地根据减压后B的浓度比原平衡小进行分析,就会得出平衡向逆反应方向移动的错误结论。那为什么平衡向正反应方向移动,B的浓度却比原平衡小呢?因为B的浓度不仅受平衡移动的影响,它还受容器体积变化的影响。

  【解 答】AC

  【解法指要】将压强对B的浓度的影响理解为两部分:①减压的一瞬间,体积变为原来的一倍,浓度变为原来的50%,这时不考虑平衡移动。

  ②平衡移动使B的浓度从原来的50%增加到原来的60%,并据此分析压强对平衡的影响。

  2.有两只密闭容器 A和B,A容器有一个可移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器保持恒容,起始时向这两只容器中分别充入等量的SO2与O2的混合气体,并使和容积相等(如图),在催化剂存在的条件下,保持4500C时使之发生如下反应:SO2(g) +O2(g)2SO3(g)

  (1)两容器中的反应速率大小关系,反应开始时 ;建立平衡过程中________。

  (2)两容器中反应达到平衡后SO2的转化率大小关系是_______。

  (3)达到平衡后,向两容器中通入少量且等量的氩气,A容器化学平衡____移动,B容器化学平衡_____移动(填向右、向左或不)。

  (4)达到平衡后,若向两容器中通入等量的原反应气体,达到新平衡时A容器的SO3体积分数_______,B容器中的SO3体积分数_______(填增大、减小或不变)。

  解析:首先应弄清甲、乙两容器的区别,甲容器是恒温、恒压装置,其压强始终不变,体积随容器内气体的物质的量变化;乙容器是恒温、恒容装置,其容积始终不变,压强随气体的物质的量变化。

  (1)反应开始时,两容器的条件完全相同,反应速率相等。反应开始后,乙中压强因气体物质的量减少而减小,小于甲中压强,反应速率小于甲。

  (2)同理,甲相当于乙平衡后加压,平衡右移,SO2的转化率增大。

  (3)平衡后充入氩气,甲容器压强虽然不变,但容积增大了,各物质浓度都减小,相当于减压,平衡向左移动。乙容器压强虽然增大,但由于容积不变,各物质浓度也不变,所以平衡不移动。

  (4)可进行如下等效设计:将等量的原反应气体分别放在甲、乙容器中建立与原平衡相同的平衡后,再与原平衡气体混合。对于甲容器来说,相当于将两份完全相同的平衡混合气体简单加和在一起,只是体积和各物质的量扩大一倍,平衡并不移动,SO3的百分含量不变;对于乙容器来说,相当于将两份完全相同的平衡混合气体压缩到一个容器中,各物质的浓度都增大一倍(等效于加压),平衡右移,SO3的百分含量增大。

  【解 答】(1)甲=乙,甲>乙(2) 甲>乙

  (3)向左,不(4)不变,增大。

  【解法指要】恒温、恒压条件下与恒温、恒容条件下,充入“惰气”(即不参与反应的气体)或原反应气体对化学平衡的影响是不同的,所以,在解化学平衡题时对反应条件的分析至关重要。

  ◆难点解说:压强对化学平衡的影响是比较复杂的(详见知识块2知识整理),这里特别强调两点:

  ①压强对化学平衡的影响实质是浓度对化学平衡的影响,关键在于压强变化是否导致了体积变化。

  ②在分析压强对平衡体系中物质浓度的影响或根据浓度变化判断压强对化学平衡的影响时,要综合分析容器体积变化和平衡移动的影响

  4、化学平衡的等效设计

  1.体积完全相同的两个容器A和B,已知A装有SO2和O2各1 g,B装有SO2和O2各2 g,在相同温度下反应达到平衡时A中SO2的转化率为a%,B中SO2的转化率为b%,则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是 ( )

  A.A.a%>b%     B.a%=b% C.a%<b% D.2a%=b%

  【思路点拨】要比较A、B两容器中SO2转化率,可以对B容器的反应过程进行如下等效设计:

  即先将B容器中的体积扩大一倍,使状态Ⅱ与A容器达到等同平衡(状态Ⅱ相当于两个独立的容器A),两者SO2的转化率相等。再将状态Ⅱ体积压缩为原体积,根据勒夏特列原理,状态Ⅲ平衡时SO2转化率大于状态Ⅱ(也就是容器A)的转化率。而B容器先扩大体积再压缩回原状,转化率是相同的,所以仍为a%

  【答案】C

  【解法指要】设计一个与容器A达到等同平衡,与容器B有平衡移动关系的中间状态是解题的关键。

  2.在容积相同且固定不变的四个密闭容器中,进行同样的可逆反应:

  2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g)

  起始时四个容器所盛A、B的量分别为:甲:2molA,1molB;乙: 1molA,1molB;丙:2molA,2molB;丁: 1molA,2molB。在相同温度下建立平衡时,A、B转化率大小关系正确的是 ( )

  A.A的转化率:甲<丙<乙<丁

  B. A的转化率:甲<乙<丙<丁

  C. A的转化率:甲<乙=丙<丁

  D. B的转化率:甲>丙>乙>丁

  【思路点拨】首先分析可逆反应的条件和特点:恒温、恒容条件下的气体体积增大的反应。再将题给数据逐一列出:
  

  通过对比、分析,可以进行如下等效设计比较A、B的转化率:

  ①甲中A比乙中多1mol,为了便于比较,将甲的反应过程设计为先用1molA和1molB反应达到平衡,再加入1molA使平衡正向移动。如下图所示:

  通过上述设计平衡甲相当于平衡乙回加入1mol后,向正反应方向移动的结果。由于增大某一反应物浓度提高另一反应物的转化率,而自身的转化率降低,所以A的转化率:甲<乙;B的转化率:甲>乙。同理,丙相当于甲平衡后加入1molB,又相当于丁平衡后加入1molA;丁相当于乙平衡后加入1molB。所以,A的转化率:甲<丙<丁,乙<丁;B的转化率:甲>丙>丁,乙>丁。

  ②再比较乙、丙:丙的投料是乙的一倍,平衡丙相当于平衡乙压强加大一倍,加压平衡向逆反应方向移动,A、B的转化率都降低,所以A的转化率:乙>丙;B的转化率:乙>丙。

  综上所述,A的转化率:甲<丙<乙<丁;B的转化率:甲>乙>丙>丁。

  当然,作为一道选择题,若根据等效设计的结果用排除法可以快速解题。

  【答案】A

  【解法指要】这是一道繁杂的转化率比较题,必须综合运用两种等效设计方法。

  3.某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是 ( )

  A.均减半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均减少1mol

  【思路点拨】恒温恒压条件下,按平衡时各物质的比例增加或减少平衡混合物(如选项AB),只改变平衡混合物的量,平衡不移动。C选项可等效设计为两步:先按平衡混合物中各物质的比例加入1molA、0.5molB、1molC,此时平衡不移动;再加入0.5molB,平衡右移。同理,D选项也等效设计为两步:先按平衡混合物中各物质的比例减少1molA、0.5molB、1molC,此时平衡不移动;再减少0.5molB,平衡左移。

  【答案】C

  【解法指要】本题是恒温、恒压条件下的等效设计,注意体会它与例2恒温、恒容条件下等效设计后结果的异同。

  ◆难点解说:在比较不同起始状态达到的不同平衡状态的关系时,常需要进行等效设计。所谓等效设计是一种思维方法,就是将建立平衡的实际过程设计成另一种便于我们分析、比较的过程。

  等效设计的理论依据是一定条件下的化学平衡状态只与起始状态有关,与反应过程无关。

  等效设计的关键是中间状态(如例1中的状态Ⅱ)的确定,这个中间状态必需与另一起始状态建立相同的平衡。

  等效设计主要有下列两种类型:

  ①改变容器体积的等效设计:相同容器中,同一反应的两种起始状态中物质的量成比例,可以以一种起始状态作标准,将另一起始状态的容器体积先扩大再缩小(或先缩小再扩大),这样就将投料不同转换成压强不同对化学平衡的影响。如例1。

  ②改变投料次序的等效设计:若两种起始状态中只有一种物质的量不同,可以将这种物质由一次投入反应,等效设计为分批投入反应,再进行比较,这样就将投料不同转换成增大反应物浓度对化学平衡的影响。

  5、化学平衡的图像问题

  1.可逆反应:L(s)+aG(g)bR(g)达到平衡时,温度和压强对该反应的影响如图所示:

  图中:压强p1>p2, x轴表示温度,y轴表示平衡混合气中G的体积分数。据此可判断: ( )

  A.上述反应是放热反应

  B.上述反应是吸热反应

  C.a>b

  D.a<b

  【思路点拨】先根据一条曲线(P1或P2)分析压强不变时,温度对反应物G的体积分数的影响:由于曲线单调减小,即反应物G的体积分数随温度升高而减小,平衡向正反应方向移动,所以正反应是。

  再分析温度不变时,压强对反应物G的体积分数的影响:作一条垂直于x轴的直线交P1、P2曲线于A、B两点,如图:

  A、B两点对应的纵坐标表示在温度相同时P1、P2压强下,平衡混合物中G的体积分数,由于压强越大(p1>p2) ,G的体积分数越大,说明加压平衡向逆反应方向移动,逆反应气体体积减小,所以a

  【答案】BD

  【解法指要】在其它条件不变的情况下,通过图像分析单一因素对化学平衡的影响。要特别注意纵坐标的涵义,若本题y轴表示平衡混合气中生成物R的体积分数,则结论就完全相反了。

  2.已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,下图表示在不同反应时间t 时,温度T和压强P与生成物C在混合物中的体积百分含量的关系曲线。

  由曲线分析,下列判断正确的是 ( )

  A.T1<T2,P1>P2,m+n>p,正反应放热

  B. T1T2,P1<P2m+n>p,正反应吸热

  C.T1<T2,P1>P2,m+n<p,正反应放热

  D. T1<T2,P1>P2,m+n<p,正反应吸热

  【思路点拨】分析图像可知,每条曲线的起点到拐点表示C随时间不断增加,是建立平衡的过程;拐点后的水平线表示C的体积分数不随时间变化而变化,说明从拐点处巳达到平衡。用建立平衡所需时间长短判断T1、T2和P1、P2的大小,再根据T1、T2和P1、P2的大小及不同条件下平衡时C的体积分数,用勒夏特列原理判断反应前后化学计量数的关系及反应的热效应。

  分析T1、P2和T2、P2两条曲线,在压强相同时,T1温度下反应速率快,先达到平衡,所以T1>T2。根据平衡后T2温度下生成物C的体积分数比T1温度下大,判断升温平衡正向移动,说明正反应吸热。

  同理,由T1、P1和T1、P2两条曲线可得P1<P2m+n>p

  【答案】B

  【解法指要】本题是不同温度、压强下,生成物的体积分数随时间变化的图像问题,这种图像能反映反应速率、化学平衡与温度、压强的关系。在分析时,既要独立分析温度、压强对反应速率和化学平衡的影响,又要注意两者的内在联系。

  ◆难点解说:图像题的特点是将解题所需的信息概括在图像中,具有抽象性、复杂性和隐蔽性。在观察、分析有关化学平衡的图像时要特别注意:

  ①横坐标和纵坐标所表示的物理量。如横坐标是时间还是温度或压强;纵坐标是反应物的物质的量、转化率或体积分数,还是生成物的物质的量或体积分数等。不同的坐标代表的意义和分析的结果是不同的,甚至是相反的。

  ②曲线上的特殊点。如起点、拐点等,要分析这些特殊点的化学意义并用于解题。

  ③曲线的单调性。也就是某种物理量的变化趋势。

  解题还应特别注意:

  ①图像是反映反应速率,还是反映化学平衡;曲线上的点是不是表示平衡状态。一般横坐标是时间的曲线包涵速率的因素,曲线上的点不一定都是平衡状态(如例2);横坐标是温度或压强的曲线上的点一般表示平衡状态,这些点之间的关系反映了平衡的移动情况(如例1)。

  ②当图像包涵温度、压强等多种因素时,必须固定其它条件不变,分析某单一因素对化学平衡的影响。

  6、化学平衡移动中不等式的运用

  1.将1.0 mol CO和1.0 mol H2O(g)充入某固定容积的反应器中,在一定条件下反应:

  CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ,达到平衡时有2/3的CO转化为CO2。在相同条件下,将1.0 mol CO和2.0 mol H2O(g)充入同一反应器中,在相同温度下达到平衡后,CO2的体积分数约为 ( )

  A.22.2%      B.28.2%     C.33.3%     D.37.8%

  解析:设平衡时CO2的物质的量为x,根据题意:
  

  将平衡状态Ⅱ等效设计为起始状态Ⅰ达到平衡状态Ⅰ后,再加入1mol H2O(g)平衡移动的结果。因为增大H2O(g)的浓度平衡向正反应方向移动,所以n > mol;但可逆反应不能进行到底,即CO不能全部转化为CO2,所以n <1 mol。由于反应前后气体的物质的量不变,所以平衡状态Ⅱ中气体的总物质的量为(1mol +2mol)=3 mol。分别用这两个极值计算平衡状态Ⅱ中CO2的体积分数:÷3=22.2%,1÷3=33.3%。CO2的体积分数一定介于两者之间,只有B选项符合。

  【答案】B

  2.在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,两侧分别进行如图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下:A、B和C均为4.0mol、D为6.5 mol、F为2.0 mol,设E为x mol。当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器的正中位置。请填写以下空白:

  (1)若x=4.5,则右侧反应在起始时向______(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。欲使起始反应维持向该方向进行,则x的最大取值应小于______。

  (2)若x分别为4.5和5.0,则在这两种情况下,当反应达平衡时,A的物质的量是否相等?______ (填“相等”、“不相等”或“不能确定”)。其理由是: ______。

  【思路点拨】左侧是气体物质的量不变的反应,其气体总物质的量始终是12.0mol,欲使是隔板恰好处于反应器的正中位置,右侧反应达平衡时也应共有12.0mol气体。若右侧起始时气体总物质的量大于12.0mol,即6.5+x+2.0>12.0,x >3.5,反应向气体体积减少的方向即正反应方向进行。如何确定x的最大值呢?我们可以假设平衡时E完全反应,计算x的最大值:
  

  则

  这种假设计算的意义在于,若x=7.0,只有将反应物E完全转化,才能使右侧气体为12.0mol,这显然是不可能的,所以x < 7.0。

  若x分别为4.5和5.0,欲使右侧平衡时气体都是12.0mol,应在不同温度下建立平衡。而当温度不同时,左侧的平衡一定不同,所以A的物质的量不相等。

  【答案】(1)正反应 , 7.0;

  (2)不相等,因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的,平衡状态不同,所以物质的量也不同。

  【解法指要】若假设6.5molD完全反应,得到的不等式x < 10是不合理的,因为x =10时,计算E的物质的量是负数。对x < 7.0和 x < 10简并的结果也应是x < 7.0。

  ◆难点解说:可逆反应不能进行到底,平衡时任一物质均大于零,这是建立不等式的依据。而实际计算时,可采用极端假设法求极值,然后确定不等式。

  可逆反应中每一种反应物和生成物都可以用来建立不等式,这些不等式有些是等价的,有些是不合理的,需要对这些不等式进行简并,以取得合理的结果。

  7、可逆反应2NO2N2O4的特殊性

  1.对反应2NO2(g)N2O4(g),在一定条件下达到平衡,在温度不变时,欲使c(NO2)/c(N2O4)的比值增大,应采取的措施是 ( )

  A.体积不变,增加NO2的物质的量

  B.体积不变,增加N2O4的物质的量

  C.使体积增大到原来的2倍

  D.充入N2,保持压强不变

  【思路点拨】根据等同平衡原理,相同条件下向容器中充入2molNO2和充入1mol的 N2O4达到的平衡是相同的。也就是说,反应2NO2(g)N2O4(g)的任一平衡状态都可以理解为从一定量NO2或N2O4开始反应建立的。所以在体积不变的情况下,向某一平衡体系中充入NO2或N2O4都可以等效设计为向平衡体系中充入一定量的相同的平衡混合气体,其效果都相当于加大压强。因为加压使平衡右移,所以c(NO2)/c(N2O4)的比值减小。

  保持压强不变充入N2,容器体积增大,相当于容器减压,平衡左移,所以c(NO2)/c(N2O4)的比值增大。

  【答案】CD

  【解法指要】加入NO2,平衡向正反应方向移动;加入N2O4,平衡向逆反应方向移动。但两者移动的结果却是相同的,都相当于加压。这是由反应的特殊性决定的。

  2.恒温恒压下,在容积可变的器皿中,反应2NO2(g)N2O4(g) 达到平衡后,再向容器内通入一定量NO2,又达到平衡时,N2O4的体积分数 ( )

  A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断

  【思路点拨】根据等同平衡原理,恒温恒压下,无论向容积可变的器皿中加入多少NO2,达到平衡时,N2O4的体积分数都相等。所以可以将过程等效设计为:先将平衡后通入的一定量NO2置于另一个相同条件下的容器中达到相同的平衡,再将它与原平衡混合气体混合,由于是恒压,所以混合时平衡不移动,N2O4的体积分数不变。

  注意:不能教条地认为加入NO2,平衡右移,N2O4的体积分数一定增大。事实上平衡右移,只不过是让加入的这部分NO2也达到与原平衡相同的平衡罢了。

  【答案】A

  【解法指要】用上述方法还可以证明:恒温、恒压条件下向平衡体系中加入一定量的N2O4或NO2和N2O4的混合物,达到新的平衡后,NO2和N2O4的体积分数不变,浓度也不变。

  ◆难点解说: 可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的反应物和生成物都只有一种,所以有关它的化学平衡问题有一些特殊性。

  首先我们来证明:在一定温度下,任意量的NO2或N2O4或NO2和N2O4的混合气,都可以建立相同的平衡。证明过程如下:

  ①一定温度下,假设1molNO2在VL容器中达到某一平衡,则nmol在nVL容器一定达到同一平衡。即任意量的NO2可以在建立相同的平衡(容器的容积可以不同)。同理,任意量的N2O4可以建立相同的平衡。

  ②相同条件下,2molNO2和1mol的 N2O4达到的平衡是相同的,所以任意量的NO2和N2O4可以建立相同的平衡。

  ③NO2和N2O4的混合气体,无论其总量的多少,也无论NO2和N2O4的体积比是多少,都可以理解成NO2和N2O4分别单独建立相同的平衡后再混合。所以任意量的NO2和N2O4的混合气体可以建立相同的平衡。

  根据上述结论,向某一平衡体系中加入任意量的NO2或N2O4或NO2和N2O4的混合气体的问题,都可以转换成加入不同量的相同平衡混合气体问题了。若在恒温恒容条件下,就相当于原平衡加压;若在恒温恒压条件下,就相当于原平衡混合物的量增大。

  在理解上述两个“相当于”时要注意,它们都是指的反应结果,而不是实际反应过程。例如,恒温恒容条件下,平衡体系中加入N2O4的实际反应过程是平衡向生成NO2的方向移动,即有一部分N2O4转化成NO2了;而反应的结果却相当于平衡向生成N2O4的方向移动,因为转化成NO2的N2O4所占的比例比原来小,N2O4在混合物中的百分含量反而增大了。这两者并不矛盾。

  巩固练习题

  1.下列反应达到平衡后,降低温度或增大压强使平衡都向正方向发生移动的是 ( )

  A.H2(g)+I2(g)2HI(g) (正反应吸热)

  B. 3H­2(g)+N2(g)2NH3(g) (正反应放热)

  C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) (正反应放热)

  D. C(s)+CO2(g)2CO(g) (正反应吸热)

  2. 装有NO2的密闭小烧瓶放入热水中,所发生的变化符合事实的是 ( )

  A.颜色变浅

  B.混合气体密度增大

  C.容器内压强不变

  D.混合气体的平均相对分子质量变小

  3. 在某温度下,反应:ClF(g)+F2(g)ClF3(g) (正反应放热)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是 ( )

  A.温度不变,缩小体积,ClF的转化率增大

  B.温度不变,增大体积,ClF3的产率提高

  C.升高温度,增大体积,有利于平衡向正反应方向移动

  D.降低温度,体积不变,F2的转化率降低

  4. 在一定温度下将CO(g)和H2O(g)各1 mol放在密闭容器中反应CO + H2OCO2 + H2达平衡后测得CO2为0.6 mol,再通入4mol H2O(g),达到新平衡后CO2的物质的量是 ( )

  A.0.6mol B.1 mol

  C.在0.6 ~1 mol之间 D.大于1 mol

  5. 可逆反应A(气)+2B(气)2C(气)(正反应吸热),达平衡后,将反应混合物的温度降低。下列叙述中正确的是 ( )

  A.正反应速率加快,逆反应速率变慢,平衡向正反应方向移动

  B.正反应速率变慢,逆反应速率加快,平衡向逆反应方向移动

  C.正反应速率和逆反应速率均加快,平衡不移动

  D.正反应速率和逆反应速率均减慢,平衡向逆反应方向移动

  6. 乙酸蒸气能形成二聚分子:2CH3COOH(g)(CH3COOH)2(g) (正反应放热)。现欲测定乙酸的相对分子量,应采用的反应条件是 ( )

  A.低温高压 B.高温低压

  C.低温低压 D.高温高压

  7. 已知反应 3A(g)+B(g)C(s)+4D(正反应放热),右图中a、b表示在一定条件下,D的体积分数随时间(t)的变化情况。若使曲线b变为曲线a ,可采取的措施是 ( )

  A.增大B的浓度 B.升高温度

  C.缩小反应容器的体积 D.加入催化剂

  8. 下列不能用勒沙特列原理解释的是 ( )

  A.棕红色的二氧化氮加压后颜色先变深后变浅

  B.由氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深

  C.加入铁触媒作催化剂有利于氨的合成

  D.黄绿色的氯水光照后颜色变浅

  9. 下图是可逆反应A+2B2C+3D的化学反应速率和化学平衡随外界条件改变而变化的情况。

  由图可推断

  (1)正反应是______反应。

  (2)若A、B是气体,则C的状态是______,D的状态是______。

  10.反应2A(g)xB(g) +2C(g)在一定条件下达到平衡时,密闭容器内的压强增大了30%,A转化了20%,则x =______。

  11.现有3个体积相等的密闭容器,都进行下列反应:CO2+H2H2O(g)+CO,反应所处的温度相同,但起始浓度不同,其中甲:n(CO2)=n(H2)=amol;乙:n(CO2)=amol,n(H2)=2amol;丙:n(CO2)=n(H2)=n[H2O(g)]=amol.达到平衡时CO的物质的量由大到小的顺序是( )

  A.甲>乙>丙 B.甲>丙>乙

  C.乙>丙>甲 D.乙>甲>丙

  2. 某温度下反应N2O4 (g)2NO2(g) (正反应吸热) 在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是 ( )

  A.加压时(体积变小),将使正反应速度增大

  B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速度减小

  C.保持体积不变,加入少许N2O4,再达到平衡时,颜色变深

  D.保持体积不变,升高温度,再达平衡时颜色变深

  3.一真空密闭容器中盛有1molPCl5,加热到200℃时,发生如下反应 PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)反应达到平衡时,PCl5所占体积百分比为M%。若在同一温度和同一容器中,最初反应平衡时PCl5所占体积百分比为N%。则M和N的正确关系是 ( )

  A.M>N B.N>M C.M=N D.无法比较

  4.体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2 SO2+O22 SO3,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率 ( )

  A. 等于p% B.大于p% C.小于p% D.无法判断

  5. 将颜色相近的NO2和Br2(g)分别装入注射器中,将活塞同时向外拉,使气体体积扩大一倍,颜色变化不符合叙述的是 ( )

  A.Br2(g)颜色比NO2

  B.NO2颜色比Br2(g)深

  C.两种颜色一样

  D.两种颜色均比原来浅

  6.在一密闭容器中,反应mA(g)nB(g)+nC(g)达平衡后,保持温度不变,将则 ( )

  A.平衡向逆反应方向移动了

  B.物质A的转化率增加了

  C.物质C的质量分数增加了

  D.m<2n

  7. 对于可逆反应mA(s)+nB(g)pC(g)(正反应放热),在一定温度下B的百分含量与压强的关系如图所示,则下列判断正确的是 ( )

  A.m+n

  B. x点的状态是v(正)>v(逆)

  C.n>p

  D.x点比y点的反应速度慢

  8. 反应:X(g)+3Y(g)2Z(g)(正反应放热),在不同温度、不同压强(P1>P2)下,达到平衡时,混和气体中Z的百分含量随温度变化的曲线应为 ( )

  9. 在某条件下,容器中有如下平衡反应:A+4B2C+D(正反应放热),此时A、B、C的物质的量均为a mol,而D的物质的量为d mol。

  (1)改变a的取值,再通过改变反应条件,可以使反应重新达到平衡,并限定达到新的平衡时,D的物质量只允许在d/2到2d之间变化,则a的取值范围应是______(用a和d的关系式表示)。

  (2)如果要使本反应重新建立的平衡中,D的物质的量只允许在d到2d之间取值,则应该采取的措施是______(从下面列出的选项中选择)。

  A.升高反应温度  B.增大反应容器内之压强

  C.增大反应容器容积  D.降低反应温度

  E.减小反应容器内之压强  F.减小反应容器容积

  10. I.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:

  A(g)+B(g)C(g)

  (1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为______mol。

  (2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为______mol。

  (3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3a mol,则x=______mol,y=______mol。

  平衡时,B的物质的量______(选填一个编号)

  甲.大于2mol 乙.等于2mol

  丙.小于2mol 丁.可能大于、等于或小于2mol

  作出此判断的理由是______

  (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是______。

  II.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。

  (5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。

  甲.a>b 乙.a<b 丙.a=b丁.不能比较a和b的大小

  作出此判断的理由是______


文章录入:admin    责任编辑:admin 
  • 上一篇文章:

  • 下一篇文章:
  • 发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口
    最新热点 最新推荐 相关文章
    化学平衡的几种特殊图像与解
    化学反应速率与化学平衡综合
    高考化学反应速率、化学平衡
    化学反应速率与化学平衡综合
    解化学平衡试题的假设思维
    有机反应的条件
    化学反应速率、化学平衡的有
    周练习试题:化学平衡
    压强对化学平衡的影响
    浓度对化学平衡的影响
      网友评论:(只显示最新10条。评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!)
    版权所有,侵权必究! 站长:一笑