2020版高考化學(xué)新增分大一輪復(fù)習(xí) 第7章 第21講 化學(xué)平衡狀態(tài)和平衡移動(dòng)精講義+優(yōu)習(xí)題(含解析)魯科版.docx
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第21講 化學(xué)平衡狀態(tài)和平衡移動(dòng) 考綱要求 1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。2.掌握化學(xué)平衡的特征。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)平衡的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。4.了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。 考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1.自發(fā)過程 (1)含義:在一定條件下,不需要借助外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。 (2)特點(diǎn) ①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對(duì)外部做功或放出熱量)。 ②在密閉條件下,體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。 2.自發(fā)反應(yīng) 在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。 3.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) (1)焓判據(jù) 放熱過程中體系能量降低,ΔH<0,具有自發(fā)進(jìn)行的傾向,但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行,故只用焓變判斷反應(yīng)方向不全面。 (2)熵判據(jù) ①熵:描述體系混亂程度的物理量,符號(hào)為S。熵值越大,體系混亂度越大。 ②常見的熵增過程 a.氣體的擴(kuò)散; b.不同狀態(tài)的同一種物質(zhì):S(g)>S(l)>S(s); c.反應(yīng)前無氣體,反應(yīng)后有氣體產(chǎn)生的過程; d.反應(yīng)前后都有氣體,但氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。 ③熵判據(jù):體系的混亂度增大,ΔS>0,反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。但有些熵減的過程也能自發(fā)進(jìn)行,故只用熵變來判斷反應(yīng)方向也不全面。 (3)復(fù)合判據(jù) 在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果,反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)為ΔH-TΔS。 當(dāng)ΔH-TΔS (1)ΔH<0,ΔS>0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行() (2)NH4HCO3(g)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=185.57kJmol-1能自發(fā)進(jìn)行,原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向(√) (3)一定溫度下,反應(yīng)MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0(√) (4)反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0(√) 1.(2018漳州調(diào)研)已知①碳酸鈣的分解CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH1僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行;②氯酸鉀的分解2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) ΔH2在任何溫度下都自發(fā)進(jìn)行,下面有幾組焓變數(shù)據(jù),其中可能正確的是( ) A.ΔH1=-178.32kJmol-1 ΔH2=-78.3kJmol-1 B.ΔH1=178.32kJmol-1 ΔH2=-78.3kJmol-1 C.ΔH1=-178.32kJmol-1 ΔH2=78.3kJmol-1 D.ΔH1=178.32kJmol-1 ΔH2=78.3kJmol-1 答案 B 2.下列有關(guān)說法正確的是( ) A.若在海輪外殼上附著一些銅塊,則可以減緩海輪外殼的腐蝕 B.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0 C.加熱0.1molL-1Na2CO3溶液,CO的水解程度和溶液的pH均增大 D.對(duì)于乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)(ΔH<0),加入少量濃硫酸并加熱,該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大 答案 C 解析 在海輪外殼附著一些銅塊,形成鐵銅原電池,鐵比銅活潑,鐵被腐蝕,A項(xiàng)錯(cuò)誤;題中已知的反應(yīng)是一個(gè)熵減的反應(yīng),若常溫下能自發(fā)進(jìn)行,則需要ΔH<0,B項(xiàng)錯(cuò)誤;碳酸鈉水解吸熱,加熱促進(jìn)水解,氫氧根離子濃度增大,堿性增強(qiáng),C項(xiàng)正確;因?yàn)榇朔磻?yīng)放熱,加熱平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.(1)汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO,有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO:2CO(g)===2C(s)+O2(g) 已知該反應(yīng)的ΔH>0,簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù):_________________________________。 (2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí),尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層??茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成CO2和N2,化學(xué)方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。 答案 (1)該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng),任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行 (2)< 解析 (1)2CO(g)===2C(s)+O2(g),該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)。ΔH-TΔS>0,不能實(shí)現(xiàn)。 焓變、熵變和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響 ΔH ΔS ΔH-TΔS 反應(yīng)情況 - + 永遠(yuǎn)是負(fù)值 在任何溫度下均自發(fā)進(jìn)行 + - 永遠(yuǎn)是正值 在任何溫度下均非自發(fā)進(jìn)行 + + 低溫為正,高溫為負(fù) 低溫時(shí)非自發(fā),高溫時(shí)自發(fā) - - 低溫為負(fù),高溫為正 低溫時(shí)自發(fā),高溫時(shí)非自發(fā) 考點(diǎn)二 可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡建立 1.可逆反應(yīng) (1)定義 在同一條件下,既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。 (2)特點(diǎn) ①二同:a.相同條件下;b.正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。 ②一?。悍磻?yīng)物與生成物同時(shí)存在;任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。 (3)表示 在方程式中用“”表示。 2.化學(xué)平衡狀態(tài) (1)概念 一定條件下的可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持不變的狀態(tài)。 (2)建立 (3)平衡特點(diǎn) 3.判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的兩種方法 (1)動(dòng)態(tài)標(biāo)志:v正=v逆≠0 ①同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。 ②不同物質(zhì):必須標(biāo)明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系。如aA+bBcC+dD,=時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 (2)靜態(tài)標(biāo)志:各種“量”不變 ①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。 ②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)不變。 ③溫度、壓強(qiáng)(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。 總之,若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標(biāo)志。 (1)二次電池的充、放電為可逆反應(yīng)() (2)在化學(xué)平衡建立過程中,v正一定大于v逆() (3)恒溫恒容下進(jìn)行的可逆反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),當(dāng)SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)() (4)在一定條件下,向密閉容器中充入1molN2和3molH2充分反應(yīng),生成2molNH3() 1.向含有2 mol SO2的容器中通入過量O2發(fā)生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-QkJmol-1 (Q>0),充分反應(yīng)后生成SO3的物質(zhì)的量______(填“<”“>”或“=”,下同)2mol,SO2的物質(zhì)的量______0mol,轉(zhuǎn)化率______100%,反應(yīng)放出的熱量________QkJ。 答案 < >?。肌。? 2.總壓強(qiáng)不變?cè)谑裁辞闆r下不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志? 答案 恒溫恒容條件下,對(duì)于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)相等的反應(yīng),總壓強(qiáng)不變不能作為判斷平衡的標(biāo)志;恒溫恒壓條件下,對(duì)于一切反應(yīng),總壓強(qiáng)不變均不能作為判斷平衡的標(biāo)志。 3.混合氣體的密度不變?cè)谑裁辞闆r下不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志? 答案 恒溫恒容條件下,反應(yīng)物、生成物都是氣體的化學(xué)反應(yīng),混合氣體的密度不變不能作為判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。 題組一 “極端轉(zhuǎn)化”確定各物質(zhì)的量 1.在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 molL-1、 0.3molL-1、0.2molL-1,在一定條件下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度有可能是( ) A.Z為0.3molL-1 B.Y2為0.4molL-1 C.X2為0.2molL-1 D.Z為0.4molL-1 答案 A 2.(2019長沙一中調(diào)研)一定條件下,對(duì)于可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),達(dá)到平衡時(shí),X、Y、Z的濃度分別為0.1 molL-1、0.3 molL-1、 0.08molL-1,則下列判斷正確的是( ) A.c1∶c2=3∶1 B.平衡時(shí),Y和Z的生成速率之比為2∶3 C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等 D.c1的取值范圍為0<c1<0.14molL-1 答案 D 解析 平衡濃度之比為1∶3,轉(zhuǎn)化濃度亦為1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正確;平衡時(shí)Y生成表示逆反應(yīng)速率,Z生成表示正反應(yīng)速率且v生成(Y)∶v生成(Z)應(yīng)為3∶2,B不正確;由可逆反應(yīng)的特點(diǎn)可知0<c1<0.14molL-1。 極端假設(shè)法確定各物質(zhì)濃度范圍 上述題目1可根據(jù)極端假設(shè)法判斷,假設(shè)反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行到底,求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。 假設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g) 起始濃度(molL-1) 0.10.30.2 改變濃度(molL-1) 0.10.10.2 終態(tài)濃度(molL-1) 00.20.4 假設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g) 起始濃度(molL-1) 0.10.30.2 改變濃度(molL-1) 0.10.10.2 終態(tài)濃度(molL-1) 0.20.40 平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。 題組二 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 3.對(duì)于CO2+3H2CH3OH+H2O,下列說法能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( ) A.v(CO2)=v(H2) B.3v逆(H2)=v正(H2O) C.v正(H2)=3v逆(CO2) D.?dāng)嗔?molH—H鍵的同時(shí),形成2molO—H鍵 答案 C 4.一定溫度下,反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)棣?,F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( ) A.①②B.②④C.③④D.①④ 答案 D 解析 ΔH是恒量,不能作為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志;該反應(yīng)是充入1 mol N2O4,正反應(yīng)速率應(yīng)是逐漸減小直至不變,③曲線趨勢不正確。 5.在一定溫度下的恒容容器中,當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí):①混合氣體的壓強(qiáng);②混合氣體的密度;③混合氣體的總物質(zhì)的量;④混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量;⑤混合氣體的顏色;⑥各反應(yīng)物或生成物的濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;⑦某種氣體的百分含量 (1)能說明2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 (2)能說明I2(g)+H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 (3)能說明2NO2(g)N2O4(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________________。 (4)能說明C(s)+CO2(g)2CO(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 (5)能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 (6)能說明5CO(g)+I(xiàn)2O5(s)5CO2(g)+I(xiàn)2(s)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦ 6.若上述題目中的(1)~(4)改成一定溫度下的恒壓密閉容器,結(jié)果又如何? 答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦(4)②③④⑦ 規(guī)避“2”個(gè)易失分點(diǎn) (1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注” 關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn),是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng);關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。 (2)不能作為“標(biāo)志”的四種情況 ①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 ②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。 ③全是氣體參加的體積不變的反應(yīng),體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。 ④全是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。 考點(diǎn)三 化學(xué)平衡移動(dòng) 1.化學(xué)平衡移動(dòng)的過程 2.化學(xué)平衡移動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系 (1)v正>v逆:平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。 (2)v正=v逆:反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),不發(fā)生平衡移動(dòng)。 (3)v正<v逆:平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 3.影響化學(xué)平衡的因素 (1)若其他條件不變,改變下列條件對(duì)化學(xué)平衡的影響如下: 改變的條件(其他條件不變) 化學(xué)平衡移動(dòng)的方向 濃度 增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度 向正反應(yīng)方向移動(dòng) 減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度 向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 壓強(qiáng)(對(duì)有氣體參加的反應(yīng)) 反應(yīng)前后氣體體積改變 增大壓強(qiáng) 向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng) 減小壓強(qiáng) 向氣體分子總數(shù)增大的方向移動(dòng) 反應(yīng)前后氣體體積不變 改變壓強(qiáng) 平衡不移動(dòng) 溫度 升高溫度 向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng) 降低溫度 向放熱反應(yīng)方向移動(dòng) 催化劑 同等程度改變v正、v逆,平衡不移動(dòng) (2)勒夏特列原理 如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強(qiáng)以及參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。 (3)“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡的影響 ①恒溫恒容條件 原平衡體系體系總壓強(qiáng)增大―→體系中各組分的濃度不變―→平衡不移動(dòng)。 ②恒溫恒壓條件 原平衡體系容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小 ―→ (1)化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),化學(xué)反應(yīng)速率一定改變;化學(xué)反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡也一定發(fā)生移動(dòng)() (2)升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),此時(shí)v放減小,v吸增大() (3)C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0,其他條件不變時(shí),升高溫度,反應(yīng)速率v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大(√) (4)化學(xué)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定增大(√) (5)向平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入適量KCl固體,平衡逆向移動(dòng),溶液的顏色變淺() (6)對(duì)于2NO2(g)N2O4(g)的平衡體系,壓縮體積,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),混合氣體的顏色變淺() 在一個(gè)密閉容器中充入amolA和bmolB,發(fā)生反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH>0,一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測得各物質(zhì)的濃度。 (1)若體積不變,僅增加c(A),A的轉(zhuǎn)化率將減小(填“增大”“減小”或“不變”,下同),B的轉(zhuǎn)化率將增大,達(dá)到新平衡時(shí),c(A)將增大,c(B)將減小,c(C)將增大,c(D)將增大。 (2)體積不變,再充入amolA和bmolB,則平衡正向移動(dòng),達(dá)到新平衡時(shí),c(A)將增大,c(B)將增大,c(C)將增大,c(D)將增大。 ①若a+b=c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將不變; ②若a+b>c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將增大; ③若a+b<c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將減小。 (3)升高溫度,平衡正向移動(dòng),達(dá)到新平衡時(shí),c(A)將減小,c(B)將減小,c(C)將增大,c(D)將增大,A的轉(zhuǎn)化率將增大。 題組一 選取措施使化學(xué)平衡定向移動(dòng) 1.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列措施:①升溫?、诤闳萃ㄈ攵栊詺怏w?、墼黾覥O濃度?、軠p壓?、菁哟呋瘎藓銐和ㄈ攵栊詺怏w,能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是( ) A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥ 答案 B 解析 該反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),所以升溫和減壓均可以促使反應(yīng)正向移動(dòng)。恒壓通入惰性氣體,相當(dāng)于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對(duì)平衡無影響。增加CO的濃度,將導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)。 2.工業(yè)上利用Ga與NH3高溫條件下合成半導(dǎo)體材料氮化稼(GaN)固體同時(shí)有氫氣生成。反應(yīng)中,每生成3molH2時(shí)放出30.8kJ的熱量。恒溫恒容密閉體系內(nèi)進(jìn)行上述反應(yīng),下列有關(guān)表達(dá)正確的是( ) A.Ⅰ圖像中如果縱坐標(biāo)為正反應(yīng)速率,則t時(shí)刻改變的條件可以為升溫或加壓 B.Ⅱ圖像中縱坐標(biāo)可以為鎵的轉(zhuǎn)化率 C.Ⅲ圖像中縱坐標(biāo)可以為化學(xué)反應(yīng)速率 D.Ⅳ圖像中縱坐標(biāo)可以為體系內(nèi)混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量 答案 A 解析 A項(xiàng),Ⅰ圖像中如果縱坐標(biāo)為正反應(yīng)速率,升高溫度或增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,圖像符合題意,正確;B項(xiàng),Ga是固體,沒有濃度可言,不能計(jì)算其轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤;C項(xiàng),Ga是固體,其質(zhì)量不影響反應(yīng)速率,錯(cuò)誤;D項(xiàng),反應(yīng)方程式為2Ga(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH<0,相同壓強(qiáng)下,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平均相對(duì)分子質(zhì)量增大;相同溫度下,增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,錯(cuò)誤。 3.在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下,amolCO與3amolH2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。 (1)平衡后將容器的容積壓縮到原來的一半,其他條件不變,對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是________(填字母)。 A.c(H2)減小 B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢 C.反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大 D.重新平衡減小 (2)若容器容積不變,下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是________(填字母)。 A.升高溫度 B.將CH3OH從體系中分離 C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 答案 (1)CD (2)B 解析 (1)該反應(yīng)為正向氣體分子數(shù)減小的可逆反應(yīng),縮小體積,平衡正向移動(dòng),c(H2)增大,正、逆反應(yīng)速率均增大,因而A、B均不正確。(2)由于該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),CH3OH的產(chǎn)率降低,體積不變,充入He,平衡不移動(dòng)。 題組二 新舊平衡的比較 4.在一密閉容器中,反應(yīng)aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(g)達(dá)到平衡后,保持溫度不變,將容器縮小為原來的一半,當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí),A的濃度是原來的1.6倍,則下列說法正確的是( ) A.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) B.a(chǎn)<c+d C.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增大 D.物質(zhì)D的濃度減小 答案 C 解析 容器縮小為原來的一半,若平衡不移動(dòng),則A的濃度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍,說明平衡正向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大。 5.將等物質(zhì)的量的N2、H2充入某密閉容器中,在一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng)并達(dá)到平衡:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。當(dāng)改變某個(gè)條件并維持新條件直至達(dá)到新的平衡時(shí),下表中關(guān)于新平衡與原平衡的比較正確的是( ) 選項(xiàng) 改變條件 新平衡與原平衡比較 A 增大壓強(qiáng) N2的濃度一定減小 B 升高溫度 N2的轉(zhuǎn)化率減小 C 充入一定量H2 H2的轉(zhuǎn)化率不變,N2的轉(zhuǎn)化率增大 D 使用適當(dāng)催化劑 NH3的體積分?jǐn)?shù)增大 答案 B 解析 A項(xiàng),正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),依據(jù)勒夏特列原理可知增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但氮?dú)獾臐舛热匀槐仍胶獯?,不正確;B項(xiàng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng),則升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率減小,正確;C項(xiàng),充入一定量的氫氣,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大,而氫氣的轉(zhuǎn)化率減小,不正確;D項(xiàng),催化劑只能改變反應(yīng)速率而不能改變平衡狀態(tài),不正確。 6.(2019武漢質(zhì)檢)一定溫度下,密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。測得v正(SO2)隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.t2時(shí)改變的條件:只加入一定量的SO2 B.在t1時(shí)平衡常數(shù)K1大于t3時(shí)平衡常數(shù)K3 C.t1時(shí)平衡混合氣的大于t3時(shí)平衡混合氣的 D.t1時(shí)平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)等于t3時(shí)平衡混合氣中SO3的體積分?jǐn)?shù) 答案 D 解析 t2時(shí),v正(SO2)突然增大,且達(dá)到平衡后速率恢復(fù)至原來的速率,如果只加入一定量的SO2,達(dá)到新的平衡后,速率大于原來的速率,A錯(cuò)誤;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),一定溫度下,K值不變,B錯(cuò)誤;平衡狀態(tài)相同,各物質(zhì)的百分含量相同,平均摩爾質(zhì)量相同,故C錯(cuò)誤、D正確。 7.用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2,可提高效益,減少污染。新型RuO2催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。 (1)實(shí)驗(yàn)測得在一定壓強(qiáng)下,總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的αHCl~T曲線如下圖: 則總反應(yīng)的ΔH________(填“>”“=”或“<”)0。 (2)在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大,請(qǐng)?jiān)谏蠄D畫出相應(yīng)αHCl~T曲線的示意圖,并簡要說明理由:______________________________________________________________。 (3)下列措施中,有利于提高αHCl的有______(填字母)。 A.增大n(HCl) B.增大n(O2) C.使用更好的催化劑 D.移去H2O 答案 (1)< (2)見下圖 溫度相同的條件下,增大壓強(qiáng),平衡右移,αHCl增大,因此曲線應(yīng)在原曲線上方 (3)BD 解析 (1)結(jié)合題中αHCl~T圖像可知,隨著溫度升高,αHCl降低,說明升高溫度平衡逆向移動(dòng),得出正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng),即ΔH<0。(2)結(jié)合可逆反應(yīng)2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g)的特點(diǎn),增大壓強(qiáng)平衡向右移動(dòng),αHCl增大,則相同溫度下,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比增壓前的大,曲線如答案中圖示所示。(3)有利于提高αHCl,則采取措施應(yīng)使平衡2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g)正向移動(dòng)。A項(xiàng),增大n(HCl),則c(HCl)增大,雖平衡正向移動(dòng),但αHCl減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),增大n(O2)即增大反應(yīng)物的濃度,D項(xiàng),移去H2O即減小生成物的濃度,均能使平衡正向移動(dòng),兩項(xiàng)都正確;C項(xiàng),使用更好的催化劑,只能加快反應(yīng)速率,不能使平衡移動(dòng),錯(cuò)誤。 1.分析化學(xué)平衡移動(dòng)問題的注意事項(xiàng) (1)平衡移動(dòng)的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化,而不能消除外界條件的變化。 (2)不要把v正增大與平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)等同起來,只有v正>v逆時(shí),才使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。 (3)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時(shí),應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。 (4)對(duì)于縮小體積增大壓強(qiáng),不管是否移動(dòng),各成分的濃度均增大,但增大的倍數(shù)可能不同也可能相同。 2.解答化學(xué)平衡移動(dòng)類判斷題的思維過程 關(guān)注特點(diǎn)— ―→分析條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)等) ―→想原理(平衡移動(dòng)原理)―→綜合判斷得結(jié)論。 考點(diǎn)四 應(yīng)用“等效平衡”判斷平衡移動(dòng)的結(jié)果 1.等效平衡的含義 在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應(yīng)體系,不管是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,還是正、逆反應(yīng)同時(shí)投料,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)均相同。 2.等效平衡的判斷方法 (1)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng) 判斷方法:極值等量即等效。 例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ①2mol1mol0 ②002mol ③0.5mol0.25mol1.5mol ④amolbmolcmol 上述①②③三種配比,按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則SO2均為2mol,O2均為1mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。 ④中a、b、c三者的關(guān)系滿足:c+a=2,+b=1,即與上述平衡等效。 (2)恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng) 判斷方法:極值等比即等效。 例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ①2mol3mol0 ②1mol3.5mol2mol ③amolbmolcmol 按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則①②中=,故互為等效平衡。 ③中a、b、c三者關(guān)系滿足:=,即與①②平衡等效。 (3)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng) 判斷方法:無論是恒溫恒容,還是恒溫恒壓,只要極值等比即等效,因?yàn)閴簭?qiáng)改變對(duì)該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無影響。 例如:H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g) ①1mol1mol0 ②2mol2mol1mol ③amolbmolcmol ①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。 ③中a、b、c三者關(guān)系滿足∶=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。 3.虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡 (1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式 新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。 (2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例,見圖示) 新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡單的疊加,壓強(qiáng)不變,平衡不移動(dòng)。 對(duì)于以下三個(gè)反應(yīng),從反應(yīng)開始進(jìn)行到達(dá)到平衡后,保持溫度、體積不變,按要求回答下列問題。 (1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 再充入PCl5(g),平衡向________方向移動(dòng),達(dá)到平衡后,PCl5(g)的轉(zhuǎn)化率________,PCl5(g)的百分含量______。 答案 正反應(yīng) 減小 增大 (2)2HI(g)I2(g)+H2(g) 再充入HI(g),平衡向________方向移動(dòng),達(dá)到平衡后,HI的分解率________,HI的百分含量________。 答案 正反應(yīng) 不變 不變 (3)2NO2(g)N2O4(g) 再充入NO2(g),平衡向________方向移動(dòng),達(dá)到平衡后,NO2(g)的轉(zhuǎn)化率________,NO2(g)的百分含量________。 答案 正反應(yīng) 增大 減小 1.向一固定體積的密閉容器中通入amolN2O4氣體,在密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng):N2O4(g)2NO2(g),達(dá)到平衡時(shí)再通入amolN2O4氣體,再次達(dá)到平衡時(shí),與第一次達(dá)平衡時(shí)相比,N2O4的轉(zhuǎn)化率( ) A.不變B.增大C.減小D.無法判斷 答案 C 解析 恒溫恒容條件下,投料等比增加同增壓,判斷平衡(指的是新建立的與原平衡等效的過渡態(tài)平衡,而不是原平衡),增大壓強(qiáng)平衡向左移,轉(zhuǎn)化率降低。 2.已知H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g) ΔH<0,有相同容積的定容密閉容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1mol,乙中加入HI0.2mol,在相同溫度下分別達(dá)到平衡?,F(xiàn)欲使甲中HI平衡時(shí)的百分含量大于乙中HI平衡時(shí)的百分含量,則應(yīng)采取的措施是( ) A.甲、乙提高相同溫度 B.甲中加入0.1molHe,乙中不變 C.甲降低溫度,乙增大壓強(qiáng) D.甲增加0.1molH2,乙增加0.1molI2 答案 C 解析 相同容積的定容密閉容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1 mol,乙中加入HI 0.2 mol,此時(shí)甲和乙建立的平衡是等效的。A項(xiàng),甲、乙提高相同溫度,平衡均逆向移動(dòng),HI的平衡濃度均減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),甲中加入0.1 mol He,在定容密閉容器中,平衡不會(huì)移動(dòng),錯(cuò)誤;C項(xiàng),甲降低溫度,平衡正向移動(dòng),甲中HI的平衡濃度增大,乙增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),HI平衡時(shí)的百分含量不變,正確;D項(xiàng),甲中增加0.1 mol H2,乙增加0.1 mol I2,結(jié)果還是等效的,錯(cuò)誤。 3.一定條件下存在反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-QkJmol-1(Q>0),現(xiàn)有三個(gè)相同的2L恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O,在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2,在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,均在700℃條件下開始反應(yīng)。達(dá)到平衡時(shí),上述三個(gè)過程對(duì)應(yīng)的能量變化值分別為Q1、Q2、Q3,下列說法正確的是( ) A.2Q1=2Q2<Q3 B.容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高 C.容器Ⅰ中反應(yīng)的平衡常數(shù)比容器Ⅱ中反應(yīng)的平衡常數(shù)小 D.容器Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和等于1 答案 C 解析 A項(xiàng),容器中平衡建立的途徑不相同,無法比較Q1、Q2的大小;C項(xiàng),容器Ⅱ中所到達(dá)的平衡狀態(tài),相當(dāng)于在容器Ⅰ中平衡的基礎(chǔ)上降低溫度,平衡向正反應(yīng)移動(dòng),平衡常數(shù)增大;D項(xiàng),溫度相同時(shí),容器Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和等于1,容器Ⅱ中所達(dá)到的平衡狀態(tài),相當(dāng)于在容器Ⅰ中平衡的基礎(chǔ)上降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以容器Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和小于1。 4.一定溫度下,在3個(gè)容積均為1.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡,下列說法正確的是( ) 容器 溫度/K 物質(zhì)的起始濃度/molL-1 物質(zhì)的平衡濃度/molL-1 c(H2) c(CO) c(CH3OH) [CH3OH] Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A.該反應(yīng)的正反應(yīng)吸熱 B.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的大 C.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍 D.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大 答案 D 解析 對(duì)比容器Ⅰ和Ⅲ可知兩者投料量相當(dāng),若溫度相同,最終建立等效平衡,但Ⅲ溫度高,平衡時(shí)c(CH3OH)小,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;Ⅱ相對(duì)于Ⅰ成比例增加投料量,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率提高,所以Ⅱ中轉(zhuǎn)化率高,B錯(cuò)誤;不考慮溫度,Ⅱ中投料量是Ⅲ的兩倍,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的兩倍,C錯(cuò)誤;對(duì)比Ⅰ和Ⅲ,若溫度相同,兩者建立等效平衡,兩容器中速率相等,但Ⅲ溫度高,速率更快,D正確。 1.(2017海南,11,改編)已知反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。在一定溫度和壓強(qiáng)下于密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡。下列敘述正確的是( ) A.升高溫度,K增大 B.減小壓強(qiáng),n(CO2)增加 C.更換高效催化劑,α(CO)增大 D.充入一定量的氮?dú)?,n(H2)不變 答案 D 解析 A項(xiàng),ΔH<0,正反應(yīng)放熱,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,錯(cuò)誤;B項(xiàng),比較方程式氣體的計(jì)量數(shù)關(guān)系,反應(yīng)前氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和等于反應(yīng)后氣體的計(jì)量數(shù)之和,則減小壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),n(CO2)不變,錯(cuò)誤;C項(xiàng),催化劑能改變反應(yīng)速率,但不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng),所以α(CO)不變,錯(cuò)誤;D項(xiàng),充入一定量的氮?dú)?,相?dāng)于混合氣體壓強(qiáng)減小,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),但該反應(yīng)前后氣體體積不變,平衡不移動(dòng),n(H2)不變,正確。 2.(2016四川理綜,6)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。設(shè)起始=Z,在恒壓下,平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)φ(CH4)與Z和T(溫度)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是( ) A.該反應(yīng)的焓變?chǔ)>0 B.圖中Z的大小為a>3>b C.圖中X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡混合物中=3 D.溫度不變時(shí),圖中X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡在加壓后φ(CH4)減小 答案 A 解析 A項(xiàng),由圖可知,隨溫度的升高,CH4的體積分?jǐn)?shù)減小,說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正確;B項(xiàng),Z越大,說明大,相當(dāng)于增加H2O的量,平衡正向移動(dòng),CH4的體積分?jǐn)?shù)減小,所以b>3>a,錯(cuò)誤;C項(xiàng),起始時(shí)n(H2O)=3xmol,n(CH4)=xmol,隨平衡的建立,消耗的n(CH4)=n(H2O)=amol,平衡時(shí)=≠3,錯(cuò)誤;D項(xiàng),加壓,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CH4體積分?jǐn)?shù)增大,錯(cuò)誤。 3.[2016天津理綜,10(3)]在恒溫恒容的密閉容器中,某儲(chǔ)氫反應(yīng):MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0達(dá)到化學(xué)平衡。下列有關(guān)敘述正確的是________。 a.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變 b.吸收ymolH2只需1molMHx c.若降溫,該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大 d.若向容器內(nèi)通入少量氫氣,則v(放氫)>v(吸氫) 答案 ac 解析 MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0,該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。a項(xiàng),平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量不變,壓強(qiáng)不變,正確;b項(xiàng),該反應(yīng)為可逆反應(yīng),吸收ymolH2需要大于1molMHx,錯(cuò)誤;c項(xiàng),因?yàn)樵摲磻?yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng),降溫時(shí)該反應(yīng)將向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)的平衡常數(shù)將增大,正確;d項(xiàng),向容器內(nèi)通入少量氫氣,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),v(放氫)<v(吸氫),錯(cuò)誤。 4.[2017全國卷Ⅲ,28(4)]298 K時(shí),將20 mL 3x molL-1Na3AsO3、20 mL 3x molL-1 I2和20mLNaOH溶液混合,發(fā)生反應(yīng):AsO(aq)+I(xiàn)2(aq)+2OH-(aq)AsO(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。 ①下列可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是________(填標(biāo)號(hào))。 a.溶液的pH不再變化 b.v(I-)=2v(AsO) c.c(AsO)/c(AsO)不再變化 d.c(I-)=y(tǒng)molL-1 ②tm時(shí),v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。 ③tm時(shí)v逆________(填“大于”“小于”或“等于”)tn時(shí)v逆,理由是_______________ _________________________________________________________。 ④若平衡時(shí)溶液的pH=14,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為________。 答案?、賏c?、诖笥凇、坌∮凇m時(shí)生成物濃度較低 ④ 5.(2017全國卷Ⅱ,27)丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備?;卮鹣铝袉栴}: (1)正丁烷(C4H10)脫氫制1丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下: ①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1 已知:②C4H10(g)+O2(g)===C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119kJmol-1 ③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH3=-242kJmol-1 反應(yīng)①的ΔH1為________kJmol-1。圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖,x__________(填“大于”或“小于”)0.1;欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是________(填標(biāo)號(hào))。 A.升高溫度 B.降低溫度 C.增大壓強(qiáng) D.降低壓強(qiáng) (2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,其降低的原因是___________________________。 (3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是__________、_____________; 590℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是____________________________。 答案 (1)+123 小于 AD (2)氫氣是產(chǎn)物之一,隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大,逆反應(yīng)速率增大 (3)升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行 溫度升高,反應(yīng)速率加快 丁烯高溫裂解生成短碳鏈烴類 解析 (1)根據(jù)蓋斯定律,用②式-③式可得①式,因此ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119kJmol-1-(-242) kJmol-1=+123kJmol-1。由(a)圖可以看出,溫度相同時(shí),由0.1MPa變化到xMPa,丁烷的轉(zhuǎn)化率增大,即平衡正向移動(dòng),所以x<0.1。由于反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),所以溫度升高時(shí),平衡正向移動(dòng),丁烯的平衡產(chǎn)率增大,因此A正確、B錯(cuò)誤;反應(yīng)①正向進(jìn)行時(shí)體積增大,加壓時(shí)平衡逆向移動(dòng),丁烯的平衡產(chǎn)率減小,因此C錯(cuò)誤、D正確。(2)反應(yīng)初期,H2可以活化催化劑,進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)較小,丁烷濃度大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度大,丁烯產(chǎn)率升高;隨著進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)增大,原料中過量的H2會(huì)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng),所以丁烯產(chǎn)率下降。(3)590℃之前,溫度升高時(shí)反應(yīng)速率加快,生成的丁烯會(huì)更多,同時(shí)由于反應(yīng)①是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),平衡體系中會(huì)含有更多的丁烯。而溫度超過590℃時(shí),丁烯高溫會(huì)裂解生成短碳鏈烴類,使產(chǎn)率降低。 1.下列事實(shí)不能用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋的是( ) A.在強(qiáng)堿存在的條件下,酯的水解反應(yīng)進(jìn)行較完全 B.加催化劑,使N2和H2在一定條件下轉(zhuǎn)化為NH3 C.可用濃氨水和NaOH固體快速制取氨氣 D.加壓條件下有利于SO2與O2反應(yīng)生成SO3 答案 B 解析 應(yīng)注意區(qū)別化學(xué)平衡移動(dòng)原理和化學(xué)反應(yīng)速率理論的應(yīng)用范圍,加催化劑只能提高反應(yīng)速率,故B項(xiàng)不能用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋。 2.可逆反應(yīng):2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在容積固定的密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( ) ①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2 ②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO ③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部 答案 A 解析?、趩挝粫r(shí)間內(nèi)生成n mol O2必生成2n mol NO,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);③無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),用各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比都等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;④有色氣體的顏色不變,則表示物質(zhì)的濃度不再變化,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài);⑤氣體體積固定、反應(yīng)前后質(zhì)量守恒,則密度始終不變;⑥反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變,壓強(qiáng)不變,意味著各物質(zhì)的含量不再變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);⑦由于氣體的質(zhì)量不變,且該反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí),說明氣體中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 3.納米鈷(Co)常用于CO加氫反應(yīng)的催化劑:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH<0。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.納米技術(shù)的應(yīng)用,優(yōu)化了催化劑的性能,提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 B.縮小容器體積,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO的濃度增大 C.溫度越低,越有利于CO催化加氫 D.從平衡體系中分離出H2O(g)能加快正反應(yīng)速率 答案 B 解析 催化劑不能改變反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;壓強(qiáng)增大,平衡正向移動(dòng),但移動(dòng)的結(jié)果不能抵消條件的改變,CO的濃度還是增大的,B項(xiàng)正確;工業(yè)生產(chǎn)的溫度應(yīng)考慮催化劑的活性溫度,C項(xiàng)錯(cuò)誤;從平衡體系中分離出水蒸氣,反應(yīng)速率減慢,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.一定條件下,通過下列反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0。若反應(yīng)在恒容的密閉容器中進(jìn)行,下列有關(guān)說法正確的是( ) A.平衡前,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)壓強(qiáng)始終不變 B.平衡時(shí),其他條件不變,分離出硫,正反應(yīng)速率加快 C.平衡時(shí),其他條件不變,升高溫度可提高SO2的轉(zhuǎn)化率 D.其他條件不變,使用不同催化劑,該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變 答案 D 解析 S為液體,正反應(yīng)是氣體分子數(shù)目減小的反應(yīng),隨著反應(yīng)進(jìn)行,氣體物質(zhì)的量減小,壓強(qiáng)減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;硫?yàn)橐后w,分離出硫后正反應(yīng)速率不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;此反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),SO2的轉(zhuǎn)化率降低,C項(xiàng)錯(cuò)誤;化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響,溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,D項(xiàng)正確。 5.(2018北京朝陽區(qū)一模)探究濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,實(shí)驗(yàn)如下: Ⅰ.向5mL0.05molL-1FeCl3溶液中加入5mL0.05molL-1KI溶液(反應(yīng)a),反應(yīng)達(dá)到平衡后將溶液分為兩等份 Ⅱ.向其中一份中加入飽和KSCN溶液,變紅(反應(yīng)b);加入CCl4,振蕩、靜置,下層顯極淺的紫色 Ⅲ.向另一份中加入CCl4,振蕩、靜置,下層顯紫紅色 結(jié)合實(shí)驗(yàn),下列說法不正確的是( ) A.反應(yīng)a為2Fe3++2I-2Fe2++I(xiàn)2 B.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中,反應(yīng)a進(jìn)行的程度大于反應(yīng)b進(jìn)行的程度 C.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中變紅的原理是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 D.比較水溶液中c(Fe2+):實(shí)驗(yàn)Ⅱ<實(shí)驗(yàn)Ⅲ 答案 B 解析 由藥品用量看,F(xiàn)e3+與I-能恰好反應(yīng),再依據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ現(xiàn)象,可知,反應(yīng)混合物中存在Fe3+和I2,因而Fe3+與I-的反應(yīng)為可逆反應(yīng),A正確;結(jié)合實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ現(xiàn)象可知,a反應(yīng)后I2濃度較大,b反應(yīng)后I2濃度較小,說明SCN-結(jié)合Fe3+的能力比I-還原Fe3+的能力強(qiáng),使2Fe3++2I-2Fe2++I(xiàn)2的平衡逆向逆動(dòng),B錯(cuò)。 6.某溫度時(shí),發(fā)生反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g),向三個(gè)體積相等的恒容密閉容器A、B、C中,分別加入①2molHI;②3molHI;③1molH2與1molI2,分別達(dá)到平衡時(shí),以下關(guān)系正確的是( ) A.平衡時(shí),各容器的壓強(qiáng):②=①=③ B.平衡時(shí),I2的濃度:②>①>③ C.平衡時(shí),I2的體積分?jǐn)?shù):②=①=③ D.從反應(yīng)開始到達(dá)平衡的時(shí)間:①>②=③ 答案 C 解析 根據(jù)等效平衡原理:若1 mol H2與1 mol I2完全轉(zhuǎn)化為HI,則HI為2 mol,所以①和③是完全相同的等效平衡,所以二者的濃度、百分含量、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率等都一樣;②與①相比增大了HI的量,該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),增大HI的量,達(dá)到平衡時(shí)新平衡與原平衡相同,所以各物質(zhì)的百分含量不變,但是濃度增大。 7.CO2經(jīng)催化加氫可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。0.1MPa時(shí),按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,測得不同溫度下平衡時(shí)體系中各物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖,下列敘述不正確的是( ) A.該反應(yīng)的ΔH<0 B.曲線b代表H2O的濃度變化 C.N點(diǎn)和M點(diǎn)所處的狀態(tài)c(H2)不一樣 D.其他條件不變,T1℃、0.2MPa下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(H2)比M點(diǎn)大 答案 C 解析 溫度升高,H2的濃度增大,平衡左移,故逆向吸熱,正向放熱,ΔH<0,則曲線a為CO2的濃度變化,根據(jù)方程式的比例關(guān)系,可知曲線b為H2O的濃度變化,曲線c為C2H4的濃度變化,故A、B正確;C項(xiàng),N點(diǎn)和M點(diǎn)均處于同一T1℃下,所處的狀態(tài)的c(H2)是一樣的;D項(xiàng),其他條件不變,T1℃、0.2 MPa相對(duì)0.1 MPa,增大了壓強(qiáng),體積減小,c(H2)增大,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(H2)比M點(diǎn)大,D項(xiàng)正確。 8.(2018大連調(diào)研)已知反應(yīng):CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物質(zhì)的量之比為1∶1充入反應(yīng)物,不同壓強(qiáng)條件下,H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化情況如圖所示(M、N點(diǎn)標(biāo)記為▲)。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.上述反應(yīng)的ΔH<0 B.N點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)速率一定比M點(diǎn)的快 C.降低溫度,H2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100% D.工業(yè)上用此法制取甲烷應(yīng)采用更高的壓強(qiáng) 答案 A 解析 根據(jù)圖像,隨著溫度的升高,H2的轉(zhuǎn)化率降低,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),根據(jù)勒夏特列原理,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,A項(xiàng)正確;N點(diǎn)壓強(qiáng)大于M點(diǎn)的,M點(diǎn)溫度高于N點(diǎn)的,因此無法確定兩點(diǎn)的反應(yīng)速率快慢,B項(xiàng)錯(cuò)誤;此反應(yīng)是可逆反應(yīng),不能完全進(jìn)行到底,C項(xiàng)錯(cuò)誤;控制合適的溫度和壓強(qiáng),既能保證反應(yīng)速率較快,也能保證H2有較高的轉(zhuǎn)化率,采用更高的壓強(qiáng)對(duì)設(shè)備的要求更高,增加經(jīng)濟(jì)成本,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9.工業(yè)上以CH4為原料制備H2的原理為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在一定條件下a、b兩個(gè)恒溫恒容的密閉容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g),測得兩容器中CO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線分別為a和b。已知容器a的體積為10L,溫度為Ta,下列說法不正確的是( ) A.容器a中CH4從反應(yīng)開始到恰好平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率為0.025molL-1min-1 B.a(chǎn)、b兩容器的溫度可能相同 C.在達(dá)到平衡前,容器a的壓強(qiáng)逐漸增大 D.該反應(yīng)在Ta溫度下的平衡常數(shù)為27 答案 B 解析 觀察兩容器中CO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線a和b可知,當(dāng)CO的物質(zhì)的量保持不變時(shí)便達(dá)到平衡狀態(tài),a容器用了4 min,b容器用了6.5 min,兩個(gè)容器中反應(yīng)快慢不同,因此溫度肯定不同。用三段式分析a容器中各物質(zhì)的相關(guān)量: CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 起始量(mol) 1.1 1.1 0 0 轉(zhuǎn)化量(mol) 1 1 1 3 平衡量(mol) 0.1 0.1 1 3 A項(xiàng),容器a中CH4從反應(yīng)開始到恰好平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率為==0.025 molL-1 min-1,正確;B項(xiàng),根據(jù)以上分析a、b兩容器的溫度不可能相同,錯(cuò)誤;C項(xiàng),因?yàn)樵摲磻?yīng)條件為恒溫恒容,反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量增大,所以在達(dá)到平衡前,容器a的壓強(qiáng)逐漸增大,正確;D項(xiàng),該反應(yīng)在Ta溫度下的平衡常數(shù)為= mol2L-2=27 mol2L-2,正確。 10.(2018福州模擬)甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇,可能發(fā)生的反應(yīng)如下: ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 ⅲ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3 回答下列問題: (1)已知反應(yīng)ⅱ中相關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下: 化學(xué)鍵 H—H C==O C≡O(shè) H—O E/kJmol-1 436 803 1076 465 由此計(jì)算ΔH2=____________kJmol-1。已知ΔH3=99kJmol-1,則ΔH1=________kJmol-1。 (2)一定比例的合成氣在裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)12小時(shí)。體系中甲醇的產(chǎn)率和催化劑的催化活性與溫度的關(guān)系如下圖所示。 ①溫度為470K時(shí),圖中P點(diǎn)________(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)。在490K之前,甲醇產(chǎn)率隨著溫度升高而增大的原因是_______________________________________; 490K之后,甲醇產(chǎn)率下降的原因是__________________________________________。 ②一定能提高甲醇產(chǎn)率的措施是________(填字母)。 A.增大壓強(qiáng) B.升高溫度 C.選擇合適催化劑 D.加入大量催化劑 答案 (1)36 -63 (2)①不是 溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快 升高溫度,反應(yīng)ⅰ逆向移動(dòng),催化劑活性降低?、贏C 解析 (1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,故ΔH2=(2803+436) kJmol-1-(1 076 kJmol-1 +2465 kJmol-1)=36 kJmol-1;根據(jù)蓋斯定律:反應(yīng)ⅱ-反應(yīng)ⅲ=反應(yīng)ⅰ,故ΔH1=ΔH2-ΔH3=36 kJmol- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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