第三讲 化学平衡的移动
考点一:化学平衡的移动
【特别提醒】①对有气体参与的反应,恒温恒容时,充入惰性气体:
②对有气体参与的反应,恒温恒压时,充入惰性气体:
【对应练习】
1.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行,则下列说法中正确的是( ) A .其他条件不变仅将容器的体积缩小一半,反应速率减小 B .反应达平衡状态时:v 正(CO)=v 逆(H2O)
C .保持体积不变,充入少量He 使体系压强增大,反应速率一定增大 D .其他条件不变,适当增加C 的量会使反应速率增大
2.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:SO 2(g)+2CO(g)若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( ) A .平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变 B .平衡时,其它条件不变,分离出硫,正反应速率加快 C .平衡时,其它条件不变,升高温度可提高SO 2的转化率 D .其它条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
2CO 2(g)+S(l) △H
3.在体积恒定的密闭容器中,一定量的SO 2与1.1molO 2在催化剂作用下加热到600℃发生反应:2SO 2 + O2 2SO3,ΔH
A .当SO 3的生成速率与SO 2的消耗速率相等时反应达到平衡 B .降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大
C .将平衡混合气体通入过量BaCl 2溶液中,得到沉淀的物质的量为0.63mol D .达到平衡时,SO 2的转化率为80%
4.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X 、Y ,发生反应:mX(g)nY(g) △H = Q kJ/mol。反应达到平衡时,Y 的物质的量浓度与温度、容器体积的关系如下表所示,下列说法不正确的是( )
A .m >n B .温度不变,压强增大,Y 的质量分数减少 C .Q <0 D .体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
5.已知在恒容密闭容器中2A 2(g)+B 2(g)2C(g) ΔH= -akJ/mol (a>0) (1) 能说明该反应已经达到平衡状态的是(填序号)
A .c(C)=2c(B2) B .容器内气体压强保持不变 C .v 逆(A2) = 2v 正(B2) D .容器内气体密度保持不变
(2) 为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是填序号)
A .及时分离出C 气体 B .适当升高温度 C .增大B 2的浓度 D .选择高效的催化剂
考点二:化学平衡常数
【知识梳理】化学平衡常数表达式:对于可逆反应 m A(g)+n B(g)
p C(g)+q D(g)
K 【特别提醒】①化学平衡常数K 只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关; ②固体或纯液体浓度可视为常数,不写入平衡常数表达式中,平衡常数表达式中只包括气体和溶质的浓度;
例如:Fe 3O 4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g) K
Cr 2O 72 + H2O
-
2CrO 42 + 2H+ K -
③平衡常数的表达式与方程式的书写有关,例如:
N 2+3H2 2NH 3 K 1 =
1/2 N2 + 3/2H2 NH 3 K 2 =
2NH 3 N 2+3H2 K 3 =
化学平衡常数的应用:
(1) 利用K 值可以判断正在进行的可逆反应是否平衡?若不平衡反应向何方向进行? 对于可逆反应 m A(g)+n B(g) 在反应过反应的浓
p C(g)+q D(g)
程中的任一时刻,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值叫做该度
商(Q),Q = 若 Q < K ,反应向 方向进行; 若Q = K ,反应向 若Q >K ,反应向(2) 利用K 值与温度的关系可判断反应的热效应
若升高温度,K 值增大,则正反应为
若升高温度,K 值减小,则正反应为
【基础练习】
1.某温度时,反应SO 2(g)+1/2O2(g)SO 3(g)的平衡常数K =50,在同一温度下,反应2SO 3(g)2SO 2(g)+O2(g)的平衡常数K' 应为( ) A .2 500 B .100 C .4×10-4 D .2×10-2
2.当把晶体N 2O 4放入密闭容器中气化,并建立了N 2O 4(g)
2NO 2(g)平衡后,保持温度不变,再通
c 2(NO 2)
入若干N 2O 4气体,待反应达到新的平衡时,则新平衡与旧平衡相比,其值( )
c (N 2O 4)
A .变大 B .不变 C .变小 D .无法确定
3.在淀粉KI 溶液中存在下列平衡:I 2(aq)+I (aq)如表所示:
-
I 3(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K -
下列说法正确的是 ( --
A .反应I 2 (aq)+I (aq) I 3(aq) 的ΔH >0
-
B .其他条件不变,升高温度,溶液中c (I3) 减小
-
c (I 2)·c (I )
C .该反应的平衡常数表达式为K = -
c (I 3)
D .25 ℃时,向溶液中加入少量KI 固体,平衡常数K 大于689
4.甲醇是重要的化工原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO 或CO 2来生产甲醇。甲醇制备的相关信息如下表:
(1)反应②是________反应(选填“吸热”“放热”)
(2)据上表信息推导出K 1、K 2与K 3之间的关系,K 3 =______________(用K 1、K 2表示) 。500℃时测得反应③在某时刻,H 2(g)、CO 2(g)、CH 3OH(g)、H 2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,此时
(选填“>”“
(3)若某温度下反应①从开始到平衡CO 和CH 3OH 的浓度变化如图一所示,则用H 2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v (H2) = ,若某温度下反应①中H 2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图二所示,则平衡状态由A 变到B 时,平衡常数K A = _______KB (选填“>”“
(4)一定温度下,在体积固定的密闭容器中发生反应②,可判断该反应已经达到平衡的是__________ A .容器中总压强不变 B .混合气体的平均摩尔质量保持不变 C .混合气体的密度不变 D .CO 2(g)或CO(g)的浓度不变
5.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:1/3Fe2O 3(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO2(g).已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=________________,△H______0(填“>”、“<”或“=”). (2)在一个容积为10L 的密闭容器中,1000℃时加入Fe 2O 3、CO 各1.0mol ,反应经过l0min 后达到平衡.求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2) =__________________,CO 的平衡转化率=_________ (3)欲提高(2)中CO 的平衡转化率,可采取的措施是_______________
A .减少Fe 的量 B .增加Fe 2O 3的量 C .移出部分CO 2
D .提高反应温度 E .减小容器的容积 F.加入合适的催化剂 (4)在1L
【能力提升】
1.N 2O 5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生下列反应:2N 2O 5(g)
温度时,向密闭容器中通入N 2O 5,部分实验数据见下表:
4NO 2(g)+ O2(g) △H >0, T 1
下列说法不正确的是( )
A .500s 内N 2O 5分解速率为2.96×10-3 mol/(L·s)
B .T 1温度下的平衡常数为K 1=125
,1000s 时转化率为50%
C .T 1温度下的平衡常数为K 1 ,T 2温度下的平衡常数为K 2,若K 1> K2,则T 1 5.00 mol/L
2. 在一定温度下,将气体X 和气体Y 各0.16mol 充入10L 恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g) 2Z(g) △H <0( )
A .反应前2min 的平均速率v (Z)=2.0×10-3 mol/(L•min)
B .其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v (逆) >v (正) C .该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D .其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X 的体积分数增大
考点三:化学平衡图像 【基础练习】
1.可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g) +dD(s),△H= Q kJ/mol,反应过程中,当其他条件不变时,某物质在混合物中的含量与温度(T)、反应速率v 、压强(p)的关系如图所示。据图分析,以下正确的是( )
A .T 1<T 2,Q >0 B .增大压强,B 的转化率减小
C .当反应达平衡时,混合气体的密度不再变化 D .a+b>c+d
2.如图是温度和压强对X +Y 2Z 反应影响的示意图。图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z 的体积分数。下列叙述正确的是( )
A .上述可逆反应的正反应为放热反应 B .X 、Y 、Z 均为气体
C .X 和Y 中只有一种为气态,Z 为气态 D .上述反应的逆反应ΔH>0
3.在密闭容器中进行反应M(g)+N(g) Y(g)+2Z(?),产物Y 在平衡混合物中的质量分数(Y%)不同温度、压强条件下随时间的变化如图所示,则下列叙述正确的是( ) A .正反应为放热反应,Z 是气体
B .正反应为放热反应,Z 是固体或液体 C .正反应为吸热反应,Z 是气体
D .正反应为吸热反应,Z 是固体或液体
4.臭氧是理想的烟气脱硝剂,其脱硝反应为:2NO 2(g)+O3(g)
N 2O 5(g)+O2(g),反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(
)
【能力提升】
1.两体积相同的密闭容器中均充入1mol X和1mol Y,分别于300℃和500℃开始发生反应:X(g)+Y(g) 3Z(g),Z 的含量(Z%)随时间t 的变化如下图所示,已知在t 3时刻改变了某一实验条件,相关判断正确的是( )
A .曲线a 是500℃时的图象 B .正反应是吸热反应
C .t 3时刻可能是增大了压强 D .t 3时刻可能是降低了温度
2.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.如图是容器中X 、Z 的物质的量浓度随时间变化的曲线.根据以上信息,下列说法正确的是( ) A .用X 表示0~10min 内该反应的平均速率为v (X)=0.045mol/(L•min) B .根据上图可求得方程式中a :b=1:3
C .推测在第7min 时曲线变化的原因可能是升温 D .推测在第13min 时曲线变化的原因可能是降温
3.用CO 合成甲醇(CH3OH) 的化学方程式为: CO(g)+2H2(g)CH 3OH(g) △H <0,按照相同的物质的量投料,测得CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示,下列说法正确的是( ) A .温度:T 1>T 2>T 3
B .正反应速率:υ(a)>υ(c) , υ(b)>υ(d) C .平衡常数:K(a)>K(c) , K(b)=K(d)
D .平均摩尔质量:M(a)<M(c) , M(b)>M(d)
考点四:与反应速率及平衡相关的实验
1.NaHSO 3可被过量KIO 3氧化,当NaHSO 3完全消耗时即有I 2析出。某课题组用淀粉作指示剂,通过测定溶液变蓝所用时间来探究影响化学反应速率的因素。
(1)写出NaHSO 3溶液与过量KIO 3溶液反应生成I 2的离子方程式:
表中a= ,b=
(3)改变反应温度,重复实验③,得到温度(T)与溶液变蓝所需时间(t)的关系如图所示(“×××”表示超过50℃后溶液不会再变蓝) ①在30℃下,若溶液变蓝时,I 2的物质的量为n mol ,则从反应开始至溶液变蓝,IO 3-的平均反应速率为 mol·L -1·s -1(写出表达式即可,不要化简)
②根据图像,请你分析温度低于50℃时,溶液变蓝所需时间与反应温度的关
系: (4)将NaHSO 3溶液与KIO 3溶液混合(预先加入可溶性淀粉为指示剂) ,用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大,一段时间后反应速率又逐渐减小。课题组对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:反应生成的SO 42-对反应起催化作用,SO 42-浓度越大反应速率越快;
假设二:
; 假设三: ; ………………
2-2.某酸性工业废水中含有K 2Cr 2O 7,光照下,草酸(H 2C 2O 4) 能将其中的Cr 2O 7转化为Cr
3+
,某课
题组研究发现:少量铁明矾Al 2Fe(SO4) 4·24H 2O 即可对该反应起催化作用。 为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C 下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH 和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)
2-测得实验①和②溶液中的Cr 2O 7浓度随时间变化关系如图所示, (2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)
(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中o ~t 1时间段反应速率 (Cr (用代数式表示)
(4)该课题组队铁明矾Al 2Fe(SO4) 4·24H 2O 中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe 起催化作用;
假设二: ; 假设三: ; …………
2+
3+
mol.L -1.min -1
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品K 2SO 4、FeSO 4、K 2SO 4·Al 2(SO4) 3·24H 2O 、Al 2(SO4) 3有等。溶液中Cr O 的浓度可用仪器测定)
2-
第三讲 化学平衡的移动 答案
考点一:化学平衡的移动
【对应练习】B D C B BC C 考点二:化学平衡常数 【基础练习】C B B
4.(1) 吸热 (2) K1×K 2 > (3) 0.15 mol/(L·min) = (4) D 5.(1) c(CO2)/c(CO)
【基础练习】C C A A 【能力提升】D C C
考点四:与反应速率及平衡相关的实验
1.(1) 2IO3-+5HSO3-=5SO42-+I2+3H++H2O (2) 15 30 (3) 2n 40⨯10⨯65
-3
②温度低于30℃时,温度越高,溶液变蓝所需时间越短;温度高于30℃时,温度越高,溶液变蓝所需时间越长
(4) 反应生成的H + 对反应起催化作用,H + 浓度越大反应速率越快; 反应生成的I 2 对反应起催化作用,I 2 浓度越大反应速率越快; 该反应是放热反应,温度升高导致反应速率加快
2.(1) 20 20 (2) CO2
(3) PH越大,反应的速率越慢 2
c 0-c 1
t 1
(4) Al3+起催化作用; Fe 2+和Al 3+起催化作用
(5) 实验方案:取PH=5的废水60mL ,加入10mL 草酸和30mL 蒸馏水,滴加几滴FeSO 4,测定反应所需时间
预期实验结果和结论:与②对比,如果速率明显加快,则起催化作用的为Fe 2+