化學(xué)平衡的移動教學(xué)案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


  第三單元 化學(xué)平衡的移動
                
第1時 影響化學(xué)平衡狀態(tài)的因素

[目標(biāo)要求] 1.知道濃度、溫度、壓強等條改變時,化學(xué)平衡狀態(tài)將會被打破。2.掌握濃度、溫度、壓強等條對化學(xué)平衡影響的結(jié)果以及有關(guān)的解釋!3.理解勒夏特列原理。


1.濃度的變化對化學(xué)平衡的影響
實驗探究
實驗原理:Cr2O2-7+H2O 2CrO2-4+2H+
    橙色     黃色
實驗步驟:①取兩支試管各加入5 mL 0.1 mol•L-12Cr2O7溶液。
②向一支試管中滴加1 mol•L-1HNO3溶液,觀察并記錄溶液的顏色。
③向另一支試管中滴加1 mol•L-1NaOH溶液,觀察并記錄溶液顏色的變化。
實驗現(xiàn)象:如下表所示。
步驟滴加1 mol•L-1 HNO3溶液滴加1 mol•L-NaOH溶液
溶液顏色溶液橙色加深溶液黃色加深
實驗結(jié)論:增加H+的濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,溶液橙色加深;增加OH-的濃度,減小H+的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動,溶液黃色加深。
基本規(guī)律:增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動;減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動。
2.壓強的變化對化學(xué)平衡的影響
其他條不變時,對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強,會使平衡向著氣體體積減小的方向移動;減小壓強,會使平衡向著氣體體積增大的方向移動。但是壓強改變,對于有氣體參與而反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)不變的反應(yīng)說,平衡不移動。
3.溫度的變化對化學(xué)平衡的影響
實驗探究
實驗原理:Co2++4Cl- CoCl2-4 ΔH>0
   粉紅色   藍色
實驗步驟:取3支試管,向其中各加入適量CoCl2的鹽酸溶液,將試管分別置于熱水、冰水和室溫下。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:
溶液的顏色平衡移動的方向
室溫粉紅色平衡不移動
熱水溶液藍色加深升溫,平衡向正反應(yīng)方向移動
冰水溶液粉紅色加深降溫,平衡向逆反應(yīng)方向移動
基本規(guī)律:其他條不變時,升高溫度,平衡向著吸熱方向移動;降低溫度,平衡向著放熱方向移動。
4.勒夏特列原理
如果改變影響平衡的條之一(如溫度、壓強以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著減弱這種改變的方向移動。


知識點一 外界條的改變對化學(xué)平衡的影響                
1.在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2O H++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸鈣粉末,溶液中發(fā)生的變化是(  )
A.H+濃度減小,HClO濃度減小
B.H+濃度增大,HClO濃度增大
C.H+濃度減小,HClO濃度增大
D.H+濃度增大,HClO濃度減小
答案 C
解析 碳酸的酸性弱于鹽酸而強于次氯酸,向氯水中投入少量碳酸鈣粉末后,它與鹽酸反應(yīng),而不與次氯酸反應(yīng)。又由于H+濃度減小,平衡Cl2+H2O H++Cl-+HClO向正反應(yīng)方向移動,故HClO濃度增大。
2.對已達化學(xué)平衡的下列反應(yīng)2X(g)+Y(g) 2Z(g)減小壓強時,對反應(yīng)產(chǎn)生的影響是(  )
A.逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動
B.逆反應(yīng)速率減小,正反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動
C.正、逆反應(yīng)速率都減小,平衡向逆反應(yīng)方向運動
D.正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡向正反應(yīng)方向移動
答案 C
解析 減小壓強、體系中各組分濃度都減小,所以正、逆反應(yīng)速率都減小,平衡向氣體體積增大的方向移動。
3.關(guān)節(jié)炎是因為在關(guān)節(jié)滑液中形成了尿酸鈉晶體,尤其是在寒冷季節(jié)易誘發(fā)關(guān)節(jié)疼痛,其化學(xué)機理如下:
①HUr+H2O Ur-+H3O+,
 尿酸    尿酸根離子
②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)。下列對反應(yīng)②的敘述正確的是(  )
A.正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B.正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
C.升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動
D.降低溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動
答案 B
解析 題意中明確指出“尤其是在寒冷季節(jié)易誘發(fā)關(guān)節(jié)疼痛”,說明溫度降低,反應(yīng)②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)的平衡向正反應(yīng)方向移動,可知其正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
知識點二 勒夏特列原理
4.下列事實中,不能用勒夏特列原理解釋的是(  )
A.在溴水中存在如下平衡:Br2+H2O HBr+HBrO,當(dāng)加入NaOH溶液后顏色變淺
B.對2H2O2 2H2O+O2的反應(yīng),使用nO2可加快制O2的反應(yīng)速率
C.反應(yīng)CO+NO2 CO2+NO ΔH<0,升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動
D.合成氨反應(yīng):N2+3H2 2NH3 ΔH<0,為使氨的產(chǎn)率提高,理論上應(yīng)采取低溫高壓的措施
答案 B
5.可逆反應(yīng)A(g)+B C(g)+D的反應(yīng)式中A和C都是無色氣體。當(dāng)反應(yīng)達到平衡時,下列敘述錯誤的是(  )
A.若增大A的濃度,平衡體系顏色加深,則說明D是有顏色的氣體
B.若升高溫度,C的百分含量減小,則說明逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C.若增大壓強,平衡不發(fā)生移動,則說明B和D一定都是氣體
D.如果B是氣體,則增大A的濃度會使B的轉(zhuǎn)化率增大
答案 C
6.在密閉容器中,一定條下,進行如下反應(yīng):NO(g)+CO(g) 1/2N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.2 kJ•mol-1,達到平衡后,為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是(  )
A.加催化劑同時升高溫度
B.加催化劑同時增大壓強
C.升高溫度同時充入N2
D.降低溫度同時增大壓強
答案 B
解析 降低溫度雖然能提高NO的轉(zhuǎn)化率,但也降低了反應(yīng)速率,D選項同時采取了降溫和增壓措施,對提高NO的轉(zhuǎn)化率是一致的,但對加快反應(yīng)速率是矛盾的,故D項不能保證滿足題中條。

                  
練基礎(chǔ)落實
1.在某溫度下,反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))在密閉容器中達到平衡,下列說法中正確的是(  )
A.溫度不變,縮小體積,N2的轉(zhuǎn)化率增大
B.溫度不變,增大體積,NH3的產(chǎn)率提高
C.升高溫度,增大體積,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動
D.降低溫度,體積不變,H2的轉(zhuǎn)化率降低
答案 A
解析 本題主要考查溫度對化學(xué)平衡的影響。題給反應(yīng)是一個氣體體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)。溫度不變,縮小體積,平衡向氣體體積縮小(正反應(yīng))方向移動,N2的轉(zhuǎn)化率將增大;溫度不變,增大體積,平衡向氣體體積擴大(逆反應(yīng))方向移動,NH3的產(chǎn)率降低;升高溫度,增大體積,均使平衡向逆反應(yīng)方向移動;降低溫度,體積不變,平衡向正反應(yīng)方向移動,會提高H2的轉(zhuǎn)化率。
2.COCl2(g) CO(g)+Cl2(g);ΔH>0。當(dāng)反應(yīng)達到平衡時,下列措施:①升溫、诤闳萃ㄈ攵栊詺怏w、墼黾覥O的濃度、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.②③⑥ D.③⑤⑥
答案 B
解析 要提高COCl2的轉(zhuǎn)化率,平衡需正向移動。已知可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是一個氣體化學(xué)計量數(shù)之和增大、吸熱的反應(yīng)。故①升溫符合。②恒容通入惰性氣體平衡不移動,不符合要求。③增加CO濃度,平衡逆向移動。④減壓平衡正向移動。⑤催化劑不影響化學(xué)平衡。⑥恒壓下通入惰性氣體相當(dāng)于減壓,平衡正移,故正確答案為B。
3.下列說法正確的是(  )
A.其他條不變,增大某一反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定都增大
B.對于有氣體參加的反應(yīng),其他條不變,增大壓強,體積縮小,體系中各氣體的濃度一定增大
C.對于有氣體參加的反應(yīng),改變壓強使平衡向右移動,生成的氣體的濃度一定增大
D.增大反應(yīng)物的濃度,平衡向右移動,生成物的體積分數(shù)一定增大
答案 B
解析 在平衡體系中,增大某一反應(yīng)物的濃度,該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,對于有氣體參加的反應(yīng),只要增大壓強,各組分濃度同時增大,而減小壓強,各組分濃度同時減小。
4.對于密閉容器中的可逆反應(yīng):mX(g)+nY(s) pZ(g) ΔH<0,達化學(xué)平衡后,改變條,下列表述不正確的是(  )
A.增大壓強,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動
B.通入氦氣,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動
C.增加X或Y的物質(zhì)的量,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動
D.其它條不變,升高溫度,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動
答案 C
解析 由于該反應(yīng)體積變化不明確,故改變壓強不能確定化學(xué)平衡是否移動,A項正確;在恒容條下充入氦氣,沒有改變平衡體系各物質(zhì)的濃度,平衡不移動,B項正確;由于Y為固體,改變其用量不影響化學(xué)平衡,C項不正確;對任何反應(yīng)改變溫度,均改變平衡狀態(tài),故D正確。
5.一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),達到平衡后,溫度不變,將氣體體積縮小到原的一半,當(dāng)達到新平衡時,C的濃度變?yōu)樵?.1倍,則下列敘述正確的是(  )
A.m+n>p+q B.m+n<p+q
C.平衡向逆反應(yīng)方向移動 D.C的體積分數(shù)不變
答案 A
練方法技巧
6.在一體積可變的密閉容器中,加入一定量的X、Y,發(fā)生反應(yīng)mX(g) nY(g) ΔH=Q kJ•mol-1。反應(yīng)達到平衡時,Y的物質(zhì)的量濃度與溫度、氣體體積的關(guān)系如下表所示:

下列說法正確的是(  )
A.m>n
B.Q<0
C.溫度不變,壓強增大,Y的質(zhì)量分數(shù)減少
D.體積不變,溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動
答案 C
解析 由表知,體積不變升高溫度,c(Y)增大,平衡右移,因升高溫度,平衡向吸熱方向移動,說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),Q>0,B、D錯;溫度不變,容器體積增大,即由1 L變?yōu)? L,若平衡不移動,此時c(Y)應(yīng)減小為原一半,現(xiàn)c(Y)比原的一半大,即減壓,平衡向右移動,向氣體體積增大的方向移動,所以m<n,A錯;因為m<n,增大壓強,平衡向左移動,所以Y的質(zhì)量分數(shù)減少,故C正確。
7.下列顏色的變化不能用勒夏特列原理解釋的是(  )
A.紅棕色NO2加壓后顏色先變深,后逐漸變淺
B.在H2、I2和HI組成的平衡體系加壓后,混合氣體顏色變深
C.FeCl3溶液加熱后顏色變深
D.FeCl3和SCN的混合溶液中加入無色SCN溶液,顏色變深
答案 B
解析 A項中2NO2紅棕色 N2O4無色加壓后c(NO2)變大,顏色加深,但加壓使平衡向右移動,顏色又變淺,A正確;B項中H2(g)+I2(g) 2HI(g)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),加壓后,平衡不移動,但體積變小,c(I2)增大,顏色變深,故B錯;C項中Fe3++3H2O Fe(OH)3+
3H+是吸熱反應(yīng),加熱平衡正移,C正確;D項Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,加入SCN-,增大反應(yīng)物濃度,平衡正移,D正確。
8.對于xA(g)+yB(g) zC(g)+wD(g)的平衡體系,當(dāng)升高溫度時,體系的平均相對分子質(zhì)量從26變?yōu)?9,則下列說法中正確的是(  )
A.x+y>z+w,正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
B.x+y>z+w,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
C.x+y<z+w,逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)
D.x+y>z+w,逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
答案 B
解析。絤n,m為定值,增大,則n減小,若x+y>z+w,升溫,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若x+y<z+w,升溫,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
練綜合拓展
9.現(xiàn)有反應(yīng):mA(g)+nB(g) pC(g),達到平衡后,當(dāng)升高溫度時,B的轉(zhuǎn)化率變大;當(dāng)減小壓強時,混合體系中C的質(zhì)量分數(shù)減小,則:
(1)該反應(yīng)的逆反應(yīng)為________熱反應(yīng),且m+n______p(填“>”、“=”或“<”)。
(2)減壓時,A的質(zhì)量分數(shù)__________。(填“增大”、“減小”或“不變”,下同)
(3)若容積不變加入B,則A的轉(zhuǎn)化率__________,B的轉(zhuǎn)化率__________。
(4)若升高溫度,則平衡時B、C的濃度之比c(B)/c(C)將__________。
(5)若加入催化劑,平衡時氣體混合物的總物質(zhì)的量__________。
(6)若B是有色物質(zhì),A、C均無色,則加入C(體積不變)時混合物顏色__________;而維持容器內(nèi)壓強不變,充入氖氣時,混合物顏色__________。(填“變深”、“變淺”或“不變”)
答案 (1)放 > (2)增大 (3)增大 減小
(4)減小 (5)不變 (6)變深 變淺
解析 升高溫度,B的轉(zhuǎn)化率增大,說明正反應(yīng)吸熱,則逆反應(yīng)放熱;減小壓強,C的質(zhì)量分數(shù)減小,則說明平衡左移,則m+n>p。據(jù)此可對以下諸問題作出分析。
10.可逆反應(yīng)3A(g) 3B(?)+C(?) ΔH<0達到化學(xué)平衡后,升高溫度。用“變大”、“變小”、“不變”或“無法確定”。
(1)若B、C都是氣體,氣體的平均相對分子質(zhì)量________;
(2)若B、C都不是氣體,氣體的平均相對分子質(zhì)量____________;
(3)若B是氣體,C不是氣體,氣體的平均相對分子質(zhì)量__________;
(4)若B不是氣體,C是氣體:
①如果A的摩爾質(zhì)量大于C的摩爾質(zhì)量,氣體的平均相對分子質(zhì)量________;
②如果A的摩爾質(zhì)量小于C的摩爾質(zhì)量,氣體的平均相對分子質(zhì)量________。
答案 (1)變大 (2)不變 (3)變大 (4)①變大、谧冃
解析 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量在以g•mol-1為單位時數(shù)值上等于其平均相對分子質(zhì)量,因此可用氣體的m(總)/n(總)推算平均相對分子質(zhì)量的變化,(1)(3)可用此法;對于(2)氣體只有一種,所以不變;對于(4)屬于兩組分氣體混合物,則只要看兩種氣體的比例及摩爾質(zhì)量大小。

        第2時 化學(xué)平衡中的數(shù)形結(jié)合問題


[目標(biāo)要求] 1.能根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的建立和化學(xué)平衡移動原理畫出常見的圖象。 2.會分析常見的關(guān)于化學(xué)平衡的圖象題。


一、表示平衡建立的圖象
1.速率—時間圖

2.濃度—時間圖
以H2(g)+I2(g) 2HI(g)為例,按要求畫出如下圖象:
要求:(1)容積為1 L不變的密閉容器中加入H2(g)、I2(g)各1 mol,平衡時HI為1.2 mol。(2)在1 L密閉容器中加入2 mol HI。

二、表示平衡移動的圖象
1.速率—時間圖
  
(1)如圖①,該平衡向正反應(yīng)方向移動。
此圖是增加反應(yīng)物濃度引起的平衡移動。
(2)如圖②,可能是改變什么條引起的平衡移動?并判斷其對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的特點。可能是升高溫度引起的平衡移動,如果是升高溫度,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);也可能是增大壓強引起的平衡移動,如果是增大壓強,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。
(3)下列哪個反應(yīng)一定不符合圖②__D__。
A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0
B.NH4Cl(aq)+H2O(l) NH3•H2O(aq)+HCl(aq) ΔH>0
C.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0
D.H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH<0
2.溫度、壓強、轉(zhuǎn)化率、時間等之間三重關(guān)系的圖象

由此圖可判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),理由是p1時反應(yīng)達到平衡所用時間短,故p1>p2,從p1、p2的關(guān)系又看出當(dāng)壓強大時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α小,故知該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體總體積增大的反應(yīng)。

                  

知識點一 速率、濃度與時間圖象
1.對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(s) pC(g)+qD(g),反應(yīng)過程中,其他條不變時,產(chǎn)物D的物質(zhì)的量分數(shù)D%與溫度T或壓強p的關(guān)系如下圖,下列說法正確的是(  )

A.降溫可使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動
B.使用合適的催化劑可使D%有所增加
C.化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù):m>p+q
D.B的顆粒越小,正反應(yīng)速率越快,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動
答案 A
2.合成氨反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ•mol-1,在反應(yīng)過程中,正反應(yīng)速率的變化如下圖:

下列說法正確的是(  )
A.t1時升高了溫度 B.t2時使用了催化劑
C.t3時增大了壓強 D.t4時降低了溫度
答案 B
3.在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng):A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0。某研究小組A研究了其他條不變時,改變某一條對上述反應(yīng)的影響,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖,下列判斷一定錯誤的是(  )

A.圖Ⅰ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響,且乙使用的催化劑效率較高
B.圖Ⅰ研究的是壓強對反應(yīng)的影響,且乙的壓強較高
C.圖Ⅱ研究的是溫度對反應(yīng)的影響,且甲的溫度較高
D.圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響,且甲使用的催化劑效率較高
答案 A
解析 本題考查學(xué)生的識圖能力和知識分析能力。催化劑只能改變反應(yīng)速率,改變到達平衡的時間,不能改變平衡,即在一樣的前提條下,到達平衡時各組分的濃度、各組分的物質(zhì)的量分數(shù)不變,所以A錯;壓強增大,速率提高,且壓強增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,B對;溫度升高,速率增大,縮短到達平衡的時間,且溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動,那么B的轉(zhuǎn)化率降低,所以C對;催化劑只能改變速率,不能改變平衡的移動,催化劑效率越高,到達平衡的時間越短,所以D對。
知識點二 速率、濃度、轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的圖象                
4.可逆反應(yīng)mA(g) nB(g)+pC(s) ΔH=Q kJ•mol-1,溫度和壓強的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響分別符合下圖中的兩個圖象,以下敘述正確的是(  )

A.m>n,Q>0 B.m>n+p,Q>0 C.m>n,Q<0 D.m<n+p,Q<0
答案 C
解析 找準(zhǔn)平衡點,即兩曲線交叉點,然后條改變后,根據(jù)v正與v逆的關(guān)系確定平衡移動的方向,得出結(jié)論。
5.在某一容積可變的密閉容器中,可逆反應(yīng)A(g)+B(g) xC(g) ΔH,符合圖象(Ⅰ)所示關(guān)系。由此推斷,對圖象(Ⅱ)的說法不正確的是(  )

A.p3>p4,Y軸表示A的轉(zhuǎn)化率
B.p3>p4,Y軸表示B的質(zhì)量分數(shù)
C.p3>p4,Y軸表示混合氣體的密度
D.p3>p4,Y軸表示混合氣體的平均相對分子質(zhì)量
答案 B
解析 根據(jù)圖Ⅰ中三個狀態(tài)下到達平衡的時間可知T1>T2,p1<p2;溫度從T1降至T2,C的百分含量增大,故正反應(yīng)放熱,ΔH<0;壓強從p1增至p2,C的百分含量增大,故方程式中C的系數(shù)0<x<2,x=1;所以B的質(zhì)量分數(shù)隨溫度升高而增大,隨壓強增大而減小,B項描述與圖Ⅱ不符,A、C、D項描述正確。
6.I2在I溶液中存在下列平衡:

I2(aq)+I-(aq) I-3(aq)
某I2、、I混合溶液中,I-3的物質(zhì)的量濃度c(I-3)與溫度T的關(guān)系如圖所示(曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài))。下列說法不正確的是(  )
A.反應(yīng)I2(aq)+I-(aq)===I-3(aq)的ΔH<0
B.若溫度為T1、T2,反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為1、2,則1>2
C.若反應(yīng)進行到狀態(tài)D時,一定有v正>v逆
D.狀態(tài)A與狀態(tài)B相比,狀態(tài)A的c(I2)大
答案 D
解析 由圖象知:c(I-3)隨溫度升高而減小,故該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,A正確;升高溫度,可逆反應(yīng)逆向移動,反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)減小,即1>2,B正確;反應(yīng)進行到狀態(tài)D時,c(I-3)<c平(I-3),故可逆反應(yīng)正向進行的程度大,即v正>v逆,C正確;狀態(tài)A?→狀態(tài)B,c(I-3)減小,化學(xué)平衡逆向移動,c(I2)增大,即狀態(tài)B的c(I2)大,D錯誤。

                   

練基礎(chǔ)落實
1.如圖是可逆反應(yīng)A+2B 2C+3D的化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡隨外界條改變(先降溫后加壓)而變化的情況。由此可推斷(  )

A.正反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.D可能是氣體
C.逆反應(yīng)是放熱反應(yīng) D.A、B、C、D均為氣體
答案 A
解析 降溫后v′正>v′逆,平衡向正反應(yīng)方向移動,證明正反應(yīng)放熱,加壓后v″正>v″逆,平衡向正反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)體積減小,D不可能是氣體。
2.有一化學(xué)平衡:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如圖是表示A的轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系,分析下圖可以得出的正確結(jié)論是(  )

A.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),且m+n>p+q
B.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),且m+n<p+q
C.正反應(yīng)是放熱反應(yīng),且m+n>p+q
D.正反應(yīng)是放熱反應(yīng),且m+n<p+q
答案 A
解析 此題是兩個條同時對化學(xué)平衡產(chǎn)生影響的圖象。先固定一個條不變,分析另一個條變化對平衡的影響,得出一個結(jié)論,然后再固定這個條不變,分析另一條變化對平衡的影響。溫度不變,壓強越大,A的轉(zhuǎn)化率越高,得出:m+n>p+q;壓強不變,溫度越高,A的轉(zhuǎn)化率越大,得出:正反應(yīng)吸熱。
3.汽車尾氣凈化中的一個反應(yīng)如下:
NO(g)+CO(g) 12N2(g)+CO2(g)
ΔH=-373.4 kJ•mol-1
在恒容的密閉容器中,反應(yīng)達到平衡后,改變某一條,下列示意圖正確的是(  )

答案 C
解析 對于放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,值減小,CO的轉(zhuǎn)化率降低,A、B錯誤;溫度不變,值不變,C正確;增加N2的量,平衡向逆反應(yīng)方向移動,NO的轉(zhuǎn)化率降低,D錯誤。
4.反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57 kJ•mol-1,在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(  )

A.A、C兩點的反應(yīng)速率:A>C
B.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺
C.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法
D.A、C兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量:A>C
答案 C
解析 A、C兩點溫度相同而壓強不同,增壓平衡逆向移動,NO2的體積分數(shù)減小,但增壓也會增大濃度,反應(yīng)速率:A<C,顏色還是C深(濃度大);由于平衡逆向移動,氣體分子數(shù)減少,根據(jù)=m/n,氣體的平均相對分子質(zhì)量A<C;故A、B、D均錯。

練方法技巧

5.取五等份NO2,分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):
2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0
反應(yīng)相同時間后,分別測定體系中NO2的百分含量(NO2%),并作出其隨反應(yīng)溫度(T)變化的關(guān)系圖。下列示意圖中,可能與實驗結(jié)果相符的是(  )

A.①② B.②③ C.①③ D.②④
思路點撥:解答時注意以下兩點:
(1)反應(yīng)相同時間,反應(yīng)可能達平衡或未達平衡。
(2)該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)。
答案 D
解析 在恒容狀態(tài)下,在五個相同的容器中同時通入等量的NO2,反應(yīng)相同時間。那么則有兩種可能,一是已達到平衡狀態(tài),二是還沒有達到平衡狀態(tài),仍然在向正反應(yīng)方向移動。假若,5個容器在反應(yīng)相同時間下,均已達到平衡,因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動,NO2的百分含量隨溫度升高而升高,所以B正確;假若,5個容器中有未達到平衡狀態(tài)的,那么溫度越高,反應(yīng)速率越大,會出現(xiàn)溫度高的NO2轉(zhuǎn)化得快,導(dǎo)致NO2的百分含量少的情況。在D中,圖中的轉(zhuǎn)折點為平衡狀態(tài),轉(zhuǎn)折點左側(cè)為未平衡狀態(tài),右側(cè)為平衡狀態(tài),D正確。
6.反應(yīng)a(g)+bN(g) cP(g)+dQ(g)達到平衡時,的體積分數(shù)y()與反應(yīng)條的關(guān)系如下圖所示。其中z表示反應(yīng)開始時N的物質(zhì)的量與的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是(  )

A.同溫同壓z時,加入催化劑,平衡時Q的體積分數(shù)增加
B.同壓同z時,升高溫度,平衡時Q的體積分數(shù)增加
C.同溫同z時,增加壓強,平衡時Q的體積分數(shù)增加
D.同溫同壓時,增加z,平衡時Q的體積分數(shù)增加
答案 B
解析 由圖象可知的體積分數(shù)隨著溫度升高而減小,因此正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。催化劑只能改變反應(yīng)達到平衡所需的時間,而對化學(xué)平衡移動無影響。升高溫度平衡正向移動,因此Q的體積分數(shù)增加。比較兩圖可知同溫時增加壓強,化學(xué)平衡逆向移動,Q的體積分數(shù)減小。同溫同壓時增加z,平衡時Q的體積分數(shù)不一定減小,因為N的物質(zhì)的量增加不定,因此A、C、D選項錯誤,只有B正確。
練綜合拓展
7.如圖,甲、乙、丙分別表示在不同條下可逆反應(yīng)A(g)+B(g) xC(g)的生成物C在反應(yīng)混合物中的百分含量w(C)和反應(yīng)時間(t)的關(guān)系。

(1)若甲圖中兩條曲線分別表示有催化劑和無催化劑的情況,則________曲線表示無催化劑時的情況,原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(2)若乙圖表示反應(yīng)達到平衡后分別在恒溫恒壓條下和恒溫恒容條下充入氦氣后的情況,則________曲線表示恒溫恒容的情況,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)根據(jù)丙圖可以判斷該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng),化學(xué)計量數(shù)x的值________。
答案 (1)b b達到平衡所用時間長,說明b的反應(yīng)速率小于a
(2)a a中充入氦氣,w(C)不變,平衡不移動
(3)吸 大于2(>2)或大于等于3(≥3)
解析 (1)催化劑能夠加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)達到平衡時的時間,所以a曲線表示有催化劑時的情況,b曲線表示無催化劑時的情況。
(2)恒溫恒容條下,向平衡體系中通入稀有氣體,平衡不移動;恒溫恒壓條下,向平衡體系中通入稀有氣體,平衡向體積增大的方向移動。
(3)由丙圖可知,恒壓條下,升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);恒溫條下,增大壓強,平衡向逆反應(yīng)方向進行,所以正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng),x>2。
8.在一容積為2 L的密閉容器內(nèi)加入0.2 mol的N2和0.6 mol 的H2,在一定條下發(fā)生如下反應(yīng):
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。反應(yīng)中NH3的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示:

(1)根據(jù)圖示,計算從反應(yīng)開始到平衡時,平均反應(yīng)速率v(NH3)為
________________________________________________________________________。
(2)反應(yīng)達到平衡后,第5分鐘末,保持其它條不變,若改變反應(yīng)溫度,則NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為___________________________________________________________。
a.0.20 mol•L-1 b.0.12 mol•L-1 c.0.10 mol•L-1 d.0.08 mol•L-1
(3)反應(yīng)達到平衡后,第5分鐘末,保持其它條不變,若只把容器的體積縮小一半,平衡______________________移動(填“向逆反應(yīng)方向”、“向正反應(yīng)方向”或“不”),化學(xué)平衡常數(shù)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后,若在第8分鐘末達到新的平衡(此時NH3的濃度約為0.25 mol•L-1)。請在圖中畫出第5分鐘末到達新平衡時NH3濃度的變化曲線。
答案 (1)0.025 mol•L-1•min-1 (2)ac
(3)向正反應(yīng)方向 不變
(4)

解析 (1)由圖象知:v(NH3)=Δct=0.1 mol•L-14 min=0.025 mol•L-1•min-1。
(2)合成氨的反應(yīng)為可逆反應(yīng),不可能進行到底,根據(jù)反應(yīng)方程式和題給數(shù)據(jù),NH3濃度的最大值為:0.4 mol2 L=0.2 mol•L-1,在改變溫度后,平衡要移動,達新的平衡后NH3的濃度肯定不是0.1 mol•L-1。
(3)縮小體積,相當(dāng)于增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,由于溫度未變,平衡常數(shù)不變。
(4)在5分鐘末將容積減小一半,c(NH3)瞬間增大為原的二倍,在8分鐘末建立新平衡,圖象見答案。
9.某溫度時,在2 L密閉容器中氣態(tài)物質(zhì)X和Y反應(yīng)生成氣態(tài)物質(zhì)Z,它們的物質(zhì)的量隨時間的變化如下表所示。
t/minX/molY/molZ/mol
01.001.000.00
10.900.800.20
30.750.500.50
50.650.300.70
90.550.100.90
100.550.100.90
140.550.100.90
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在該題圖中相應(yīng)位置上畫出X、Y、Z的物質(zhì)的量(n)隨時間(t)變化的曲線:

(2)體系中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________;
(3)列式計算該反應(yīng)在0~3 min時間內(nèi)產(chǎn)物Z的平均反應(yīng)速率:
__________________________;
(1)該反應(yīng)達到平衡時反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率α等于__________________________;


(5)如果該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。改變實驗條(溫度、壓強、催化劑)得到Z隨時間變化的曲線①、②、③(如上圖所示),則曲線①、②、③改變的實驗條分別是:
①________;②________;③________。
答案
(1)

(2)X+2Y 2Z
(3)v(Z)=ΔcZΔt=ΔnZV•Δt=0.5 mol2 L×3 min=0.083 mol•L-1•min-1
(4)45%
(5)升高溫度 加入催化劑 增大壓強
解析 (1)畫出對應(yīng)的點直接連接起即可。
(2)由0~1 min時,Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=1∶2∶2知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:X+2Y 2Z。
(3)v(Z)=ΔcZΔt=ΔnZV•Δt=0.5 mol2 L×3 min=0.083 mol•L-1•min-1
(4)X的轉(zhuǎn)化率α=ΔnXnX初×100%=1.00-0.55mol1.00 mol×100%=45%。
(5)由題中圖象知:平衡時,①曲線平衡時所用時間比原平衡時(9 min)短,且生成Z的量減少,故①曲線改變的條是升高溫度;②曲線的Z的物質(zhì)的量與原平衡時相同,但達到平衡的時間縮短為1 min,故②曲線改變的條是加入催化劑;③曲線平衡時所用時間比原平衡時(9 min)短,且生成Z的量增加,故③曲線改變的條是增大壓強。

            第3時 等效平衡

[目標(biāo)要求] 1.理解等效平衡的概念。2.能夠判斷并建立等效平衡。


一、等效平衡的含義
 在一定條下(恒溫恒容或恒溫恒壓),對同一可逆反應(yīng)體系,起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同,而達到化學(xué)平衡時,同種物質(zhì)的百分含量相同,這樣的平衡稱為等效平衡。
二、等效平衡的分類
(1)對于恒溫、恒容條下的體積可變的反應(yīng)
如果按方程式中的化學(xué)計量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量與對應(yīng)組分的起始加入量相同,則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。
結(jié)果:達到平衡后,各組分的百分含量及各組分的濃度都是相等的。
例如,一定條下的可逆反應(yīng):
   2SO2。2   2SO3
① 2 mol 1 mol 0 mol
② 0 mol 0 mol 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
                 
上述三種配比,按方程式的計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則SO2均為2 mol、O2均為1 mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。
(2)對于恒溫、恒容條下的體積不變反應(yīng)以及恒溫、恒壓的可逆反應(yīng)(無論體積可變或不變)
如果按方程式的化學(xué)計量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量比與對應(yīng)組分的起始加入量比相同,則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。
結(jié)果:達到平衡后,各組分的百分含量相同,但各組分的濃度并不一定相同。
例如:
H2(g)+ I2(g) 2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0 mol
② 2 mol 2 mol 1 mol
上述兩種配比,按方程式中化學(xué)計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,兩種情況下H2(g)與I2(g)的物質(zhì)的量比均為1∶1,因此上述兩種情況建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。

知識點一 恒溫、恒容條下的等效平衡
1.已知在等溫、等容條下,有如下可逆反應(yīng):2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g),F(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡,途徑Ⅰ:A、B的起始濃度均為2 mol•L-1;途徑Ⅱ:C、D的起始濃度分別為6 mol•L-1和2 mol•L-1。下列敘述正確的是(  )
A.Ⅰ、Ⅱ兩種途徑最終達到平衡時,體系內(nèi)混合氣體的濃度相同
B.Ⅰ、Ⅱ兩種途徑最終達到平衡時,體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同
C.達到平衡時,Ⅰ途徑的反應(yīng)速率v1等于Ⅱ途徑的反應(yīng)速率v2
D.達到平衡時,Ⅰ途徑混合氣體的密度與Ⅱ途徑混合氣體的密度相等
答案 B
解析 該反應(yīng)的條是在等溫等容條下,且該反應(yīng)前后氣體體積不變。由于途徑Ⅱ相當(dāng)于A、B的起始濃度均為4 mol•L-1建立平衡體系,故平衡時各組分的體積百分含量應(yīng)與Ⅰ相同,但各組分的濃度以及混合氣體的密度則為Ⅰ的兩倍。
2.在1 L密閉容器中通入2 mol NH3,在一定溫度下發(fā)生反應(yīng):2NH3 N2+3H2,達平衡時,N2的物質(zhì)的量分數(shù)為a%,維持容器的體積和溫度不變,分別通入下列幾組物質(zhì),達到平衡時,容器內(nèi)N2的物質(zhì)的量分數(shù)仍為a%的是(  )
A.3 mol H2和1 mol NH3
B.2 mol NH3和1 mol N2
C.2 mol N2和3 mol H2
D.0.1 mol NH3、0.95 mol N2、2.85 mol H2
答案 D
解析 由題意可知,是在恒溫恒容下的等效平衡,應(yīng)滿足投料相等,利用極限轉(zhuǎn)化法可將各項中物質(zhì)轉(zhuǎn)化成第一種情況中NH3的物質(zhì)的量比較:
A.1 mol NH3 3 mol H2  B.2 mol NH3 1 mol N2
C.2 mol NH3 1 mol N2  D中2 mol NH3,故答案為D。
3.一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g) 3C(g),若反應(yīng)開始時充入2 mol A和2 mol B,達平衡后A的體積分數(shù)為a%。其他條不變時,若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分數(shù)大于a%的是(  )
①2 mol C
②2 mol A、1 mol B和1 mol He(不參加反應(yīng))
③1 mol B和1 mol C
④2 mol A、3 mol B和3 mol C                  
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
答案 A
解析 將選項中的各種配比全部轉(zhuǎn)化為起始時A和B的物質(zhì)的量并與題給平衡進行對比分析:
起始時物質(zhì)的量mol 2A(g)+ B(g) 3C(g) 平衡時φA
已知 2 2 0 a%
A 43 23 0 >a%
B 2 1 0 >a%
C 23 43 0 <a%
D 4 4 0 =a%                 
由于是在恒容條下,所以②選項中的1 mol He對平衡無影響。由于反應(yīng)2A(g)+B(g) 3C(g)是一個氣體體積不變的反應(yīng),因此當(dāng)n(A)∶n(B)=1∶1時即與“已知”構(gòu)成等效平衡,平衡時φ(A)=a%,如選項④;當(dāng)n(A)∶n(B)>1時,必然A的體積分數(shù)增加,φ(A)>a%,如選項①、②;當(dāng)n(A)∶n(B)<1時,B的體積分數(shù)增加,φ(A)<a%,如選項③。
知識點二 恒溫、恒壓條下的等效平衡
4.將3 mol A和1 mol B混合于一體積可變的密閉容器P中,以此時的溫度、壓強和體積作為起始條,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g),達到平衡時C的濃度為ω mol•L-1。保持溫度和壓強不變,按下列四種配比充入容器P中,平衡后C的濃度仍為ω mol•L-1的是(  )
A.6 mol A+2 mol B
B.3 mol A+1 mol B+2 mol C
C.2 mol C+1 mol B+1 mol D
D.1 mol C+2 mol D
答案 A
解析 在恒溫恒壓下,只要n(A)∶n(B)=3∶1或n(C)∶n(D)=2∶1,達到平衡時就均為同一平衡狀態(tài),即滿足等效平衡的條。答案為A。
5.某溫度下,在一容積可變的容器中,反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g)達到平衡時,A、B和C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強不變,對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整,可使平衡右移的是(  )
A.均減半 B.均加倍 C.均增加1 mol D.均減少1 mol
答案 C
解析 由題意可知,本題為恒溫恒壓的等效平衡,要求投料時為等比。由于A、B等比例加入各物質(zhì),則平衡不移動。將C、D拆解分析。
若按比例增加、減少投料:
C增加:2A(g)。(g)  2C(g)
1 mol 0.5 mol 1 mol
再加0.5 mol B平衡右移。
D減少:2A(g)。(g)   2C(g)
1 mol 0.5 mol 1 mol
再減少0.5 mol B,則平衡左移!                 
6.恒溫、恒壓下,在一個可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g) C(g)
(1)若開始時放入1 mol A和1 mol B,達到平衡后,生成a mol C,這時n(A)為________ mol。
(2)若開始時放入3 mol A和3 mol B,達到平衡后,生成n(C)為________ mol。
(3)若開始時放入x mol A、2 mol B和1 mol C,達到平衡后,A和C的物質(zhì)的量分別是y mol和3a mol,則x=________,y=________。平衡時,n(B)________(選填一個編號),并寫出作出此判斷的理由________________________________________________________。
(甲)大于2 mol (乙)等于2 mol (丙)小于2 mol
(丁)可能大于、等于或小于2 mol
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次到達平衡后,C的物質(zhì)的量分數(shù)是________。
答案 (1)1-a (2)3a (3)2 3-3a (丁) 若3a>1,B的物質(zhì)的量小于2 mol;若3a=1,B的物質(zhì)的量等于2 mol;若3a<1,B的物質(zhì)的量大于2 mol (4)a2-a

                  
練基礎(chǔ)落實
1.在相同溫度和壓強下,對反應(yīng)CO2(g)+H2(g)??CO(g)+H2O(g)進行甲、乙、丙、丁四組實驗,實驗開始時放入容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量見下表

上述四種情況達到平衡后,n(CO)的大小順序是(  )
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙
C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲
答案 A
解析 本題主要考查外界條對化學(xué)平衡的影響及等效平衡問題。解題時應(yīng)注意該反應(yīng)及反應(yīng)的特點,即反應(yīng)前后氣體體積不變,同時要明確等效平衡的條。把丙中a mol CO和a mol H2O按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2也分別為a mol,則甲與丙是等量等效,則達平衡時,n(CO)應(yīng)相等;把丁中a mol CO和a mol H2O按化學(xué)計量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2,則起始時丁中CO2為2a mol、H2為a mol,則與乙等量等效,到達平衡時n(CO)相等。乙與甲相比相當(dāng)于在甲的平衡中又加入了a mol的CO2,導(dǎo)致平衡正移,則平衡時n(CO)乙>n(CO)甲,故選A。
2.對反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g),在恒溫的容器中,欲使cNO2cN2O4比值增大,在溫度不變時應(yīng)采取(  )
A.體積不變,增加NO2的物質(zhì)的量
B.體積不變,增加N2O4的物質(zhì)的量
C.使體積擴大到原的2倍
D.使體積不變充入N2
答案 C
解析 體積不變無論是增加NO2物質(zhì)的量還是增加N2O4的物質(zhì)的量,從效果上講,都相當(dāng)于增大壓強,平衡右移,NO2相對含量減小,N2O4相對增多,故A、B錯;C項等效于減小壓強,C正確;需要注意的是B項單從平衡移動角度看,因c(N2O4)變大,使v正<v逆,平衡應(yīng)左移。也就是平衡移動這一過程變化和結(jié)果是兩回事。
3.在一密閉的容器中充入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g) xC(g),達到平衡后,C的體積分數(shù)為w%;若維持容器的容積和溫度不變,按起始物質(zhì)的量A:0.6 mol、B:0.3 mol、C:1.4 mol充入容器,達到平衡后,C的體積分數(shù)仍為w%,則x的值為(  )
A.只能為2 B.只能為3
C.可能為2,也可能為3 D.無法確定
答案 C
解析 這是一道關(guān)于在恒溫恒容條下的等效平衡問題,應(yīng)該包括兩種情況。若x等于3,則這一反應(yīng)是一個前后氣體體積不變的類型,因此只要滿足第二種投料方式中按化學(xué)計量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與第一種投料方式相等即可達到等效平衡。若x不等于3,則須滿足第二種投料方式中通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與第一種投料方式完全相等,才能使兩平衡等效。
4.在一真空密閉容器中盛有1 mol PCl5,加熱到200 ℃,發(fā)生反應(yīng):PCl5(g) PCl3(g)
+Cl2(g),反應(yīng)達到平衡時,PCl5在混合氣體中的體積分數(shù)為m%,若在相同的溫度和相同的容器中,起始時加入2 mol PCl5,反應(yīng)達到平衡時,PCl5在混合氣體中的體積分數(shù)為n%,則m和n的關(guān)系正確的是(  )
A.m>n B.m<n C.m=n D.無法比較
答案 B
解析 設(shè)計如下等效平衡模型:

在上述模型中,①和②互為等效平衡,平衡混合氣體中PCl5的體積分數(shù)為m%。③達到平衡時,PCl5體積分數(shù)為n%,從②到③,由于增大壓強,平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以,PCl5在平衡混合氣體中的體積分數(shù)增大。即:n>m,B選項正確。

練方法技巧

5.一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g) 3C(g),若反應(yīng)開始時充入2 mol A和2 mol B,達平衡后A的體積分數(shù)為a%。其他條不變時,若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分數(shù)小于a%的是(  )
A.2 mol C
B.2 mol A和1 mol B
C.1 mol B和1 mol C
D.2 mol A、3 mol B和3 mol C
答案 C
解析 由于壓強改變對平衡移動無影響,故平衡后A的體積分數(shù)只與起始加入的A、B物質(zhì)的量之比有關(guān)。假設(shè)反應(yīng)都向逆反應(yīng)進行到底,按四種配比加入起始物質(zhì),可等效轉(zhuǎn)換成起始加入A、B的物質(zhì)的量之比為:
A.n(A)∶n(B)=2∶1 B.n(A)∶n(B)=2∶1
C.n(A)∶n(B)=1∶2 D.n(A)∶n(B)=1∶1
平衡后A的體積分數(shù)為a%時,起始加入的A、B物質(zhì)的量之比為1∶1。若平衡后A的體積分數(shù)小于a%,則起始加入A、B的物質(zhì)的量之比應(yīng)小于1∶1。
點撥:等效平衡問題一般涉及的是氣體參加的反應(yīng)。解決問題時同學(xué)們?nèi)菀壮霈F(xiàn)下面兩個錯誤:(1)忽略了反應(yīng)條對等效平衡的限制作用。(2)不注意反應(yīng)類型的特殊性,即等體反應(yīng)和非等體反應(yīng)的等效平衡建立的限制條是不同的。
6.已知:H2(g)+I2(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0.1 mol,乙中加入HI 0.2 mol,相同溫度下分別達到平衡。欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度,應(yīng)采取的措施是(  )
A.甲、乙提高相同溫度
B.甲中加入0.1 mol He,乙不變
C.甲降低溫度,乙不變
D.甲增加0.1 mol H2,乙增加0.1 mol I2
答案 C
解析 0.2 mol HI相當(dāng)于H2、I2各0.1 mol,所以甲、乙在題述情況下達到的平衡是等效的。A項,甲、乙提高相同溫度,仍等效;B項,甲中加入0.1 mol He對反應(yīng)無影響;C項,甲降低溫度,平衡右移,HI的濃度增大;D項,甲增加0.1 mol H2,乙增加0.1 mol I2,平衡都向右移動,HI的濃度都增大。
點撥:任何一個可逆反應(yīng)體系,在相同條下從不同的狀態(tài)開始,只要達到平衡時的條(溫度、壓強、濃度)完全相同,則可以形成等效平衡。我們在解題中若遇到將兩個狀態(tài)進行比較這類問題,可以“虛擬”一個中間過程,如一個容器、一個隔板等,然后再進行比較。

綜合拓展

7.某溫度下,密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2,使之反應(yīng)合成NH3,平衡后,測得NH3的體積分數(shù)為n0,如果溫度不變,只改變起始加入量,使反應(yīng)平衡后NH3的體積分數(shù)為n0,若N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別用x、y、z表示。
Ⅰ.恒溫恒容條下
①若x=0,y=0,則z=________。
②若x=0.75 mol,則y=______,z=________。
③x、y、z滿足的一般條是______________________________________________。
Ⅱ.恒溫恒壓條下,上述結(jié)論又如何?
答案 Ⅰ.①2 mol、2.25 mol 0.5 mol
③2x+z=2,2y+3z=6
Ⅱ.①z為大于0的任意值 ②2.25 mol z為任意值
③x∶y=1∶3,z為任意值,或x或y均等于0,z為大于0的任意值。
解析 本題起始狀態(tài)不同,但最終NH3的百分含量相同,即最終各平衡是等效的。恒溫恒容條下,“一邊倒”后,對應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等即可,例如“左倒”后,都是1 mol N2和3 mol H2,故①x=0,y=0,則z=2 mol;②若x=0.75 mol,則y=2.25 mol,z=0.5 mol;③“左倒”后,生成的N2為z2 mol,生成的H2為3z2 mol,所以x+z2=1,y+3z2=3。還可以用原子守恒:2x+z=2(N守恒);2y+3z=6(H守恒)。恒溫恒壓下,“一邊倒”后,求得N2、H2物質(zhì)的量之比為1∶3即可。因為N2、H2、NH3的計量數(shù)之比為1∶3∶2,所以x=0,y=0,則z為大于0的任意值;x=0.75 mol,則y=2.25 mol,z為任意值;x∶y=1∶3;z為任意值,若x與y均等于0,z為大于0的任意值。
8.在恒溫容器中加入1 mol N2和3 mol H2,達到平衡時NH3的體積分數(shù)為m%。若N2、H2、NH3的起始加入量分別為x mol、y mol、z mol,達到平衡時NH3的體積分數(shù)仍為m%。
(1)該容器恒容,則x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系是
________________________________________________________________________。
(2)該容器恒壓,則x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系是
________________________________________________________________________,
設(shè)前者達到平衡時生成NH3 a mol,則后者達到平衡時生成NH3________mol(用a、x、z表示)。
答案 (1)x+z/2=1且y+3z/2=3
(2)(2x+z)/(2y+3z)=1/3 (x+z/2)a mol
解析 解法一:極限法
N2   +  3H2   2NH3
起點1: 1 mol 3 mol 0
起點2: x mol y mol z mol
逆推: (x+z/2) mol (y+3z/2) mol 0
(1)根據(jù)題意,兩起點達到平衡時,NH3的量相等,而化學(xué)平衡的建立只與條(溫度、濃度、壓強)有關(guān),與途徑無關(guān),故將起點2“推回”至與起點1相同時(即將z mol NH3完全分解,如上所示),N2與H2的量應(yīng)分別與起點1完全相同,這樣兩者達到平衡時N2、H2、NH3的量才完全相同,故x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系如下:x+z/2=1且y+3z/2=3。
(2)根據(jù)題意,兩起點達到平衡時,NH3的物質(zhì)的量分數(shù)相等,故只需“一邊推”后,兩者的投料比相等即可,故x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系如下:
1 mol∶3 mol=(x+z/2)mol∶(y+3z/2)mol
即:(x+z/2)mol/(y+3z/2)mol=1/3
因為“一邊推”后,后者的N2為前者的(x+z/2)倍,故平衡時生成的NH3也為前者的(x+z/2)倍,即(x+z/2)a mol
解法二:原子守恒法
(1)因為起點1與起點2達到平衡時各組分的量分別相等,故各原子的物質(zhì)的量也應(yīng)分別相等,利用原子守恒有:
2x+z=1×2(N原子守恒)
2y+3z=3×2(H原子守恒)
(2)因為起點1與起點2達到平衡時各組分的體積分數(shù)分別相等,故各原子的物質(zhì)的量之比也應(yīng)分別相等,故:
起點1中:n(N)/n(H)=(1×2)/(3×2)=1/3
起點2中:n(N)/n(H)=(2x+z)/(2y+3z)得(2x+z)/(2y+3z)=1/3
又因為后者N原子是前者N原子的(2x+z)/2倍,所以生成NH3為(x+z/2)a mol。



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