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第2课时 影响化学平衡的因素
一、化学平衡的移动
1.含义。
在一定条件下,当一个可逆反应达到平衡后,如果改变
浓度 、 压强 、 温度 等反应条件,原来的平衡状态会被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡,这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
2.图示。
微思考1 改变条件,v正、v逆均改变,平衡一定移动吗
提示:不一定。v正、v逆均改变后不再相等则平衡发生移动,但如果是同等程度改变,改变后满足v正=v逆,则平衡不发生移动。
微判断1 (1)化学平衡移动的根本原因在于v正不等于v逆。
( )
(2)改变外界条件,引起v正>v逆时,化学平衡向反应速率小的方向即逆反应方向移动。( )
√
×
二、外界条件对化学平衡的影响
1.浓度对化学平衡的影响。
(1)按表中实验操作步骤完成实验,观察实验现象,将有关实验现象及其结论填入表中:
(2)影响规律。
①增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向 正反应 方向移动。
②减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向 逆反应 方向移动。
(3)利用浓度商Q与平衡常数K的大小关系判断平衡移动方向。
①当Q = K时,可逆反应处于 平衡 状态,v正=v逆;
②当Q < K时,化学平衡向正反应方向移动,直至达到新的平衡状态,v正>v逆;
③当Q > K时,化学平衡向逆反应方向移动,直至达到新的平衡状态,v正
(1)用50 mL注射器吸入20 mL NO2和N2O4的混合气体,按表中实验操作步骤完成实验,观察实验现象,将有关实验现象及其结论填入表中:
(2)影响规律。
当其他条件不变时:
①若为体积不等的反应,如2NO2(g) N2O4(g):
增大压强(减小容器的容积),平衡向气体体积 缩小 的方向移动;
减小压强(增大容器的容积),平衡向气体体积 增大 的方向移动。
②若为等体积反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g):
增大压强时,v正、v逆同等程度地增大;减小压强时,v正、v逆同等程度地减小,平衡均 不发生 移动。
微思考2 对于只有固体或液体参加的反应,体系压强的改变能使化学平衡状态发生变化吗
提示:不能。
3.温度对化学平衡的影响。
(1)按表中实验步骤要求完成实验,观察实验现象,填写下表:
(2)影响规律。
①升高温度,平衡向 吸热 反应的方向移动;
②降低温度,平衡向 放热 反应的方向移动。
4.勒夏特列原理。
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够 减弱 这种改变的方向移动。
5.催化剂对化学平衡的影响规律。
当其他条件不变时,催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成,但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
微判断2 (1)合成氨反应,使用催化剂可以促进平衡向生成氨的方向移动,因此可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。( )
(2)若改变外界条件,引起化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定变大。( )
(3)在平衡体系FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl中加入少量铁粉,平衡向左移动,溶液的颜色变浅。( )
(4)对于平衡体系2NO2(g) N2O4(g),压缩容器容积,增大压强,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅。( )
×
×
√
×
微训练1.现有反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0。下图表示从反应开始到t1 时刻达到平衡,在t2时刻由于条件变化使平衡破坏,到t3时刻又达平衡。则在图中t2时刻改变的条件可能是
( )。
A.增大压强
B.使用了催化剂
C.降低温度
D.减小了X或Y的浓度
答案:C
解析:增大压强,平衡不移动,改变条件瞬间X、Y、Z的浓度应增大,A项错误;使用了催化剂,平衡不移动,X、Y、Z的浓度应不变,B项错误;该反应ΔH<0,降低温度,平衡向正反应方向移动,X或Y的浓度降低,Z的浓度增大,图像符合,C项正确;若减小X或Y的浓度,平衡向逆反应方向移动,Z的浓度应减小,D项错误。
2.已知FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,达到平衡后,进行下列操作,平衡怎样移动
(1)加入少量FeCl3固体:平衡 移动。
(2)加入少量KSCN固体:平衡 移动。
(3)加入少量KCl固体:平衡 移动,其理由是 。
答案:(1)正向
(2)正向
(3)不 K+和Cl-不参加反应,溶液中Fe3+、SCN-浓度不变
解析:分析给出的化学方程式可知,反应的本质是
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3。
(1)加入少量FeCl3固体,溶液中Fe3+浓度增大,即增大了反应物的浓度,故平衡正向移动。
(2)加入少量KSCN固体,溶液中SCN-浓度增大,即增大了反应物的浓度,平衡正向移动。
(3)加入少量KCl固体,溶液中Fe3+、SCN-浓度不变,K+和Cl-不参加反应,即不影响反应物、生成物的浓度,故化学平衡不移动。
一、认识化学平衡图像
问题探究
可逆反应在一定条件下达到的化学平衡状态是有条件的,若外界条件改变引起正反应速率和逆反应速率的改变,并且两者改变的程度不相等,则原来的化学平衡状态会被破坏,将在新的条件下建立新的化学平衡状态,即发生化学平衡的移动。
1.某一可逆反应,一定条件下达到了化学平衡状态。若化学反应速率改变,化学平衡是否一定发生移动 若平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改变
提示:化学反应速率改变,平衡不一定移动。若速率改变后,v正=v逆,平衡不移动;若v正≠v逆,则平衡发生移动。若平衡发生移动,说明v正≠v逆,即化学反应速率一定发生改变。
2.化学反应达到平衡后,改变温度平衡是否一定发生移动
提示:是。只要升高温度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态下的反应速率,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,新平衡状态下的反应速率一定小于原平衡状态下的反应速率,化学平衡向放热反应方向移动。
归纳总结
1.应用v-t图像分析外界因素对化学平衡的影响。
以mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0且m+n
①增大反应物A或B的浓度,v正增大的瞬间,
v逆保持不变,v'正>v'逆,平衡向正反应方向移
动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆
均变大。如图1所示。
图1
②减小生成物C的浓度,v逆减小的瞬间,v正保持不变,v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图2所示。
图2
③减小反应物A或B的浓度,v正减小的瞬间,v逆保持不变,
v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图3所示。
图3
④增大生成物C的浓度,v逆增大的瞬间,v正保持不变,v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图4所示。
图4
(2)压强和温度。
①增大压强(减小容器的容积)或升高温度,v正、v逆均瞬间变大,且v'逆(即v'减、v'吸)大于v'正(即v'增、v'放),平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图5所示。
图5
②减小压强(增大容器的容积)或降低温度,v正、v逆均瞬间变小,且v'逆(即v'减、v'吸)小于v'正(即v'增、v'放),平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图6所示。
图6
③对于反应mA(g)+nB(g) pC(g) 若m+n=p,当反应达到平衡后,其他条件不变,在t1时刻改变压强,图像如图7所示。
(3)使用催化剂(通常指正催化剂),v正、v逆均瞬间变大,且v'正=v'逆,平衡不移动。如图8所示。
图8
2.识别化学平衡图像的方法。
(1)看图像:一看面,即横坐标和纵坐标的含义;二看线,即线的斜率或者趋势;三看点,即曲线上的特殊点,如起点、拐点、交点、终点;四看辅助线,根据需要添加等温线、等压线、平衡线等。如图9所示。
图9
(2)想规律、作判断:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律,根据图像中表达的关系与规律相对比,作出符合题目要求的判断。
3.解答化学平衡图像题的常用原则。
以可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)为例说明。
(1)“定一议二”原则。
在化学平衡图像中,包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的三个量,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系;确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系。
(2)“先拐先平,数值大”原则。
在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(图10)或表示的压强较大(图11)。
图10
图11
图10表示T2>T1。升高温度,平衡时C的质量分数减小,故平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应。
图11表示p1c。
典例剖析
【例1】已知:①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0;
②2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH>0。
其中v-t图像为
(1)对于反应①,
t1时刻改变的条件为 ;
t2时刻改变的条件为 。
(2)对于反应②,
t1时刻改变的条件为 ;
t2时刻改变的条件为 。
答案:(1)增大压强 降低温度 (2)升高温度 减小压强
解析:t1时刻反应速率增大,说明是升高温度或增大压强;而t2时刻反应速率减小,说明是降低温度或减小压强。
【拓展延伸】 根据上题,对于反应①,以上条件的改变对反应物转化率有什么影响
答案:对于反应①,增大压强或降低温度,平衡正向移动,反应物转化率增大;升高温度或减小压强,平衡逆向移动,反应物转化率减小。
学以致用
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,
下列分析正确的是( )。
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂的催化效率比乙的高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
答案:B
解析:A项,图Ⅰ改变的条件应是增大压强;B项,由于同等程度地增大正、逆反应速率,所以应是加入了催化剂;C项,由于平衡发生了移动,所以改变的条件不是加入催化剂;D项,改变的应是温度,且乙的温度高。
2.已知某可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)在密闭容器中进行,如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是( )。
A.T1p2,m+n>p,放热反应
B.T1>T2,p1p,吸热反应
C.T1p2,m+n
解析:分析图像,可以分两个层次考虑。从①②曲线可知,当压强相同(同为p2)时,②先达平衡,说明T1>T2 ;又因为T2小时φ(B)大,即降低温度,平衡逆向移动,说明反应逆向放热,正向吸热。从②③曲线可知,当温度相同(同为T1)时,②先达平衡,说明p2>p1;又因为p2大时φ(B)大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积减小的方向,m+nT2,p1
问题探究
生命过程与化学平衡移动密切相关。例如,在人体内血红蛋白与氧气的结合过程中就涉及化学平衡的移动。人体中的血红蛋白分子(Hb)与氧气结合,形成氧合血红蛋白分子——Hb(O2),这一过程可以表示为Hb+O2 Hb(O2)。煤气中的CO也能与血红蛋白分子结合,即Hb+CO Hb(CO)。一氧化碳与血红蛋白结合的能力比氧气分子强。
1.阅读材料并解释为什么空气中一氧化碳浓度增大时人体会发生一氧化碳中毒
提示:空气中一氧化碳浓度增大,更多的Hb(CO)取代Hb(O2),造成人体缺氧,导致一氧化碳中毒。
2.思考并讨论如何利用平衡移动原理设计合理的方法救治一氧化碳中毒的病人 简述你的理由。
提示:如果有人一氧化碳中毒,应立即切断一氧化碳来源并将中毒者移至空气流通处,必要时可以将其放到高压氧舱中,增大氧气浓度。
3.对于反应:①2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)
②2NO2(g) N2O4(g)
③2HI(g) H2(g)+I2(g)建立平衡后,保持温度不变,增大反应物浓度,转化率如何变化
提示:①减小,②增大,③不变。
归纳总结
1.勒夏特列原理的理解及应用。
(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系,非平衡状态不能用此来分析。
(2)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响。
①从定性角度看,平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向,如增大反应物浓度,平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动;增大压强,平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡就向吸热反应即使温度降低的方向移动。这种移动可以理解为与条件改变“对着干”。
②从定量角度看,平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化。如向平衡体系N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol)中又充入d mol N2,则达到新平衡时,n(N2)的取值范围为a mol
(1)对两种或两种以上的反应物,增大一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,该反应物的转化率降低,其他反应物的转化率增大。
(2)若改变温度或压强,使平衡向正反应方向移动,反应物的转化率增大。
(3)对于可逆反应aA(g)b B(g)+cC(g),A分解建立平衡后,增大A的浓度,平衡正向移动。当a=b+c时,α(A)不变,φ(A)不变;a>b+c时,α(A)增大,φ(A)减小;a
气体计量数关系 A(或B)的转化率
a+b=c+d 不变
a+b>c+d 增大
a+b
【例2】 将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生反应并达到平衡:X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )。
选项 改变条件 新平衡与原平衡比较
A 升高温度 X的转化率变小
B 增大压强(减小容器的容积) X的浓度变小
C 恒容条件下,充入一定量Y Y的转化率增大
D 使用适当催化剂 X的体积分数变小
A
解析:升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A项正确;增大压强,平衡正向移动,但容器的容积减小,X的浓度增大,B项错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C项错误;使用适当催化剂,只能增大反应速率,不能使平衡发生移动,X的体积分数不变,D项错误。
【拓展延伸】 对于反应X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0,建立平衡后增大X的转化率的方法有哪些
答案:增大Y的浓度、增大压强、降低温度等。
方法归纳 应用勒夏特列原理需要注意的问题。 (1)确定条件的改变是否影响化学平衡,即确定是不是改变了影响化学平衡的条件。 ①改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量,并未改变影响化学平衡的条件。 ②即使是有气体存在的化学平衡体系,在恒容、恒温条件下充入稀有气体,也未改变影响化学平衡的条件。
(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向。例如aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),当a+b=c+d时,即使改变压强,化学平衡也不移动。
学以致用
3.下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )。
A.增大压强(减小容器的容积),NO2与N2O4混合气体的颜色先变深后变浅
B.增大压强(减小容器的容积),氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系颜色变深
C.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D.向含有Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉,振荡,溶液红色变浅或褪去
B
解析:A项,涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化,故可以用勒夏特列原理解释;B项,增大压强后平衡不移动,但容器的容积缩小,碘蒸气浓度增大使体系颜色变深,故不能用勒夏特列原理解释;C项,光照后,次氯酸见光分解,使氯气与水反应的平衡正向移动,故可以用勒夏特列原理解释;D项,在该溶液中存在平衡:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,向溶液中加入铁粉,Fe3+会与Fe发生反应生成Fe2+,导致Fe3+浓度降低,平衡向能够减弱这种改变的方向移动,即向逆反应方向移动,使Fe(SCN)3的浓度降低,所以溶液红色变浅或褪去,故可以用勒夏特列原理解释。
4.反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y,达到平衡时,下列说法不正确的是( )。
A.减小容器容积,平衡不移动,X的转化率不变
B.增大c(X),X的转化率减小
C.保持容器容积不变,同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y,X的转化率增大
D.加入催化剂,正反应速率增大,Z的产率增大
答案:D
解析:A项,该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,减小容器容积,平衡不移动,X的转化率不变,正确;B项,增大c(X),平衡正向移动,Y的转化率增大,X的转化率减小,正确;C项,相当于只增加Y的浓度,X的转化率会增大,正确;D项,催化剂不能使平衡移动,不改变产物的产率,错误。
5.在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和
1 mol Y,发生反应: 2X(g)+Y(g) 3Z(g),
反应过程中持续升高温度,测得X的体
积分数与温度的关系如图所示。下列
推断正确的是( )。
A.Q点时,Y的转化率最大
B.升高温度,平衡常数增大
C.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
D.平衡时,再充入Y,达到平衡时Z的体积分数一定增大
A
解析:从反应开始到Q点是正向建立平衡的过程,Y的转化率逐渐增大,从Q点到M点升高温度,平衡逆向移动,Y的转化率降低,即Q点时Y的转化率最大,A项正确;分析图像,X的体积分数先减小到最低,这是化学平衡的建立过程,后增大,这是平衡的移动过程,升高温度,X的体积分数增大,说明升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,B项错误;M点温度高,反应速率大,C项错误;平衡时再充入Y,平衡正向移动,n(Z)增大但n(Y)也增大,故Z的体积分数不一定增大,D项错误。
1.反应2A(g) 2B(g)+E(g) ΔH>0达到平衡时,要使正反应速率减小,A的浓度增大,应采取的措施是( )。
A.增大压强
B.减小压强
C.减少E的浓度
D.降低温度
答案:D
解析:正反应速率减小,可能是减小压强或降低温度,A的浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,只能是降低温度。
2.在一定温度下,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )。
A.SO2的起始量越大,平衡时混合气体中
SO3的体积分数越大
B.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
C.a、b、c三点的平衡常数:Kb>Kc>Ka
D.b、c点均为化学平衡点,a点未达到平衡且反应正向进行
答案:B
解析:由题图可知,O2的量一定,SO2的量越少,其转化率越高,故a点时SO2的转化率最高,B正确。
3.NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间发生反应:CO(g)+NO(g) CO2(g)+ N2(g) ΔH=
-374.3 kJ·mol-1;K=2.5×1060。有关该反应的说法不正确的是
( )。
A.因为K很大,所以反应速率很大,NO与CO排入大气之前就已经反应完全
B.升高温度,反应速率增大,K减小
C.增大压强,平衡向右移动,K不变
D.选用适宜催化剂可使其达到尾气排放标准
A
解析:K只能反映化学反应正向进行的程度,不能反映化学反应进行的快慢,K>105认为完全反应,但是不知道速率大小不能判断NO与CO排入大气之前就已经反应完全,A项错误;升高温度,速率增大,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,K减小,B项正确;正反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡向右移动,但是温度不变,K不变,C项正确;选用适宜催化剂可以增大反应速率,可使其达到尾气排放标准,D项正确。
4.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、乙所示。
下列说法不正确的是( )。
A.图甲中,曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B.图甲中,d点表示温度为T0时,反应已经达到平衡
C.图乙中,温度恒定时,a、b两点对应的反应速率:va>vb
D.图乙中,温度恒定时,c点的反应向逆反应方向进行
答案:C
解析:d点正、逆反应速率相等,反应处于平衡状态,平衡后温度升高,平衡向逆反应方向移动,故v逆>v正,曲线1表示逆反应速率,A、B项正确;图乙中,b点时压强大,反应速率大,C项不正确; p1下达到平衡时,SO2的体积分数大于c点时SO2的体积分数,所以c点的反应向生成SO2的方向进行,D项正确。
5.对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,下列研究目的和示意图相符的是( )。
答案:C
解析:A项错误,压强越大,反应越快,到达平衡的时间应越短。B项错误,正反应的ΔH<0,温度升高平衡逆向移动,N2的转化率降低。C项正确,注意刚改变条件时的速率图像与原速率图像有连接点。D项错误,有催化剂时到达平衡的时间应短一些。
6.已知反应COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施能提高COCl2转化率的是( )。
①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
答案:B
解析:该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体,相当于减压,使平衡正向移动。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。
7.已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-197.8 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表:
温度/K 压强/(×105Pa)
1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
下列说法不正确的是( )。
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施,是因为常压下SO2的转化率已相当高
答案:B
解析:A项,根据表格信息,压强一定时,温度越低,SO2的转化率越大,正确;B项,不同的温度、压强下,反应速率不确定,故转化相同的SO2所需时间无法确定,错误;C项,使用催化剂降低反应的活化能,增大反应速率,可以缩短达到平衡所需的时间,正确;D项,根据表格数据可以看出,常压下SO2的转化率已相当高,正确。
8.在一定条件下,可逆反应A+B mC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2温度下达到平衡后容器内加压的变化情况,请回答下列问题:
(1)温度T1 (填“大于”“等于”或“小于”)T2,正反应是
(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)如果A、B、C均为气体,则m (填“大于”“等于”或“小于”)2。
(3)当温度和容积不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强 (填“增大”“减小”或“不变”),平衡 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”,下同)移动;当温度和压强不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,平衡 移动。
答案:(1)大于 放热 (2)大于 (3)增大 不 向正反应方向
解析:(1)由图像可知,T1>T2,温度升高,w(C)降低,所以升温,平衡左移,正反应为放热反应。
(2)增大压强,w(C)降低,平衡左移,正反应为气体体积增大的反应,m>2。
(3)当温度、容积不变时,充入稀有气体,由于各反应物、生成物的浓度不变,所以平衡不移动。当温度、压强不变时,充入稀有气体,体积增大,根据m>2,平衡向正反应方向移动。
第2课时 影响化学平衡的因素
一、化学平衡的移动
1.含义。
在一定条件下,当一个可逆反应达到平衡后,如果改变
浓度 、 压强 、 温度 等反应条件,原来的平衡状态会被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡,这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
2.图示。
微思考1 改变条件,v正、v逆均改变,平衡一定移动吗
提示:不一定。v正、v逆均改变后不再相等则平衡发生移动,但如果是同等程度改变,改变后满足v正=v逆,则平衡不发生移动。
微判断1 (1)化学平衡移动的根本原因在于v正不等于v逆。
( )
(2)改变外界条件,引起v正>v逆时,化学平衡向反应速率小的方向即逆反应方向移动。( )
√
×
二、外界条件对化学平衡的影响
1.浓度对化学平衡的影响。
(1)按表中实验操作步骤完成实验,观察实验现象,将有关实验现象及其结论填入表中:
(2)影响规律。
①增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向 正反应 方向移动。
②减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向 逆反应 方向移动。
(3)利用浓度商Q与平衡常数K的大小关系判断平衡移动方向。
①当Q = K时,可逆反应处于 平衡 状态,v正=v逆;
②当Q < K时,化学平衡向正反应方向移动,直至达到新的平衡状态,v正>v逆;
③当Q > K时,化学平衡向逆反应方向移动,直至达到新的平衡状态,v正
(1)用50 mL注射器吸入20 mL NO2和N2O4的混合气体,按表中实验操作步骤完成实验,观察实验现象,将有关实验现象及其结论填入表中:
(2)影响规律。
当其他条件不变时:
①若为体积不等的反应,如2NO2(g) N2O4(g):
增大压强(减小容器的容积),平衡向气体体积 缩小 的方向移动;
减小压强(增大容器的容积),平衡向气体体积 增大 的方向移动。
②若为等体积反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g):
增大压强时,v正、v逆同等程度地增大;减小压强时,v正、v逆同等程度地减小,平衡均 不发生 移动。
微思考2 对于只有固体或液体参加的反应,体系压强的改变能使化学平衡状态发生变化吗
提示:不能。
3.温度对化学平衡的影响。
(1)按表中实验步骤要求完成实验,观察实验现象,填写下表:
(2)影响规律。
①升高温度,平衡向 吸热 反应的方向移动;
②降低温度,平衡向 放热 反应的方向移动。
4.勒夏特列原理。
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够 减弱 这种改变的方向移动。
5.催化剂对化学平衡的影响规律。
当其他条件不变时,催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成,但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
微判断2 (1)合成氨反应,使用催化剂可以促进平衡向生成氨的方向移动,因此可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。( )
(2)若改变外界条件,引起化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定变大。( )
(3)在平衡体系FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl中加入少量铁粉,平衡向左移动,溶液的颜色变浅。( )
(4)对于平衡体系2NO2(g) N2O4(g),压缩容器容积,增大压强,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅。( )
×
×
√
×
微训练1.现有反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0。下图表示从反应开始到t1 时刻达到平衡,在t2时刻由于条件变化使平衡破坏,到t3时刻又达平衡。则在图中t2时刻改变的条件可能是
( )。
A.增大压强
B.使用了催化剂
C.降低温度
D.减小了X或Y的浓度
答案:C
解析:增大压强,平衡不移动,改变条件瞬间X、Y、Z的浓度应增大,A项错误;使用了催化剂,平衡不移动,X、Y、Z的浓度应不变,B项错误;该反应ΔH<0,降低温度,平衡向正反应方向移动,X或Y的浓度降低,Z的浓度增大,图像符合,C项正确;若减小X或Y的浓度,平衡向逆反应方向移动,Z的浓度应减小,D项错误。
2.已知FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,达到平衡后,进行下列操作,平衡怎样移动
(1)加入少量FeCl3固体:平衡 移动。
(2)加入少量KSCN固体:平衡 移动。
(3)加入少量KCl固体:平衡 移动,其理由是 。
答案:(1)正向
(2)正向
(3)不 K+和Cl-不参加反应,溶液中Fe3+、SCN-浓度不变
解析:分析给出的化学方程式可知,反应的本质是
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3。
(1)加入少量FeCl3固体,溶液中Fe3+浓度增大,即增大了反应物的浓度,故平衡正向移动。
(2)加入少量KSCN固体,溶液中SCN-浓度增大,即增大了反应物的浓度,平衡正向移动。
(3)加入少量KCl固体,溶液中Fe3+、SCN-浓度不变,K+和Cl-不参加反应,即不影响反应物、生成物的浓度,故化学平衡不移动。
一、认识化学平衡图像
问题探究
可逆反应在一定条件下达到的化学平衡状态是有条件的,若外界条件改变引起正反应速率和逆反应速率的改变,并且两者改变的程度不相等,则原来的化学平衡状态会被破坏,将在新的条件下建立新的化学平衡状态,即发生化学平衡的移动。
1.某一可逆反应,一定条件下达到了化学平衡状态。若化学反应速率改变,化学平衡是否一定发生移动 若平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改变
提示:化学反应速率改变,平衡不一定移动。若速率改变后,v正=v逆,平衡不移动;若v正≠v逆,则平衡发生移动。若平衡发生移动,说明v正≠v逆,即化学反应速率一定发生改变。
2.化学反应达到平衡后,改变温度平衡是否一定发生移动
提示:是。只要升高温度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态下的反应速率,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,新平衡状态下的反应速率一定小于原平衡状态下的反应速率,化学平衡向放热反应方向移动。
归纳总结
1.应用v-t图像分析外界因素对化学平衡的影响。
以mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0且m+n
①增大反应物A或B的浓度,v正增大的瞬间,
v逆保持不变,v'正>v'逆,平衡向正反应方向移
动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆
均变大。如图1所示。
图1
②减小生成物C的浓度,v逆减小的瞬间,v正保持不变,v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图2所示。
图2
③减小反应物A或B的浓度,v正减小的瞬间,v逆保持不变,
v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图3所示。
图3
④增大生成物C的浓度,v逆增大的瞬间,v正保持不变,v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图4所示。
图4
(2)压强和温度。
①增大压强(减小容器的容积)或升高温度,v正、v逆均瞬间变大,且v'逆(即v'减、v'吸)大于v'正(即v'增、v'放),平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图5所示。
图5
②减小压强(增大容器的容积)或降低温度,v正、v逆均瞬间变小,且v'逆(即v'减、v'吸)小于v'正(即v'增、v'放),平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图6所示。
图6
③对于反应mA(g)+nB(g) pC(g) 若m+n=p,当反应达到平衡后,其他条件不变,在t1时刻改变压强,图像如图7所示。
(3)使用催化剂(通常指正催化剂),v正、v逆均瞬间变大,且v'正=v'逆,平衡不移动。如图8所示。
图8
2.识别化学平衡图像的方法。
(1)看图像:一看面,即横坐标和纵坐标的含义;二看线,即线的斜率或者趋势;三看点,即曲线上的特殊点,如起点、拐点、交点、终点;四看辅助线,根据需要添加等温线、等压线、平衡线等。如图9所示。
图9
(2)想规律、作判断:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律,根据图像中表达的关系与规律相对比,作出符合题目要求的判断。
3.解答化学平衡图像题的常用原则。
以可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)为例说明。
(1)“定一议二”原则。
在化学平衡图像中,包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的三个量,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系;确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系。
(2)“先拐先平,数值大”原则。
在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(图10)或表示的压强较大(图11)。
图10
图11
图10表示T2>T1。升高温度,平衡时C的质量分数减小,故平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应。
图11表示p1
典例剖析
【例1】已知:①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0;
②2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH>0。
其中v-t图像为
(1)对于反应①,
t1时刻改变的条件为 ;
t2时刻改变的条件为 。
(2)对于反应②,
t1时刻改变的条件为 ;
t2时刻改变的条件为 。
答案:(1)增大压强 降低温度 (2)升高温度 减小压强
解析:t1时刻反应速率增大,说明是升高温度或增大压强;而t2时刻反应速率减小,说明是降低温度或减小压强。
【拓展延伸】 根据上题,对于反应①,以上条件的改变对反应物转化率有什么影响
答案:对于反应①,增大压强或降低温度,平衡正向移动,反应物转化率增大;升高温度或减小压强,平衡逆向移动,反应物转化率减小。
学以致用
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,
下列分析正确的是( )。
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂的催化效率比乙的高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
答案:B
解析:A项,图Ⅰ改变的条件应是增大压强;B项,由于同等程度地增大正、逆反应速率,所以应是加入了催化剂;C项,由于平衡发生了移动,所以改变的条件不是加入催化剂;D项,改变的应是温度,且乙的温度高。
2.已知某可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)在密闭容器中进行,如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是( )。
A.T1
B.T1>T2,p1
C.T1
解析:分析图像,可以分两个层次考虑。从①②曲线可知,当压强相同(同为p2)时,②先达平衡,说明T1>T2 ;又因为T2小时φ(B)大,即降低温度,平衡逆向移动,说明反应逆向放热,正向吸热。从②③曲线可知,当温度相同(同为T1)时,②先达平衡,说明p2>p1;又因为p2大时φ(B)大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积减小的方向,m+n
问题探究
生命过程与化学平衡移动密切相关。例如,在人体内血红蛋白与氧气的结合过程中就涉及化学平衡的移动。人体中的血红蛋白分子(Hb)与氧气结合,形成氧合血红蛋白分子——Hb(O2),这一过程可以表示为Hb+O2 Hb(O2)。煤气中的CO也能与血红蛋白分子结合,即Hb+CO Hb(CO)。一氧化碳与血红蛋白结合的能力比氧气分子强。
1.阅读材料并解释为什么空气中一氧化碳浓度增大时人体会发生一氧化碳中毒
提示:空气中一氧化碳浓度增大,更多的Hb(CO)取代Hb(O2),造成人体缺氧,导致一氧化碳中毒。
2.思考并讨论如何利用平衡移动原理设计合理的方法救治一氧化碳中毒的病人 简述你的理由。
提示:如果有人一氧化碳中毒,应立即切断一氧化碳来源并将中毒者移至空气流通处,必要时可以将其放到高压氧舱中,增大氧气浓度。
3.对于反应:①2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)
②2NO2(g) N2O4(g)
③2HI(g) H2(g)+I2(g)建立平衡后,保持温度不变,增大反应物浓度,转化率如何变化
提示:①减小,②增大,③不变。
归纳总结
1.勒夏特列原理的理解及应用。
(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系,非平衡状态不能用此来分析。
(2)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响。
①从定性角度看,平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向,如增大反应物浓度,平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动;增大压强,平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡就向吸热反应即使温度降低的方向移动。这种移动可以理解为与条件改变“对着干”。
②从定量角度看,平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化。如向平衡体系N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol)中又充入d mol N2,则达到新平衡时,n(N2)的取值范围为a mol
(1)对两种或两种以上的反应物,增大一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,该反应物的转化率降低,其他反应物的转化率增大。
(2)若改变温度或压强,使平衡向正反应方向移动,反应物的转化率增大。
(3)对于可逆反应aA(g)b B(g)+cC(g),A分解建立平衡后,增大A的浓度,平衡正向移动。当a=b+c时,α(A)不变,φ(A)不变;a>b+c时,α(A)增大,φ(A)减小;a
气体计量数关系 A(或B)的转化率
a+b=c+d 不变
a+b>c+d 增大
a+b
【例2】 将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生反应并达到平衡:X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )。
选项 改变条件 新平衡与原平衡比较
A 升高温度 X的转化率变小
B 增大压强(减小容器的容积) X的浓度变小
C 恒容条件下,充入一定量Y Y的转化率增大
D 使用适当催化剂 X的体积分数变小
A
解析:升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A项正确;增大压强,平衡正向移动,但容器的容积减小,X的浓度增大,B项错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C项错误;使用适当催化剂,只能增大反应速率,不能使平衡发生移动,X的体积分数不变,D项错误。
【拓展延伸】 对于反应X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0,建立平衡后增大X的转化率的方法有哪些
答案:增大Y的浓度、增大压强、降低温度等。
方法归纳 应用勒夏特列原理需要注意的问题。 (1)确定条件的改变是否影响化学平衡,即确定是不是改变了影响化学平衡的条件。 ①改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量,并未改变影响化学平衡的条件。 ②即使是有气体存在的化学平衡体系,在恒容、恒温条件下充入稀有气体,也未改变影响化学平衡的条件。
(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向。例如aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),当a+b=c+d时,即使改变压强,化学平衡也不移动。
学以致用
3.下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )。
A.增大压强(减小容器的容积),NO2与N2O4混合气体的颜色先变深后变浅
B.增大压强(减小容器的容积),氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系颜色变深
C.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D.向含有Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉,振荡,溶液红色变浅或褪去
B
解析:A项,涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化,故可以用勒夏特列原理解释;B项,增大压强后平衡不移动,但容器的容积缩小,碘蒸气浓度增大使体系颜色变深,故不能用勒夏特列原理解释;C项,光照后,次氯酸见光分解,使氯气与水反应的平衡正向移动,故可以用勒夏特列原理解释;D项,在该溶液中存在平衡:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,向溶液中加入铁粉,Fe3+会与Fe发生反应生成Fe2+,导致Fe3+浓度降低,平衡向能够减弱这种改变的方向移动,即向逆反应方向移动,使Fe(SCN)3的浓度降低,所以溶液红色变浅或褪去,故可以用勒夏特列原理解释。
4.反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y,达到平衡时,下列说法不正确的是( )。
A.减小容器容积,平衡不移动,X的转化率不变
B.增大c(X),X的转化率减小
C.保持容器容积不变,同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y,X的转化率增大
D.加入催化剂,正反应速率增大,Z的产率增大
答案:D
解析:A项,该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,减小容器容积,平衡不移动,X的转化率不变,正确;B项,增大c(X),平衡正向移动,Y的转化率增大,X的转化率减小,正确;C项,相当于只增加Y的浓度,X的转化率会增大,正确;D项,催化剂不能使平衡移动,不改变产物的产率,错误。
5.在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和
1 mol Y,发生反应: 2X(g)+Y(g) 3Z(g),
反应过程中持续升高温度,测得X的体
积分数与温度的关系如图所示。下列
推断正确的是( )。
A.Q点时,Y的转化率最大
B.升高温度,平衡常数增大
C.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
D.平衡时,再充入Y,达到平衡时Z的体积分数一定增大
A
解析:从反应开始到Q点是正向建立平衡的过程,Y的转化率逐渐增大,从Q点到M点升高温度,平衡逆向移动,Y的转化率降低,即Q点时Y的转化率最大,A项正确;分析图像,X的体积分数先减小到最低,这是化学平衡的建立过程,后增大,这是平衡的移动过程,升高温度,X的体积分数增大,说明升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,B项错误;M点温度高,反应速率大,C项错误;平衡时再充入Y,平衡正向移动,n(Z)增大但n(Y)也增大,故Z的体积分数不一定增大,D项错误。
1.反应2A(g) 2B(g)+E(g) ΔH>0达到平衡时,要使正反应速率减小,A的浓度增大,应采取的措施是( )。
A.增大压强
B.减小压强
C.减少E的浓度
D.降低温度
答案:D
解析:正反应速率减小,可能是减小压强或降低温度,A的浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,只能是降低温度。
2.在一定温度下,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )。
A.SO2的起始量越大,平衡时混合气体中
SO3的体积分数越大
B.a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
C.a、b、c三点的平衡常数:Kb>Kc>Ka
D.b、c点均为化学平衡点,a点未达到平衡且反应正向进行
答案:B
解析:由题图可知,O2的量一定,SO2的量越少,其转化率越高,故a点时SO2的转化率最高,B正确。
3.NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间发生反应:CO(g)+NO(g) CO2(g)+ N2(g) ΔH=
-374.3 kJ·mol-1;K=2.5×1060。有关该反应的说法不正确的是
( )。
A.因为K很大,所以反应速率很大,NO与CO排入大气之前就已经反应完全
B.升高温度,反应速率增大,K减小
C.增大压强,平衡向右移动,K不变
D.选用适宜催化剂可使其达到尾气排放标准
A
解析:K只能反映化学反应正向进行的程度,不能反映化学反应进行的快慢,K>105认为完全反应,但是不知道速率大小不能判断NO与CO排入大气之前就已经反应完全,A项错误;升高温度,速率增大,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,K减小,B项正确;正反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡向右移动,但是温度不变,K不变,C项正确;选用适宜催化剂可以增大反应速率,可使其达到尾气排放标准,D项正确。
4.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、乙所示。
下列说法不正确的是( )。
A.图甲中,曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B.图甲中,d点表示温度为T0时,反应已经达到平衡
C.图乙中,温度恒定时,a、b两点对应的反应速率:va>vb
D.图乙中,温度恒定时,c点的反应向逆反应方向进行
答案:C
解析:d点正、逆反应速率相等,反应处于平衡状态,平衡后温度升高,平衡向逆反应方向移动,故v逆>v正,曲线1表示逆反应速率,A、B项正确;图乙中,b点时压强大,反应速率大,C项不正确; p1下达到平衡时,SO2的体积分数大于c点时SO2的体积分数,所以c点的反应向生成SO2的方向进行,D项正确。
5.对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,下列研究目的和示意图相符的是( )。
答案:C
解析:A项错误,压强越大,反应越快,到达平衡的时间应越短。B项错误,正反应的ΔH<0,温度升高平衡逆向移动,N2的转化率降低。C项正确,注意刚改变条件时的速率图像与原速率图像有连接点。D项错误,有催化剂时到达平衡的时间应短一些。
6.已知反应COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施能提高COCl2转化率的是( )。
①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
答案:B
解析:该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体,相当于减压,使平衡正向移动。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。
7.已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-197.8 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表:
温度/K 压强/(×105Pa)
1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
下列说法不正确的是( )。
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施,是因为常压下SO2的转化率已相当高
答案:B
解析:A项,根据表格信息,压强一定时,温度越低,SO2的转化率越大,正确;B项,不同的温度、压强下,反应速率不确定,故转化相同的SO2所需时间无法确定,错误;C项,使用催化剂降低反应的活化能,增大反应速率,可以缩短达到平衡所需的时间,正确;D项,根据表格数据可以看出,常压下SO2的转化率已相当高,正确。
8.在一定条件下,可逆反应A+B mC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2温度下达到平衡后容器内加压的变化情况,请回答下列问题:
(1)温度T1 (填“大于”“等于”或“小于”)T2,正反应是
(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)如果A、B、C均为气体,则m (填“大于”“等于”或“小于”)2。
(3)当温度和容积不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强 (填“增大”“减小”或“不变”),平衡 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”,下同)移动;当温度和压强不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,平衡 移动。
答案:(1)大于 放热 (2)大于 (3)增大 不 向正反应方向
解析:(1)由图像可知,T1>T2,温度升高,w(C)降低,所以升温,平衡左移,正反应为放热反应。
(2)增大压强,w(C)降低,平衡左移,正反应为气体体积增大的反应,m>2。
(3)当温度、容积不变时,充入稀有气体,由于各反应物、生成物的浓度不变,所以平衡不移动。当温度、压强不变时,充入稀有气体,体积增大,根据m>2,平衡向正反应方向移动。
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