1、第第 2 2 讲讲化学平衡状态和平衡移动化学平衡状态和平衡移动 考试要点核心素养 1.了解化学反应的可逆性及化学平衡 的建立。 2.掌握化学平衡的特征。 3.理解外界条件(浓度、温度、压强、 催化剂等)对化学平衡的影响,能用相 关理论解释其一般规律。 4.了解化学平衡的调控在生活、生产 和科学研究领域中的重要作用。 1.变化观念与平衡思想:知道化学变化需要一定的条 件,并遵循一定规律;认识化学变化有一定限度,是可 以调控的;能多角度、动态地分析化学反应,运用化 学反应原理解决实际问题。 2.证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据之间 的逻辑关系;能通过分析、推理等方法认识化学平衡 的特征及其
2、影响因素,建立模型;能运用模型解释化 学现象,揭示现象的本质和规律。 一、可逆反应与化学平衡状态 1.可逆反应 2.化学平衡状态 (1)概念:在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应体系中所有参加反 应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。 (2)化学平衡的建立 (3)平衡特点 3.判断化学平衡状态的两种方法 (1)动态标志:v正=v逆0。 a.同种物质:同一物质的生成速率等于其消耗速率。 b.不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA+bBcC+dD 时, ?正(A) ?逆(B)= ? ?时,反应达到平衡状态。 (2)静态标志:各种“量”不变。 a.各物质的质量、物质的
3、量或浓度不变。 b.各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 c.温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 总之,若物理量由“变量”变成了“不变量”,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量 始终为“不变量”,则不能作为平衡标志。 二、化学平衡移动 1.化学平衡移动的过程 2.化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v正v逆:平衡向正反应方向移动。 (2)v正=v逆:反应达到平衡状态,平衡不移动。 (3)v正v逆:平衡向逆反应方向移动。 3.影响化学平衡的外界因素 (1)影响化学平衡的外界因素 条件的改变(其他条件不变)化学平衡移动的方向 浓度 增大反
4、应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动 压强(对 有气体参 与的反应) 反应前后气体分子数改变 增大压强向气体体积减小的方向移动 减小压强向气体体积增大的方向移动 反应前后气体分子数不变改变压强平衡不移动 温度 升高温度向吸热反应方向移动 降低温度向放热反应方向移动 催化剂使用催化剂平衡不移动 (2)勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、浓度),平衡将向着能够减弱这 种改变的方向移动。 注意a.改变固体或纯液体的量,对化学平衡无影响。 b.“惰性气体”对化学平衡的影响。 恒温恒容 条件 原平衡体系体系总压强增大体系中各组分
5、的浓度不变平衡不移动 恒温恒压 条件 原平衡体系容器容积增大,各反 应气体的分压减小 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)2H2O2H2+O2为可逆反应 () (2)标准状况下,22.4LNO 与足量 O2反应可生成NA个 NO2分子() (3)对于反应 A(g)+B(g)C(g)+D(g),压强不随时间而变,则说明反应已达平衡状态 () (4)对于反应 NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),当每消耗 1molSO3的同时生成 1molNO2时,说明反 应达到平衡状态() (5)在 2L 密闭容器内,800时反应 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的体系中
6、,当该容器内颜色保持不 变时能说明该反应已达到平衡状态() (6)其他条件不变,升高温度,化学平衡一定发生移动() (7)反应 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)H0,其他条件不变,使用高效催化剂,氮 氧化物的转化率增大() (8)对于反应 H2(g)+I2(g)2HI(g),无论恒温恒容,还是恒温恒压,充入稀有气体,平衡均不移 动() (9)只要v正增大,平衡一定正向移动() (10)平衡正向移动时,反应物浓度一定减小() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 2.对于一定条件下的可逆反应: 甲:A(g)+B(g)C(g)H0
7、乙:A(s)+B(g)C(g)H0 达到化学平衡后,改变条件,按要求回答下列问题: (1)升温,平衡移动方向分别为甲(填“向左”“向右”或“不移动”,下同); 乙;丙。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲(填“增大” “减小”或“不变”,下同);乙;丙。 (2)加压,平衡移动方向分别为甲(填“向左”“向右”或“不移动”,下同); 乙;丙。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲(填“增大” “减小”或“不变”,下同);乙;丙。 答案(1)向左向左向右减小减小不变(2)向右不移动不移动增大不变 不变 3.借助图像理解影响反应速率的因素。 平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线 任一平衡体系
8、 增大反应 物的浓度 v正、v逆均增大, 且v正v逆 移动 减小反应 物的浓度 v正、v逆均减小, 且v逆v正 移动 增大生成 物的浓度 v正、v逆均增大, 且v逆v正 移动 减小生成 物的浓度 v正、v逆均减 小,且v正 v逆 移动 正反应方向为气 体体积增大 的放热反应 A(g)+B(g) 3C(g)Hv正 移动 减小压强 或降低温度 v 正、v逆均减小, 且v正v逆 移动 反应前后气体化 学计量数之 和相等的反应 A(g)+B(g) 2C(g) 增大压强v正、v逆同等倍数增大 移动 减小压强v正、v 逆同等倍数减小 答案正向逆向逆向正向逆向正向不 考点一考点一可逆反应与化学平衡状态可逆反
9、应与化学平衡状态 典例探究 例在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻 SO2、 O2、SO3的浓度分别为 0.2molL -1、0.1molL-1、0.2molL-1,当反应达到平衡时,可能存在的 数据是() A.SO2为 0.4molL -1,O 2为 0.2molL -1 B.SO2为 0.25molL -1 C.SO3为 0.4molL -1 D.SO2、SO3均为 0.15molL -1 答案B若该反应正向进行到底,则最终 SO3的浓度为 0.4molL -1,SO 2和 O2的浓度均为 0; 若该反应逆向进行到底,则最终 SO2和 O
10、2的浓度分别为 0.4molL -1和 0.2molL-1,SO 3的浓度为 0。但该反应为可逆反应,平衡时各物质的浓度不可能为 0,故 A、C 错误;反应物、生成物的浓度 不可能同时减小,故 D 错误。 名师点拨 用极端假设法确定各物质浓度范围 可逆反应中各物质浓度范围可根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各 物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。 例如:可逆反应 A(g)+3B(g)2C(g),各物质的起始浓度分别为c(A)=0.1molL -1,c(B)=0. 3molL -1,c(C)=0.2molL-1。 假设反应正向进行到底:A(g)+3B(g)2C(g
11、) 起始浓度/(molL -1) 0.10.30.2 改变浓度/(molL -1) 0.10.30.2 终态浓度/(molL -1) 000.4 名师点拨 假设反应逆向进行到底:A(g)+3B(g)2C(g) 起始浓度/(molL -1) 0.10.30.2 改变浓度/(molL -1) 0.10.30.2 终态浓度/(molL -1) 0.20.60 平衡体系中各物质的浓度(molL -1)范围为 c(A)(0,0.2),c(B)(0,0.6),c(C)(0,0.4)。 题组训练 题组一“极端假设法”在可逆反应中的应用 1.(2020 黑龙江哈尔滨月考)在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+
12、Y2(g)2Z(g),已知 X2、Y2、Z 的起始浓度分别为 0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质 的浓度有可能是() A.Z 为 0.3mol/LB.Y2为 0.4mol/L C.X2为 0.2mol/LD.Z 为 0.4mol/L 答案A假设反应正向进行到底,列出“三段式”: X2(g)+Y2(g)2Z(g) 开始(mol/L)0.10.30.2 变化(mol/L)0.10.10.2 终态(mol/L)00.20.4 假设反应逆向进行到底,列出“三段式”: X2(g)+Y2(g)2Z(g) 开始(mol/L)0.10.30.2 变化(
13、mol/L)0.10.10.2 终态(mol/L)0.20.40 由于为可逆反应,物质不能完全转化,所以平衡时浓度(mol/L)范围为 0c(X2)0.2,0.2c(Y2)0.4,0c(Z)0.4,故 A 项正确。 2.(2020 陕西西安模拟节选)向体积为 2L 的固定密闭容器中通入 3molX 气体,在一定温度下发生 如下反应:2X(g)Y(g)+3Z(g)。 (1)经 5min 后反应达到平衡,此时测得容器内的压强为起始时的 1.2 倍,则用 Y 表示的反应速率 为molL -1min-1。 (2)若保持温度和体积不变,起始时加入 X、Y、Z 物质的量分别为amol、bmol、cmol,
14、达到平衡 时仍与(1)的平衡等效,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围应该 为。 答案(1)0.03(2)0.90,当反应达到平衡时,下列措施:升温、恒容通 入惰性气体、增加 CO 浓度、减压、加催化剂、恒压通入惰性气体,能提高 COCl2转化 率的是() A.B. C.D. 答案B题给反应正向为气体体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使平衡正向 移动,故、正确;恒压通入惰性气体,相当于减压,故正确;恒容通入惰性气体与加催化剂 均对平衡无影响,故、错误;增加 CO 的浓度,将导致平衡逆向移动,故错误。 名师点拨 提高反应物转化率的措施 (1)对于吸热反应,升温能提高转化率
15、;对于放热反应,降温能提高转化率。 (2)对于气体体积减小的反应,增大压强(各物质浓度发生变化)能提高反应物的转化率;对 于气体体积增大的反应,减小压强(各物质浓度发生变化)能提高反应物的转化率。 (3)对于反应 A(g)+B(g)2C(g),增大c(A)能提高 B 的转化率。 题组训练 题组一化学平衡移动的方向 1.大气中的污染物氮氧化物主要来源于机动车尾气,低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化 物,发生的化学反应为 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)H0,在某一时间段内反应速率v 与反应时间t的关系曲线如图所示,下列说法正确的是 () A.CO 的体积分数
16、最高的一段时间为t5t6 B.t2t3和t3t4时间段 H2的体积分数相等 C.t1时刻改变的条件是降低温度 D.t4t5时间段平衡向正反应方向移动 答案B由题图可知,t3时平衡不移动,t1、t4时改变条件反应均逆向移动,CO 的含量减少,则 CO 的体积分数最高的一段时间为t0t1,A 项错误;t2t3时间段达到化学平衡状态,体积分数不 变,t3t4时间段化学平衡不移动,所以 H2的体积分数相等,B 项正确;t1时正、逆反应速率均增大, 且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,改变条件为增大压强,而降低温度会使正、逆反 应速率均减小,C 项错误;t4t5时间段,逆反应速率大于正反应速率,则
17、化学平衡向逆反应方向移 动,D 项错误。 4.已知一定条件下发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,在反应过程中,正反应速率随时 间的变化如图所示,请根据速率的变化回答采取的措施(改变的条件)。 t1:;t2:; t3:;t4:。 答案加压或增大反应物浓度(充入 SO2或 O2)加入催化剂减压或减小反应物浓度(分离移除 SO2或 O2)减小生成物浓度(分离移除 SO3) 解析由题图可知,t1时刻,v正瞬时增大,后逐渐减小,对于反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0,升高温度, 化学平衡正向移动,SiHCl3的转化率增大,故 a 点所在曲线表示 343K 时 SiH
18、Cl3的转化率,观察题 图知,343K 时反应的平衡转化率为 22%;设起始时 SiHCl3的物质的量浓度为c,列出“三段式”: 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) 起始c00 变化0.22c0.11c0.11c 平衡0.78c0.11c0.11c 故K343K=?(SiCl4)?(SiH2?l2) ?2(SiHCl3) =0.11?0.11? (0.78?)2 0.02。 已知 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H=48kJ mol -1,该反应的正反应是气体体积不变的吸热反应,故要在温度不变的情况下提高 SiHCl3转化率,可采取的措施是及
19、时移去产物;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有提 高反应物压强(浓度)和改进催化剂等。 a、b 处 SiHCl3的转化率相等,但 a 处温度比 b 处高,故va大于vb;依据题意知v正=k正?SiHCl3 2 ,v 逆=k逆?SiH2Cl2?SiCl4,由平衡时v正=v逆知, ?正 ?逆= ?SiH2Cl2?SiCl4 ?SiHCl3 2 =0.02,对于 a 处,列出“三段式”计算 知,?SiHCl3=0.8,?SiH2Cl2=0.1,?SiCl4=0.1,故 a 处 ?正 ?逆= ?正?SiHCl3 2 ?逆?SiH2Cl2?SiCl4= 0.020.82 0.10.1 1.3。 1
20、.(2020 课标,28 节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO2的催化氧化:SO2(g)+1 2O2(g) SO3(g)H=-98kJmol -1。回答下列问题: (2)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时,在 0.5MPa、 2.5MPa 和 5.0MPa 压强下,SO2平衡转化率随温度的变化如图所示。反应在 5.0MPa、550时 的=,判断的依据是。影响的因素 有。 答案(2)0.975该反应气体分子数减少,增大压强,提高,5.0MPa2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa 温度、压强
21、和反应物的起始浓度(组成) 解析(2)该反应的正反应是气体分子数减小的反应,压强增大,平衡正向移动,SO2的平衡转化 率变大,故在相同温度下,压强越大,SO2的平衡转化率越高,则p1=5.0MPa,由题图可知在 550、 5.0MPa 时,=0.975;由该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应可知,影响的因素有压 强、温度和反应物的起始浓度等。 2.(2020 课标,28 节选)天然气的主要成分为 CH4,一般还含有 C2H6等烃类,是重要的燃料和化 工原料。 (1)乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)H1,相关物质的燃烧热数据如 下表所示: 物质C2H6(
22、g)C2H4(g)H2(g) 燃烧热H/(kJmol -1) -1560-1411-286 H1=kJmol -1。 提高该反应平衡转化率的方法有、。 答案(1)137升高温度减小压强(增大体积) 解析(1)根据题意可知: .C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)H1 .C2H6(g)+7 2O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)DH2=-1560kJmol -1 .C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)DH3=-1411kJmol -1 .H2(g)+1 2O2(g) H2O(l)DH4=-286kJmol -1 根据盖斯定律,反应=-,则 DH1=DH2-DH3-
23、DH4=137kJmol -1。 由及反应方程式知,该反应为气体分子数增大的吸热反应,温度升高,平衡正向移动,转化率 增大;减小压强或增大体积,平衡正向移动,转化率增大。 3.(2020 课标,28 节选)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热点研究领域。回答下 列问题: (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)=。当 反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)理论计算表明,原料初始组成n(CO2)n(H2)=13,在体系压强为 0.1MPa,反应达到平衡时, 四种组分的物质的量分数x随温度T的变
24、化如图所示。 图中,表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是、。CO2催化加氢合成 C2H4反应的H 0(填“大于”或“小于”)。 答案(1)14变大 (2)dc小于 解析(1)由题意可知,CO2催化加氢合成 C2H4的化学方程式为 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)=14;反应达平衡时, 增大压强,平衡向右移动,n(C2H4)变大。(2)原料初始组成n(CO2)n(H2)=13,符合化学计量数 之比,故反应体系中x(CO2)x(H2)始终为 13,x(C2H4)x(H2O)始终为 14,结合题图中曲线起 点的x值可知,曲线
25、a、c 分别对应 H2、CO2,曲线 b、d 分别对应 H2O、C2H4;由曲线变化可知,升高 温度,平衡向左移动,故反应的H小于 0。 A A 组组基础达标基础达标 1.(2020 湖南湘潭月考)下列反应中不属于可逆反应的是() A.Cl2溶于水B.NH3溶于水 C.SO2溶于水D.2H2+O22H2O 答案D电解水和点燃 H2和 O2生成水的反应,不是同时进行的,也不是在相同条件下进行的反 应,不是可逆反应,D 项正确。 2.(2020 湖北鄂州检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是() A.打开汽水瓶有气泡从溶液中冒出 B.黄绿色的氯水光照后颜色变浅 C.FeCl3+3KSCNFe(S
26、CN)3+3KCl 平衡体系中加入少量铁粉,溶液颜色变浅 D.2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中,加压缩小体积后颜色加深 答案D对于反应 2NO2(g)N2O4(g),加压缩小体积,颜色加深,说明 NO2浓度增大,不符合勒 夏特列原理,D 错误。 3.某一处于平衡状态的反应:X(g)+3Y(g)2Z(g)(正反应为放热反应)。为了使平衡向生成 Z 的方向移动,下列可以采用的措施是() 升高温度降低温度增大压强减小压强加入催化剂移去 Z A.B.C.D. 答案DX(g)+3Y(g)2Z(g)为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动;该 反应的正反应为放热反应,则降低温度,平衡向正
27、反应方向移动;移去 Z,平衡向正反应方向移动, 故、正确,选 D。 4.(2020 海南海口模拟)1100时,在恒容密闭容器中,发生可逆反 应:Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)。能判断反应达到平衡状态的是() A.混合气体的压强不变B.混合气体的密度不变 C.混合气体的总物质的量不变D.各气体的浓度相等 答案B题给反应是一个反应前后气体分子总数不变的反应,恒容条件下,气体的压强、物质 的量始终保持不变,A、C 两项错误;反应没有达到平衡时,气体的总质量发生变化,混合气体的密 度不变说明反应已经达到平衡状态,B 项正确;各气体的浓度相等无法说明正、逆反应速率是否 相
28、等,D 项错误。 5.(2020 福建莆田模拟)一定温度下,反应 N2O4(g)2NO2(g)的焓变为H。现将 1molN2O4充入 一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 () A.B.C.D. 答案C温度一定,H是恒量,不能作为判断平衡状态的标志,错误;题给反应充入 1molN2O4, 正反应速率应是逐渐减小直至不变,曲线趋势不正确,故选 C。 6.(2020 江西赣州月考)某温度下,体积一定的密闭容器中发生如下可逆反 应:2X(g)+Y(s)3Z(g)H=QkJ/mol,下列说法正确的是() A.消耗 2molX 的同时生成 3molZ,说明达到了平衡状态 B.加入
29、少量的 Y,正反应速率加快 C.气体的密度不变时,说明达到了平衡状态 D.加入少量的 X,Q 变大 答案C根据化学反应方程式可知,不管反应是否达到平衡状态,每消耗 2molX 的同时生成 3molZ,故 A 错误;Y 为固体,加入少量的 Y,参加反应的气体的浓度不变,正反应速率不变,故 B 错 误;Y 为固体,反应达到平衡时气体的质量不变,则气体的密度不变时,说明达到了平衡状态,故 C 正确;加入少量的 X,反应放出或吸收的热量增大,但H不变,Q不变,故 D 错误。 7.(2020 河南周口模拟)在一定条件下,恒容的密闭容器中发生反应 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g), 反应过程中某时
30、刻测得 SO2、O2、SO3的浓度分别为 0.2molL -1、0.1molL-1、0.2molL-1,当 反应达到平衡时,可能出现的数据是() A.c(O2)=0.3molL -1 B.c(SO3)+c(SO2)=0.4molL -1 C.c(SO3)=0.4molL -1 D.c(SO3)+c(SO2)=0.15molL -1 答案BO2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行,若 SO3完全反应,O2的浓度变化为 0.1molL -1,实际变化应小于该值,c(O 2)应小于 0.2molL -1,故 A 项错误;由硫元素守恒可 知,c(SO3)+c(SO2)=0.2molL -1+0.2mo
31、lL-1=0.4molL-1,故 B 项正确、D 项错误;SO 3的浓度增大, 说明反应向正反应方向进行,若二氧化硫和氧气完全反应,SO3的浓度变化为 0.2molL -1,实际变 化应小于该值,c(SO3)应小于 0.4molL -1,故 C 项错误。 8.(2020 河北石家庄模拟)在密闭容器中,一定条件下,进行如下反 应:NO(g)+CO(g) 1 2N2(g)+CO2(g) H=-373.2kJ/mol,达到平衡后,为提高该反应的速率和 NO 的转化率,采取的正确措施是() A.加催化剂同时升高温度B.加催化剂同时增大压强 C.升高温度同时充入 N2D.降低温度同时增大压强 答案B加催
32、化剂能使反应速率加快,但平衡不移动,该反应为放热反应,升高温度,虽反应速 率加快,但反应逆向进行,故 NO 的转化率减小,A 项错误;加催化剂能使反应速率加快,但平衡不 移动,该反应为气体体积缩小的反应,增大压强,反应速率加快,且平衡正向移动,NO 的转化率增 大,B 项正确;充入 N2,增大了生成物的浓度,反应速率加快但平衡逆向移动,NO 的转化率减小,C 项错误;降低温度,反应速率减慢,增大压强反应速率加快,故无法确定反应速率的变化情况,D 项 错误。 9.(2020 山东菏泽模拟)一定条件下,向 2L 恒容密闭容器中充入 1molCOCl2(g)发生反 应:COCl2(g)Cl2(g)+
33、CO(g),反应过程中测得的有关数据如下表: t/s02468 n(Cl2)/mol00.300.390.400.40 下列说法不正确的是() A.使用催化剂能够改变反应速率 B.达到 6s 时,反应停止,不再进行 C.在 8s 时,反应容器中各物质的浓度不再发生变化 D.生成 Cl2的平均反应速率:02s 内平均反应速率比 24s 大 答案B6s 时达到平衡状态,反应仍在进行,正反应速率等于逆反应速率,故 B 错误。 10.(2020 江西抚州联考)一定条件下向某密闭容器中加入 0.3molA、0.1molC 和一定量的 B 三种 气体,图 1 表示各物质浓度随时间的变化,图 2 表示速率随
34、时间的变化,t2、t3、t4、t5时刻各改 变一种条件,且改变的条件均不同。若t4时刻改变的条件是压强,则下列说法错误的是 () A.若t1=15s,则前 15s 的平均反应速率v(C)=0.004molL -1s-1 B.该反应的化学方程式为 3A(g)B(g)+2C(g) C.t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度 D.若t1=15s,则 B 的起始物质的量为 0.04mol 答案C由题图 1 可知,反应在t1时刻达到平衡时,气体 C 的浓度增大 0.06molL -1,所以 v(C)=? ?= 0.06molL-1 15s =0.004molL -1s-
35、1,故 A 正确;若 t4时刻降低压强后反应平衡状态没有改变, 说明反应物化学计量数之和与生成物化学计量数之和相等,又因为反应第一次达到平衡时气体 A 的浓度降低 0.09molL -1,气体 C 的浓度增大 0.06molL-1,所以气体 A 与 C 的化学计量数之比 为 32,因此气体 B 也是生成物且化学计量数为 1,所以化学方程式为 3A(g)B(g)+2C(g),故 B 正确;由题图 2 可知,t2、t3时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂,t5时刻若为增大反 应物浓度,则开始时应该只有正反应速率增大,不会两个反应速率同时增大,故 C 错误;气体 C 的 浓度增大 0.06mol
36、L -1,气体 B、C 的反应化学计量数比为 12,所以气体 B 浓度增大 0.03molL -1,又由气体 A 的初始浓度可知,容器的体积为 0.3mol 0.15molL-1=2L,则气体 B 起始物质的量 为(0.05-0.03)molL -12L=0.04mol,故 D 正确。 11.(2019 江苏单科,20 节选)CO2的资源化利用能有效减少 CO2排放,充分利用碳资源。 (3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种 CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应: 反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H=41.2kJmol -1 反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH
37、3(g)+3H2O(g)H=-122.5kJmol -1 在恒压、CO2和 H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时 CH3OCH3的选择性随温度的变 化如图所示。其中: CH3OCH3的选择性=2CH3OCH3的物质的量 反应的 CO2的物质的量 100% 温度高于 300,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是。 220时,在催化剂作用下 CO2与 H2反应一段时间后,测得 CH3OCH3的选择性为 48%(图中 A 点)。 不改变反应时间和温度,一定能提高 CH3OCH3选择性的措施有。 答案(3)反应的H0,反应的H0,温度升高使 CO2转化为 CO 的平衡转化率上升,使
38、CO2转化为 CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度增大压强、使用对反应催 化活性更高的催化剂 解析从反应特点看,反应是吸热反应、反应是放热反应,温度升高,CH3OCH3的选择性急 剧下降,大于 300时 CO2平衡转化率上升,说明升高温度,反应中 CO2的转化率的上升幅度超 过反应中 CO2的转化率的下降幅度。 反应是气体分子数减小的反应,可以增大压强使平衡向右移动;从影响反应速率的角度考虑, 反应时间不变的条件下,可使用对反应催化活性更高的催化剂。 B B 组组综合提升综合提升 12.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O7 2-(橙色)+H 2O 2CrO4 2-(黄色)
39、+2H+。用 K 2Cr2O7溶液进行下列实 验: 结合实验,下列说法不正确的是() A.中溶液橙色加深,中溶液变黄 B.中 Cr2O7 2-被 C 2H5OH 还原 C.对比和可知 K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D.若向中加入 70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色 答案D若向中加入 70%H2SO4溶液至过量,Cr2O7 2-的氧化性增强,Cr 2O7 2-被 C 2H5OH 还原为 Cr 3+, 故溶液变为绿色,D 项错误。 13.在密闭容器中,对于可逆反应:A(?)+3B(?)2C(g),平衡时 C 的体积分数与温度和压强的 关系如图所示,下列判断正确的是 () A.若正反应方向H
40、T2 B.压强增大时,混合气体的平均相对分子质量减小 C.A 一定为气体 D.B 一定为气体 答案D温度不变,增大压强,C 的体积分数增大,平衡右移,平衡向着气体体积减小的方向移 动,A 可能为气态、固态或液态,B 只能是气态;压强不变,若温度由T2升高到T1,C 的体积分数增 大,平衡右移,则该反应正反应为吸热反应,H0,A、C 错误,D 正确。若 A、B 均为气态,反应前 后气体的总质量不变,气体的总量减少,混合气体的平均相对分子质量增大;若只有 B 为气态,反 应后气体的总质量增大,气体的总量减少,混合气体的平均相对分子质量增大,B 错误。 14.(2020 河北沧州模拟)以氯化氢为原料
41、通过直接氧化法可以制取氯气,反应的化学方程式为 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。 (1)该法可按下列催化过程进行: CuCl2(s)CuCl(s)+1 2Cl2(g) H1=+83kJmol -1 CuCl(s)+1 2O2(g) CuO(s)+1 2Cl2(g) H2=-20kJmol -1 CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g)H3=-121kJmol -1 总反应 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的H=kJmol -1。 有利于提高总反应平衡产率的条件有。 A.低温B.高温C.低压D.高压E.催化剂 (2)恒温恒压下,
42、可以说明总反应 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)达到平衡的是。 A.压强不变 B.氯气的体积分数保持不变 C.每生成 2 个 HO 的同时,有 4 个 HCl 生成 D.反应速率v正(O2)v逆(H2O)=12 E.各组分的物质的量浓度都相等 (3)密闭容器中充入 HCl 和 O2进行反应,c(HCl)随时间t的变化曲线如图 1,保持其他条件不 变,t2时升温,t3时重新达平衡,画出t2t4时c(Cl2)随时间t的变化曲线。 (4)在刚性容器中,进料浓度比c(HCl)c(O2)分别为 11、41、71 时,HCl 平衡转化率随温 度变化的关系如图 2。 其中曲线代表的c
43、(HCl)c(O2)是,原因: 。 设 HCl 初始浓度为 c0,根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=41 的数据计算K(400)=(列出计 算式,不必算出结果)。 答案(1)-116AD(2)BD (3) (4)11温度不变,增大氧气浓度,HCl 的平衡转化率增大(0.38?0) 2(0.38?0)2 0.06?0(0.24?0)4 解析(1).CuCl2(s)CuCl(s)+1 2Cl2(g) H1=+83kJmol - 1,.CuCl(s)+1 2O2(g) CuO(s)+1 2Cl2(g) H2=-20kJmol - 1,.CuO(s)+2HCl(g) CuCl2(s)+H2O(g)
44、H3=-121kJmol -1,根据盖斯定律,(+)2 可得 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H=(+83kJmol -1)+(-20kJmol-1)+(-121kJmol- 1)2=-116kJmol-1。 总反应为 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H=-116kJmol -1,由勒夏特列原理可知,提 高平衡产率,即平衡需要正向移动,低温和高压符合条件,故答案选 AD。 (2)恒温恒压下,压强始终不变,不能判断反应是否达到平衡状态,故 A 错误;氯气的体积分数保 持不变,说明反应达到了平衡状态,故 B 正确;根据化学方程式 4HCl(g)+O2
45、(g)2Cl2(g)+2H2O(g),生成 2 个 HO,即生成 1 个水分子,生成 4 个 HCl,即生成 4 个 HCl 分子,因此每生成 2 个 HO 的同时,有 4 个 HCl 生成,不是说明反应达到了平衡状态, 故 C 错误;反应速率v正(O2)v逆(H2O)=12,表示正、逆反应速率相等,是平衡状态,故 D 正确; 各组分的物质的量浓度都相等,不能说明各组分的物质的量浓度是否不变,不能判断是否达到平 衡状态,故 E 错误。 (3)根据 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H=-116kJmol -1,结合题图 1 可知,起始时 c(HCl)=0.4molL -1
46、,平衡时,c(HCl)=0.1molL-1,则平衡时 c(Cl2)=0.15molL -1,保持其他条件 不变,t2时升温,平衡逆向移动,达到新平衡时c(Cl2)减小,则t2t4时c(Cl2)随时间t的变化曲线 如答案所示。 (4)根据题图 2,温度一定时,进料浓度比c(HCl)c(O2)越小,即增大氧气浓度,HCl 的平衡转 化率增大,所以进料浓度比c(HCl)c(O2)=11 时,HCl 的平衡转化率最大,为曲线。 400时,进料浓度比c(HCl)c(O2)=41 的 HCl 平衡转化率为 76%,列“三段式”有 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) 开始(molL -1) c00.25c000 变化(molL -1) 0.76c00.19c00.38c00.38c0 平衡(molL -1) 0.24c00.06c00.38c00.38c0 化学平衡常数K=? 2(Cl2)?2(H2O) ?4(HCl)?(O2) =(0.38?0) 2(0.38?0)2 0.06?0(0.24?0)4 。
