资源简介 第 7 讲 化学平衡图像及反应历程的能量探析学习目标1. 掌握化学平衡图像的类型及特点2. 掌握化学反应历程的能量探析课前诊断1 Ag+(aq) Fe2+.在水溶液中存在反应: + (aq) Ag(s)+Fe3+(aq) ΔH<0,达到平衡后,为使平衡体系中析出更多的银,可采取的措施是( )A.升高温度 B.加水稀释C.增大 Fe2+的浓度 D.常温下加压2.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )A.夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体B.浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体C.压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体,颜色变深D.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体的颜色变浅3.一定温度下,反应 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在密闭容器中进行,一段时间后达到平衡,下列措施不能使平衡发生移动的是( )①增加 C的物质的量②保持容器容积不变,充入 He使体系压强增大③将容器的容积缩小一半④保持压强不变,充入 He使容器容积变大A.①② B.②③C.①④ D.③④4.在一密闭容器中,反应 aA(g) bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的 60%,则下列说法正确的是( )A.平衡向逆反应方向移动了B.物质 A的转化率减小了C.物质 B的质量分数增大了D.a>b5 c CO ·c H2O .在高温、催化剂条件下,某反应达到平衡,平衡常数 K= 。恒容时,升高c CO2 ·c H2 温度,H2浓度减小。下列说法正确的是( )A.该反应的焓变为正值B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小C.升高温度,逆反应速率减小催化剂D.该反应的化学方程式为 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)高温知识清单1.化学平衡图像的类型及特点(1)速率—时间图像(v-t图像)Ⅰ.正反应速率突变,逆反应速率渐变,v′正>v′逆,说明是增大了反应物的浓度,使正反应速率突变,且平衡正向移动。Ⅱ.v 正、v 逆都是突然减小的,v′正>v′逆,平衡正向移动,说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应,改变的条件是降低温度或减小压强。Ⅲ.v 正、v 逆都是突然增大的,并且 v 正、v 逆增大程度相同,说明该化学平衡没有发生移动,可能是使用了催化剂,也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。判断平衡移动方向,根据 v′正、v′逆的相对大小;判断改变的哪种外界条件,根据改变条件的那一时刻 v′正、v′逆的变化,若 v′正或 v′逆有一个在原平衡未变则为改变的浓度;若两个都发生了“突变”,则为改变的温度或压强;若两个都发生了“突变”且仍然相等,则为加入催化剂或等体反应改变压强。(2)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像Ⅰ.T2>T1,温度升高,平衡逆向移动,正反应是放热反应。Ⅱ.p2>p1,压强增大,A(反应物)的转化率减小,说明正反应是气体总体积增大的反应。Ⅲ.生成物 C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率 a>b,故 a可能使用了催化剂;若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a也可能是增大了压强(压缩体积)。(1)“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则是先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中 T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中 p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中 a使用了催化剂)。(2)正确掌握图像Ⅰ、Ⅱ中反应规律的判断方法①图Ⅰ中,T2>T1,升高温度,生成物百分含量降低,平衡逆向移动,正反应为放热反应。②图Ⅱ中,p2>p1,增大压强,反应物的转化率降低,平衡逆向移动。则正反应为气体体积增大的反应。③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响,a可能是加入了催化剂,或该反应是反应前后气体体积不变的反应,a是增大压强。(3)百分含量(或转化率)—压强—温度图像如上图中确定压强为 105 Pa 或 107 Pa,则生成物 C的百分含量随温度 T的升高而逐渐减小,说明正反应是放热反应;再确定温度 T不变,做横坐标的垂线,与压强线出现两个交点,分析生成物 C的百分含量随压强 p的变化可以发现,压强增大,生成物 C的百分含量增大,说明正反应是气体总体积减小的反应。定一议二在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量,讨论纵坐标与曲线的关系,或者确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系,即“定一议二”。如上图中 T1温度下,A→B压强增大,C%增大,平衡正向移动,则正反应是气体分子数减小的反应;105Pa 时,A→C温度升高,C%减小,平衡逆向移动,则正反应是放热反应。(4)物质的量 (浓度)—时间图像[n(c)-t图像]在 2 L密闭容器中,某一反应有关物质 A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题:①横坐标表示反应过程中时间变化,纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。②该反应的化学方程式是 3A(g)+B(g) 2C(g)。③在反应达 2 min时,正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。④若用 A - -物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是 0.15 mol·L 1·min 1。各物质的 n或 c不随时间变化时达到平衡状态,据起始量和平衡量求出转化量,各物质的转化量之比等于化学计量数之比,可以得出方程式中的化学计量数。(5)特殊图像①对于反应 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) ΔH<0,M 点前,表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程,则 v 正>v 逆,M点为平衡点,M点后为平衡受温度的影响情况。②如图所示曲线是其他条件不变时,某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点,表示 v 正>v 逆的是点 3,表示 v 正<v 逆的是点 1,而点 2、4表示 v 正=v 逆。①中图像,由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动,所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况,前面为未达到平衡的情况。②中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。2.解题思维建模经典例题例 1.对反应 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) ΔH,反应特点与对应的图像的说法中不正确的是( )A.图①中,若 p1>p2,则 a+b>c+dB.图②中,若 T2>T1,则ΔH<0且 a+b=c+dC.图③中,t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂D.图④中,若ΔH<0,则纵坐标不可能是反应物的转化率例 2.有下列两个图像:下列反应中符合两图像的是( )A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0B.2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH>0C.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0D.A2(g)+2B2(g) C2(g) ΔH>0知识点 2 化学反应历程的能量探析1.基元反应、过渡态理论及活化能(1)基元反应:研究发现,大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成,往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。(2)过渡态理论:过渡态理论认为,反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物,而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态,并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似,山的最高点便是过渡态。2.多步反应的活化能及与速率的关系(1)多步反应的活化能:一个化学反应由几个基元反应完成,每一个基元反应都经历一个过渡态,及达到该过渡态所需要的活化能(如图 E1、E2),而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值,没有实际物理意义。(2)活化能和速率的关系:基元反应的活化能越大,反应物到达过渡态就越不容易,该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。3.催化剂与活化能(1)催化剂的催化机理:催化剂参与化学反应,生成能量更低的中间产物,降低了达到过渡态所需要的活化能,使反应易于发生,速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径,降低反应的活化能。(2)催化反应一般过程(简化的过程):①反应物扩散到催化剂表面;②反应物被吸附在催化剂表面;③被吸附的反应物发生化学反应生成产物;④产物的解吸。经典例题例 1.研究表明 CO与 N2O在 Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应+ +分别为:①N2O+Fe ===N2+FeO (慢);②FeO++CO===CO +2+Fe (快)。下列说法正确的是( )A.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定C + +.Fe 使反应的活化能减小,FeO 是中间产物D.若转移 1 mol电子,则消耗 11.2 L N2O例 2.炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化 SO2。下列说法正确的是( )A.每活化一个氧分子吸收 0.29 eV能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.42 eVC.氧分子的活化是 C—O的断裂与 O—O的生成过程D.炭黑颗粒是大气中 SO2转化为 SO3的催化剂课堂闯关1.如图是可逆反应 A+2B 2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是( )A.正反应是放热反应B.D可能是气体C.逆反应是放热反应D.A、B、C、D均为气体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<T2,p1>p2,m+n>p,放热反应B.T1>T2,p1<p2,m+n>p,吸热反应C.T1<T2,p1>p2,m+n<p,放热反应D.T1>T2,p1<p2,m+n<p,吸热反应3.符合图 1、图 2的反应是( )A.X(g)+3Y(g) 3Z(g) ΔH>0B.X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0C.X(g)+2Y(g) 3Z(g) ΔH<0D.X(g)+3Y(g) 4Z(g) ΔH<04.反应 mA(s)+nB(g) eC(g)+fD(g),反应过程中,当其他条件不变时,C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示,下列叙述正确的是( )A.达到平衡后,加入催化剂,C%增大B.化学方程式中 n<e+fC.达到平衡后,若升温,平衡向左移动D.达到平衡后,增加 A的量有利于平衡向右移动5.下面的各图中,表示 2A(g)+B(g) 2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为( )6.乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯水化法生产,反应的化学方程式为:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g),下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系[起始 n(C2H4)∶n(H2O)=1∶1]。下列有关叙述正确的是( )A 1.Y对应的乙醇的物质的量分数为9B.X、Y、Z对应的反应速率:v(X)>v(Y)>v(Z)C.X、Y、Z对应的平衡常数数值:KXD.增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率7.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,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>KaD.b、c点均为化学平衡点,a点未达到平衡且反应正向进行8.我国科研人员提出了由 CO2和 CH4转化为高附加值产品 CH3COOH 的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是( )A.生成 CH3COOH总反应的原子利用率为 100%B.CH4→CH3COOH过程中,有 C—H发生断裂C.①→②放出能量并形成了 C—CD.该催化剂可改变反应的反应热9.N2O和 CO是环境污染性气体,可在 Pt O+2 表面转化为无害气体,其反应原理为 N2O(g)+CO(g)===CO2(g)+N2(g) ΔH,有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是( )A.ΔH=ΔH1+ΔH2B ΔH 226 kJ·mol-. =- 1C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D.为了实现转化,需不断向反应器中补充 Pt O+2 和 Pt2O+2自我挑战1.某密闭容器中充入等物质的量的 A和 B,一定温度下发生反应 A(g)+xB(g) 2C(g),达到平衡后,在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示,正逆反应速率随时间的变化如图乙所示,下列说法中正确的是( )A.30~40 min间该反应使用了催化剂B.化学方程式中的 x=1,正反应为吸热反应C.30 min时降低温度,40 min时升高温度D.8 min前 A的平均反应速率为 0.08 mol·L-1·min-12.(2020·成都高二质检)已知反应 X(g)+Y(g) nZ(g)ΔH>0,将 X和 Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应,各物质的浓度随时间的改变如图所示。下列说法不正确的是( )A.反应方程式中 n=1B.10 min时,曲线发生变化的原因是升高温度C.10 min时,曲线发生变化的原因是增大压强D.前 5 min内,用 X表示的反应速率为 v(X)=0.08 mol·L-1·min-13.反应 mX(g) nY(g)+pZ(g) ΔH,在不同温度下的平衡体系中,物质 Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )A.该反应的ΔH>0B.m<n+pC.B、C两点化学平衡常数:KB>KCD.A、C两点的反应速率 v(A)<v(C)4.有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3 个体积均为 0.5 L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入 HCl和 O2(如下表),加入催化剂发生反应:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH。HCl的平衡转化率与 Z和 T的关系如图所示。起始时容器T/℃ n(HCl)/mol ZⅠ 300 0.25 aⅡ 300 0.25 bⅢ 300 0.25 4下列说法不正确的是( )A.ΔH<0B.a<4C.若容器Ⅲ反应某时刻处于 R点,则 R点的反应速率:v 正>v 逆D.300℃时,该反应平衡常数的值为 3205.一定条件下合成乙烯的反应为:6H2(g)+2CO2(g) CH2==CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对 CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图。下列说法正确的是( )A.M点的正反应速率 v 正大于 N点的逆反应速率 v 逆B.若投料比 n(H2)∶n(CO2)=4∶1,则图中M点乙烯的体积分数为 5.88%C.250℃时,催化剂对 CO2平衡转化率的影响最大D.当温度高于 250℃时,升高温度,平衡逆向移动,导致催化剂的催化效率降低6.热催化合成氨面临的两难问题是:釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致 NH3产率降低。我国科研人员研制了 Ti—H—Fe 双温区催化剂(Ti—H区域和 Fe区域的温度差可超过 100℃)。Ti—H—Fe 双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是( )A.①为氮氮三键的断裂过程B.①②③在低温区发生C.④为 N原子由 Fe区域向 Ti—H区域的传递过程D.使用 Ti—H—Fe 双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应7.亚硝酸氯 (ClNO)可由 NO 与 Cl2 在通常条件下反应得到,化学方程式为 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) ΔH。在 1 L的恒容密闭容器中充入 2 mol NO(g)和 1 mol Cl2(g),在不同温度下测得 c(ClNO)与时间的关系如图 A:(1)该反应的ΔH (填“>”“<”或“=”)0。(2) - -反应开始到 10 min 时 NO的平均反应速率 v(NO)= mol·L 1·min 1。(3)T2时该反应的平衡常数 K= 。(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入 NO(g)和 Cl2(g),平衡时 ClNO的体n NO 积分数随 的变化图像如图 B,则 A、B、C三状态中,NO的转化率最大的是 点,n Cl2 n NO 当 =1.5时,达到平衡状态时 ClNO的体积分数可能是 D、E、F三点中的 点。n Cl2 第 6 讲 影响化学平衡的因素学习目标1. 变化观念与平衡思想:从变化的角度认识化学平衡的移动,即可逆反应达到平衡后,浓度、压强改变,平衡将会发生移动而建立新的平衡。2. 证据推理与模型认知:从 Q与 K的关系及浓度、压强对可逆反应速率的影响,分析理解化学平衡的移动。3. 3.科学探究:通过实验论证说明浓度、压强的改变对化学平衡移动的影响。课前诊断1.14CO2与碳在高温条件下发生反应:14CO2+C 2CO,达到化学平衡后,平衡混合物中含 14C的粒子有( )A.14CO2 B.14CO2、14COC.14CO2、14CO、14C D.14CO2.在一定温度下的恒容密闭容器中,以下说法能表明反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是( )A.混合气体的压强不变B.混合气体的密度不变C.每消耗 2 mol B,同时生成 1 mol CD.C和 D的浓度比不变3.关于平衡常数 K,下列说法中正确的是( )A.K值越大,反应越容易进行B.对任一给定的可逆反应,温度升高,K值增大C.对同一可逆反应,K值越大,反应物的转化率越高D.加入催化剂或增大反应物浓度,K值将增大4.H2S与 CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在 610 K时,将0.10 mol CO2与 0.40 mol H2S充入 2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为 0.02。(1)平衡时 CO2的浓度为________。(2)H2S的平衡转化率α1=________%,反应平衡常数 K=________。知识清单知识点 1 浓度对化学平衡移动的影响1.实验探究浓度对化学平衡的影响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:实验原理 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(红色)实验操作b溶液颜色变浅,平衡向逆反应方向 c溶液颜色变深,平衡向正反应方向现象与结论移动 移动发生 Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe3+浓度减c(SCN-) Q c[Fe SCN 3]c[Fe SCN ] 增大, = 减3 3+ 3 -理论解释 小,Q= 增大,Q>K, c Fe ·c SCN c Fe3+ ·c3 SCN- 小,Q<K,平衡正向移动平衡逆向移动2.化学平衡移动(1)概念:在一定条件当可逆反应达到平衡状态后,如果浓度、压强、温度等反应条件改变,原来的平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡状态。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)化学平衡移动的特征新平衡与原平衡相比,平衡混合物中各组分的浓度、百分含量发生改变。(3)化学平衡移动的过程分析(4)化学平衡移动方向的判断当 Q=K时:反应处于平衡状态,v 正=v 逆;当 Q<K时:反应向正反应方向进行,v 正>v 逆;当 Q>K时:反应向逆反应方向进行,v 正<v 逆。3.浓度对化学平衡的影响规律及解释(1)浓度对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时:①c(反应物)增大或 c(生成物)减小,平衡向正反应方向移动。②c(反应物)减小或 c(生成物)增大,平衡向逆反应方向移动。(2)用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响:增大 c 反应物 ① Q减小,则 Q<K,平衡向正反应方向移动减小 c 生成物 增大 c 生成物 ② Q增大,则 Q>K,平衡向逆反应方向移动减小 c 反应物 4.分析浓度变化对正、逆反应速率的影响已知反应:mA(g)+nB(g) pC(g),当反应达到平衡后,有关物质的浓度发生改变,其反应速率的变化曲线分别如下图所示:t1时刻,增大反应物浓度,使 v′正增大,而 v′逆不变,则 v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动。t1时刻,减小生成物浓度,使 v′逆减小,而 v′正不变,则 v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动。t1时刻,增大生成物浓度,使 v′逆增大,而 v′正不变,则 v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动。t1时刻,减小反应物浓度,使 v′正减小,而 v′逆不变,则 v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动。5.应用在工业生产中,适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,可提高价格较高的原料的转化率,从而降低生产成本。经典例题例 1.检验 Fe3+的存在,可向溶液中加入 KSCN溶液,发生反应如下:FeCl3+3KSCN 3KCl+Fe(SCN)3(棕黄色) (无色) (无色) (红色)能使该可逆反应发生平衡移动的是________。①加入 KCl固体 ②加入 Fe 粉 ③加入 FeCl3固体不能使平衡发生移动的是________,原因是_____________________________________。例 2.在恒温恒容的容器中发生反应 N2+3H2 2NH3,当反应达到平衡后,判断改变下列措施化学平衡移动的方向(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。(1)向容器中充氮气____________;(2)向容器中充氢气____________;(3)向容器中充氨气____________;(4)向容器中充氦气____________;(5)向容器中充入氯化氢气体____________。例 3.工业上制取硫酸的过程中,有一重要的反应:催化剂2SO2+O2 2SO3高温在实际生产过程中,常用过量的空气的目的是________________________________________________________________________。知识点 2 压强变化对化学平衡移动的影响1.实验探究压强对化学平衡移动的影响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:2NO2 N2O4实验原理 红棕色 无色 实验步骤活塞Ⅱ处→Ⅰ处,压强增大 活塞Ⅰ处→Ⅱ处,压强减小实验现象 混合气体的颜色先变深又逐渐变浅 混合气体的颜色先变浅又逐渐变深活塞往里推,体积减小,压强增大,c(NO2)增大,颜色变深,但颜色又变浅,说明 c(NO2)减小,平衡向正反应方向移动。实验结论活塞往外拉,体积增大,压强减小,c(NO2)减小,颜色变浅,但气体颜色又变深,说明 c(NO2)增大,平衡向逆反应方向移动2.压强对化学平衡移动的影响规律及解释(1)在其他条件不变时:①增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动。②减小压强,化学平衡向气体体积增大的方向移动。③对于反应前后气体分子数目不变的反应,改变压强平衡不移动。(2)利用平衡常数分析压强对化学平衡移动的影响化学方程式中气态压强变化 Q值变化 Q与 K的关系 平衡移动方向物质系数的变化增大 增大 Q>K 逆向移动增大减小 减小 Q<K 正向移动增大 减小 Q<K 正向移动减小减小 增大 Q>K 逆向移动增大不变 不变 Q=K 不移动减小3.分析压强变化对正、逆反应速率影响(1)对于反应 mA(g)+nB(g) pC(g) 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①、②:t1时刻,增大容积,压强减小,v′正、v′逆均减小,缩体方向的 v′逆减小幅度更大,则 v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动。t1时刻,缩小容积,压强增大,v′正、v′逆均增大,缩体方向的 v′逆增大幅度更大,则 v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动。(2)对于反应 mA(g)+nB(g) pC(g) 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③:t1时刻,若缩小容积,压强增大,v′正、v′逆均增大,且 v′正=v′逆,平衡不移动,如图上线。t1时刻,若增大容积,压强减小,v′正、v′逆均减小,且 v′正=v′逆,平衡不移动,如图下线。提醒 ①压强对平衡移动的影响:只适用于有气体参与的反应。对于只涉及固体或液体的反应,压强的影响不予考虑。②压强是否能使化学平衡发生移动,要看压强改变是否使浓度发生改变,从而使 v′正≠v′逆。经典例题例 1.在一个不导热的密闭反应容器中,只发生两个反应:a(g)+b(g) 2c(g) ΔH1<0x(g)+3y(g) 2z(g) ΔH2>0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )A.等压时,通入“惰性”气体,c的物质的量不变B.等压时,通入 z气体,反应器中温度升高C.等容时,通入“惰性”气体,各反应速率不变D.等容时,通入 z气体,y的物质的量浓度增大例 2.在密闭容器中,反应:xA(g)+yB(g) zC(g),在一定条件下达到平衡状态,试回答下列问题:(1)若 x+y>z,缩小体积,增大压强,则平衡向________方向移动。(2)若保持体积不变,通入氦气,则平衡________移动。(3)若保持压强不变,通入氦气,平衡向正反应方向移动,则 x、y、z的关系为________。(4)若 x+y=z,缩小体积,增大压强,则平衡________移动。充入“惰性”气体对化学平衡的影响(1)恒容时,通入“惰性”气体,压强增大,平衡不移动;恒压时,通入“惰性”气体,体积增大,平衡向气体体积增大的方向移动。(2)在恒容容器中,改变其中一种物质的浓度时,必然同时引起压强的改变,但判断平衡移动的方向时,应以浓度的影响进行分析。(3)对于反应前后气体体积相等的反应[如 H2(g)+I2(g) 2HI(g)],当向平衡体系中充入“惰性”气体时,则无论任何情况下平衡都不发生移动。知识点 3 温度、催化剂对化学平衡移动的影响1.温度对化学平衡移动的影响(1)实验探究温度对化学平衡移动的影响按表中实验步骤要求完成实验,观察实验现象,填写下表:2NO -2 g N2O4 g ΔH=-56.9 kJ·mol 1实验原理 红棕色 无色 实验步骤实验现象 热水中混合气体颜色加深;冰水中混合气体颜色变浅混合气体受热颜色加深,说明 NO2浓度增大,即平衡向逆反应方向移动;混实验结论合气体被冷却时颜色变浅,说明 NO2浓度减小,即平衡向正反应方向移动(2)温度对化学平衡移动的影响规律①任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热),所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。②当其他条件不变时:温度升高,平衡向吸热反应方向移动;温度降低,平衡向放热反应方向移动。(3)用 v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响已知反应:mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0,当反应达平衡后,若温度改变,其反应速率的变化曲线分别如下图所示。t1时刻,升高温度,v′正、v′逆均增大,但吸热反应方向的 v′逆增大幅度大,则 v′逆>v′正,平衡逆向移动。t1时刻,降低温度,v′正、v′逆均减小,但吸热反应方向的 v′逆减小幅度大。则 v′正>v′逆,平衡正向移动。2.催化剂对化学平衡的影响(1)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。(2)用 v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响t1时刻,加入催化剂,v′正、v′逆同等倍数增大,则 v′正=v′逆,平衡不移动。提醒 ①一般说的催化剂都是指的正催化剂,即可以加快反应速率。特殊情况下,也使用负催化剂,减慢反应速率。②用速率分析化学平衡移动的一般思路经典例题例 1.反应:A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0,达平衡后,将反应体系的温度降低,下列叙述中正确的是( )A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向右移动B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向左移动C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向右移动D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向左移动例 2.改变温度可以使化学平衡发生移动,化学平衡常数也会发生改变,通过分析以下两个反应,总结出温度对化学平衡常数的影响规律。(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)化学平衡常数 K1=____________,升温化学平衡逆向移动,K1________(填“增大”或“减小”,下同),ΔH____0(填“>”或“<”,下同)。(2)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)化学平衡常数 K2=______________,升温化学平衡正向移动,K2________,ΔH________0。例 3.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数 K和温度 t的关系如下表所示:t/℃ 700 800 830 1 000 1 200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6回答下列问题:(1)该反应为____________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为______。(3)在 1 200℃时,某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H -2O的浓度分别为 2 mol·L 1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1,则此时上述反应的平衡____________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度K值越大,该反应进行得越完全,反应物的转化率越大;反之,就越不完全,转化率越小。(2)判断反应的热效应①升高温度:K值增大→正反应为吸热反应;K值减小→正反应为放热反应。②降低温度:K值增大→正反应为放热反应;K值减小→正反应为吸热反应。(3)判断反应是否达到平衡或反应进行的方向当 Q=K时,反应处于平衡状态;当 Q<K时,反应向正反应方向进行;当 Q>K时,反应向逆反应方向进行。知识点 4 勒夏特列原理1.定义如果改变影响平衡的条件之一(如温度、浓度、压强等),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。简单记忆:改变―→减弱这种改变。2.适用范围(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系,不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外,勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据勒夏特列原理进行判断。经典例题例 1.已知:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)在一定条件下达到化学平衡后,降低温度,混合物的颜色变浅,下列关于该反应的说法正确的是______________(填字母)。A.该反应为放热反应B.降温后 CO的浓度增大C.降温后 NO2的转化率增大D.降温后 NO的体积分数增大E.增大压强混合气体的颜色不变F.恒容时,通入 He气体,混合气体颜色不变G.恒压时,通入 He气体,混合气体颜色不变例 2.在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,在某一时刻达到平衡,测得 c(N2)=1 mol·L-1,容器内压强为 p,温度为 T。(1) -再向容器中通入 N2,使其浓度变为 2 mol·L 1,并保持容积不变,再次达到平衡时 c(N2)的范围是________________。(2)缩小体积至平衡时的一半,并保持温度不变,再次达到平衡时压强 p′的范围是______________。(3)迅速升温至 T1,并保持容积不变,且不与外界进行热交换,再次达到平衡时,温度 T′的范围是_________________________________。例 3.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是________(填字母)。A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2O HBr+HBrO,当加入 NaOH溶液后颜色变浅B.对 2H2O2 2H2O+O2↑的反应,使用MnO2可加快制 O2的反应速率C.反应:CO+NO2 CO2+NO ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动D.合成氨反应:N2+3H2 2NH3 ΔH<0,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施E.H2(g)+I2(g) 2HI(g),缩小体积加压颜色加深勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释,常见的有:(1)使用催化剂不能使化学平衡发生移动;(2)反应前后气体体积不变的可逆反应,改变压强可以改变化学反应速率,但不能使化学平衡发生移动;(3)发生的化学反应本身不是可逆反应;(4)外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。课堂闯关1.对处于化学平衡状态的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动2.在一定条件下,反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到了平衡,改变某一条件,发生下述变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是( )A.v(SO2)增大B.v(SO3)减小C.O2的百分含量发生变化D.SO3的质量不变3.在恒温恒容的条件下,反应:A(g)+B(g) C(g)+D(s)已达平衡,能使平衡正向移动的措施是( )A.减小 C或 D的浓度 B.增大 D的浓度C.减小 B的浓度 D.增大 A或 B的浓度4.在 K2Cr2O - -7溶液中存在下列平衡:2CrO24 (黄色)+2H+ Cr2O27 (橙色)+H2O。溶液颜色介于黄色和橙色之间,现欲使溶液颜色由橙色变黄色,可以在溶液中加入( )①H+ ②OH- ③K+ ④H2OA.①③ B.②④ C.①④ D.②③5.在一恒容密闭容器中,反应:A(g)+B(g) C(g)达到平衡,若增大 A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( )A.A的浓度一定比原平衡小B.A的转化率增大C.C的体积分数一定大于原平衡 C的体积分数D.B的转化率一定增大6.反应 NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情況下,不会使平衡发生移动的是( )A.温度、容积不变时,通入 SO2气体B.将 NH4HS固体全部移走C.保持温度和容器体积不变,充入氮气D.保持温度和压强不变,充入氮气7.已知化学反应 2A(?)+B(g) 2C(?)达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )A.A是气体,C是固体B.A、C均为气体C.A、C均为固体D.A是固体或液体,C是气体8.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g) zC(g),达到平衡时,测得A -的浓度为 0.5 mol·L 1,在温度不变的条件下,将容器的体积扩大到两倍,再达到平衡,测得 A的浓度降低为 0.3 mol·L-1。下列有关判断正确的是( )A.x+yB.平衡向正反应方向移动C.C的体积分数降低D.B的浓度增大9.已知反应:2NO2(g) N2O4(g),把 NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶 A放入热水里,把烧瓶 B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是( )A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快B.上述过程中,B烧瓶内 c(NO2)减小,c(N2O4)增大C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变D.反应 2NO2(g) N2O4(g)的逆反应为放热反应10.将 H2(g)和 Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)ΔH<0,平衡时 Br2(g)的转化率为 a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时 Br2(g)的转化率为 b。a与 b的关系是( )A.a>b B.a=bC.a11.在一定条件下,可逆反应达到化学平衡:I2(g)+H2(g) 2HI(g)(正反应是放热反应)。要使混合气体的颜色加深,可以采取的方法是( )A.降低温度 B.增大 H2的浓度C.减小容器体积 D.增大容器体积12.COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0。当反应达到平衡时,下列能提高 COCl2转化率的措施是( )①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加 CO 的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥13.I2在 KI - - -溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I (aq) I3 (aq),某 I2、KI混合溶液中,I 3的物-质的量浓度 c(I3 )与温度 T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是( )A.温度为 T1时,向该平衡体系中加入 KI固体,平衡正向移动B.I2(aq)+I-(aq) I-3 (aq)的ΔH<0C.若 T1时,反应进行到状态 d时,一定有 v 正>v 逆D.状态 a与状态 b相比,状态 b时 I2的转化率更高14.关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),易诱发- +关节疼痛,其化学机理是:①HUr(aq)+H2O(l) Ur (aq)+H3O (aq) ②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s) ΔH。下列叙述错误的是( )A.降低温度,反应②平衡正向移动B.反应②正方向是吸热反应C.降低关节滑液中 HUr及 Na+含量是治疗方法之一D.关节保暖可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动自我挑战1.在 20 ℃、5.05×105 Pa 条件下,在密闭容器中进行反应 2A(g)+xB(g) 4C(g),达到平衡时 c(A)=1.00 mol·L-1,现将压强减小到 1.01×105 Pa,建立平衡后,c(A)=0.18 mol·L-1,则下列说法正确的是( )A.x>2B.若增大该体系的压强,平衡向左移动,化学平衡常数变小C.若增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数不变c4D C .反应的平衡常数表达式为 K=c2 A ·c B 2.在一密闭容器中,发生可逆反应:3A(g) 3B+C(正反应为吸热反应),平衡时,升高温度,气体的平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是( )A.B和 C可能都是固体B.B和 C一定都是气体C.若 C为固体,则 B一定是气体D.B和 C不可能都是气体3.一定温度下,在密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应达到平衡时,下列说法不正确的是( )A.若缩小容器的体积,则容器中气体的颜色先变深后又变浅,且比原平衡颜色深B.若压强不变,向容器中再加入一定量的 N2O4,再次达到平衡时各种物质的百分含量不变C.若体积不变,向容器中再加入一定量的 N2O4,相对于原平衡,平衡向正反应方向移动,再次平衡时 N2O4的转化率将升高D.若体积不变,升高温度,再次平衡时体系颜色加深4.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可以发生以下反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)ΔH>0。T1温度时,向密闭容器中通入 N2O5,部分实验数据见下表:时间/s 0 500 1 000 1 500c(N2O5)/mol·L-1 5.00 3.52 2.50 2.50下列说法中不正确的是( )A.500 s内,N2O5的分解速率为 2.96×10-3 mol·L-1·s-1B.T1温度下的平衡常数 K1=125,平衡时 N2O5的转化率为 50%C.T1温度下的平衡常数为 K1,T2温度下的平衡常数为 K2,若 T1>T2,则 K1D 1.达到平衡后,其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的 ,则再次达到平衡时,2c(N2O5)>5.00 mol·L-15.现有反应:mA(g)+nB(g) pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中 C的质量分数减小,则:(1)该反应的逆反应为_______(填“吸热”或“放热”)反应,且m+n______(填“>”“=”或“<”)p。(2)减压使容器体积增大时,A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。(3)若容积不变加入 B,则 A的转化率__________,B的转化率__________。(4) B C c B 若升高温度,则平衡时 、 的浓度之比 将__________。c C (5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量__________。6.将 0.4 mol N2O4气体充入 2 L固定容积的密闭容器中发生如下反应:N2O4(g) 2NO2(g)ΔH。在 T1和 T2时,测得 NO2的物质的量随时间的变化如图所示:(1)T1时,40~80 s内用 N O - -2 4表示该反应的平均反应速率为________mol·L 1·s 1。(2)ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。(3) c NO2 改变条件重新达到平衡时,要使 的值变小,可采取的措施有________(填字母,下c N2O4 同)。A.增大 N2O4的起始浓度 B.升高温度C.向混合气体中通入 NO2 D.使用高效催化剂(4)在温度为 T3、T4时,平衡体系中 NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是________________________________________________________________。A.A、C两点的反应速率:A>CB.A、B两点 N2O4的转化率:A>BC.A、C两点气体的颜色:A深,C浅D.由 A点到 B点,可以用加热的方法 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2.2.3 化学平衡图像及反应历程的能量探析(原卷版).pdf 2.2.3 化学平衡图像及反应历程的能量探析(解析版).pdf