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第二章　化学反应速率与化学平衡
第二节　化学平衡
第3课时　浓度、压强对化学平衡的影响
目
录
知识点二　压强对化学平衡的影响
课时作业
知识点一　浓度对化学平衡的影响
即时演练
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;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。
核心素养发展目标
一
知识点一　浓度对化学平衡的影响
1.实验探究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:
实验 原理
实验 操作
实验 原理
现象 与解释 试管b中溶液颜色____,说明c[Fe(SCN)3] ____,平衡向______方向移动;试管c中溶液颜色____,说明c[Fe(SCN)3]____,平衡向______方向移动
实验 结论 在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动;减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动
变浅
减小
逆反应
变深
增大
正反应
(2)从浓度影响Q的角度解释上述实验平衡移动的方向
①试管b中,Fe+2Fe3+ 3Fe2+,c(Fe3+)减小,Q=____, Q__K,平衡向__________移动,c[Fe(SCN)3]减小。
②试管c中,c(SCN-)增大,Q=____,Q__K,平衡向__________移动,c[Fe(SCN)3]增大。
增大
>
逆反应方向
减小
<
正反应方向
2.化学平衡移动
(1)定义:在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,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)化学平衡移动示意图
(3)化学平衡移动方向的判断
条件改变
3.工业生产应用
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。
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如图所示。
由图分析可知,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。
问题探究
(1)若t1时刻,减小生成物浓度,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
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。反应速率图像如图1所示。
(2)若t1时刻,增大生成物浓度,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
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。反应速率图像如图2所示。
利用v-t图像分析浓度对化学平衡的影响
归纳提升
1.实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq) (aq)。关于该溶液,下列说法正确的是 (　 　)
A.加入苯,平衡逆向移动
B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡正向移动
D.加少量AgNO3固体,平衡正向移动
A
解析:I2易溶于苯,反应物浓度减小,平衡逆向移动,故A正确;I2(aq)+I-(aq) (aq)为可逆反应,溶液中含有I2,滴入淀粉溶液后会变蓝,故B错误;加水稀释,反应物和生成物浓度均减小,平衡向粒子数目增多的方向移动,即平衡逆向移动,故C错误;加少量AgNO3固体,Ag+与I-生成AgI沉淀,I-的浓度减小,平衡逆向移动,故D错误。
2.在恒温恒容条件下,能使A(g)+B(g) C(g)+D(g)逆反应速率增大且平衡向右移动的措施是 (　 　)
A.减小C的浓度 B.增大D的浓度
C.减小B的浓度 D.增大A的浓度
解析:A项,减小C的浓度,正、逆反应速率均减小,平衡向右移动;B项,增大D的浓度,正、逆反应速率均增大,平衡向左移动;C项,减小B的浓度,正、逆反应速率均减小,平衡向左移动;D项,增大A的浓度,正、逆反应速率均增大,平衡向右移动。
D
3.常温下,水溶液中的反应Fe3++SCN- Fe(SCN)2+达到平衡时,c(SCN-) =0.10 mol·L-1,c(Fe3+)=0.04 mol·L-1,c[Fe(SCN)2+]=0.68 mol·L-1。回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数K=____________。
解析:该反应的平衡常数K==1.7×102。
(2)加水稀释至原溶液体积的2倍,平衡将向__(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到新平衡时,c(Fe3+)__(填“>”“=”或“<”)0.02 mol·L-1。
解析:加水稀释至原溶液体积的2倍,各离子的浓度均变为原浓度的,浓度商Q==3.4×102>K,平衡向逆反应方向移动。
1.7×102
逆
>
二
知识点二　压强对化学平衡的影响
1.实验探究压强对化学平衡的影响
(1)常温常压下,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改变压强,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 2NO2(g) N2O4(g)
(红棕色)　　(无色)　
实验 装置
实验 原理 2NO2(g) N2O4(g)
(红棕色)　　(无色)　
现象 与解释 活塞Ⅱ处→Ⅰ处,管内容积减小,气体的压强增大,c(NO2)增大,混合气体的颜色先____又逐渐____,说明c(NO2)减小,平衡向______方向移动;
活塞Ⅰ处→Ⅱ处,管内容积增大,气体的压强减小,c(NO2)减小,混合气体的颜色先____又逐渐____,说明c(NO2)增大,平衡向______方向移动
变深
变浅
正反应
变浅
变深
逆反应
(2)从压强影响Q的角度解释上述实验平衡移动的方向
操作ⅰ:若容积缩小为原来的一半,则压强增大一倍,浓度增大一倍。K=,Q=K,Q操作ⅱ:若容积扩大为原来的2倍,则压强减小到原来的,浓度减小到原来的。同理推出Q=2K,Q>K,平衡逆向移动,与实验结论一致。
2.压强对化学平衡的影响规律
(1)有气体参与的可逆反应
①增大压强(减小容器的容积)会使化学平衡向____________的方向移动。
②减小压强(增大容器的容积)会使化学平衡向____________的方向移动。
③反应后气体的总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。
(2)无气体参与的可逆反应
当平衡混合物中都是固态或液态物质时,改变压强后化学平衡一般不发生移动。
气体体积缩小
气体体积增大
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,其反应速率的变化曲线如图所示。由图可知t1时刻,增大容积,压强减小,v'正、v'逆均减小,气体体积缩小方向的v'逆减小幅度更大,则v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动。
问题探究
(1)若t1时刻,缩小容积,压强增大,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
t1时刻,缩小容积,压强增大,v'正、v'逆均增大,气体体积缩小方向的v'逆增大幅度更大,则v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动。反应速率图像如图1所示。
(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,若缩小容积,压强增大,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
在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,反应速率图像如图2所示。
1.压强改变与化学反应速率、化学平衡移动的关系
归纳提升
2.利用v-t图像分析压强对化学平衡的影响[以mA(g)+nB(g) pC(g)为例]
m+n>p
m+nm+n=p
1.“碳储科学”主要研究方向涉及CO2的捕获、转化等领域。高浓度的K2CO3溶液可作为CO2的捕获剂,为了更好地捕获CO2,控制压强合理的是 (　 　)
A.常压 B.高于常压
C.低于常压 D.无法确定
解析:反应K2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l) 2KHCO3(aq)为气体体积缩小的反应,加压可增大CO2在K2CO3溶液中的溶解度,有利于平衡正向移动,便于吸收CO2。
B
2.恒温条件下,探究压强对反应2NO2(g) N2O4(g)平衡的影响。按如图操作:
①将活塞
从Ⅰ处拉至Ⅱ处;②将活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处。下列说法正确的是(　 　)
A.①混合气体颜色无明显变化
B.②增大压强,此反应平衡正向移动
C.①开始观察到混合气体颜色变浅,是因为平衡正向移动
D.②K不变,但Q>K,平衡正向移动
B
解析:①将活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处,管内容积增大,气体压强减小,浓度减小,平衡逆向移动,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深,故A、C错误;②将活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处,管内容积减小,气体压强增大,浓度增大,温度不变,则K不变,此时Q3.足量碳和CO2在密闭容器中发生反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),一段时间后达到平衡状态。回答下列问题:
(1)增加碳的量,化学反应速率____(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:因为碳是固体,增加碳的量,化学反应速率不变。
(2)恒温恒压条件下充入N2,平衡________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡常数K____(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:恒温恒压条件下充入N2,体积增大,分压减小,平衡正向移动;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数K不变。
不变
正向移动
不变
(3)恒温恒压条件下充入CO2,正反应速率____(填“增大”“减小”或“不变”,下同),逆反应速率____,平衡________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”),再平衡时CO2的物质的量浓度和原平衡相比____(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:恒温恒压条件下充入CO2,CO2的分压增大,正反应速率增大,CO的分压减小,逆反应速率减小,平衡正向移动,再平衡时CO2的物质的量浓度和原平衡相比不变。
增大
减小
正向移动
不变
充入“惰性”气体对化学平衡的影响
方法规律
三
即时演练
D
1.在恒温恒容密闭容器中投入足量CaC2O4,发生反应:CaC2O4(s)
CaO(s) +CO(g)+CO2(g)。下列说法正确的是 (　 　)
A.若气体的平均相对分子质量不变,则达到平衡
B.若CO的体积分数不再改变,则达到平衡
C.平衡后充入更多的CO和CO2,达到新平衡时其浓度均增大
D.平衡后,分离出CO2,平衡正向移动,平衡常数不变
解析:反应生成的气体为CO和CO2,且二者物质的量之比始终为1︰1,所以气体的平均相对分子质量始终不变,不能据此判断反应是否达到平衡,A错误;由A项分析可知,CO体积分数始终为50%,不能据此判断反应是否达到平衡,B错误;该反应的平衡常数K=c(CO)·c(CO2),温度不变,K为定值,达到新平衡时两种气体的浓度不可能均增大,C错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数K不变,D正确。
B
2.一定温度下,某同学欲探究浓度对化学平衡的影响,设计实验如下:
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L-1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L-1 KI溶液,反应达到平衡后分成两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入KSCN溶液,变红,加入CCl4,振荡,静置,下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另外一份中加入CCl4,振荡,静置,下层显紫色。
下列说法错误的是 (　 　)
A.实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I- 2Fe2++I2
B.水溶液中的c(I-):Ⅱ<Ⅲ
C.水溶液中的c(Fe3+):Ⅰ>Ⅱ
D.若在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,c(Fe2+)会增大
解析:实验Ⅲ说明实验Ⅰ中的I-被氧化为I2,故实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I- 2Fe2++I2,A项正确;实验Ⅱ中发生的反应为Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3,加CCl4,下层显极浅的紫色,说明反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2因加入KSCN后,平衡向逆反应方向移动,I-浓度增大,则水溶液中c(I-): Ⅱ>Ⅲ,B项错误;加入KSCN,Fe3+和SCN-反应,故实验Ⅰ溶液中Fe3+浓度比实验Ⅱ溶液中的大,C项正确;在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,2Fe3++2I-
2Fe2++I2平衡向正反应方向移动,c(Fe2+)增大,D项正确。
C
3.已知反应:mX(g)+nY( ) 2mZ(g),该反应达到平衡时c(X)=0.3 mol·L-1,其他条件不变,若将容器容积缩小到原来的,再次达到平衡时c(X)=0.5 mol·L-1,下列说法正确的是(　 　)
A.反应向逆反应方向移动
B.Y可能是固体或液体
C.化学计量数n>m
D.X的转化率减小
解析:由题意可知,反应达平衡时c(X)=0.3 mol·L-1,其他条件不变,若容器容积缩小到原来的,如果化学平衡不移动,反应物c(X)=0.6 mol·L-1,但再次达到平衡时c(X)=0.5 mol·L-1,说明增大压强,平衡向正反应方向移动,则X的转化率增大,且正反应为气体分子数减小的反应,所以Y只能是气体,化学计量数的关系为m+n>2m,则m、n的大小关系为n>m。
4.(1)在水溶液中橙色的Cr2有下列平衡关系:Cr2+2H+,重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。
①向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈__色,因为________________ ______________________________________________________________。
解析:加碱中和溶液中的H+,平衡正向移动,溶液中的c(Cr)增大。
黄
OH-与H+结合生成水,c(H+)减小,使平衡正向移动,Cr浓度增大,溶液由橙色变为黄色
②向已加入NaOH溶液的①溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈__色,因为______________________________________________________________。
解析:加酸使平衡逆向移动,溶液中的c(Cr2)增大。
③向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡________(填“逆向移动”或“正向移动”),溶液颜色将________________。
解析:加Ba(NO3)2发生的反应为Ba2++Cr BaCrO4↓(黄色),平衡正向移动,溶液颜色将由橙色逐渐变浅,直至无色。
橙
c(H+)增大,平衡逆向移动,Cr2浓度增大,溶液又由黄色变为橙色。
正向移动
逐渐变浅,直至无色
(2)在10 ℃和2×105 Pa的条件下,反应aA(g) dD(g)+eE(g)建立平衡后,再逐步增大体系的压强(温度不变)。下表列出了不同压强下平衡时物质D的浓度。
根据表中数据,回答下列问题:
①压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时,平衡移动方向是________,理由是__________________________________。
解析:压强增大2.5倍,若平衡不移动,D的浓度应为0.212 5 mol·L-1,现在小于该值,说明平衡逆向移动了。
压强/Pa 2×105 5×105 1×106
浓度/(mol·L-1) 0.085 0.20 0.44
逆向移动
D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数
②压强从5×105 Pa增加到1×106 Pa时,平衡移动的方向是________,理由是__________________________________。
正向移动
D浓度增大的倍数大于压强增大的倍数
四
课时作业9
D
1.(3分)下列叙述能判断某化学平衡一定发生移动的是(　 　)
A.混合物中各组分的浓度改变
B.正、逆反应速率改变
C.反应体系的压强增大
D.反应物的平衡转化率改变
解析:化学平衡移动的本质是正、逆反应速率发生不同程度的改变。混合物中各组分的浓度改变不一定会引起正、逆反应速率发生不同程度的改变,A项错误;若正、逆反应速率的改变程度相同,则平衡不移动,B项错误;若反应前后气体的化学计量数之和相等,压强变化,平衡不移动,C项错误;反应物的平衡转化率改变,化学平衡一定发生移动,D项正确。
B
2.(3分)下列关于“化学反应速率和化学平衡”的说法正确的是 (　 　)
A.恒温下,2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s),达平衡后,缩小容器容积,达到新的平衡后,CO2浓度增大
B.恒温下,2NH3(g) N2(g)+3H2(g),达平衡后,缩小容器容积,达到新的平衡后,N2的浓度增大
C.在恒温恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应:2X(g) Y(g)+Z(g),一段时间后达到平衡,再加入一定量X,达新平衡后X的物质的量分数增大
D.在恒温恒容条件下,当N2O4(g) 2NO2(g)达到平衡后,充入Ar气,反应速率减慢
解析:缩小容器容积时CO2浓度瞬间增大,但系统为恒温下,K=不变,最终CO2浓度不变,故A错误;缩小容器容积压强增大,所有气体浓度瞬间增大,虽然平衡逆向移动,但N2的浓度仍比原平衡的高,故B正确;加入X后,系统总物质的量增加,但反应前后气体物质的量相等,达到新的平衡后X的物质的量分数不变,故C错误;恒温恒容下充入Ar气不改变反应物浓度,反应速率不变,故D错误。
3. (3分)已知M(s)+2N(g) 3Q(g),向恒温恒容的密闭容器中充入一定量的M(s)和N(g)发生反应,在t2时改变某一条件,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　 　)
A.t2时加入了一定量的Q(g)
B.N的物质的量:t1时C.Q的百分含量:t1时>t3时
D.反应的浓度商Q:t1时>t3时
D
解析:反应在t1达到平衡,在t2时刻逆反应速率增大,正反应速率不变,在t3时刻达到平衡,所以改变的条件是t2时加入了一定量的Q(g),平衡逆向移动,达到新平衡时N浓度增大,则n(N):t1时t3时,A、B、C正确;t1、t3时反应达到平衡状态,浓度商等于平衡常数K,K仅受温度影响,恒温条件下K(Ⅱ)=K(Ⅰ),则反应的浓度商Q:t1时=t3时,D错误。
D
4.(3分)一定温度下,在容积可变的反应器中加入足量CuO2(s),发生反应:2CuO2(s) 2CuO(s)+O2(g),达到平衡1时测得气体压强为p1 kPa,浓度为c1 mol·L-1。保持温度不变,将容积压缩至原来的一半,保持压缩后容积不变,达到平衡2时测得气体压强为p2 kPa,浓度为c2 mol·L-1。下列推断正确的是(　 　)
A.p2=2p1,2c2=c1 B.2p2=p1,c2=2c1
C.p2=2p1,c2=2c1 D.p2=p1,c2=c1
解析:平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,压缩后平衡常数为Kp=p(O2)、K=c(O2),即两次平衡的O2的浓度和压强都不变,故选D。
5.(3分)某温度下,容积一定的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)　ΔH<0。欲提高H2的转化率,下列措施不可行的是 (　 　)
A.缩小容器容积
B.向容器中按原比例再充入N2和H2
C.向容器中再充入惰性气体
D.液化NH3并分离
解析:A、B项相当于增大压强,平衡向右移动,α(H2)增大;C项平衡不移动,α(H2)不变;D项平衡向右移动,α(H2)增大。
C
C
6.(3分)模拟工业合成氨在恒温恒容的密闭容器中发生如下反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是(　 　)
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ>KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:Ⅰ<Ⅱ
C.t2 min时改变的条件可以是向密闭容器中加入N2和H2混合气
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志:混合气体的密度不再变化
解析:平衡常数是温度的函数,温度不变平衡常数不变,故A错误;由题图可知,t2 min时改变条件的瞬间,逆反应速率不变,随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,则t2 min时改变的条件是增大反应物的浓度,若大量加入N2(或H2),虽然平衡正向移动,但移动只是减弱这种改变,则NH3的体积分数:Ⅰ>Ⅱ,故B错误、C正确;化学平衡前后,气体总质量、容器容积均始终不变,故混合气体的密度不变,不能说明反应达到平衡,故D错误。
7.(3分)对于反应N2O4(g) 2NO2(g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是 (　 　)
A.a、c两点的正反应速率的关系:a>c
B.a、b、c、d、e各状态中v正C.维持p1不变,e→a所需时间为x,维持p2不变,d→c所需
时间为y,则xD.使e状态从水平方向到达c状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2
D
解析:增大压强,反应速率增大,c点压强大于a点压强,所以v(a)v逆,d点NO2的体积分数大于平衡状态时的体积分数,反应应向逆反应方向进行,此时v正y,C项错误;从p1突然加压到p2,NO2的体积分数瞬间不变,D项正确。
8.(3分)化学小组探究Fe2+与SCN-是否存在反应,实验过程如下图所示。
下列分析不正确的是 (　 　)
A.②中溶液无色是因为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,导致平衡Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3逆向移动
B.③中溶液略显黄色,可能是因为②→③过程中Fe2+被空气氧化
C.④中溶液颜色比①浅,说明Fe2+与SCN-反应导致c(SCN-)减小
D.将向①中加入的2滴水改为2滴0.3 mol·L-1 FeSO4溶液,两次实验后的溶液颜色相同
D
解析:加入足量铁粉,发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,溶液中Fe3+浓度减小,导致平衡Fe3++3SCN- Fe(SCN)3逆向移动,②中溶液无色,A正确;③中溶液略显黄色,可能是因为Fe2+被空气氧化,生成Fe3+,B正确;若Fe2+与SCN-不反应,则①④中c(SCN-)相等,颜色应该相同,但④中溶液颜色比①浅,说明Fe2+与SCN-反应导致c(SCN-)减小,C正确;将向①中加入的2滴水改为2滴0.3 mol·L-1 FeSO4溶液,由C项分析可知,Fe2+与SCN-反应导致c(SCN-)减小,则两次实验后溶液颜色不同,D错误。
9.(3分)工业上用乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应如下:
+H2(g)。现将x mol乙苯蒸气通入容积可变的密闭容器中发生反应,维持体系总压强p总恒定。在某催化剂作用下,乙苯的平衡转化率随温度的变化如图所示。不考虑副反应,下列说法错误的是[已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数] (　 　)
C
A.400 ℃时,再向体系中通入水蒸气,v正、v逆均减小,且乙苯的转化率升高
B.500 ℃时,再向体系中通入0.2x mol乙苯,平衡时各物质的体积分数保持不变
C.500 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=p总
D.550 ℃时平衡体系中苯乙烯的体积分数是450 ℃时的2.25倍
解析:向容积可变的密闭容器中通入水蒸气,导致反应体系体积变大,反应物和生成物的浓度都减小,v正、v逆均减小,相当于减小压强,平衡正向移动,所以乙苯转化率升高,A正确;因为是恒压容器,再向体系中通入乙苯,平衡时各物质的体积分数不变,B正确;由题图可知500 ℃时,乙苯的平衡转化率为40%,应用三段式:
起始量/mol　　 x　　　　　　　　0　　　 　 0
转化量/mol 0.4x 0.4x 0.4x
平衡量/mol 0.6x 0.4x 0.4x
反应后总的物质的量为1.4x mol,Kp=p总,C错误;由题图可知550 ℃时,平衡体系中乙苯的转化率为60%,应用三段式分析可知,平衡体系中苯乙烯的体积分数为×100%,450 ℃时平衡体系中乙苯的转化率为20%,平衡体系中苯乙烯的体积分数为×100%,所以550 ℃时平衡体系中苯乙烯的体积分数是450 ℃时的2.25倍,D正确。
10.(13分)在一定温度和有催化剂的条件下,将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应2NH3(g) 3H2(g)+N2(g)(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(1)t2 min时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是__(用图中“a”“b”“c”或“d”表示),理由是______________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。
解析:t2 min时容器容积迅速缩小到原来的一半,则N2的分压迅速增大到原来的2倍,压强增大,化学平衡向气体总体积减小的方向移动,即化学平衡逆向移动,导致N2的分压应比原来的2倍小,故能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是b。
b
容器容积迅速缩小至原来的一半时,N2分压变为原来的2倍;其他条件不变时,容器容积减小,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即该平衡逆向移动,所以N2分压先变为原来的2倍,后逐渐减小
(2)在该温度下,反应的标准平衡常数Kθ=________[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g) gG(g)+hH(g)　Kθ=,其中pθ=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
0.48
解析:在该温度下,达到平衡时,p(N2)=40 kPa、p(H2)=120 kPa、p(NH3)=120 kPa,则Kθ===0.48。
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本课结束第3课时　浓度、压强对化学平衡的影响
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;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。
知识点一　浓度对化学平衡的影响
1.实验探究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:
实验 原理
实验 操作
现象 与解释 试管b中溶液颜色变浅,说明c[Fe(SCN)3] 减小,平衡向逆反应方向移动;试管c中溶液颜色变深,说明c[Fe(SCN)3]增大,平衡向正反应方向移动
实验 结论 在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动;减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动
(2)从浓度影响Q的角度解释上述实验平衡移动的方向
①试管b中,Fe+2Fe3+3Fe2+,c(Fe3+)减小,Q=增大,Q>K,平衡向逆反应方向移动,c[Fe(SCN)3]减小。
②试管c中,c(SCN-)增大,Q=减小,Q2.化学平衡移动
(1)定义:在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,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)化学平衡移动示意图
(3)化学平衡移动方向的判断
条件改变
3.工业生产应用
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。
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如图所示。
由图分析可知,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。
(1)若t1时刻,减小生成物浓度,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
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。反应速率图像如图1所示。
(2)若t1时刻,增大生成物浓度,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
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。反应速率图像如图2所示。
利用v-t图像分析浓度对化学平衡的影响
1.实验室配制碘水时,通常将I2溶于KI溶液:I2(aq)+I-(aq)(aq)。关于该溶液,下列说法正确的是 (　A　)
A.加入苯,平衡逆向移动
B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡正向移动
D.加少量AgNO3固体,平衡正向移动
解析:I2易溶于苯,反应物浓度减小,平衡逆向移动,故A正确;I2(aq)+I-(aq) (aq)为可逆反应,溶液中含有I2,滴入淀粉溶液后会变蓝,故B错误;加水稀释,反应物和生成物浓度均减小,平衡向粒子数目增多的方向移动,即平衡逆向移动,故C错误;加少量AgNO3固体,Ag+与I-生成AgI沉淀,I-的浓度减小,平衡逆向移动,故D错误。
2.在恒温恒容条件下,能使A(g)+B(g)C(g)+D(g)逆反应速率增大且平衡向右移动的措施是 (　D　)
A.减小C的浓度 B.增大D的浓度
C.减小B的浓度 D.增大A的浓度
解析:A项,减小C的浓度,正、逆反应速率均减小,平衡向右移动;B项,增大D的浓度,正、逆反应速率均增大,平衡向左移动;C项,减小B的浓度,正、逆反应速率均减小,平衡向左移动;D项,增大A的浓度,正、逆反应速率均增大,平衡向右移动。
3.常温下,水溶液中的反应Fe3++SCN-Fe(SCN)2+达到平衡时,c(SCN-)=0.10 mol·L-1,c(Fe3+)=0.04 mol·L-1,c[Fe(SCN)2+]=0.68 mol·L-1。回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数K=1.7×102。
(2)加水稀释至原溶液体积的2倍,平衡将向逆(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到新平衡时,c(Fe3+)>(填“>”“=”或“<”)0.02 mol·L-1。
解析:(1)该反应的平衡常数K==1.7×102。(2)加水稀释至原溶液体积的2倍,各离子的浓度均变为原浓度的,浓度商Q==3.4×102>K,平衡向逆反应方向移动。
知识点二　压强对化学平衡的影响
1.实验探究压强对化学平衡的影响
(1)常温常压下,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改变压强,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 2NO2(g)N2O4(g) (红棕色)　　(无色)　
实验 装置
现象 与解释 活塞Ⅱ处→Ⅰ处,管内容积减小,气体的压强增大,c(NO2)增大,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅,说明c(NO2)减小,平衡向正反应方向移动; 活塞Ⅰ处→Ⅱ处,管内容积增大,气体的压强减小,c(NO2)减小,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深,说明c(NO2)增大,平衡向逆反应方向移动
(2)从压强影响Q的角度解释上述实验平衡移动的方向
操作ⅰ:若容积缩小为原来的一半,则压强增大一倍,浓度增大一倍。K=,Q=K,Q操作ⅱ:若容积扩大为原来的2倍,则压强减小到原来的,浓度减小到原来的。同理推出Q=2K,Q>K,平衡逆向移动,与实验结论一致。
2.压强对化学平衡的影响规律
(1)有气体参与的可逆反应
①增大压强(减小容器的容积)会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动。
②减小压强(增大容器的容积)会使化学平衡向气体体积增大的方向移动。
③反应后气体的总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。
(2)无气体参与的可逆反应
当平衡混合物中都是固态或液态物质时,改变压强后化学平衡一般不发生移动。
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,其反应速率的变化曲线如图所示。由图可知t1时刻,增大容积,压强减小,v'正、v'逆均减小,气体体积缩小方向的v'逆减小幅度更大,则v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动。
(1)若t1时刻,缩小容积,压强增大,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
t1时刻,缩小容积,压强增大,v'正、v'逆均增大,气体体积缩小方向的v'逆增大幅度更大,则v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动。反应速率图像如图1所示。
(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,若缩小容积,压强增大,则反应速率如何变化 平衡向哪个方向移动 请画出对应的反应速率变化图像。
在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,反应速率图像如图2所示。
1.压强改变与化学反应速率、化学平衡移动的关系
2.利用v-t图像分析压强对化学平衡的影响[以mA(g)+nB(g)pC(g)为例]
m+n>p
m+nm+n=p
1.“碳储科学”主要研究方向涉及CO2的捕获、转化等领域。高浓度的K2CO3溶液可作为CO2的捕获剂,为了更好地捕获CO2,控制压强合理的是 (　B　)
A.常压 B.高于常压
C.低于常压 D.无法确定
解析:反应K2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l) 2KHCO3(aq)为气体体积缩小的反应,加压可增大CO2在K2CO3溶液中的溶解度,有利于平衡正向移动,便于吸收CO2。
2.恒温条件下,探究压强对反应2NO2(g)N2O4(g)平衡的影响。按如图操作:
①将活塞
从Ⅰ处拉至Ⅱ处;②将活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处。下列说法正确的是(　B　)
A.①混合气体颜色无明显变化
B.②增大压强,此反应平衡正向移动
C.①开始观察到混合气体颜色变浅,是因为平衡正向移动
D.②K不变,但Q>K,平衡正向移动
解析:①将活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处,管内容积增大,气体压强减小,浓度减小,平衡逆向移动,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深,故A、C错误;②将活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处,管内容积减小,气体压强增大,浓度增大,温度不变,则K不变,此时Q3.足量碳和CO2在密闭容器中发生反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),一段时间后达到平衡状态。回答下列问题:
(1)增加碳的量,化学反应速率不变(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)恒温恒压条件下充入N2,平衡正向移动(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡常数K不变(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)恒温恒压条件下充入CO2,正反应速率增大(填“增大”“减小”或“不变”,下同),逆反应速率减小,平衡正向移动(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”),再平衡时CO2的物质的量浓度和原平衡相比不变(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:(1)因为碳是固体,增加碳的量,化学反应速率不变。(2)恒温恒压条件下充入N2,体积增大,分压减小,平衡正向移动;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数K不变。(3)恒温恒压条件下充入CO2,CO2的分压增大,正反应速率增大,CO的分压减小,逆反应速率减小,平衡正向移动,再平衡时CO2的物质的量浓度和原平衡相比不变。
充入“惰性”气体对化学平衡的影响
1.在恒温恒容密闭容器中投入足量CaC2O4,发生反应:CaC2O4(s)CaO(s)+CO(g)+CO2(g)。下列说法正确的是 (　D　)
A.若气体的平均相对分子质量不变,则达到平衡
B.若CO的体积分数不再改变,则达到平衡
C.平衡后充入更多的CO和CO2,达到新平衡时其浓度均增大
D.平衡后,分离出CO2,平衡正向移动,平衡常数不变
解析:反应生成的气体为CO和CO2,且二者物质的量之比始终为1︰1,所以气体的平均相对分子质量始终不变,不能据此判断反应是否达到平衡,A错误;由A项分析可知,CO体积分数始终为50%,不能据此判断反应是否达到平衡,B错误;该反应的平衡常数K=c(CO)·c(CO2),温度不变,K为定值,达到新平衡时两种气体的浓度不可能均增大,C错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数K不变,D正确。
2.一定温度下,某同学欲探究浓度对化学平衡的影响,设计实验如下:
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L-1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L-1 KI溶液,反应达到平衡后分成两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入KSCN溶液,变红,加入CCl4,振荡,静置,下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另外一份中加入CCl4,振荡,静置,下层显紫色。
下列说法错误的是 (　B　)
A.实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2
B.水溶液中的c(I-):Ⅱ<Ⅲ
C.水溶液中的c(Fe3+):Ⅰ>Ⅱ
D.若在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,c(Fe2+)会增大
解析:实验Ⅲ说明实验Ⅰ中的I-被氧化为I2,故实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2,A项正确;实验Ⅱ中发生的反应为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加CCl4,下层显极浅的紫色,说明反应2Fe3++2I-2Fe2++I2因加入KSCN后,平衡向逆反应方向移动,I-浓度增大,则水溶液中c(I-):Ⅱ>Ⅲ,B项错误;加入KSCN,Fe3+和SCN-反应,故实验Ⅰ溶液中Fe3+浓度比实验Ⅱ溶液中的大,C项正确;在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡向正反应方向移动,c(Fe2+)增大,D项正确。
3.已知反应:mX(g)+nY( )2mZ(g),该反应达到平衡时c(X)=0.3 mol·L-1,其他条件不变,若将容器容积缩小到原来的,再次达到平衡时c(X)=0.5 mol·L-1,下列说法正确的是(　C　)
A.反应向逆反应方向移动
B.Y可能是固体或液体
C.化学计量数n>m
D.X的转化率减小
解析:由题意可知,反应达平衡时c(X)=0.3 mol·L-1,其他条件不变,若容器容积缩小到原来的,如果化学平衡不移动,反应物c(X)=0.6 mol·L-1,但再次达到平衡时c(X)=0.5 mol·L-1,说明增大压强,平衡向正反应方向移动,则X的转化率增大,且正反应为气体分子数减小的反应,所以Y只能是气体,化学计量数的关系为m+n>2m,则m、n的大小关系为n>m。
4.(1)在水溶液中橙色的Cr2有下列平衡关系:Cr2+
2H+,重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。
①向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈黄色,因为OH-与H+结合生成水,c(H+)减小,使平衡正向移动,Cr浓度增大,溶液由橙色变为黄色。
②向已加入NaOH溶液的①溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈橙色,因为c(H+)增大,平衡逆向移动,Cr2浓度增大,溶液又由黄色变为橙色。
③向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡正向移动(填“逆向移动”或“正向移动”),溶液颜色将逐渐变浅,直至无色。
(2)在10 ℃和2×105 Pa的条件下,反应aA(g)dD(g)+eE(g)建立平衡后,再逐步增大体系的压强(温度不变)。下表列出了不同压强下平衡时物质D的浓度。
压强/Pa 2×105 5×105 1×106
浓度/(mol·L-1) 0.085 0.20 0.44
根据表中数据,回答下列问题:
①压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时,平衡移动方向是逆向移动,理由是D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数。
②压强从5×105 Pa增加到1×106 Pa时,平衡移动的方向是正向移动,理由是D浓度增大的倍数大于压强增大的倍数。
解析:(1)①加碱中和溶液中的H+,平衡正向移动,溶液中的c(Cr)增大。②加酸使平衡逆向移动,溶液中的c(Cr2)增大。③加Ba(NO3)2发生的反应为Ba2++CrBaCrO4↓(黄色),平衡正向移动,溶液颜色将由橙色逐渐变浅,直至无色。(2)①压强增大2.5倍,若平衡不移动,D的浓度应为0.212 5 mol·L-1,现在小于该值,说明平衡逆向移动了。
(总分:40分)
1.(3分)下列叙述能判断某化学平衡一定发生移动的是 (　D　)
A.混合物中各组分的浓度改变
B.正、逆反应速率改变
C.反应体系的压强增大
D.反应物的平衡转化率改变
解析:化学平衡移动的本质是正、逆反应速率发生不同程度的改变。混合物中各组分的浓度改变不一定会引起正、逆反应速率发生不同程度的改变,A项错误;若正、逆反应速率的改变程度相同,则平衡不移动,B项错误;若反应前后气体的化学计量数之和相等,压强变化,平衡不移动,C项错误;反应物的平衡转化率改变,化学平衡一定发生移动,D项正确。
2.(3分)下列关于“化学反应速率和化学平衡”的说法正确的是 (　B　)
A.恒温下,2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s),达平衡后,缩小容器容积,达到新的平衡后,CO2浓度增大
B.恒温下,2NH3(g)N2(g)+3H2(g),达平衡后,缩小容器容积,达到新的平衡后,N2的浓度增大
C.在恒温恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应:2X(g)Y(g)+Z(g),一段时间后达到平衡,再加入一定量X,达新平衡后X的物质的量分数增大
D.在恒温恒容条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,充入Ar气,反应速率减慢
解析:缩小容器容积时CO2浓度瞬间增大,但系统为恒温下,K=不变,最终CO2浓度不变,故A错误;缩小容器容积压强增大,所有气体浓度瞬间增大,虽然平衡逆向移动,但N2的浓度仍比原平衡的高,故B正确;加入X后,系统总物质的量增加,但反应前后气体物质的量相等,达到新的平衡后X的物质的量分数不变,故C错误;恒温恒容下充入Ar气不改变反应物浓度,反应速率不变,故D错误。
3. (3分)已知M(s)+2N(g)3Q(g),向恒温恒容的密闭容器中充入一定量的M(s)和N(g)发生反应,在t2时改变某一条件,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　D　)
A.t2时加入了一定量的Q(g)
B.N的物质的量:t1时C.Q的百分含量:t1时>t3时
D.反应的浓度商Q:t1时>t3时
解析:反应在t1达到平衡,在t2时刻逆反应速率增大,正反应速率不变,在t3时刻达到平衡,所以改变的条件是t2时加入了一定量的Q(g),平衡逆向移动,达到新平衡时N浓度增大,则n(N):t1时t3时,A、B、C正确;t1、t3时反应达到平衡状态,浓度商等于平衡常数K,K仅受温度影响,恒温条件下K(Ⅱ)=K(Ⅰ),则反应的浓度商Q:t1时=t3时,D错误。
4.(3分)一定温度下,在容积可变的反应器中加入足量CuO2(s),发生反应:2CuO2(s)2CuO(s)+O2(g),达到平衡1时测得气体压强为p1 kPa,浓度为c1 mol·L-1。保持温度不变,将容积压缩至原来的一半,保持压缩后容积不变,达到平衡2时测得气体压强为p2 kPa,浓度为c2 mol·L-1。下列推断正确的是 (　D　)
A.p2=2p1,2c2=c1 B.2p2=p1,c2=2c1
C.p2=2p1,c2=2c1 D.p2=p1,c2=c1
解析:平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,压缩后平衡常数为Kp=p(O2)、K=c(O2),即两次平衡的O2的浓度和压强都不变,故选D。
5.(3分)某温度下,容积一定的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。欲提高H2的转化率,下列措施不可行的是 (　C　)
A.缩小容器容积
B.向容器中按原比例再充入N2和H2
C.向容器中再充入惰性气体
D.液化NH3并分离
解析:A、B项相当于增大压强,平衡向右移动,α(H2)增大;C项平衡不移动,α(H2)不变;D项平衡向右移动,α(H2)增大。
6.(3分)模拟工业合成氨在恒温恒容的密闭容器中发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是(　C　)
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ>KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:Ⅰ<Ⅱ
C.t2 min时改变的条件可以是向密闭容器中加入N2和H2混合气
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志:混合气体的密度不再变化
解析:平衡常数是温度的函数,温度不变平衡常数不变,故A错误;由题图可知,t2 min时改变条件的瞬间,逆反应速率不变,随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,则t2 min时改变的条件是增大反应物的浓度,若大量加入N2(或H2),虽然平衡正向移动,但移动只是减弱这种改变,则NH3的体积分数:Ⅰ>Ⅱ,故B错误、C正确;化学平衡前后,气体总质量、容器容积均始终不变,故混合气体的密度不变,不能说明反应达到平衡,故D错误。
7.(3分)对于反应N2O4(g)2NO2(g),在温度一定时,平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是 (　D　)
A.a、c两点的正反应速率的关系:a>c
B.a、b、c、d、e各状态中v正C.维持p1不变,e→a所需时间为x,维持p2不变,d→c所需时间为y,则xD.使e状态从水平方向到达c状态,从理论上来讲,可选用的条件是从p1突然加压至p2
解析:增大压强,反应速率增大,c点压强大于a点压强,所以v(a)v逆,d点NO2的体积分数大于平衡状态时的体积分数,反应应向逆反应方向进行,此时v正y,C项错误;从p1突然加压到p2,NO2的体积分数瞬间不变,D项正确。
8.(3分)化学小组探究Fe2+与SCN-是否存在反应,实验过程如下图所示。
下列分析不正确的是 (　D　)
A.②中溶液无色是因为Fe+2Fe3+3Fe2+,导致平衡Fe3++3SCN-Fe(SCN)3逆向移动
B.③中溶液略显黄色,可能是因为②→③过程中Fe2+被空气氧化
C.④中溶液颜色比①浅,说明Fe2+与SCN-反应导致c(SCN-)减小
D.将向①中加入的2滴水改为2滴0.3 mol·L-1 FeSO4溶液,两次实验后的溶液颜色相同
解析:加入足量铁粉,发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,溶液中Fe3+浓度减小,导致平衡Fe3++3SCN-Fe(SCN)3逆向移动,②中溶液无色,A正确;③中溶液略显黄色,可能是因为Fe2+被空气氧化,生成Fe3+,B正确;若Fe2+与SCN-不反应,则①④中c(SCN-)相等,颜色应该相同,但④中溶液颜色比①浅,说明Fe2+与SCN-反应导致c(SCN-)减小,C正确;将向①中加入的2滴水改为2滴0.3 mol·L-1 FeSO4溶液,由C项分析可知,Fe2+与SCN-反应导致c(SCN-)减小,则两次实验后溶液颜色不同,D错误。
9.(3分)工业上用乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应如下:
+H2(g)。现将x mol乙苯蒸气通入容积可变的密闭容器中发生反应,维持体系总压强p总恒定。在某催化剂作用下,乙苯的平衡转化率随温度的变化如图所示。不考虑副反应,下列说法错误的是[已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数] (　C　)
A.400 ℃时,再向体系中通入水蒸气,v正、v逆均减小,且乙苯的转化率升高
B.500 ℃时,再向体系中通入0.2x mol乙苯,平衡时各物质的体积分数保持不变
C.500 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=p总
D.550 ℃时平衡体系中苯乙烯的体积分数是450 ℃时的2.25倍
解析:向容积可变的密闭容器中通入水蒸气,导致反应体系体积变大,反应物和生成物的浓度都减小,v正、v逆均减小,相当于减小压强,平衡正向移动,所以乙苯转化率升高,A正确;因为是恒压容器,再向体系中通入乙苯,平衡时各物质的体积分数不变,B正确;由题图可知500 ℃时,乙苯的平衡转化率为40%,应用三段式:
起始量/mol　　 x　　　　　　　　 0　　　 　 0
转化量/mol 0.4x 0.4x 0.4x
平衡量/mol 0.6x 0.4x 0.4x
反应后总的物质的量为1.4x mol,Kp=p总,C错误;由题图可知550 ℃时,平衡体系中乙苯的转化率为60%,应用三段式分析可知,平衡体系中苯乙烯的体积分数为×100%,450 ℃时平衡体系中乙苯的转化率为20%,平衡体系中苯乙烯的体积分数为×100%,所以550 ℃时平衡体系中苯乙烯的体积分数是450 ℃时的2.25倍,D正确。
10.(13分)在一定温度和有催化剂的条件下,将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应2NH3(g)3H2(g)+N2(g)(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(1)t2 min时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是b(用图中“a”“b”“c”或“d”表示),理由是容器容积迅速缩小至原来的一半时,N2分压变为原来的2倍;其他条件不变时,容器容积减小,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即该平衡逆向移动,所以N2分压先变为原来的2倍,后逐渐减小。
(2)在该温度下,反应的标准平衡常数Kθ=0.48[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)　Kθ=,其中pθ=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
解析:(1)t2 min时容器容积迅速缩小到原来的一半,则N2的分压迅速增大到原来的2倍,压强增大,化学平衡向气体总体积减小的方向移动,即化学平衡逆向移动,导致N2的分压应比原来的2倍小,故能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是b。(2)在该温度下,达到平衡时,p(N2)=40 kPa、p(H2)=120 kPa、p(NH3)=120 kPa,则Kθ===0.48。

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