【同步讲义】高中化学(沪科版2020)选修第一册--2.2.3 浓度、压强对化学平衡的影响 讲义
展开2.2.3 浓度、压强对化学平衡的影响
【教师】假如你买彩票,中了500万,你能从福彩中心领回500万吗?
【学生】不能,要纳税20%,只能领回400万。
【教师】对于困难人群,社会往往会通过各种形式帮助他。也就是说,“富了请你多交税,穷了给你送温暖”,我们在构建和谐社会。类似这种情况还有很多,比如“满招损,谦受益”。这些都体现了一种化学的学科思想,你知道是什么思想吗?
【学生】平衡思想。
【教师】好的。当我们马上学完浓度、压强对化学平衡的影响后,就可以从化学的角度归纳这种思想了。
学习聚焦
知识精讲
知识点01 浓度变化对化学平衡移动的影响规律
(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向___________方向移动。
(2)减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向___________方向移动。
【即学即练1】对于可逆反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是( )
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
知识点02 压强变化对化学平衡移动的影响规律
(1)实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) N2O4(g)
操作
在玻璃比色皿中充满NO2和N2O4的混合气体,连接同样收集NO2和N2O4混合气体的注射器,再将比色皿放入色度传感器中。
将注射器内的气体迅速推入比色皿,测吸光度变化。
将注射器内的气体迅速吸入比色皿,测吸光度变化。
现象
吸光度
吸光度
解释
压缩体积使压强增大时,c(NO2)瞬间 后又 ,平衡向____移动
增大体积使压强减小时,c(NO2)瞬间 后又 ,平衡向 移动
改变压强,NO2和N2O4的混合气体吸光度的变化如下(左图为加压,右图为减压):
(2)针对有气体参加或有气体生成,且反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言,
增大压强,平衡向 方向移动;
减小压强,平衡向 方向移动。
(3)对于反应前后气体体积没有发生变化的反应,改变压强平衡不移动。
(4)对于只涉及固体或液体的反应,压强的不影响化学平衡。
【即学即练2】某对于平衡体系xA(g)+yB(g)mC(g)+nD(g),其他条件不变增大压强,C的百分含量减少,则下列关系中正确的是( )
A.x+m
3.催化剂对化学平衡的影响
使用催化剂,化学平衡 。
4.勒夏特列原理
在一个已经达到平衡的反应中,如果改变影响平衡的条件之一,如_____、_____或参加反应的化学物质的浓度,则平衡将向着能够____这种改变的方向移动。
【即学即练3】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
知识点04 总结归纳——影响化学平衡移动的因素
外界条件的改变
化学平衡的移动
浓度
增大反应物浓度 / 减小生成物浓度
减小反应物浓度 / 增大生成物浓度
温度
升高温度
降低温度
压强
反应前后气体分子总数改变
增大压强
减小压强
反应前后气体分子总数不变
改变压强
催化剂
使用催化剂
【即学即练4】在密闭容器中发生如下反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0,达到平衡后,改变下列条件,判断平衡移动的方向(向正反应方向、向逆反应方向、不移动)
(1)升高温度,平衡_______移动;
(2)增大压强,平衡_______移动:
(3)增大H2(g)浓度,平衡_______移动:加入C,平衡_______移动;
(4)加入催化剂,平衡_______移动。
常见考法
常见考法一 浓度对化学平衡的影响
【例1】将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1KSCN溶液混合,达到平衡后混合液呈红色。再将混合液分为5等份,分别进行如下实验:
实验①:滴加4滴水,振荡
实验②:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡
实验③:滴加4滴1mol·L-1KCl溶液,振荡
实验④:滴加4滴1mol·L-1KSCN溶液,振荡
实验⑤:滴加4滴6mol·L-1NaOH溶液,振荡
下列说法不正确的是( )
A.实验②中溶液颜色比实验①中深
B.对比实验①和③,可证明增加反应物中某些离子的浓度,平衡发生逆向移动
C.对比实验①和④,可证明增加反应物浓度,平衡发生正向移动
D.对比实验①和⑤,可证明减少反应物浓度,平衡发生逆向移动
必杀技
当其他条件不变时,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;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。
【同步练习1】已知溶液中存在Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+的平衡,其中Cr2O72-呈橙色,CrO42-呈黄色,向该平衡体系中滴加饱和NaOH溶液时,颜色的变化情况是( )
A.黄色加深 B.橙色加深 C.颜色不变 D.颜色褪去
常见考法二 压强对化学平衡的影响
【例2】已知反应:2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0,将一定量的NO2充入注射器后封口,如图是在拉伸或压缩注射器的过程中混合气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小),下列说法正确的是( )
①b点的操作为拉伸注射器
②d点平衡逆向移动
③c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4) 减小,
④若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(b)<T(c)
⑤若容器绝热,则平衡常数Ka>Kc
A.①③⑤ B.②③④
C.①③④ D.②④⑤
必杀技
对于有气体参加或有气体生成且反应前后气体体积发生变化的可逆反应,当其他条件不变时,增大压强,平衡向气体分子总数减小的方向移动;减小压强,平衡向气体分子总数增大的方向移动。
【同步练习2】某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4 mol A和 2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)。反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6 mol C,则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是 K=
B.此时,B的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增加 B,平衡向右移动,B的平衡转化率增大
常见考法三 假设法分析平衡移动方向
【例3】在一密闭容器中,反应aX(g)bY(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,Y的浓度是原来的60%,则( )
A.平衡向正反应方向移动了 B.物质X的转化率减小了
C.物质Y的质量分数降低了 D.a>b
必杀技
当某一外界条件改变后,先“假定平衡不移动”,找出比较的“标准”,再把实际情况与“标准”对比,即可判断平衡移动的方向。
【同步练习3】在密闭容器中发生如下反应:aX(g) + bY(g)cZ(g) + dW(g)。反应达平衡后,保持温度不变,将气体体积压缩到原来的1/2,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的1.8倍。下列叙述正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动 B.X的转化率下降
C.a + b>c + d D.Z的体积分数增大
常见考法四 勒夏特列原理
【例4】下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的有几项( )
①Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
②将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
③实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气
④红棕色NO2气体加压后颜色先变深后变浅
⑤加入催化剂有利于合成氨的反应
⑥由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
⑦500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
A.三项 B.四项 C.五项 D.六项
必杀技
勒夏特列原理是对化学平衡移动的概括,重点体会“减弱”的含义。
【同步练习4】不能用平衡移动原理解释的事实是( )
A.压缩盛有I2和H2混合气体的针筒,气体颜色变深
B.升高温度,NO2和N2O4混合气体的颜色加深
C.打开汽水瓶盖,即有大量气泡逸出
D.用排饱和食盐水的方法收集氯气
分层提分
题组A 基础过关练
1.可逆反应N2+3H22NH3 ΔH<0,达到平衡后,下列方法能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增加氨气 D.使用催化剂
2.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
下列叙述错误的是 ( )
A.使用CuZnFe催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
3.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
4.化合物在水溶液中因存在以下电离平衡:HIn(红色)H++In﹣(黄色),故可用作酸碱指示剂。浓度为0.4 mol·L-1的下列各溶液:①盐酸 ②石灰水 ③NaCl溶液 ④NaHSO4溶液 ⑤硝酸钾溶液 ⑥氨水,其中能使指示剂显红色的是( )
A.①④ B.②⑤⑥ C.①④⑤ D.②③⑥
5.在水溶液中,CrO42-呈黄色,Cr2O72-呈橙色,重铬酸钾(K2Cr2O7)在水溶液中存在以下平衡:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,下列说法正确的是( )
A.向该溶液中加入过量浓NaOH溶液后,溶液呈橙色
B.该反应是氧化还原反应
C.向该溶液中滴加适量的浓硫酸,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大
D.向体系中加入少量水,平衡逆向移动
6.某温度下,对可逆反应:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0的下列叙述正确的是( )
A.加入少量W,逆反应速度增大
B.升高温度时,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.压强不变,充入与反应体系不反应的N2,反应速率减小;体积不变,充入N2,反应速度不变
D.平衡后加入X,上述反应的ΔH增大
7.氯化铜的稀溶液在盐酸中呈黄绿色,存在的化学平衡是[Cu(H2O)4]2+(淡蓝色)+4Cl-[CuCl4]2-(黄绿色)+4H2O,下列可使溶液变成淡蓝色的方法是( )
A.减少蒸馏水 B.加硝酸银溶液
C.加氯化钠固体 D.加硫酸钠固体
8.在密闭容器中进行如下反应:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s),则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”,下同),c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)保持温度不变,增大反应容器的容积,则平衡_______,c(CO2)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入He,则平衡________,c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡_______,c(CO)________。
9.反应mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡,若升高温度,反应再次达到平衡时B的转化率变大;若减小压强,反应再次达到平衡时混合体系中C的体积分数减小。试推测:
(1)逆反应是______________(填“放”或“吸”)热反应。
(2)缩小体积而加压后,再次达到平衡时,与原平衡相比A的浓度_______________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若B是有色物质,A、C是无色物质,则减小压强(增大体积),再次达到平衡时,与原平衡相比混合物的颜色_______________(填“变深”“变浅”或“不变”)。
10.将5 mL 0.005 mol·L-1的FeCl3溶液与5 mL 0.01 mol·L-1的KSCN溶液混合,建立平衡:
FeCl3+3KSCN3KCl+Fe(SCN)3(红色)
(1)若滴加饱和FeCl3溶液4滴,平衡向________方向移动,溶液红色________。
(2)若滴加1mol·L-1KSCN溶液4滴,平衡向________方向移动,溶液红色________。
(3)若滴加0.01mol·L-1NaOH溶液4滴,则产生______(填颜色)沉淀,c(Fe3+)________,平衡向________方向移动,溶液红色________。
(4)若加入少量KCl固体,则平衡_______移动,原因_________________________________。
题组B 能力提升练
11.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
A(g)+B(g)2C(g) ΔH1<0
X(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.恒压时,通入惰性气体,C的物质的量不变
B.恒压时,通入Z气体,反应器中温度升高
C.恒容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.恒容时,通入Z气体,Y的物质的量浓度增大
12.下列说法不正确的是( )
A.平衡移动,平衡常数不一定改变;平衡常数改变,平衡一定移动
B.使用催化剂,化学平衡不会发生移动
C.工业合成氨中,升温有利于提高反应速率和原料平衡转化率
D.实验室用铁片和稀硫酸制备H2时,滴入几滴CuSO4溶液,能加快反应速率
13.在一密闭容器中,反应 3A(g)+B(s) 2C(g)+D(g) ΔH>0达到平衡后,改变以下条件,下列说法正确的是( )
A.增加A的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大
B.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
C.恒温恒容充入Ne,容器内压强增大,v(正)、v(逆)均增大
D.增加B的用量,正、逆反应速率不变,平衡不移动
14.已知反应:COCl(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列能提高COCl2转化率的措施的是( )
A.恒容通入惰性气体 B.增加CO浓度
C.加催化剂 D.恒压通入惰性气体
15.制备水煤气的反应C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) ΔH>0,下列说法正确的是( )
A.该反应ΔS<0
B.升高温度,反应速率增大
C.恒温下,增大总压,H2O(g)的平衡转化率不变
D.恒温恒压下,加入催化剂,平衡常数增大
16.利用传感技术可探究压强对2NO2(g) N2O4(g)化学平衡移动的影响。在常温、100 kPa条件下,往注射器中充入适量NO2气体,当活塞位置不变时,分别在t1、t2s时快速移动注射器活塞并保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法中错误的是( )
A.由B点到D点观察到注射器内气体颜色先变浅后逐渐变深
B.由E点到F点注射器内气体颜色加深是平衡移动所致
C.B、H两点对应的NO2浓度相等
D.B点处NO2的转化率为6%
17.I.可逆反应∶mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(s) ∆H,试根据图回答∶
[A的转化率(%)表示为α(A)、A的含量(%)表示为φ(A)]
(1)压强P1_______P2(填“>”,“<”或“=”下同)
(2)计量数(m+n)_______(p)
(3)温度t1℃_______t2℃
(4)ΔH_______0
II.反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(5)该反应是_______反应(填“吸热”,“放热”);
(6)当反应达到平衡时,只升高温度,化学平衡向_______(填“正反应方向”或“逆反应方向”)移动。
(7)反应体系中加入催化剂该反应的反应热_______(填增大”“减小”“不变”);
18.汽车尾气是城市主要空气污染物,利用反应2NO(g) +2CO(g)N2+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2 mol CO和2 mol NO,分别在T1、T2温度下,经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表:
时间/s
0
2
4
6
8
10
甲容器(T1)n(CO2)/mol
0
0.72
1.20
1.60
1.60
1.60
乙容器(T2)n(CO2)/mol
0
0.60
1.00
1.40
1.70
1.70
(1)T1___________T2(填“>”、“<”或“=”下同),该反应ΔH___________0。
(2)甲容器中NO平衡转化率为___________,T1温度下该反应的平衡常数为___________。
(3)该反应达到平衡后,为提高NO的转化率,可采取的措施有___________(填字母序号)。
a.增大NO浓度 b.压缩容器体积 c.移去部分N2 d.改用高效催化剂
题组C 培优拔尖练
19.两个体积相同带活塞的容器,分别盛装一定量的颜色相同的NO2(g)和Br2(g),迅速将两容器同时压缩到原来的一半(假设气体不液化),下列说法正确的是( )
A.a→a′过程中,颜色突然加深,然后逐渐变浅,最终颜色比原来的浅
B.a′,b′的颜色一样深
C.a′的压强比a的压强2倍要小,b′的压强为b的压强的2倍
D.a′中的c(NO2)一定比b′中的c(Br2)小
20.对于密闭容器中可逆反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g),探究单一条件改变的情况下,可能引起平衡状态的改变,得到如图所示的曲线(图中T表示温度,n表示物质的量)。下列判断正确的是( )
A.加入催化剂可以使状态d变为状态b
B.若T1>T2则逆反应一定是放热反应
C.达到平衡时A2的转化率大小为b>a>c
D.在T2和n(A2)不变时达到平衡,AB3的物质的量大小为c>b>a
21.一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )
A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)+H2O(g) ΔH>0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CH===CH2(g)+2H2O(g) ΔH<0
22.图I是NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下,在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态,当改变其中一个条件X,Y随X的变化关系曲线如图II所示。
下列有关说法正确的是( )
A.该条件下,向密闭容器中加入1molNO2 (g)、1molCO(g)反应达平衡时实际放出234 kJ热量
B.若X表示CO的起始浓度,则Y表示的可能是NO2的转化率
C.若X表示温度,则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度
D.若X表示反应时间,则Y表示的可能是混合气体的密度
23.一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始n(H2O)/n(CH4)=Z,在恒压条件下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和温度T的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)/n(CH4)=3
B.图中Z的大小关系为a>3>b
C.该反应的焓变ΔH>0
D.温度不变时,增大X点对应的平衡体系的压强后, φ(CH4)减小
24.在一个体积为2 L的密闭容器中,高温下发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态,固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)=________。
(2)反应进行至2 min时,若只改变温度,曲线发生的变化如图所示,3 min时再次达到平衡,则ΔH________0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g),平衡发生移动。下列说法正确的是________(填写编号)。
a.v正先增大后减小 b.v正先减小后增大
c.v逆先增大后减小 d.v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是________(填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态____________________。
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