2024屆新高考一輪復(fù)習(xí)人教版 第七章 第2講　化學(xué)平衡 學(xué)案

第2講化學(xué)平衡一、可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡狀態(tài)1.可逆反應(yīng)正逆同時,不徹底定義在同一條件下既可以向正反應(yīng)方向進行,同時又可以向逆反應(yīng)方向進行的化學(xué)反應(yīng)特征兩同指正、逆反應(yīng)是在同一條件下,同時進行;化學(xué)方程式一般用“”表示共存反應(yīng)物與生成物同時存在,即任一組分的轉(zhuǎn)化率小于100%2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念:在一定條件下的可逆反應(yīng)中,當(dāng)反應(yīng)進行到一定“限度”時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度均保持不變的狀態(tài)。(2)建立。在一定條件下,把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物加入固定容積的密閉容器中,反應(yīng)過程如下:以上過程可用v-t(圖1)或c-t(圖2)圖表示:(3)特征。[理解·辨析]判斷正誤:正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)2H2+O22H2O為可逆反應(yīng)。()(2)可逆反應(yīng)到達平衡時,各組分的濃度相等。()(3)可逆反應(yīng)平衡時,生成物不再變化,反應(yīng)停止了。()(4)到達平衡前的v正一定大于v逆。()解析:(1)不是在同一條件下同時進行。(2)可逆反應(yīng)到達平衡時,各組分的濃度保持不變但不一定相等。(3)可逆反應(yīng)平衡時,v正=v逆≠0。(4)若反應(yīng)正向進行達到平衡,平衡前的v正大于v逆,若反應(yīng)逆向進行達到平衡,平衡前的v逆大于v正。答案:(1)×(2)×(3)×(4)×二、化學(xué)平衡常數(shù)1.概念在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時,生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值,用符號K表示。2.表達式對于反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=cp(C3.意義及影響因素意義K越大(一般來說,當(dāng)K>105時,認為反應(yīng)基本完全)正反應(yīng)進行的程度越大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大影響因素可據(jù)此判斷可逆反應(yīng)反應(yīng)熱內(nèi)因反應(yīng)物本身的性質(zhì)外因溫度升高ΔH<0,K減小ΔH>0,K增大溫度降低ΔH<0,K增大ΔH>0,K減小4.應(yīng)用判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)方向(或化學(xué)平衡移動的方向)以及反應(yīng)是否達到平衡。Q=K體系處于平衡狀態(tài)Q<K反應(yīng)正向進行(v正>v逆)Q>K反應(yīng)逆向進行(v正<v逆)[理解·辨析]利用反應(yīng):①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0,平衡常數(shù)為K1,可減少CO2排放并合成清潔能源。該反應(yīng)一般認為通過如下步驟來實現(xiàn):②CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH2>0,平衡常數(shù)為K2;③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3<0,平衡常數(shù)為K3。(1)升高溫度,K1、K2、K3如何變化?提示:放熱反應(yīng),升高溫度K減小,吸熱反應(yīng),升高溫度K增大。因此,升高溫度,K1、K3減小,K2增大。(2)其他條件不變,增大壓強,此時K1如何變化?提示:平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),故增大壓強,K1不變。(3)K1與K2、K3有何數(shù)量關(guān)系?提示:由蓋斯定律可知,反應(yīng)①=②+③,則K1=K2·K3。三、影響化學(xué)平衡的因素1.化學(xué)平衡的移動(1)v正>v逆:平衡向正反應(yīng)方向移動。(2)v正=v逆:反應(yīng)達到平衡狀態(tài),平衡不移動。(3)v正<v逆:平衡向逆反應(yīng)方向移動。2.影響化學(xué)平衡的外界因素改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動壓強(對于有氣體參加的可逆反應(yīng))反應(yīng)前后氣體體積改變增大壓強向氣體分子總數(shù)減小的方向移動減小壓強向氣體分子總數(shù)增大的方向移動反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動催化劑同等程度地改變v正、v逆,平衡不移動3.勒夏特列原理及應(yīng)用[理解·辨析]在一恒容密閉容器中,反應(yīng)aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(g)ΔH<0,達到平衡后:(1)其他條件不變,加入一定物質(zhì)的量的A或B,結(jié)合v-t圖說明平衡是否移動?升高溫度,平衡是否移動?提示:加入一定物質(zhì)的量的A,,平衡正向(向右)移動;加入一定物質(zhì)的量的B,,平衡不移動;升高溫度,,平衡逆向(向左)移動。(2)保持溫度不變,將容器容積縮小為原來的一半,當(dāng)達到新的平衡時,A的濃度是原來的1.6倍,平衡是否發(fā)生了移動?說明方程式中各物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)間存在什么大小關(guān)系?提示:將容器容積縮小為原來的一半,若平衡不移動,則A的濃度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍,而實際濃度是原來的1.6倍,說明平衡正向(向右)移動;a>c+d。(3)保持溫度不變,若向該容器中充入一定量的“惰性氣體”,平衡是否移動?若改為恒溫恒壓容器,反應(yīng)達到平衡后亦向其中充入一定量的“惰性氣體”,平衡是否移動?提示:恒溫、恒容條件,恒溫、恒壓條件,(4)若上述反應(yīng)中B為氣體時,建立平衡后,當(dāng)同等倍數(shù)地加入A(g)和B(g),達到新的平衡時,A、B的轉(zhuǎn)化率如何變化?若將容器改為恒溫恒壓呢?提示:可通過虛擬“中間態(tài)”判斷平衡移動的結(jié)果,恒溫恒容新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強。若a+b<c+d,A、B的轉(zhuǎn)化率都減小;若a+b>c+d,A、B的轉(zhuǎn)化率都增大;若a+b=c+d,A、B的轉(zhuǎn)化率都不變。若為恒溫恒壓容器,新平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加,壓強不變,平衡不移動,A、B的轉(zhuǎn)化率都不變?？键c一可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡的建立可逆反應(yīng)及其特征判斷1.向10mL0.2mol·L-1NaI溶液中滴加4～5滴0.1mol·L-1FeCl3溶液后,再進行下列實驗,可證明FeCl3溶液和NaI溶液的反應(yīng)為可逆反應(yīng)的是(D)A.再滴加AgNO3溶液,觀察是否有AgI沉淀產(chǎn)生B.加入CCl4振蕩后,觀察下層液體顏色C.加入CCl4振蕩后,取上層清液,滴加AgNO3溶液,觀察是否有AgCl沉淀產(chǎn)生D.加入CCl4振蕩后,取上層清液,滴加KSCN溶液,觀察是否出現(xiàn)紅色解析:可逆反應(yīng)的特點是不能進行徹底,FeCl3溶液和過量的碘化鈉溶液反應(yīng),若仍有三價鐵離子存在,則說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng),所以加入CCl4振蕩后,取上層清液,滴加KSCN溶液,若溶液變紅色,證明有三價鐵離子存在,說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。2.在一密閉容器中進行反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L,當(dāng)反應(yīng)達平衡時,可能存在的數(shù)據(jù)是(C)A.SO2為0.4mol/L、O2為0.2mol/LB.SO2、SO3均為0.15mol/LC.SO3為0.25mol/LD.SO3為0.4mol/L解析:假設(shè)該反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化,列三段式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某時刻濃度/(mol/L) 0.2 0.1 0.2逆反應(yīng)極限轉(zhuǎn)化/(mol/L) 0.4 0.2 0正反應(yīng)極限轉(zhuǎn)化/(mol/L) 0 0 0.4則SO2的濃度范圍為0<c(SO2)<0.4mol/L,O2的濃度范圍為0<c(O2)<0.2mol/L,SO3的濃度范圍為0<c(SO3)<0.4mol/L。[思維建模]極值法確定濃度范圍的方法化學(xué)平衡狀態(tài)的建立和判定3.298K時,將20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,發(fā)生反應(yīng):AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO43-(aq)+2I-(1)下列可判斷反應(yīng)達到平衡的是(填字母)。

a.溶液的pH不再變化b.v(I-)=2v(AsO3c.c(d.c(I-)=ymol·L-1(2)tm時,v正(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。

(3)tm時,v逆(填“大于”“小于”或“等于”)tn時v逆,理由是。

答案:(1)ac(2)大于(3)小于tm時生成物濃度較低[方法規(guī)律]判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法——“正逆相等,變量不變”(1)動態(tài)標(biāo)志:v正=v逆≠0,先看“正逆”,后判相等。①同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成(正)速率等于消耗(逆)速率。②不同物質(zhì):必須標(biāo)明是“異向”(即正、逆)的反應(yīng)速率且其速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正(A)(2)靜態(tài)標(biāo)志:“變量”不變,平衡出現(xiàn),始終不變,不能判斷。在未達到平衡時不斷變化、達到平衡時不再發(fā)生變化的各種物理量(如各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度、百分含量、壓強、密度或顏色等),如果不再發(fā)生變化,即達到平衡狀態(tài)。影響化學(xué)平衡的因素辨析4.(2022·天津九十五中月考)可逆反應(yīng)2A(s)+3B(g)C(g)+3D(g)ΔH<0,在一固定容器中發(fā)生并達到平衡,下列有關(guān)敘述正確的是(B)①增加A的量,平衡向正反應(yīng)方向移動②升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,v正減?、蹓簭娫龃笠槐?平衡不移動,v正、v逆不變④增大B的濃度,v正>v逆,平衡常數(shù)K增大⑤加入催化劑,平衡時反應(yīng)體系壓強不發(fā)生改變A.①② B.僅⑤ C.①⑤ D.④⑤解析:A為固體,增加A的量,化學(xué)平衡不移動,①錯誤;升高溫度,v正、v逆都增大,由于v逆增大的倍數(shù)大于v正增大的倍數(shù),所以化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動,②錯誤;該反應(yīng)有氣體參加,是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的反應(yīng),所以壓強增大一倍,v正、v逆都增大,化學(xué)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動,③錯誤;增大B的濃度,v正>v逆,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,但平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)K不變,④錯誤;加入催化劑,能夠降低反應(yīng)的活化能,更多的普通分子變?yōu)榛罨肿?從而使v正、v逆都增大,由于v正、v逆增大的倍數(shù)相同,因此化學(xué)平衡不發(fā)生移動,氣體的物質(zhì)的量不變,體系的壓強不變,⑤正確。5.(不定項)(2022·山東滕州一中期中)下列實驗操作或現(xiàn)象能用平衡移動原理解釋的是(BD)A.鋅與稀硫酸反應(yīng),加入少量硫酸銅,反應(yīng)速率加快B.可用濃氨水和氫氧化鈉固體快速制取氨氣C.淀粉在不同條件下水解(如圖)D.鈉與氯化鉀共融制備鉀:Na(l)+KCl(l)K(g)+NaCl(l)解析:鋅與稀硫酸反應(yīng),加入少量硫酸銅,Zn與硫酸銅反應(yīng)置換出銅,形成ZnCu、稀硫酸原電池,加快反應(yīng)速率,不存在可逆反應(yīng),則不能用平衡移動原理解釋,故A不符合題意;濃氨水中加入氫氧化鈉固體,氫氧根離子濃度增大,化學(xué)平衡NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-逆向進行,放出氨氣,能用平衡移動原理解釋,故B符合題意;唾液為催化劑,催化劑不影響平衡,不能用平衡移動原理解釋,故C不符合題意;K在該條件下為氣體,K蒸氣離開反應(yīng)體系,K的濃度減小,可使平衡正向移動,能用平衡移動原理解釋,故D符合題意。[思維建模]判斷化學(xué)平衡移動問題的思維步驟考點二化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率及相關(guān)計算1.在25℃時,密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表:物質(zhì)XYZ初始濃度/(mol·L-1)0.10.20平衡濃度/(mol·L-1)0.050.050.1下列說法錯誤的是(C)A.反應(yīng)達到平衡時,X的轉(zhuǎn)化率為50%B.反應(yīng)可表示為X+3Y2Z,其平衡常數(shù)為1600C.增大壓強使平衡向生成Z的方向移動,平衡常數(shù)增大D.改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)解析:X、Y反應(yīng)的物質(zhì)的量濃度分別為0.05mol·L-1、0.15mol·L-1,Z生成的物質(zhì)的量濃度為0.1mol·L-1,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為X+3Y2Z。顯然,X的轉(zhuǎn)化率為50%;平衡常數(shù)K=0.12.(不定項)(2022·山東濟南外國語學(xué)校月考)在3個容積均為2.0L的恒容密閉容器中,反應(yīng)H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)ΔH>0分別在一定溫度下達到化學(xué)平衡狀態(tài)。下列說法正確的是(AC)容器溫度(T1>T2)起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(H2O)n(C)n(CO)n(H2)n(CO)ⅠT10.61.2000.2ⅡT11.21.200xⅢT2000.60.6yA.當(dāng)溫度為T1時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.05B.若5min時容器Ⅰ中達到平衡,則5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率:v(H2)=0.04mol/(L·min)C.達到平衡時,容器Ⅱ中H2O的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅰ中的小D.達到平衡時,容器Ⅲ中的CO的轉(zhuǎn)化率小于66.7%解析:當(dāng)溫度為T1時,容器Ⅰ中平衡時n(CO)=0.2mol,H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)起始/mol 0.6 1.2 0 0變化/mol 0.2 0.2 0.2 0.2平衡/mol 0.4 1.0 0.2 0.2該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=c(CO)·c(H2)c(H2O)=0.22×0.223.二甲醚(DME)正逐漸替代化石燃料。一種由合成氣制二甲醚的原理為4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-204.7kJ/mol。300℃,1L恒容密閉容器中充入4molH2和2molCO,測得容器內(nèi)壓強變化如下:反應(yīng)時間/min0510152025壓強/MPa12.410.28.47.06.26.2(1)能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系的直線為(填“x”“y”或“z”)。

(2)反應(yīng)進行到20min時,H2的轉(zhuǎn)化率為,CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=mol/(L·min)。該溫度下的平衡常數(shù)K=。

(3)若25min后,保持溫度不變,向該容器中再充入CH3OCH3(g)、H2O(g)各0.25mol、CO(g)0.5mol,平衡將(填“正向”“逆向”或“不”)移動。

解析:(1)由題意知題給反應(yīng)為放熱反應(yīng),T減小,1T(2)從反應(yīng)開始到20min時,設(shè)H2的物質(zhì)的量的變化量是xmol,則4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)起始量/mol4200轉(zhuǎn)化量/mol x 0.5x 0.25x 0.25x平衡量/mol 4-x 2-0.5x 0.25x 0.25x根據(jù)反應(yīng)前后壓強之比等于物質(zhì)的量之比,則12.4∶6.2=6∶(6-x),解得x=3;反應(yīng)進行到20min時,H2的轉(zhuǎn)化率為34×100%=75%,CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=ΔcΔt=1.5mol/L20min=0.075mol/(L·min);平衡時,CO、H2(3)容器中再充入CH3OCH3(g)、H2O(g)各0.25mol,CO(g)0.5mol后,Q=1×11答案:(1)x(2)75%0.0752.25(3)正向[思維建模]化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)計算的解題模板掌握一個方法——“三段式”法反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量分別為amol、bmol,達到平衡后,A的轉(zhuǎn)化量為mxmol,容器容積為VL,則有以下關(guān)系:則有①K=(②c平(A)=a-mxVmol③α平(A)=mxa×100%,α(A)∶α(B)=mxa∶nxb④(A)=a-mxa⑤p平p⑥ρ混=a·M(A⑦平衡時體系的平均摩爾質(zhì)量:M=a·M(A微專題17高考熱點——壓強平衡常數(shù)及其應(yīng)用1.Kp含義在化學(xué)平衡體系中,用各氣體物質(zhì)的分壓代替濃度,計算得到的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù),其單位與表達式有關(guān)。2.Kp計算(1)根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。(2)計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)。(3)根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓,某氣體的分壓=氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))。(4)根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。(5)計算技巧。①在恒溫恒容容器中,分壓之比等于物質(zhì)的量之比,因而在計算過程中,可以將氣體分壓理解為物質(zhì)的量直接進行計算。②在恒溫恒壓容器中,利用分壓等于總壓強乘以體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))計算。③若反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,如mA(g)+nB(g)eC(g)+fD(g),m+n=e+f,則Kp=Kc=xe((2021·廣東卷,節(jié)選)我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng):a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)ΔH5設(shè)Kpr為相對壓力平衡常數(shù),其表達式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達式中,用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0=100kPa)。反應(yīng)a、c、e的lnKp(1)反應(yīng)a、c、e中,屬于吸熱反應(yīng)的有(填字母)。

(2)反應(yīng)c的相對壓力平衡常數(shù)表達式為Kpr=(3)在圖中A點對應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始總壓為100kPa的恒容密閉容器中進行反應(yīng),體系達到平衡時H2的分壓為40kPa。計算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,寫出計算過程:

。

答案:(1)ac(2)p2(H2)p(CH4)·p0(3)由圖可知,A點對應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKpr=0,即Kpr=p2((1)可用反應(yīng)a的逆過程合成甲烷:2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)。T℃將等物質(zhì)的量的CO和H2充入恒壓(200kPa)的密閉容器中。已知逆反應(yīng)速率v逆=k逆·p(CH4)·p(CO2),其中p為分壓,該溫度下k逆=5.0×10-4kPa-1·s-1。反應(yīng)達平衡時測得v正=516kPa·s-1。CO的平衡轉(zhuǎn)化率為,該溫度下反應(yīng)的Kp=kPa-2(用各氣體組分的分壓計算的平衡常數(shù))。

提示:設(shè)起始通入一氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量都為2mol、生成甲烷的物質(zhì)的量為amol,由題意可建立如下三段式2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)起始/mol 2 2 0 0變化/mol 2a 2a a a平衡/mol 2-2a 2-2a a a平衡時正、逆反應(yīng)速率相等,由三段式數(shù)據(jù)可得5.0×10-4×(a4-2a×200)×(a4-2a×200)=516,解得a=0.4,則一氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為2×0.4mol2mol(2)乙烯是比甲烷應(yīng)用更廣泛的有機原料。乙烯直接氧化法可獲得重要的殺菌劑和工業(yè)合成原料環(huán)氧乙烷(,別稱EO):反應(yīng)Ⅰ:CH2CH2(g)+12O2(g)(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ:CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)ΔH2反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ?qū)?yīng)的-lnKpr隨①ΔH2(填“>”或“<”)0。

②在T℃的恒溫、恒容密閉容器中,按體積分數(shù)充入反應(yīng)混合氣體:乙烯30%、氧氣7%,其余混合氣63%(致穩(wěn)氣),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ(忽略反應(yīng)Ⅱ)。平衡時體系壓強為2000kPa,乙烯的轉(zhuǎn)化率為α,則T℃下反應(yīng)Ⅰ的相對壓力平衡常數(shù)Kpr=提示:①由圖像可知自左向右隨著溫度T降低,反應(yīng)Ⅱ?qū)?yīng)-lnKpr的值逐漸減小,即KpCH2CH2(g)+12O2(g)(g)V0 30 7 0ΔV -30α -15α +30αV平衡 30(1-α) 7-15α 30αKpr=30α1.(不定項)(2022·山東滕州一中月考)在200℃時,向5L帶氣壓計的恒容密閉容器中通入2molCO2和2molCH4發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),測得初始壓強為p0kPa,反應(yīng)過程中容器內(nèi)總壓強(p)隨時間(t)變化(反應(yīng)達到平衡時的溫度與起始溫度相同)如圖所示。下列說法錯誤的是(BD)A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.0～4min內(nèi),反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=0.1mol·L-1·min-1C.用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=0.01p02D.該反應(yīng)在建立平衡過程中氣體的物質(zhì)的量先減小后增大解析:根據(jù)題意列三段式如下CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)初始/mol 2 2 0 0變化/mol x x 2x 2x平衡/mol 2-x 2-x 2x 2x由圖可知平衡時總壓為1.2p0,則p01.正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增多,0～2min壓強減小,說明容器內(nèi)溫度降低,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故A正確;0～4min內(nèi),反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=0.4mol5L×4min=0.02mol·L-1·min-1,故B錯誤;用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=(2.(2022·山東濟寧二模)氮氧化物(NOx)是一類特殊的污染物,它本身會對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康造成危害,必須進行治理或綜合利用。(1)在溫度為500K時,向盛有食鹽的恒容密閉容器中加入NO2、NO和Cl2,發(fā)生如下兩個反應(yīng):Ⅰ.2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g)ΔH1Ⅱ.2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)ΔH2關(guān)于恒溫恒容密閉容器中進行的反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的下列說法中,正確的是(填字母)。

a.ΔH1和ΔH2不再變化,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)b.反應(yīng)體系中混合氣體的顏色保持不變,說明反應(yīng)Ⅰ達到平衡狀態(tài)c.同等條件下,反應(yīng)Ⅰ的速率遠遠大于反應(yīng)Ⅱ,說明反應(yīng)Ⅰ的活化能小,ΔH1<ΔH2d.達到平衡后,向反應(yīng)體系中再通入一定量NOCl(g),NO2(g)和NO(g)的百分含量均減小(2)若向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO和0.1molCl2發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,起始總壓為p0。10分鐘后達到平衡,用NOCl(g)表示平均反應(yīng)速率v平(NOCl)=0.008mol·L-1·min-1。則NO的平衡轉(zhuǎn)化率α=,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

解析:(1)反應(yīng)的焓變與方程式有關(guān),方程式確定,反應(yīng)的焓變始終不會改變,不能判斷是否達到平衡狀態(tài),故a錯誤;氣體的顏色代表濃度,顏色不變說明氣體的濃度不變,是平衡判斷的標(biāo)志,故b正確;同等條件下,反應(yīng)Ⅰ的活化能小,說明速率大,但不能確定ΔH的相對大小,故c錯誤;平衡后,再通入NOCl(g),對于反應(yīng)Ⅱ相當(dāng)于等壓條件下達到等效平衡后增大壓強,平衡正向移動,NO(g)的百分含量減小,對于反應(yīng)Ⅰ,平衡逆向移動,但移動生成的NO2(g)的量比加入的NOCl(g)的量少,所以NO2(g)的百分含量減小,故d正確。(2)v=ΔcΔt=Δc(NOCl)10min=0.008mol·L-1·min-1,Δc(NOCl)=0.008mol·L-1·min-1×10min=0.08mol·2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)起始/mol0.20.10轉(zhuǎn)化/mol 0.16 0.08 0.16平衡/mol 0.04 0.02 0.16NO的平衡轉(zhuǎn)化率α=0.16mol恒溫恒容條件下,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,p0p平=0.30.22,所以平衡時總壓p平=1115p0,因為分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù),平衡時各氣體的分壓為p(NO)=0.040.22×1115p0=215p0,p(Cl2)=0.020.22×1115p0=答案:(1)bd(2)80%240學(xué)生必做實驗(七)探究影響化學(xué)平衡移動的因素1.濃度對化學(xué)平衡的影響(1)FeCl3溶液與KSCN溶液的反應(yīng)。在小燒杯中加入10mL蒸餾水,再滴入5滴0.05mol·L-1FeCl3溶液、5滴0.15mol·L-1KSCN溶液,用玻璃棒攪拌,使其充分混合,將混合均勻的溶液平均注入a、b、c三支試管中。實驗內(nèi)容步驟1步驟2向試管a中滴入5滴0.05mol·L-1FeCl3溶液,與試管c進行對比向試管b中滴入5滴0.15mol·L-1KSCN溶液,與試管c進行對比向試管a中加入少量鐵粉向試管b中加入少量鐵粉實驗現(xiàn)象紅色加深紅色加深紅色變淺紅色變淺結(jié)論在其他條件不變時,增大反應(yīng)物的濃度,平衡正向移動在其他條件不變時,減小反應(yīng)物的濃度,平衡逆向移動[因為2Fe3++Fe3Fe2+,c(Fe3+)減小](2)在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡:C取一支試管,加入2mL0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液,然后按下表中的步驟進行實驗,觀察溶液顏色的變化,判斷平衡是否發(fā)生移動及移動的方向。實驗步驟①向試管中滴加5～10滴6mol·L-1NaOH溶液②向試管中繼續(xù)滴加5～10滴6mol·L-1H2SO4溶液實驗現(xiàn)象黃色加深橙色加深結(jié)論在其他條件不變時,減小生成物的濃度,平衡正向移動在其他條件不變時,增大生成物的濃度,平衡逆向移動2.溫度對化學(xué)平衡的影響(1)在CuCl2溶液中存在如下平衡:[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2OΔH>0 (藍色) (黃色)取兩支試管,分別加入2mL0.5mol·L-1CuCl2溶液,將其中的一支試管先加熱,然后置于冷水中,觀察并記錄實驗現(xiàn)象,與另一支試管進行對比。實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論①加熱試管溶液由藍色變?yōu)榫G色在其他條件不變時,升高溫度,平衡正向移動②將上述試管置于冷水中溶液由綠色變回藍色,且藍色加深在其他條件不變時,降低溫度,平衡逆向移動(2)取兩個封裝有NO2和N2O4混合氣體的圓底燒瓶(編號分別為1和2),將它們分別浸泡在熱水和冷水中,比較兩個燒瓶里氣體的顏色。將兩個燒瓶互換位置,稍等片刻,再比較兩個燒瓶里氣體的顏色。完成下表[2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0]。燒瓶編號12實驗步驟①置于熱水①置于冷水實驗現(xiàn)象紅棕色加深紅棕色變淺實驗步驟②置于冷水②置于熱水實驗現(xiàn)象紅棕色變淺紅棕色加深結(jié)論在其他條件不變時,降低溫度,平衡正向移動;升高溫度,平衡逆向移動(1)對于反應(yīng):FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,加入少量KCl固體(不考慮溶液體積的變化),平衡移動嗎?提示:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl反應(yīng)的實質(zhì)是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,KCl對于該平衡來說無關(guān),濃度改變對平衡無影響,平衡不移動。(2)在對CuCl2溶液加熱時,你是否觀察到了[CuCl4]2-的黃色?你能說出原因嗎?提示:在對CuCl2溶液加熱時,不能觀察到[CuCl4]2-的黃色。因為加熱時,平衡正向移動,[Cu(H2O)4]2+有一部分轉(zhuǎn)化為[CuCl4]2-,[Cu(H2O)4]2+顯藍色,[CuCl4]2-顯黃色,而兩者的混合色為綠色,所以看不到黃色。(3)在進行濃度、溫度對化學(xué)平衡影響的實驗時,應(yīng)注意哪些問題?提示:應(yīng)注意變量控制、對照實驗、科學(xué)歸納法等科學(xué)方法的運用。1.將5mL0.005mol·L-1FeCl3溶液和5mL0.015mol·L-1KSCN溶液混合,達到平衡后混合液呈紅色。再將混合液分為5等份,分別進行如下實驗:實驗①:滴加4滴水,振蕩實驗②:滴加4滴飽和FeCl3溶液,振蕩實驗③:滴加4滴1mol·L-1KCl溶液,振蕩實驗④:滴加4滴1mol·L-1KSCN溶液,振蕩實驗⑤:滴加4滴6mol·L-1NaOH溶液,振蕩下列說法不正確的是(B)A.實驗②中溶液顏色比實驗①中深B.對比實驗①和③,可證明增大生成物中某些離子的濃度,平衡逆向移動C.對比實驗①和④,可證明增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動D.對比實驗①和⑤,可證明減小反應(yīng)物濃度,平衡逆向移動解析:對比實驗①和②,FeCl3濃度增加,平衡正向移動,實驗②中溶液顏色比實驗①中深,故A正確;對比實驗①和③,KCl實際不參加反應(yīng),且溶液總體積變大,濃度減小,不能證明增大生成物中某些離子的濃度,平衡逆向移動,故B錯誤;對比實驗①和④,KSCN濃度變化,可證明增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動,故C正確;對比實驗①和⑤,加NaOH溶液可降低鐵離子濃度,可證明減小反應(yīng)物濃度,平衡逆向移動,故D正確。2.(2022·遼寧大連聯(lián)考)5mL0.1mol/LKI溶液與1mL0.1mol/LFeCl3溶液發(fā)生反應(yīng):2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq),達到平衡。下列說法不正確的是(D)A.加入苯,振蕩,平衡正向移動B.經(jīng)苯2次萃取分離后,在水溶液中加入KSCN溶液,溶液呈紅色,表明該化學(xué)反應(yīng)存在限度C.加入FeSO4固體,平衡逆向移動D.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c解析:加入苯,振蕩,碘單質(zhì)溶于有機溶劑,溶液中c(I2)減小,平衡正向移動,故A正確;FeCl3與過量KI溶液充分反應(yīng)后的溶液經(jīng)苯2次萃取分離后,向水溶液中滴加KSCN溶液,若溶液出現(xiàn)紅色,說明溶液中還存在Fe3+,表明該反應(yīng)存在限度,故B正確;加入FeSO4固體,溶液中c(Fe2+)增大,平衡逆向移動,故C正確;反應(yīng)為2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq),平衡常數(shù)K=c2(3.某興趣小組以重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶液為研究對象,結(jié)合所學(xué)反應(yīng)原理的知識改變條件使其發(fā)生“色彩變幻”。已知:①K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-+H2O2CrO4②含鉻元素的離子在溶液中的顏色:Cr2O72-(橙色)、CrO(1)ⅰ可證明反應(yīng)Cr2O72-+H2O2CrO42-(2)ⅱ是驗證“只降低生成物的濃度,該平衡正向移動”,試劑a是(填化學(xué)式)。

(3)ⅲ的目的是要驗證“增大生成物的濃度,該平衡逆向移動”,此實驗?zāi)芊襁_到預(yù)期目的?(填“能”或“不能”),理由是

。

(4)根據(jù)實驗Ⅱ中不同現(xiàn)象,可以得出的結(jié)論是

。

(5)繼續(xù)實驗①解釋溶液變黃的主要原因:

。

②溶液變綠色,該反應(yīng)的離子方程式是

。

解析:(1)升高溫度,平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+向著吸熱反應(yīng)方向移動,實驗中加熱溶液,溶液橙色加深,根據(jù)題意Cr2O72-在溶液中顯橙色,平衡逆向移動,所以反應(yīng)Cr2O7(2)“只降低生成物的濃度,該平衡正向移動”,則需要加入的試劑a必須是可以和產(chǎn)物離子如氫離子反應(yīng)的物質(zhì),可以是氫氧化鉀或碳酸鉀等。(3)加入濃硫酸,不僅要考慮增加氫離子濃度使平衡逆向移動的情況,同時應(yīng)考慮濃硫酸溶于水放出大量的熱的情況,濃硫酸溶于水放出大量的熱,平衡也會逆向移動。(5)①亞硫酸根離子可以和氫離子結(jié)合,降低氫離子濃度,引起平衡Cr2O72-+H2O2CrO4②溶液變綠色,則出現(xiàn)的是Cr3+(綠色),重鉻酸根離子和亞硫酸根離子之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)Cr2O72-+8H++3SO32-2Cr3+答案:(1)放熱(2)KOH(合理即可)(3)不能濃硫酸溶于水放出大量的熱,平衡會逆向移動,所以溶液橙色加深,不能說明是由于氫離子濃度的增大使平衡逆向移動引起的(4)在酸性條件下,K2Cr2O7的氧化性更強(5)①K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O72-+H2O2CrO4②Cr2O72-+8H++3SO32-2Cr3+微專題18化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像圖像中蘊含著豐富的信息,具有簡明、直觀、形象的特點,命題形式靈活。化學(xué)平衡圖像類試題是高考的熱點題型,高考題中涉及的化學(xué)平衡圖像題目千變?nèi)f化,巧妙靈活的圖像題把數(shù)學(xué)的圖像和化學(xué)平衡理論有機結(jié)合,要求考生能將數(shù)理思維應(yīng)用于解決化學(xué)問題。此類題解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)特點,明確反應(yīng)條件,認真分析圖像充分挖掘蘊含的信息,緊扣化學(xué)原理,找準(zhǔn)切入點解決問題。1.圖像解讀的思維趨向和關(guān)注點(1)面,看橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的含義,明確自變量與因變量。(2)線,看線的走向與斜率,即看隨著橫坐標(biāo)自變量的改變,縱坐標(biāo)因變量的變化趨勢,比較不同曲線或同一條曲線不同部分的斜率,確定平衡移動方向、結(jié)果或推導(dǎo)反應(yīng)體系特點、外界條件改變等。(3)點,尋找化學(xué)平衡圖像中的“重點”,即化學(xué)平衡圖像中的起點、拐點、終點、交點、突變點等,借助這些“重點”中的有效信息,快速地找到解題的思路或定量計算所需數(shù)據(jù),突破難點。2.常見圖像類型的解答思路“點”到為止,解決單一變量的平衡圖像。(1)分析“斷點”,解讀v-t圖。例:,t1時其他條件不變,增大反應(yīng)物的濃度;,t1時刻所改變的條件為升高溫度(ΔH<0)或增大壓強(ΔVg>0)。(2)“先拐先平”解決折線圖。以mA(g)+nB(g)pC(g)中反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率αA為例說明“先拐先平,數(shù)值大”原則分析反應(yīng)由開始(起始物質(zhì)相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應(yīng)條件的變化。①若為溫度變化引起,溫度較高時,反應(yīng)達平衡所需時間短。如圖甲中T2>T1。②若為壓強變化引起,壓強較大時,反應(yīng)達平衡所需時間短。如圖乙中p1>p2。③若為使用催化劑引起,使用適宜催化劑時,反應(yīng)達平衡所需時間短。如圖丙中a使用催化劑。(3)“峰回路轉(zhuǎn)”,認識“V”形(或倒“V”形)圖。明確線上點是否全為平衡點,然后分段分析:①包含未平衡點(可通過假設(shè)法判定),則一般拐點后為平衡點,應(yīng)用平衡移動原理分析,如,圖像為不同溫度,相同時間測得的反應(yīng)物A的百分含量,則M后為平衡點,ΔH<0。②全部為平衡點,則拐點為某特殊值點,如合成氨反應(yīng),,則b點n(H2)∶n(N2)=3∶1。③不是平衡點,往往涉及工業(yè)生產(chǎn)的條件選擇,可綜合考慮催化劑活性影響、副反應(yīng)的干擾或影響等。3.“定一議二”解決多變量的平衡圖像以反應(yīng)mA(g)+nB(g)qC(g)為例“定一議二”原則:如圖甲,通過分析相同壓強下,不同溫度時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動的方向,從而確定該化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),即ΔH<0。圖乙,通過分析相同溫度下,不同壓強時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動的方向,從而確定化學(xué)方程式中反應(yīng)物與生成物氣體物質(zhì)間的化學(xué)計量數(shù)的大小關(guān)系,即m+n>q。4.綜合融通,綜合思維解決復(fù)雜圖像在工業(yè)生產(chǎn)過程中,如何提升原料利用率、優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)條件、提高產(chǎn)物的產(chǎn)率等是化學(xué)工作者研究的重要課題。命題者可以根據(jù)實際工業(yè)生產(chǎn),結(jié)合圖像,從分析投料比、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等角度來命題,因此是現(xiàn)代高考及平時模擬考試的常駐題型。解讀此類圖像需綜合利用以上技巧,分析“面—線—點”并結(jié)合題設(shè)情境進行解答。(2021·全國甲卷,節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。其總反應(yīng)可表示為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ·mol-1。回答下列問題。合成總反應(yīng)在起始物n(H2)n(CO2)=3時,在不同條件下達到平衡,設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為x(CH(1)用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應(yīng)的平衡常數(shù),表達式Kp=。

(2)圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是,判斷的理由是

。

(3)當(dāng)x(CH3OH)=0.10時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=,反應(yīng)條件可能為或。

明標(biāo)明確橫、縱坐標(biāo)含義,用變量的觀點分析坐標(biāo),找出橫、縱坐標(biāo)的關(guān)系:b.x(CH3OH)～t;a.x(CH3OH)～p析線正確分析曲線的變化趨勢:b因變量隨自變量變小,總反應(yīng)ΔH<0,升高溫度時平衡向逆反應(yīng)方向移動,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變小;a因變量隨自變量增大,總反應(yīng)ΔVg<0,增大壓強時平衡向正反應(yīng)方向移動,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變大找點當(dāng)x(CH3OH)=0.10時,與等溫線、等壓線各有一交點解析:(3)設(shè)起始n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,則3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol 3 1 0 0轉(zhuǎn)化/mol 3x x x x平衡/mol 3-3x 1-x x x當(dāng)平衡時,若x(CH3OH)=0.10,x(3-3x)+(1-x)+x+x=0.10,解得x=1答案:(1)p(H2O)·p(CH(1)在其他條件不變的情況下,考查溫度對該反應(yīng)(2L恒容密閉容器內(nèi))的影響,實驗結(jié)果如圖所示(注:T1、T2均大于300℃)。下列說法正確的有哪些?①溫度為T1時,從反應(yīng)開始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)=nAtAmol·L-1②該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的?、厶幱贏點的反應(yīng)體系從T1變到T2,達到平衡時n(提示:①溫度為T1時,從反應(yīng)開始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)=ΔcΔt=nAVtA=nA2tAmol·L-1·min-1,錯誤;②由題圖可知,溫度T1下生成甲醇的物質(zhì)的量比T2下更多,即平衡正向移動,則該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的大,錯誤;③該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng),處于A點的反應(yīng)體系從T(2)在一定溫度和催化劑條件下,將1molCO2和3molH2通入2L密閉容器中進行反應(yīng)(此時容器內(nèi)總壓強為200kPa),H2的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器容積不變,t1min時反應(yīng)達到平衡。0～t1min內(nèi),用CH3OH的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=mol/(L·min)(用含t1的代數(shù)式表示);此時反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=kPa-2(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),列出計算式即可)。

②t2min時將容器容積迅速擴大至4L并保持不變,圖中能正確表示擴大容積后H2分壓變化趨勢的曲線是a、b、c、d中的哪條?理由是什么?提示:①設(shè)二氧化碳轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol,依據(jù)題意列三段式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol 1 3 0 0轉(zhuǎn)化/mol x 3x x x平衡/mol 1-x 3-3x x x相同溫度、相同體積下,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,則有200kPa120kPa=43-3x,解得x=0.2,平衡時,總壓為4-2x4×200kPa=180kPa,甲醇的平均反應(yīng)速率為0.2mol2Lt1min=0.1②容器容積迅速擴大至4L并保持不變,H2分壓瞬間變?yōu)樵瓉淼?2,但減小壓強,平衡逆向移動,H2分壓逐漸比原來的12要大,因此表示擴大容積后H(3)若往此2L恒容密閉容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ與反應(yīng)Ⅲ,相同時間內(nèi)CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的數(shù)據(jù)如表所示,據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制圖像:相同時間內(nèi)CO2轉(zhuǎn)化率T1T2T3T4T5反應(yīng)Ⅰ65%77%80%80%66.67%反應(yīng)Ⅱ56%67%76%80%66.67%反應(yīng)Ⅲ48%62%72%80%66.67%(T5時,圖中c點轉(zhuǎn)化率為66.67%,即轉(zhuǎn)化了23①催化劑效果最佳的反應(yīng)是哪組?②T3的b點v(正)、v(逆)關(guān)系如何?③T4的a點轉(zhuǎn)化率比T5的c點轉(zhuǎn)化率高的原因是什么?④在溫度為T5時,試求算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K。提示:①反應(yīng)Ⅰ②v(正)>v(逆)③該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動④K=10027[思維建模]平衡圖像題解題流程1.(2022·黑龍江哈爾濱六中月考)根據(jù)如圖有關(guān)圖像,下列說法正確的是(B)A.由圖Ⅰ知,反應(yīng)在T1、T3處達到平衡,且該反應(yīng)的ΔH<0B.由圖Ⅱ知,t1～t6時間段內(nèi)反應(yīng)在t6時刻,NH3體積分數(shù)最小C.由圖Ⅱ知,t3時采取降低反應(yīng)體系溫度的措施D.圖Ⅲ表示在10L容器、850℃時的反應(yīng),由圖知,到4min時,反應(yīng)放出5.16kJ的熱量解析:根據(jù)圖Ⅰ,T2℃下反應(yīng)物X體積分數(shù)達到最小,生成物Z的體積分數(shù)達到最大,T2℃反應(yīng)達到平衡,T1℃沒有達到平衡,T2℃以后,X的體積分數(shù)增大,Z的體積分數(shù)減小,隨著溫度的升高,平衡向逆反應(yīng)方向進行,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即ΔH<0,故A錯誤;t2時刻正、逆反應(yīng)速率相等,平衡不移動,根據(jù)圖像Ⅱ,t3后,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,NH3的量減少,t5后,反應(yīng)又向逆反應(yīng)方向進行,NH3的量又減少,故在t6時刻,NH3體積分數(shù)最小,故B正確;根據(jù)圖像Ⅱ,t3時,正、逆反應(yīng)速率都降低,改變的因素是降低溫度或減小壓強,根據(jù)圖像Ⅱ,t3時,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動,如果降低溫度,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),平衡向正反應(yīng)方向移動,即v′正>v′逆,不符合圖像,t3時刻采取的是減小壓強,故C錯誤;根據(jù)圖Ⅲ,0～4min變化的物質(zhì)的量為0.12mol/L×10L=1.2mol,即放出的熱量為1.2mol×43kJ/mol=51.6kJ,故D錯誤。2.(2022·山東省實驗中學(xué)二診)已知反應(yīng):Cl2(g)+CH2CHCH3(g)CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定壓強下,按w=n(Cl2)nA.圖甲中,w2>1B.圖乙中,A線表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)C.溫度為T1、w=2時,Cl2的轉(zhuǎn)化率為50%D.若在恒容絕熱裝置中進行上述反應(yīng),達到平衡時,裝置內(nèi)的氣體壓強將增大解析:A.根據(jù)圖甲中信息可知,增大n(Cl2),w增大,平衡正向移動,丙烯的體積分數(shù)()減小,故w2>1,正確;B.根據(jù)圖甲可知,升高溫度,丙烯的體積分數(shù)增大,說明平衡逆向移動,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),則升高溫度,正反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,逆反應(yīng)的平衡常數(shù)增大,則圖乙中,A線表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù),正確;C.由圖乙知,溫度為T1時,正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)相等,又因兩者互為倒數(shù),則平衡常數(shù)K=1,w=2時,設(shè)CH2CHCH3和Cl2的物質(zhì)的量分別為amol、2amol,參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為bmol,利用三段式可列關(guān)系式b2(a-b)(23.H2S分解反應(yīng)2H2S(g)2H2(g)+S2(g)在無催化劑及Al2O3催化下,恒容密閉容器中只充入H2S,在反應(yīng)器中不同溫度下反應(yīng),每間隔相同時間測定一次H2S的轉(zhuǎn)化率,其轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示:下列說法錯誤的是(D)A.該反應(yīng)的ΔH>0B.由圖可知,1100℃時Al2O3幾乎失去催化活性C.不加催化劑時,溫度越高,反應(yīng)速率越快,達到平衡的時間越短D.A點達到平衡時,若此時氣體總壓強為p,則平衡常數(shù)Kp=0.25p解析:由題圖可知,升高溫度,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大,說明升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,A項正確;1100℃時,有催化劑和無催化劑時H2S的轉(zhuǎn)化率相等,表明Al2O3幾乎失去催化活性,B項正確;不加催化劑時,溫度越高,反應(yīng)速率越快,達到平衡的時間越短,C項正確;A點達到平衡時,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,設(shè)加入的H2S的物質(zhì)的量為xmol,列出三段式2H2S(g)2H2(g)+S2(g)起始/mol x 0 0轉(zhuǎn)化/mol 0.5x 0.5x 0.25x平衡/mol 0.5x 0.5x 0.25x達平衡時總物質(zhì)的量為1.25xmol,Kp=p2(H1.(不定項)(2022·湖南卷)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發(fā)生反應(yīng):2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應(yīng)體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(BC)A.ΔH>0B.氣體的總物質(zhì)的量:na<ncC.a點平衡常數(shù):K>12D.反應(yīng)速率:va正<vb正解析:甲容器在絕熱條件下,隨著反應(yīng)的進行,壓強先增大后減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT可知,剛開始壓強增大的原因是容器溫度升高,則說明題述反應(yīng)為放熱反應(yīng),即ΔH<0,故A錯誤;因溫度a點高于c點,壓強相等時,na<nc,故B正確;a點為平衡點,此時容器的總壓為p,假設(shè)在恒溫恒容條件下進行,則氣體的壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量(物質(zhì)的量濃度)之比,所以可設(shè)Y轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為xmol·L-1,則列出三段式如下2X(g)+Y(g)Z(g)c0/(mol·L-1) 2 1 0Δc/(mol·L-1) 2x x xc平/(mol·L-1) 2-2x 1-x x則有(2-2x)+(1-x)+x2.(不定項)(2021·湖南卷)已知:A(g)+2B(g)3C(g)ΔH<0,向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng),t1時達到平衡狀態(tài)Ⅰ,在t2時改變某一條件,t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ,正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是(BC)A.容器內(nèi)壓強不變,表明反應(yīng)達到平衡B.t2時改變的條件:向容器中加入CC.平衡時A的體積分數(shù):(Ⅱ)>(Ⅰ)D.平衡常數(shù)K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ)解析:題給反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),隨著反應(yīng)的進行,氣體的總物質(zhì)的量始終不變,總壓強始終不變,A錯誤;t2時,設(shè)向容器中加入3molC,正反應(yīng)速率逐漸增大,達到新的平衡后保持不變,變化情況與圖像相符,B正確;t2時,設(shè)向容器中加入3molC,相當(dāng)于加入1molA和2molB,則狀態(tài)Ⅱ相當(dāng)于起始投料為2molA和5molB,若是投料為2molA和6molB與狀態(tài)Ⅰ等效,即狀態(tài)Ⅱ相當(dāng)于減少了B的投料,平衡逆向移動,A的體積分數(shù)變大,即(Ⅱ)>(Ⅰ),C正確;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,即K(Ⅱ)=K(Ⅰ),D錯誤。3.(2022·湖南卷,節(jié)選)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑?；卮鹣铝袉栴}:在一定溫度下,向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始壓強為0.2MPa時,發(fā)生下列反應(yīng)生成水煤氣:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol-1(1)下列說法正確的是。

A.平衡時向容器中充入惰性氣體,反應(yīng)Ⅰ的平衡逆向移動B.混合氣體的密度保持不變時,說明反應(yīng)體系已達到平衡C.平衡時H2的體積分數(shù)可能大于2D.將炭塊粉碎,可加快反應(yīng)速率(2)反應(yīng)平衡時,H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO的物質(zhì)的量為0.1mol。此時,整個體系(填“吸收”或“放出”)熱量kJ,反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

解析:(1)在恒溫恒容條件下,平衡時向容器中充入惰性氣體不能改變反應(yīng)混合物的濃度,因此反應(yīng)Ⅰ的平衡不移動,A不正確;在反應(yīng)中,氣體的質(zhì)量增加,而容器的體積不變,因此氣體的密度在反應(yīng)過程中不斷增大,當(dāng)混合氣體的密度保持不變時,說明反應(yīng)體系已達到平衡,B正確;若C(s)和H2O(g)完全反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為CO2(g)和H2(g),由C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)可知,H2的體積分數(shù)的極值為23,但可逆反應(yīng)反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為生成物,因此,平衡時H2的體積分數(shù)不可能大于23,C不正確;將炭塊粉碎可以增大其與H2(2)反應(yīng)平衡時,H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,則水的物質(zhì)的量的變化量為0.5mol,水的平衡量也是0.5mol,由于CO的物質(zhì)的量為0.1mol,則根據(jù)O原子守恒可知CO2的物質(zhì)的量為0.2mol,根據(jù)相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可知,生成0.3molCO過程中要吸收熱量39.42kJ,生成0.2molCO2要放出熱量8.22kJ,此時,整個體系吸收熱量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ;由H原子守恒可知,平衡時H2的物質(zhì)的量為0.5mol,CO的物質(zhì)的量為0.1mol,CO2的物質(zhì)的量為0.2mol,水的物質(zhì)的量為0.5mol,則平衡時氣體的總物質(zhì)的量為0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol,在同溫、同體積條件下,氣體的總壓之比等于氣體的總物質(zhì)的量之比,則平衡體系的總壓為0.2MPa×1.3=0.26MPa,反應(yīng)Ⅰ[C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)]的平衡常數(shù)Kp=0.1答案:(1)BD(2)吸收31.20.02MPa4.(2022·河北卷,節(jié)選)氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應(yīng)用前景。工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發(fā)生如下反應(yīng)。Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(1)下列操作中,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是(填標(biāo)號)。

A.增加CH4(g)用量B.恒溫恒壓下通入惰性氣體C.移除CO(g) D.加入催化劑(2)恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反應(yīng)達平衡時,CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為α,CO2(g)的物質(zhì)的量為bmol,則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx=[寫出含有α、b的計算式;對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),Kx=xp(C)·xq(D解析:(1)增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的轉(zhuǎn)化率,但是CH4(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小,A不符合題意;恒溫恒壓下通入惰性氣體,相當(dāng)于減小體系壓強,反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,B符合題意;移除CO(g),減小了反應(yīng)混合物中CO(g)的濃度,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,C符合題意;加入催化劑不能改變平衡狀態(tài),故不能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,D不符合題意。(2)恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反應(yīng)達平衡時,CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為α,CO2(g)的物質(zhì)的量為bmol,則轉(zhuǎn)化的CH4(g)為αmol,剩余的CH4(g)為(1-α)mol,根據(jù)C元素守恒可知,CO(g)的物質(zhì)的量為(α-b)mol,根據(jù)H和O守恒可知,H2O(g)的物質(zhì)的量為(1-α-b)mol,H2(g)的物質(zhì)的量為(3α+b)mol,則反應(yīng)混合物的總物質(zhì)的量為(2α+2)mol,平衡體系中,CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)分別為1-α2+2α、1-α-b2+2α、α-b2+2α、3α+b2+2α,因此,反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx=α-b答案:(1)BC(2)(α(40分鐘)選題表知識點題號基礎(chǔ)能力創(chuàng)新可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)1化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計算與應(yīng)用36,7,811化學(xué)平衡的移動及化學(xué)平衡圖像25綜合49,10121.已知反應(yīng):NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),起始時向某密閉容器中通入1molNO2、2molS18O2,反應(yīng)達到平衡后,下列有關(guān)說法正確的是(C)A.NO2中不可能含18OB.有1molN18O生成C.S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8molD.SO2、SO3、NO、NO2均含18O時,說明該反應(yīng)達到平衡解析:該反應(yīng)為可逆反應(yīng),則通入1molNO2、2molS18O2,反應(yīng)達到平衡后,SO2、SO3、NO、NO2均含18O,A錯誤;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不可能完全消耗,所以通入1molNO2、2molS18O2,不可能有1molN18O生成,B錯誤;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不可能完全消耗,所以通入1molNO2、2molS18O2,NO2、S18O2消耗都小于1mol,所以S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8mol,C正確;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),SO2、SO3、NO、NO2均含18O時,不能說明該反應(yīng)達到平衡,D錯誤。2.(2022·貴州六盤水高級中學(xué)月考)臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進行,下列選項中有關(guān)圖像對應(yīng)的分析正確的是(C)解析:由圖可知,反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,NO2的含量增大,故A錯誤;由圖可知,0～2s內(nèi),二氧化氮的濃度變化量為0.8mol·L-1-0.4mol·L-1=0.4mol·L-1,故v(NO2)=0.4mol·L-12s=0.2mol·L-1·0.1mol·L-1·s-1,故B錯誤;溫度高,化學(xué)反應(yīng)速率快,b點溫度高于a點,故v正為b點>a點,b點NO2的體積分數(shù)未達到平衡時的體積分數(shù),則平衡向生成NO2的方向移動,即反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,故b點v逆>v正,故C正確;容器中充入反應(yīng)物,正反應(yīng)速率瞬間增大,逆反應(yīng)速率不變,然后平衡移動至建立新平衡,該過程速率圖像與圖示不符,故D錯誤。3.(2022·山東濟南歷城二中開學(xué)考)在容積恒為1L的密閉容器中通入一定量N2O4,發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0。假設(shè)溫度不變,體系中各組分濃度隨時間(t)的變化如下表。下列說法錯誤的是(B)t/s020406080c(N2O4)/(mol/L)0.1000.0620.0480.0400.040c(NO2)/(mol/L)00.0760.1040.1200.120A.0～40s,N2O4的平均反應(yīng)速率為0.078mol/(L·min)B.80s時,再充入N2O4、NO2各0.12mol,平衡移動C.升高溫度,反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)增大D.若壓縮容器,達到新平衡后,混合氣顏色比原平衡時深解析:A.在0～40s,N2O4的濃度變化量為0.100mol/L-0.048mol/L=0.052mol/L,則用N2O4的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(N2O4)=0.052mol/L40c2(NO2)c(N2O0.240204.密閉容器中用Na2CO3(s)作固硫劑,同時用一定量氫氣還原輝鉬礦(MoS2)的原理是MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)ΔH,實驗測得平衡時的有關(guān)變化曲線如圖所示:(1)由圖可知,該反應(yīng)的ΔH(填“>”或“<”)0;p2(填“>”或“<”)0.1MPa。

(2)如果上述反應(yīng)在容積不變的密閉容器中達到平衡狀態(tài),下列說法錯誤的是(填字母)。

A.v正(H2)=v逆(H2O)B.再加入MoS2,則H2的轉(zhuǎn)化率增大C.容器內(nèi)氣體的密度不變時,一定達平衡狀態(tài)D.容器內(nèi)壓強不變時,一定達平衡狀態(tài)(3)由圖可知M點時氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為(計算結(jié)果保留0.1%)。

(4)平衡常數(shù)可用平衡分壓代替平衡濃度計算,氣體分壓=氣體總壓×物質(zhì)的量分數(shù)。求圖中M點的平衡常數(shù)Kp=MPa2。

解析:(1)由圖可知,在相同的壓強下,反應(yīng)物氫氣的體積分數(shù)隨溫度的升高而減小,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),該反應(yīng)的ΔH>0;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),在相同溫度下,壓強越小,氫氣的轉(zhuǎn)化率越大,則氫氣的體積分數(shù)越小,故p2>0.1MPa。(2)v正(H2)=v逆(H2O),能表示正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,A正確;MoS2是固體,再加入MoS2不能改變其濃度,故不能使平衡發(fā)生移動,則H2的轉(zhuǎn)化率不變,B錯誤;反應(yīng)前后有固體參與,氣體的密度發(fā)生變化,故當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不變時,一定達平衡狀態(tài),C正確;反應(yīng)前后的氣體分子數(shù)不等,容器內(nèi)壓強不變時,一定達平衡狀態(tài),D正確。(3)由圖可知M點時氫氣的體積分數(shù)為25%,設(shè)氫氣的起始量為4mol,轉(zhuǎn)化率為α,則氫氣的變化量為4αmol,CO和H2O的變化量分別為2αmol和4αmol,三者的平衡量分別為(4-4α)mol、2αmol和4αmol,則有4-4α4-4α+2α+4α=25%,解得α=23,故M點時H2的平衡轉(zhuǎn)化率約為66.7%。(4)平衡常數(shù)可用平衡分壓代替平衡濃度計算,氣體分壓=氣體總壓0.01MPa2。答案:(1)>>(2)B(3)66.7%(4)0.015.(2022·河南信陽二模)在恒溫恒壓下,某一容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)ΔH<0,t1時達到平衡,在t2時改變某一條件,其反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是(B)A.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,A的體積分數(shù):Ⅰ>ⅡB.t2時改變的條件是向密閉容器中加入物質(zhì)CC.0～t2時,v正>v逆D.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,平衡常數(shù):K(Ⅰ)<K(Ⅱ)解析:反應(yīng)速率與其物質(zhì)的量濃度成正比,Ⅰ、Ⅱ達到平衡狀態(tài)時逆反應(yīng)速率相等,說明Ⅰ、Ⅱ達到平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變,則A的體積分數(shù)為Ⅰ=Ⅱ,故A錯誤;向容積可變的密閉容器中加入物質(zhì)C,逆反應(yīng)速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,說明v逆和原平衡相等,符合圖像,故B正確;由題中圖示可知,0～t1時,逆反應(yīng)速率增大,說明反應(yīng)正向進行,反應(yīng)正向進行時,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,即v正>v逆,t1～t2時,逆反應(yīng)速率不變,說明處于平衡狀態(tài),平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,即v正=v逆,故C錯誤;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),Ⅰ、Ⅱ溫度相同,其平衡常數(shù)相同,故D錯誤。6.(2022·湖南長沙雅禮中學(xué)月考)500K時,在三個容積均為2L的恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):A(g)+2B(g)2C(g)ΔH<0。實驗測得:v正=k正c(A)c2(B),v逆=k逆c2(C),其中k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。下列說法正確的是(B)容器編號起始物質(zhì)的量/mol平衡時A的物質(zhì)的量/molABCⅠ001.20.4Ⅱ0.41.00.6Ⅲ0.71.00A.達平衡時,容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為4∶5B.達平衡時,容器Ⅲ中B的體積分數(shù)小于50%C.達平衡時,容器Ⅱ中c(D.當(dāng)溫度改變?yōu)門時,若k正=k逆,則T<500K解析:由表中數(shù)據(jù)和容器Ⅰ的反應(yīng),列三段式A(g)+2B(g)2C(g)起始/(mol/L) 0 0 0.6轉(zhuǎn)化/(mol/L) 0.2 0.4 0.4平衡/(mol/L) 0.2 0.4 0.2平衡常數(shù)為K=c2(C)c0.2)mol/L×2L=1.6mol,若平衡時容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為4∶5,則容器Ⅱ平衡時的總物質(zhì)的量為2.0mol,對容器Ⅱ列三段式A(g)+2B(g)2C(g)起始/(mol/L) 0.2 0.5 0.3轉(zhuǎn)化/(mol/L) x 2x 2x平衡/(mol/L) 0.2-x 0.5-2x 0.3+2x由假設(shè)可得(0.2-x+0.5-2x+0.3+2x)mol/L×2L=2.0mol,解得x=0,說明反應(yīng)剛開始就已經(jīng)達到平衡狀態(tài),而該時刻的Q=0.K=1.25,由此可知該時刻反應(yīng)未達到平衡狀態(tài),兩者出現(xiàn)矛盾,則說明平衡時,容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比不是4∶5,故A錯誤;若容器Ⅲ在某時刻,B的體積分數(shù)為50%,A(g)+2B(g)2C(g)起始/(mol/L) 0.35 0.5 0轉(zhuǎn)化/(mol/L) y 2y 2y某時刻/(mol/L) 0.35-y 0.5-2y 2yB的體積分數(shù)為0.5-2y0.35-yk正=k逆,反應(yīng)達平衡時,v正=v逆,則v正=k正c(A)c2(B)=v逆=k逆c2(C),可得c(A)c2(B)=c2(C),由平衡常數(shù)表達式K=c2(C)c(A7.(2023·吉林長春模擬)固體碘化銨置于密閉容器中,加熱至一定溫度后保持溫度不變,容器中發(fā)生反應(yīng):①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)、②2HI(g)H2(g)+I2(g),測得平衡時c(I2)=0.5mol·L-1,反應(yīng)①的平衡常數(shù)為20,則下列結(jié)論不正確的是(D)A.平衡時c(NH3)=5mol·L-1B.平衡時HI分解率為20%C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化不可以作為判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志D.平衡后縮小容器容積,NH4I的物質(zhì)的量增加,I2的物質(zhì)的量不變解析:設(shè)碘化銨生成氨氣和碘化氫的濃度為xmol·L-1,則2HI(g)H2(g)+I2(g)起始/(mol·L-1) x 0 0變化/(mol·L-1) 1 0.5 0.5平衡/(mol·L-1) x-1 0.50.5根據(jù)反應(yīng)①的平衡常數(shù)為20,得x(x-1)=20,解得x=5,c(NH3)=5mol·L-1,A項正確;平衡時HI分解率為1mol·L-15mol·8.(不定項)(2022·山東德州三模)用CO還原N2O可減輕汽車尾氣對空氣的污染,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH<0。在容積為1L的密閉容器A(500℃,恒溫)、B(起始500℃,絕熱)中分別加入0.1molN2O和0.4molCO,測得容器中N2O轉(zhuǎn)化率隨時間變化關(guān)系如圖。下列說法正確的是(BC)A.A容器中N2O的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系是圖中的曲線aB.可通過縮小容器容積來縮短b曲線對應(yīng)容器達到平衡的時間,同時不改變N2O的平衡轉(zhuǎn)化率C.500℃該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1D.在平衡后向A容器中加入0.075molN2O與0.025molCO2,則平衡正向移動解析:反應(yīng)放熱,絕熱容器中隨著反應(yīng)進行溫度升高,反應(yīng)速率不斷加快,達到平衡的時間縮短,同時溫度升高不利于反應(yīng)正向進行,則到達平衡時,B容器相對于A容器,N2O的轉(zhuǎn)化率降低,但達到平衡的時間縮短,所以曲線a表示B容器中N2O的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系,A錯誤;反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),反應(yīng)前后體系壓強不變,增大壓強可以增大化學(xué)反應(yīng)速率,縮短到達平衡的時間,同時不影響反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,具體措施可以減小容器容積,B正確;根據(jù)圖像可知,500℃時,N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為25%,起始時充入0.1molN2O、0.4molCO反應(yīng),N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)起始/mol 0.1 0.4 0 0轉(zhuǎn)化/mol 0.0250.025 0.025 0.025平衡/mol 0.075 0.375 0.025 0.025則平衡常數(shù)K=c(N2)·c(CO2)c(N2O9.(不定項)(2022·山東煙臺三模)已知環(huán)戊二烯制備二聚環(huán)戊二烯的反應(yīng):ΔH<0。某實驗小組分別在2L的恒容密閉容器中各充入3.0mol環(huán)戊二烯,測得在T1℃和T2℃下環(huán)戊二烯氣體的濃度隨反應(yīng)時間的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(D)A.M、N、P、Q四點的逆反應(yīng)速率大小關(guān)系:Q>N>P>MB.T2℃,用二聚環(huán)戊二烯表示0～0.5h的平均反應(yīng)速率為0.5mol·L-1·h-1C.P點可能處于化學(xué)平衡狀態(tài)D.T1℃,若向Q點再充入1.0mol環(huán)戊二烯達到平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率將小于86.7%解析:由圖像可知T1℃時的反應(yīng)速率快,可知T1>T2,溫度越高反應(yīng)速率越快,且Q、N點的二聚環(huán)戊二烯的濃度均比P點的高,則N、Q點對應(yīng)的逆反應(yīng)速率比P點對應(yīng)的逆反應(yīng)速率快,N點到Q點的過程反應(yīng)正向進行,Q點逆反應(yīng)速率大于N點,M點到P點的過程中反應(yīng)正向進行,則P點的逆反應(yīng)速率大于M點,則四點的逆反應(yīng)速率Q>N>P>M,故A正確;T2℃,用環(huán)戊二烯表示0～0.5h的平均反應(yīng)速率為0.1.0mol·L-1·h-1,根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知用二聚環(huán)戊二烯表示0～0.5h的平均反應(yīng)速率為0.5mol·L-1·h-1,故B正確;由圖像可知P點之前環(huán)戊二烯的濃度一直減小,反應(yīng)未達平衡,P點之后的濃度可能保持不變,則P點可能處于化學(xué)平衡狀態(tài),故C正確;T1℃,若向Q點再充入1.0mol環(huán)戊二烯,根據(jù)等效平衡思想,可視為增大體系內(nèi)壓強,而增大壓強平衡正向移動,能提高環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率,由圖中數(shù)據(jù)可知,原平衡時其轉(zhuǎn)化率約為86.7%,則充入環(huán)戊二烯再次平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率將大于86.7%,故D錯誤。10.(2022·吉林延邊模擬)CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體,通過CH4和CO2反應(yīng)制造更高價值的化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)。請回答下列問題。Ⅰ.工業(yè)上可以利用CO2和H2合成CH3OH:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0。該反應(yīng)在起始溫度和容積均相同(T℃、1L)的兩個密閉容器中分別進行,反應(yīng)物起始物質(zhì)的量見下表:項目CO2(mol)H2(mol)CH3OH(mol)H2O(mol)反應(yīng)a(恒溫恒容)1300反應(yīng)b(絕熱恒容)0011(1)達到平衡時,反應(yīng)a、b對比:CO2的體積分數(shù)(a)(填“>”“<”或“=”)(b)。

(2)下列能說明反應(yīng)a達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。

A.v正(CO2)=3v逆(H2)B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變C.c(CH3OH)=c(H2O)D.容器內(nèi)壓強不再改變Ⅱ.我國科學(xué)家研究了不同反應(yīng)溫度對含碳產(chǎn)物組成的影響。已知:反應(yīng)1.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH<0反應(yīng)2.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0在密閉容器中通入3mol的H2和1mol的CO2,分別在1MPa和10MPa下進行反應(yīng)。實驗中對平衡體系組成的三種含碳物質(zhì)(CO2、CO、CH4)進行分析,其中溫度對CO和CH4的影響如圖所示。(3)10MPa時,表示CH4和CO平衡組成隨溫度變化關(guān)系的曲線