学年高中化学同步讲练224 浓度压强对化学平衡的影响2鲁科版选修4.docx
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学年高中化学同步讲练224浓度压强对化学平衡的影响2鲁科版选修4
第4课时 浓度、压强对化学平衡的影响
[学习目标定位] 1.知道浓度、压强对化学平衡影响的规律。
2.会根据勒·夏特列原理(化学平衡移动原理)判断化学平衡移动的方向。
1.合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0具有重要的意义。
(1)该反应的化学平衡常数表达式是K=____________。
(2)该反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示:
温度变化
473K
573K
673K
……
平衡常数
4.4×10-2mol-2·L2
K1
K2
……
其中,K1________K2(填“>”、“=”或“<”)。
(3)升高温度,平衡向________方向移动。
答案
(1)
(2)> (3)逆反应
解析 本题考查了化学平衡常数,根据平衡常数的定义,该反应的平衡常数表达式为K=
;正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动;根据平衡常数的表达式可知K1>K2。
2.比较浓度商Q和平衡常数K的大小即可判断反应进行的方向
当Q=K时,反应处于平衡状态;
当Q 当Q>K时,反应向逆方向进行。 探究点一 浓度对化学平衡的影响 1.按表中实验要求完成实验,将有关实验现象及其结论填入表中: 原理 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色) 实验 (1)步骤 现象 溶液颜色变深 溶液颜色变深 实验 (2)步骤 试管①中滴加0.01mol·L-1NaOH溶液 试管②中滴加0.01mol·L-1NaOH溶液 现象 溶液颜色变浅 溶液颜色变浅 实验结论 对可逆反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,分别增大c(Fe3+)和c(SCN-)后,Fe(SCN)3的浓度均增大了,即化学平衡均向正反应方向移动了;滴加NaOH溶液,由于3OH-+Fe3+===Fe(OH)3↓,减小Fe3+的浓度,Fe(SCN)3的浓度也减小了,即化学平衡向逆反应方向移动了 2.在一定条件下,反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3达到平衡状态,温度一定,平衡常数K为一定值。 分析下列条件改变时,浓度商Q的变化及平衡移动的方向,填写下表: 浓度变化 Q值变化 Q与K关系 平衡移动方向 增大反应物c(Fe3+) 减小 Q 正反应方向 减小生成物c[Fe(SCN)3] 减小反应物c(Fe3+) 增大 Q>K 逆反应方向 增大生成物c[Fe(SCN)3] [归纳总结] 1.在其他条件不变的情况下,浓度对平衡移动的影响: (1)增大反应物浓度或减小生成物浓度时,Q (2)减小反应物浓度或增大生成物浓度时,Q>K,平衡向逆反应方向(或左)移动。 2.当平衡体系中改变固体或纯液体的用量时,由于其浓度为常数,平衡不移动。 [活学活用] 1.在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡: 2CrO (黄色)+2H+Cr2O (橙色)+H2O中,溶液颜色介于黄色和橙色之间,今欲使溶液颜色变浅,可以在溶液中加入( ) ①H+②OH-③K+④H2O A.①③B.②④C.①④D.②③ 答案 B 解析 平衡向右移动,颜色变深,而向左移动,颜色变浅。 加入OH-,中和H+,c(H+)减小,平衡左移,颜色变浅;而加入水,体积增大,浓度减小,颜色变浅。 但c(K+)的变化,不影响平衡移动。 2.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197.8kJ·mol-1是硫酸制造工业的基本反应。 在生产中通常采用通入过量的空气的方法。 理由是 ________________________________________________________________________。 答案 通过加入过量的廉价反应物O2,使平衡向正反应方向移动,既提高了SO2的转化率又增加了SO3的产量 探究点二 压强对化学平衡的影响 1.按表中实验要求完成实验,将有关实验现象及其结论填入表中。 实验原理 N2O4(g)2NO2(g)(红棕色) Δνg>0 实验操作 三支针筒中均抽入10cm3NO2气体,将针筒前端封闭 将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处(体积减小,压强增大) 将第三支针筒活塞迅速拉至20cm3处(体积增大,压强减小) 实验现象 气体颜色先变深,后变浅,最终比原来深 气体颜色先变浅,后变深,最终比原来浅 实验结论 压强增大,体积减小时,c(NO2)变大后又减小,平衡向左移动 压强减小,体积增大时,c(NO2)减小后又增大,平衡向右移动 2.请分析讨论在恒温下,增大压强,下列三个反应浓度商Q的变化和平衡移动的方向,填写下表。 反应类型 Q值变化 Q与K关系 平衡移动方向 N2O4(g)2NO2(g) 增大 Q>K 向左移动 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 减小 Q 向右移动 N2(g)+O2(g)2NO(g) 不变 Q=K 不移动 [归纳总结] 1.在其他条件不变的情况下,压强对化学平衡的影响: Δνg=0,改变压强,化学平衡状态不变; Δνg>0,增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向移动,即平衡向左移动; Δνg<0,增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向移动,即平衡向右移动。 2.压强改变对固体或液体间的平衡无影响。 [活学活用] 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保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ③将容器的体积缩小一半 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大 A.①②B.②③ C.①④D.③④ 答案 A 解析 ①,C是固体,其浓度为常数,改变它的量平衡不移动;②,保持体积不变,充入N2,由于[H2O]、[CO]、[H2]的浓度都不变,所以平衡不移动;③,缩小体积,压强增大,平衡左移;④,保持压强不变,充入N2,体积扩大,平衡右移。 探究点三 勒·夏特列原理 1.向一密闭容器中通入1molN2、3molH2发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。 (1)若增大N2的浓度,平衡移动的方向是向右移动;达新平衡时,氮气的浓度与改变时相比较,其变化是减小。 (2)若升高温度,平衡移动的方向是向左移动;达新平衡时的温度与改变时相比较,其变化是降低。 (3)若增大压强,平衡移动的方向是向右移动;达新平衡时的压强与改变时相比较,其变化是减小。 2.根据以上分析你能得出的结论是如果改变影响平衡的条件之一,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 该结论就是勒·夏特列原理。 [归纳总结] 1.勒·夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系,对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。 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、水解平衡等)都适用。 2.对“减弱这种改变”的正确理解 (1)定性角度: 用于判断平衡移动的方向。 (2)定量角度: “减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”。 [活学活用] 4.下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是( ) A.打开汽水瓶时,有大量气泡溢出 B.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉 C.氨水应密闭保存于低温处 D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 答案 B 解析 配制FeSO4溶液时,加入铁粉是为了防止Fe2+被氧化。 化学平衡移动规律: 升高温度,平衡向吸热方向移动 改变浓度 改变压强 催化剂不能使化学平衡发生移动 1.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的是( ) A.升高温度,A2的转化率增大 B.升高温度有利于反应速率增大,从而缩短达到平衡的时间 C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动 D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动 答案 B 解析 升高温度,化学平衡逆向移动,A2的转化率减小;增大压强,平衡正向移动。 2.在密闭容器中发生如下反应: aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的 ,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的1.8倍。 下列叙述中不正确的是( ) A.平衡向逆反应方向移动 B.a+b<c+d C.Z的体积分数增大 D.X的转化率下降 答案 C 解析 此反应达平衡后保持温度不变,将气体体积压缩到原来的 ,假设平衡不发生移动,W的浓度应变为原平衡时的2倍,而实际为1.8倍,假设不成立,原平衡必发生移动,由W的浓度为原平衡时的1.8倍,小于2倍知,平衡一定向W减少的方向即逆反应方向移动,所以a+b<c+d,平衡移动的结果导致Z的体积分数减小,X的转化率下降。 3.某温度下反应N2O4(g)2NO2(g)(正反应吸热)在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是( ) A.加压时(体积变小),将使正反应速率增大 B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小 C.保持体积不变,加入少许N2O4,再达到平衡时,颜色变深 D.保持体积不变,通入He,再达平衡时颜色不变 答案 B 解析 保持体积不变,加入少许NO2的瞬间,逆反应速率增大,正反应速率不变,平衡向逆反应方向移动,重新平衡时的正反应速率比原平衡的正反应速率大。 4.在水溶液中橙红色的Cr2O 与黄色的CrO 有下列平衡关系: Cr2O +H2O2CrO +2H+,把重铬酸钾(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________________________________________________________________________。 (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________________________________________________________________________。 (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“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将______________。 答案 (1)黄 OH-与H+结合生成水,[H+]减小,使平衡向右移动,CrO 浓度增大,溶液由橙色变为黄色 (2)橙 [H+]增大,平衡左移,Cr2O 浓度增大,溶液又由黄色变为橙色 (3)向右移动 逐渐变浅,直至无色 解析 加碱中和溶液中的H+,平衡右移,溶液中的[CrO ]增大;加酸使平衡左移,溶液中的[Cr2O ]增大;加Ba(NO3)2,发生的反应为Ba2++CrO ===BaCrO4↓(黄色),平衡向右移动,溶液颜色将由橙色逐渐变浅,直至无色。 [基础过关] 一、勒·夏特列原理的应用 1.下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是( ) A.光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小 B.加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3 C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 D.增大压强,有利于SO2与O2反应生成SO3 答案 B 解析 勒·夏特列原理只能解释与平衡移动有关的问题。 氯水中存在平衡Cl2(g)+H2OH++Cl-+HClO、2HClO 2H++2Cl-+O2↑,光照能促使平衡向右移动,使[H+]逐渐增大,A项正确;催化剂只能加快反应速率,而与平衡是否移动无关,B项错;在氨水中存在平衡: NH3(g)溶解平衡,NH3(aq)+H2O NH3·H2O NH +OH-,在浓氨水中加入NaOH固体,增大的[OH-]使平衡向左移动,使气体在水中的溶解度减小,所以利于NH3的挥发,C项正确。 2.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是( ) ①已达平衡的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),当增加反应物物质的量时,平衡一定向正反应方向移动 ②已达平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2的转化率一定升高 ③有气体参加的反应达到平衡时,若减小反应器容积时,平衡一定向气体体积增大的方向移动 ④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动 A.①④B.①②③ C.②③④D.①②③④ 答案 D 解析 本题考查影响化学平衡移动方向的因素及影响结果。 增加C(s)的物质的量,由于浓度未变,平衡不移动,①错;对于多种物质参加的可逆反应,增大某一反应物的浓度,平衡右移,其他反应物的转化率增大,而此物质的转化率降低,②错;对于有气体参加的可逆反应,缩小容器体积,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,③错;在恒压容器中充入稀有气体,各物质浓度减小,若是非等体积反应,则平衡会发生移动,④错。 3.下列叙述及解释正确的是( ) A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅 B.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,在平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变 C.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅 D.对于N2+3H22NH3,平衡后,在压强不变的条件下充入O2,平衡左移 答案 D 解析 A项,缩小体积,平衡右移,但[NO2]浓度仍增大,颜色变深,A错;B项,扩大容积,平衡不移动,但由于[I2]减小,故体系颜色变浅,B错;C项,由于KCl没有参与反应,故对平衡无影响,C错;D项,压强不变,充入O2(注: O2不参与反应),体积扩大,平衡左移。 二、浓度对化学平衡的影响 4.在一密闭容器中发生反应: 2A(g)+2B(g)C(s)+3D(g) ΔH<0,达到平衡时采取下列措施,可以使正反应速率v正增大、D的物质的量浓度[D]增大的是( ) A.移走少量C B.扩大容积,减小压强 C.缩小容积,增大压强 D.体积不变,充入“惰”气 答案 C 解析 A项,C为固体,改变其量,对反应速率无影响,A错;B项,扩大容积,v正减小,[D]也减小,B错;C项,缩小容积,浓度增大,速率也增大,平衡右移,[D]也增大,C对;D项,体积不变,充入“惰”气,平衡不移动。 5.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] +4Cl-(CuCl4) +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 答案 B 6.下列说法正确的是( ) A.其他条件不变,增大某一反应物的浓度,反应物的转化率一定都增大 B.对于有气体参加的反应,其他条件不变,增大压强,体积缩小,体系中各气体的浓度一定增大 C.对于有气体参加的反应,改变压强使平衡向右移动,生成的气体的浓度一定增大 D.增大反应物的浓度,平衡向右移动,生成物的体积分数一定增大 答案 B 三、压强对化学平衡的影响 7.某温度下,将2molA和3molB充入一密闭容器中,发生反应: aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5min后达到平衡。 若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率不发生变化,则( ) A.a=2B.a=1 C.a=3D.无法确定a的值 答案 B 解析 由于扩大体积,平衡不移动,说明该反应为等体反应,即a+1=1+1,所以a=1。 8.恒温下,反应aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1mol·L-1增大到0.19mol·L-1,下列判断正确的是( ) A.a>b+cB.a 答案 A 解析 由于体积减小一半,而X的浓度增加不到原来的2倍,说明增大压强,平衡右移,正反应体积缩小,所以a>b+c。 9.在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则( ) A.平衡向逆反应方向移动了 B.物质A的转化率减少了 C.物质B的质量分数增大了 D.a>b 答案 C 解析 温度不变,体积增大一倍,压强减小,若平衡不移动,[B]应为原来的50%,现为60%,则平衡向正反应方向移动了,则a 四、选取措施使化学平衡定向移动 10.利用反应: 2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是( ) A.降低温度 B.增大压强同时加催化剂 C.升高温度同时充入N2 D.及时将CO2和N2从反应体系中移走 答案 B 解析 A项,降温,平衡右移,NO的转化率提高,但反应速率降低,A错;B项,增大压强,平衡右移,NO的转化率提高,加入催化剂,可大幅度加快反应速率,B对;C项,升温,充入N2平衡左移,NO的转化率降低,C错;D项,移走CO2和N2,平衡右移,但反应速率降低,D错。 11. 右图曲线a表示放热反应2X(g)Z(g)+M(g)+N(s)在密闭容器中进行过程中X的转化率随时间变化的关系。 若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,不可能采取的措施是( ) A.升高温度B.X的投入量增加 C.加催化剂D.减小容器体积 答案 A 解析 因为N为固体,所以该反应为等体反应,所以加催化剂或减小容器体积均能使a曲线变为b曲线;B项,X的投入量增加,相当于缩小体积,所以能使a曲线变为b曲线;升温,平衡左移,X的转化率降低。 12.对于平衡CO2(g)CO2(aq) ΔH=-19.75kJ·mol-1,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是( ) A.升温增压B.降温减压 C.升温减压D.降温增压 答案 D 解析 该平衡体积缩小,放出热量,所以降温加压,能促使平衡向右移动。 [能力提升] 13.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=QkJ·mol-1。 反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示: 1 2 4 100 1.00 0.75 0.53 200 1.20 0.90 0.63 300 1.30 1.00 0.70 下列说法正确的是( ) A.m>n B.Q<0 C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少 D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动 答案 C 14.在一定条件下,可逆反应: mA+nBpC达到平衡,若: (1)A、B、C都是气体,减小压强,平衡向正反应方向移动,则m+n和p的关系是 ________________________________________________________________________。 (2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为 ________________________________________________________________________态。 (3)只有A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是____________。 答案 (1)m+n (2)固或液 (3)向逆反应方向移动 解析 (1)减小压强,平衡右移,则m+n (2)增加B的量,平衡不移动,说明B的浓度为常数,B为固体或纯液体。 (3)因A、C为气体,且m+n=p(即m 15.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,平衡________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”,下同),[CO2]________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。 (2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡________,[CO2]__________。 (3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡________,[CO2]____________。 答案 (1)不移动 不变 (2)向左移动 增大 (3)不移动 不变 解析 (1)C为固体,增加C,其浓度不变,平衡不移动,[CO2]不变。 (2)缩小反应容器的容积,即增大压强,平衡向气体总体积减小的方向移动,即向左移动,[CO2]比原来大。 (3)通入N2,各物质的浓度不变,平衡不移动,[CO2]不变。 [拓展探究] 16.在283K和2×105Pa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2×105Pa增加到5×105Pa时,平衡移动方向是__________,理由是________________________________________________________________________。 (2)压强5×105Pa增加到1×106Pa时,平衡移动的方向是__________,理由是________________________________________________________________________。 答案 (1)左 D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数 (2)右 D浓度增大的倍数大于压强增大的倍数,此时压强增大可能使E液化,使生成物的气体体积减小 解析 (1)压强增加了2.5倍,若平衡不移动,D的浓度应为0.2125mol·L-1。 现在小于该值,说明平衡左移了,从而可推出a (2)再接着加压一倍,D的浓度按 (1)的规律,应小于0.40mol·L-1,但现为0.44mol·L-1,温度又不变,说明此时正反应是气体体积减小的反应,只能解释为E液化了。
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