(2)当温度T>T0时,v正和v逆关系?
(3)该反应的正反应是吸热还是放热反应?
指出判断依据。
【分析】
温度升高时,不管是吸热还是放热方向,反应速率(即正反应速率和逆反应速率)都增大,但吸热方向反应速率增大的倍数大,故平衡向该方向移动。
只要是升高温度,新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值。
反之亦然。
【答案】当温度Tv逆,而当T=T0时,恰好处于平衡状态,v正=v逆。
正反应显然为放热反应,因为T0是处于平衡状态,温度再升高,Z的压强在减小,说明平衡破坏,反应向逆方向进行。
【例7】可逆反应:
2HI(g)
H2(g)+I2(g);ΔH>0。
在密闭容器中进行,当达到平衡时欲使混合气体的颜色加深,应采取的措施()
A.减小容器体积B.降低温度C.加入催化剂D.充入HI气体
【分析解答】使混合气体的颜色加深即要增大I2(g)的浓度;除A、D外,还可以升高温度、加入I2(g)等。
【答案】A、D。
【例8】A(g)+3B(g)
2C(g)+Q(Q>0)达到平衡,改变下列条件,正反应速率始终增大,直达到新平衡的是()
A.升温B.加压C.增大c(A)D.降低c(C)E.降低c(A)
【分析解答】注意“正反应速率始终增大”这一关键词,D、E就不必考虑,因为降低浓度,不管平衡如何移动,v正均要降低。
其次最好画出v—t图,就能清楚看出正确答案。
v正
始终增大(尽管平衡左移)v正突然增大,但又逐渐减小,同理C答案也不合题意,正确答案为A。
【例9】可逆反应aA(g)+bB(g)
pC(g),反应时间与C%(产物C的体积分数)函数关系如图所示。
A图表示压强不同的曲线,B图表示的是温度不同的曲线,试比较下列大小关系:
P1______P2,T1______T2,ΔH_____0,a+b______p。
【分析解答】分析图像,一看面:
看清各坐标轴所代表的量的意义;二看线:
看准线的走向、变化趋势、增减性,三看点:
弄懂曲线上点的意义,特别是一些特殊点:
起点、交点、转折点、极限点。
根据A、B图可看出在P1或T2条件下,C%起始阶段的变化比在P2或T1下大,即速率快先到达平衡,所以,P1>P2,T2>T1;又A图表明压强越大,C%越大,即加压平衡正向移动,则a+b>p;B图表明温度越高,C%减小,即升温平衡逆向移动,所以ΔH<0。
答案:
>><>。
(二)基础练习
一、选择题
1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()
A.在硫化氢水溶液中加入碱有利于S2-的生成
B.加入催化剂有利于氨的氧化反应
C.高压有利于合成氨反应
D.500℃左右比室温更利于合成氨反应
2.有一处于平衡状态的反应:
X(s)+3Y(g)
2Z(g),ΔH<0。
为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是
①高温②低温③高压④低压⑤加正催化剂⑥分离出Z
A.①③⑤B.②③⑤C.②③⑥D.②④⑥
3.下列说法正确的是()
A.其他条件不变,增大某一反应物浓度,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
4.在一定温度下,在一个密闭容器中加入H2和I2蒸气各0.5摩,发生反应H2+I2
2HI,达到平衡时,生成HI0.8摩,若其它条件不变,开始充入的H2为2摩,则达到平衡时生成的HI可能是下列中的()
A1.1摩B0.87摩C0.8摩D0.5摩
5.下图是可逆反应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()
A.正反应是放热反应
B.若A、B是气体,则D是液体或固体
C.逆反应是放热反应.
D.A、B、C、D均为气体
6.在体积相同的A和B两个带活塞的玻璃容器中,如分别注入1/4容积颜色相同的NO2和Br2(气),然后将活塞同时向外拉到1/2处(快速),过一会儿可以看到()
A.A中颜色比B中浅
B.A中颜色比B中深
C.A、B中颜色深浅一样
D.A、B中颜色都比开始时深
7.密闭容器中的平衡体系H2+I2(g)
2HI(g)+Q,欲使HI浓度增大,可采取的措施是()
A.缩小体积B.升温C.降温D.加催化剂
8.在密闭容器中有可逆反应:
nA(g)+mB(g)
pC(g)+Q处于平衡状态(又知n+m>P,Q<0),则下列说法正确的是①升高温度时,[B]/[C]的比值减小②降温时体系内混合气体平均相对分子质量减小③加入B,A的转化率变大④加入催化剂,气体的总物质的量不变⑤充入C,则A、B的物质的量增大()
A.③④B.①②⑤C.②③⑤D.全部
9.甲萘醌(维生素K)有止血作用,它可通过2—甲基萘的氧化而制得,反应中常用乙酸作催化剂,该反应放热,可表示为:
甲萘醌
催化剂
氧化剂
2-甲基萘
在某次合成反应中,用1.4g的2—甲基萘,才制得0.17g甲萘醌,已知该次合成反应的速率是快的,试判断导致其产率低的原因是()
A.使用了过量的氧化剂B.没有用乙酸,而是使用了其它催化剂
C.把反应混合物加热D.所生成的甲萘醌是沉淀物
10.一定条件反应N2+3H2
2NH3达平衡,当单独改变下述条件后有关叙述错误()
A.加催化剂,v(正)和v(逆)都发生变化,且变化的倍数相等
B.加压,v(正)和v(逆)都增大,且v(正)增加倍数大于v(逆)增加倍数
C.降温,v(正)和v(逆)都减少,且v(正)减少倍数大于v(逆)减少倍数
D.增加N2的浓度,v(正)和v(逆)都增大,且v(正)增加倍数大于v(逆)增加倍数
11.常温下的定容容器中,建立如下平衡:
3NO2+H2O
NO+2HNO3,在其他条件不变时,若往容器中通入少量的氧气后、原体系将会发生的变化是()
A.平衡向正反应方向移动
B.NO的物质的量可能不变
C.NO的物质的量一定会减少
D.NO2增加的物质的量是通入O2的物质的量的2倍
12.在密团容器中充入1molCO和1molH2O(气),在一定条件下达到平衡时生成了2/3molCO2(反应为CO+H2O(g)
CO2+H2),当其他条件不变,充入的水蒸气改变为2mol时,平衡时生成CO2的物质的量可能是()
A.0.5molB.0.95molC.1molD.2/3mol
13.可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),在密闭容器中反应达到平衡,改变某一条件后,正反应速率增大,则下列说法正确的是()
A.A的转化率增大B.平衡向逆向移动
C.平衡没有移动D.上述三种情况都有可能
14.由可逆反应测绘出图象如下图,纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量,下列对该反应的判断正确的是
A.反应物中一定有气体B.生成物中一定有气体
C.正反应一定是放热反应D.正反应一定是吸热反应
15.在地壳内,深度每增加1km,压强大约增加25250~30300kPa,在这样的压强下,对固体物质的平衡会发生较大的影响。
如:
CaAl2Si2O8+Mg2SiO4=CaMg2Al2Si3O12
(钙长石)(镁橄榄石)(钙镁)石榴子石
摩尔质量(g/mol)278140.6413.6
密度(g/cm3)2.703.223.50
在地壳区域变质的高压条件下,有利于()
A.钙长石生成B.镁橄榄石生成
C.钙长石和镁橄榄石共存D.(钙镁)石榴子石生成
16.对于反应A(g)+2B(g)
2C(g)+Q(Q>0),下面各图能正确反映在这一反应中,反应时间t,温度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是()
二、填空题
17.(2000年全国初赛)今年是勒沙特列(LeChatelier1850-1936)诞生150周年。
请用勒沙特列原理解释如下生活中的常见现象:
打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯,杯中立即泛起大量泡沫。
18.在真空密闭容器中加入一定量的PH4I固体,在一定温度下发生反应:
PH4I(s)
PH3(g)+HI(g),4PH3(g)
P4(g)+6H2(g),2HI(g)
H2(g)+I2(g)
平衡后,增大压强,容器内n(PH4I)______(填“增加”、“减少”或“不变”,下同),n(I2)______。
19.在aA(气)+bB(气)
cC(气)反应的平衡混合物中,温度为t2时C的体积百分含量比t1时少,且t2>t1,则正反应是吸热反应还是放热反应?
______________________。
20.可逆反应2A+B
C一定条件下达平衡,减小体系压强,平衡向逆反应方向移动、则A、B、C分别为什么状态的物质?
(填物质状态)
可能情况
A
B
C
(1)
(2)
(3)
21.可逆反应C(固)+H2O(气)
CO(气)+H2(气)+Q在一定条件下达到平衡,改变下列条件,正、逆反应速率各怎样变化?
化学平衡怎样移动?
(1)投入焦炭粉末;
(2)增加CO;(3)降温;(4)加压;(5)使用催化剂
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
正反应速率
逆反应速率
平衡移动方向
22.现有反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)+Q。
在850℃时,K=1。
(1)若升高温度到950℃时,达到平衡时K1(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,则:
①当x=5.0时,上述平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是。
(3)在850℃时,若设x=5.0和x=6.0,其他物质的投料不变,当上述反应达到平衡后,测得H2的体积分数分别为a%、b%,则ab(填“大于”“小于”或“等于”)。
三、计算题
23.已知二氧化硫与氧气反应,在某温度下达平衡,此时各物质的浓度是c(SO2)=0.1mol·L-1,c(O2)=0.05mol·L-1,c(SO3)=0.9mol·L-1,如果平衡混合物温度不变,缩小体积,使混合物压力增大一倍。
试通过计算说明平衡移动的方向。
(三)能力测试
1.在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,两侧分别进行如右图所示的可逆反应。
各物质的起始加入量如下:
A、B和C均为4.0摩、D为6.5摩、F为2.0摩,设E为x摩。
当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器的正中位置。
请填写以下空白:
(1)若x=4.5,则右侧反应在起始时向______(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
欲使起始反应维持向该方向进行,则x的最大取值应小于__________。
(2)若x分别为4.5和5.0,则在这两种情况下,当反应达平衡时,A的物质的量是否相等?
(填“相等”、“不相等”或“不能确定”)。
其理由是:
___________________________________
___________________________________________________________。
2.右图所示,温度不变下某容器分隔AB两部分,A容积固定不变,B有可移动的活塞,现在A中充入2molSO2和1molO2,在B中充入2molSO3和1molN2,在相同条件下发生可逆反应:
2SO3(g)
2SO2(g)+O2(g)
根据要求填写空白:
(1)固定活塞位置在3处不动,达到平衡时,设A中压强为PA,B中压强为PB,则PA与PB的关系是(填“<”“=”“>”);
(2)若要使A中与B中平衡状态相同,可移动活塞的位置应在处;
(3)若活塞右移到5处,达到平衡后,B中SO3为xmol,A中SO3为ymol,则x与y之间的关系为(填“>”、“=”、“<”),理由是。
(二)基础练习
1.BD氢硫酸溶液中有下列平衡:
H2S
H++HS-,HS-
H++S2-。
加碱后OH-中和H+,上述平衡正向移动,S2-增多,A可用勒夏特列原理解释;加入催化剂,改变反应速率但不改变平衡状态;合成氨反应是气体体积减小的反应,高压有利于平衡向生成氨的方向移动;合成氨反应是放热反应,根据勒夏特列原理,降温有利于合成氨反应,因此B、D不能用勒夏特列原理解释。
2.C正反应是一个气体体积缩小的放热反应,对于这样一个可逆反应,用化学平衡的原理及有关知识容易得出使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是:
低温、高压、分离出Z。
3.BA项错误,因增大某一反应物的浓度,该物质本身的转化率不增大;C项并未指出是增压还是减压;D项增大反应物浓度,平衡右移,生成物是比原来增大,但体积分数不见得增大;B项通过缩小体积而增大压强,不管平衡如何移动,各气体浓度一定增大(压强引起的浓度变化大于平衡的移动)。
4.B
5.AB通过观察图可知,降温时平衡向正反应方向移动,故正反应为放热反应,A选项正确;加压时平衡向正反应方向移动,故B正确。
6.B两种气体的变化情况不一样,对于Br2(g)只是物理变化,对于NO2(g)是一个平衡移动的过程2NO2
N2O4,相当于压强减小,相当于压强减小,物理变化使之颜色变浅,但随之平衡又向生成NO2方向移动。
7.AC从化学平衡角度看应选C,但题目要求HI浓度增大,缩小体积而使体系压强增大,化学平衡虽然不移动,但HI浓度会增大。
8.D根据平衡移动原理,升温时平衡向吸热反应方向移动①对.由于气体的总物质的量左>右,而总质量不变,所以②对.加入B,平衡右移,A转化率增大,充入C,平衡左移,A、B增多,所以③⑤对.催化剂对平衡无影响.
9.C由题意分析知该反应的特点有:
1.是一个氧化过程;2.正反应放热。
催化剂只能改变反应速率,不能是平衡移动因此对产率无影响;从理论上讲,使用过量氧化剂可以提高产率(增加一种反应物浓度从而提高另一种反应物的转化率),生成物的状态与产率无关;正反应放热,因此加热不利于产物的生成。
10.C
11.AC设充入amolO2,则发生2NO+O2=2NO2,常温下该反应几乎不可逆,所以,反应掉2amolNO,使平衡向右移动,但移动的结果不能再生成2amolNO。
答案是A、C。
12.B起始充入1molCO和1molH2O,当充入的水蒸气为2mol时,平衡向右移动,CO2的物质的量增加,但CO2不能等于1mol(将不存在平衡,因为CO将等于零),所以CO2有一个界限即大于2/3而小于1。
答案为B。
13.【分析解答】要是正反应速率增大,只要增大(任何物质)浓度、增大体系压强、升高温度、添加催化剂等。
若增大B物质的浓度,A的转化率增大,正反应速率增大;增压、正反应速率增大又p+q>m+n平衡向逆向移动;增大压强,又m+n=P+q平衡不移动。
答案D。
14.【分析解答】温度不变时,增大压强,生成物的百分含量降低,说明平衡逆向移动,逆向为体积缩小方向,而题中未给出具体的可逆反应,但是可以确定生成物中一定有气体;压强不变时,升高温度,生成物的百分含量增大,说明平衡正向移动,正向为吸热反应;所以答案为BD。
15.【分析解答】由题目所给信息可知,高压条件对固体物质的平衡会产生较大的影响,对题给反应,从平衡移动原理分析,高压应有利于向反应体积减小的方向移动,即有利于密度小的物质转化为密度大的物质。
答案选D。
16.【分析解答】根据影响反应速率因素判断,温度越高,达到化学平衡所需要的时间越短,故所画出的图象的斜率越大;又因为该反应为放热反应,温度越高,达到平衡时C的百分含量越低.故正确的选项是B。
17.【分析解答】
(1)啤酒瓶中二氧化碳气体与啤酒中溶解的二氧化碳达到平衡:
CO2(气)=CO2(溶液),打开啤酒瓶,二氧化碳气体的压力下降,根据勒沙特列原理,平衡向放出二氧化碳气体的方向移动,以减弱气体压力下降对平衡的影响。
(2)温度是保持平衡的条件,玻璃杯的温度比冰镇啤酒的温度高,根据勒沙特列原理,平衡应向减弱温度升高的方向移动,即应向吸热方向移动,从溶液中放出二氧化碳气体是吸热的,因而,应从溶液中放出二氧化碳气体。
18.【分析解答】增加减少
19.【分析解答】①其他条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动.②题目中t2>t1,且C%减少,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应吸热.因此,正反应是放热反应。
20.【分析解答】因为减小压强,在其他条件不变的情况下,化学平衡应向气体体积增大方向移动,故C的体积必须小于A和B的总体积.答案便有三种可能:
(1)A为气态,B、C为非气态.
(2)A、B、C均为气态.(3)A、C为气态,B为非气态.
21.【分析解答】改变反应条件,正、逆反应的速率变化是一致的,只是变化程度大小不同而引起平衡的移动.浓度对固体物质无意义.催化剂同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡移动没有影响.因此,答案如下(“×”表示无影响):
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
正反应速率
×
增大
减小
增大
增大
逆反应速率
×
增大
减小
增大
增大
平衡移动方向
×
←
→
←
×
22.【分析解答】
(1)从题给信息知:
正反应是放热反应,升温,平衡向逆反应方向移动,CO2和H2的浓度将减少,而CO和H2O(g)的浓度将增大,故K值减少;
(2)将1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2代入式中,得x=3.0mol5.0mol,平衡向逆反应方向移动。
若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是:
x3.0mol。
(3)其他物质的投料不变,增加H2的量,平衡向逆反应方向移动,但H2的转化率将减少。
答案:
(1)小于
(2)①逆反应②x<3.0(3)小于
23.解:
SO2+O2
2SO3
平衡浓度(mol·L-1)0.10.050.9
在温度不变时,缩小体积,使总压力增大1倍,则各气体物质的浓度也相应增大1倍:
810<K。
答:
该反应在温度不变时,缩小体积,平衡向正反应方向移动。
(三)能力测试
1.解析:
左侧平衡时总物质的量一定是12mol;x用量不同时是通过调节反应器的温度使两侧反应都能达到平衡的。
答案:
(1)正反应7.0
(2)不相等因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡