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生成物C浓度增大
逆反应方向
④
反应物A或B浓度减小
[归纳总结]
(1)c(反应物)增大或c(生成物)减小,平衡向正反应方向移动。
(2)c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向逆反应方向移动。
[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。
而c(K+)的变化,不影响平衡移动。
2.右图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。
下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等
答案 C
解析 减小反应物浓度的瞬间,逆反应速率不变,正反应速率迅速降低,且达到新平衡时的反应速率比原平衡时的速率小,这与图像不符,C错。
探究点二 压强变化对化学平衡的影响
1.根据教材中表2-11的数据分析改变压强对平衡的影响(改变压强通过扩大和缩小容器体积实现)。
填写下表:
可逆反应
平衡常数表达式K
改变压强对平衡的影响
增大压强
减小压强
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
正向移动
逆向移动
N2O4(g)
2NO2(g)
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)
不移动
2.根据上述可以看出相同温度下,增大压强平衡向生成NH3的方向移动(即气体分子数目减少的方向);
减小压强平衡向生成N2和H2的方向移动(即气体分子数目增大的方向);
而对于左右两边气体分子数目相等的反应,改变压强,反应物浓度和生成物浓度改变的幅度一样大,即v正和v逆改变的幅度一样大,所以平衡不移动。
(1)增大压强,平衡向气体分子数目减小的方向移动;
减小压强,平衡向气体分子数目增大的方向移动。
(2)若为等体积反应
增大压强时,v正、v逆同等程度地增大,减小压强时,v正、v逆同等程度地减小,平衡均不移动。
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.②③C.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c(H2O)、c(CO)、c(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。
1.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,其他物质的转化率增大,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。
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
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.在具有活塞的密闭容器中,一定温度下的可逆反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g)已达到平衡。
将活塞外拉,则:
①容器内颜色__________;
②容器内压强________;
③逆反应速率________;
④混合气体平均相对分子质量_____________________________________________________。
答案 ①变浅 ②变小 ③变小 ④不变
解析 当活塞外拉时,容器体积增大(压强减小),各组分的浓度减小,气体颜色变浅,反应速率减小;
因为平均相对分子质量
r=
,结合反应方程式的特点知:
m(气)不变,n(气)不变,故混合气体的平均相对分子质量不变。
4.在水溶液中橙色的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红色的。
(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,c(H+)减小,使平衡向右移动,CrO
浓度增大,溶液由橙红色变为黄色
(2)橙 c(H+)增大,平衡左移,Cr2O
浓度增大,溶液又由黄色变为橙红色 (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c(CrO
)增大;
加酸使平衡左移,溶液中的c(Cr2O
加Ba(NO3)2,发生的反应为Ba2++CrO
===BaCrO4↓(黄色),平衡向右移动,溶液颜色将由橙红色逐渐变浅,直至无色。
[基础过关]
一、化学反应速率改变与平衡移动的关系
1.对处于化学平衡的体系,由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动
解析 A项,如果正、逆速率改变幅度一样大,则平衡不移动,A错;
B项,化学平衡发生移动,则速率一定改变,B对;
C项,反应进行的程度与速率无关,C错;
D项,改变压强,化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器体积不变的反应体系中充入“惰”气),平衡也不一定移动。
2.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
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。
二、浓度变化对化学平衡的影响
3.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c(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
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,c(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,c(D)也增大,C对;
D项,体积不变,充入“惰”气,平衡不移动。
4.在容积为2L的密闭容器中,有反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),经过5min达到平衡,此时各物质的变化为A物质的量浓度减少amol·
L-1,B的平均反应速率v(B)=a/15mol·
L-1·
min-1,C物质的量浓度增加2a/3mol·
L-1,这时若增大系统压强,发现A与C的百分含量不变,则m∶n∶p∶q为( )
A.3∶1∶2∶2B.1∶3∶2∶2
C.1∶3∶2∶1D.1∶1∶1∶1
解析 本题考查浓度改变量、反应速率与化学计量数成正比关系。
B的平均反应速率为a/15mol·
min-1,所以经过5min,B物质的量浓度减少a/3mol·
L-1,所以m∶n∶p=(amol·
L-1)∶(a/3mol·
L-1)∶(2a/3mol·
L-1)=3∶1∶2;
增大系统压强,发现A与C的百分含量不变,说明该反应为等体反应,则m∶n∶p∶q=3∶1∶2∶2。
三、压强变化对化学平衡的影响
5.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
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。
6.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<
b+c
C.a=b+cD.a=b=c
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。
7.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
解析 温度不变,体积增大一倍,压强减小,若平衡不移动,c(B)应为原来的50%,现为60%,则平衡向正反应方向移动了,则a<
b,B的质量分数增大了。
8.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,压强不变,充入O2,平衡左移
解析 A项,缩小体积,平衡右移,但c(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c(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。
[能力提升]
9.现有mA(s)+nB(g)qC(g) ΔH<
0的可逆反应,在一定温度下达平衡时,B的体积分数φ(B)和压强p的关
系如图所示,则有关该反应的下列描述正确的是( )
A.m+n<
q
B.n>
C.x点的混合物中v正<
v逆
D.x点比y点的混合物的正反应速率小
解析 从曲线的走向可以判断出:
增压,φ(B)增大,即平衡左移,所以右边系数大,因A为固体,所以n<
q,A项、B项都错;
C项,在x点,作一垂线可知:
压强一定时,x点的φ(B)过大,平衡要向右移动,即v正>
v逆,所以C项错;
D项,在y点和x点的φ(B)相同,相当于在x点的基础上压缩(y处的压强大于x点),所以正、逆反应速率都增大,D项正确。
(若进一步探讨,可得其顺序为v逆y>
v正y>
v正x>
v逆x)
10.已知NO2和N2O4可以相互转化:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH<
0。
现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中,反应物浓度随时间变化关系如下图所示。
X与Y两条曲线中,Y表示N2O4浓度随时间的变化,则下列说法不正确的是( )
A.如混合气体的压强不再发生改变,说明反应已达化学平衡状态
B.a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是b点
C.25~30min内用NO2表示的平均化学反应速率是0.08mol·
min-1
D.反应进行至25min时,曲线发生变化的原因是增加N2O4的浓度
解析 反应2NO2(g)N2O4(g)是气体物质的量减小的反应,如压强不再发生改变,即各气体的物质的量不再发生改变,因此A项正确;
由图知只有b点处于平衡状态;
对C项可先计算出v(N2O4)=
=0.04mol·
min-1,再据v(NO2)=v(N2O4)×
2可知C项正确;
D项,由图知25min时是增加NO2的浓度。
11.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)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<
p
(2)固或液 (3)逆反应方向
解析
(1)减小压强,平衡右移,则m+n<
p。
(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<
p),增大压强,平衡只能左移。
12.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________,c(CO2)________。
(2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡________,c(CO2)__________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡________,c(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,c(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,c(CO2)比原来大。
(3)通入N2,各物质的浓度不变,平衡不移动,c(CO2)不变。
13.在10℃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×
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)左移 D浓度增大的倍数小于压强增大的倍数
(2)右移 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<
d+e。
(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。
14.在2L恒容密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间(s)
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
(1)如图中表示NO2的变化的曲线是________。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母序号)。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v(NO)逆=2v(O2)正
d.容器内的密度保持不变
(3)能够使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________(填字母序号)。
a.及时分离出NO2气体
b.增大O2的浓度
答案
(1)b
(2)bc (3)b
解析
(1)根据n(NO)随时间的变化可知3s时反应达到平衡,NO的物质的量减少0.020mol-0.007mol=0.013mol,浓度减小了
=0.0065mol·
L-1,所以NO2的物质的量浓度由0增加到0.0065mol·
L-1,故b曲线正确。
(2)a项未指明反应的方向,错误;
因该反应前后有气体体积的变化,即未达到平衡时,压强也在变化,故b项正确;
c项用v(NO)、v(O2)表示时,方向相反,大小符合化学计量数之比,c正确;
密度ρ=
,因m(气)守恒,V(容)不变,故密度始终不变,d错误。
(3)a项不能增大反应速率,错误;
b项增大O2的浓度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,正确。
[拓展探究]
15.反应A(s)+D(g)E(g) ΔH<
0,其逆反应速率随时间的变化情形如图所示。
试根据此曲线填写下表:
时刻
时间
可能采取的人为措施
体系中平衡移动方向
3~4
5~6
7
答案
体系中平移动方向衡
减小了D的浓度
向逆方向移动
生成物E减少的同时,增大反应物D的浓度
向正方向移动
减压(体积增大)
解析 时刻3:
速率没瞬时变化,3→4的变化应该是平衡移动引起。
温度、压强的改变,生成物的浓度改变,都会使v逆瞬时变化,唯一的解释是反应物浓度减小。
而A是固体,其量的增减不影响平衡,所以只能是“减小了D的浓度”。
时间3~4:
由于v逆逐渐减小,“平衡向逆方向移动”。
时刻5:
v逆瞬时减小,引起的原因可能是①压强减小(体积增大),②生成物浓度减小。
由于时刻6达平衡时v逆大于原平衡(时间4~5)的,应该是“生成物E减少的同时,增大反应物D的浓度”。
时间5~6平衡向正方向移动。
时刻7:
v逆减小,平衡不移动,应该是“减压(体积增大)”。
(因是气体体积不变的反应)
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