(3)外界条件对平衡移动影响的规律——勒夏特列原理
①温度的影响:
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浓度的影响:
增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学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,化学平衡向逆反应方向移动。
③压强的影响:
增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动;减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。
(4)不能用勒夏特列原理解释的问题
①若外界条件改变后,无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化,则平衡不移动。
如对于H2(g)+Br2(g)2HBr(g),由于反应前后气体的分子总数不变,外界压强增大或减小时,平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。
所以对于该反应,压强改变,平衡不发生移动。
②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂不会影响化学平衡。
③当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时,不能用勒夏特列原理解释,如工业合成氨条件的选择。
【对点训练】
题组一 多角度、全方位突破化学平衡状态标志的判定
1.在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时:
①混合气体的压强,②混合气体的密度,③混合气体的总物质的量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体的颜色,⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比
(1)能说明2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________________________。
(2)能说明I2(g)+H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_______________________________
________________________________________________________________________。
(4)能说明C(s)+CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
(5)能说明A(s)+2B(g)C(g)+D(g)达到平衡状态的是________________________。
题组二 化学平衡状态移动方向及结果的判定
4.在一定条件下,可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0达到平衡,当分别改变下列条件时,请填空:
(1)保持容器容积不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同);保持容器容积不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量________________。
(2)保持压强不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量________;保持压强不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量__________。
(3)保持容器容积不变,通入一定量氖气,则达到平衡时NO2的转化率__________;保持压强不变,通入氖气使体系的容积增大一倍,则达到平衡时NO2的转化率______。
5.将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:
E(g)+F(s)2G(g)。
忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。
压强/MPa
体积分数/%
温度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
a
b
915
c
75.0
d
1000
e
f
83.0
①b<f ②915℃,2.0MPa时E的转化率为60%
③该反应的ΔS>0 ④K(1000℃)>K(810℃)
上述①~④中正确的有( )
6.一定温度下,在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器
编号
温度(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是( )
A.该反应的正方应为吸热反应
B.达到平衡时,容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向正反应方向进行
三、全面突破化学平衡常数及转化率
1.化学平衡常数的全面突破
(1)数学表达式:
对于反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)来说,K=
。
注意 ①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。
如:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
K=c(CO2)
Cr2O
(aq)+H2O(l)=2CrO
(aq)+2H+(aq)
K=
但在非水溶液中,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。
如:
C2H5OH+CH3COOH=CH3COOC2H5+H2O
K=
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
K=
②同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。
如:
N2O4(g)=2NO2(g)
K=
N2O4(g)=NO2(g)
K′=
=
2NO2(g)=N2O4(g)
K″=
=
因此书写平衡常数表达式及数值时,要与化学反应方程式相对应,否则意义就不明确。
(2)平衡常数的意义
①平衡常数可表示反应进行的程度。
K越大,反应进行的程度越大,K>105时,可以认为该反应已经进行完全。
转化率也能表示反应进行的程度,转化率不仅与温度有关,而且与起始条件有关。
②K的大小只与温度有关,与反应物或生成物起始浓度的大小无关。
(3)浓度商:
可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时,生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。
当Q=K时,该反应达到平衡状态;Q<K时,该反应向正反应方向进行;Q>K时,该反应向逆反应方向进行。
2.转化率的全面突破
(1)转化率的计算公式
α(A)=
×100%=
×100%。
(2)转化率的变化分析:
在一恒容密闭容器中通入amolA、bmolB发生反应aA(g)+bB(g)cC(g),达到平衡后,改变下列条件,分析转化率的变化情况(用“增大”、“减小”或“不变”表示)
①再通入bmolB,α(A)增大,α(B)减小。
②再通入amolA、bmolB,
若a+b>c,α(A)增大、α(B)增大;
若a+b=c,α(A)不变、α(B)不变;
若a+b<c,α(A)减小、α(B)减小。
【对点训练】
1.在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
(一)DIY手工艺品的“多样化”0.40
可见“体验化消费”广受大学生的欢迎、喜欢,这是我们创业项目是否成功的关键,必须引起足够的注意。
0.080
③
关于DIY手工艺制品的消费调查800
在我们学校大约有4000多名学生,其中女生约占90%以上。
按每十人一件饰品计算,大概需要360多件。
这对于开设饰品市场是很有利的。
女生成为消费人群的主体。
0.20
上海市劳动和社会保障局所辖的“促进就业基金”,还专门为大学生创业提供担保,贷款最高上限达到5万元。
0.30
为了解目前大学生对DIY手工艺品制作的消费情况,我们于己于人2004年3月22日下午利用下课时间在校园内进行了一次快速抽样调查。
据调查本次调查人数共50人,并收回有效问卷50份。
调查分析如下:
a
④
900
0.10
我们大学生没有固定的经济来源,但我们也不乏缺少潮流时尚的理念,没有哪个女生是不喜欢琳琅满目的小饰品,珠光宝气、穿金戴银便是时尚的时代早已被推出轨道,简洁、个性化的饰品成为现代时尚女性的钟爱。
因此饰品这一行总是吸引很多投资者的目光。
然而我们女生更注重的是感性消费,我们的消费欲望往往建立在潮流、时尚和产品的新颖性上,所以要想在饰品行业有立足之地,又尚未具备雄厚的资金条件的话,就有必要与传统首饰区别开来,自制饰品就是近一两年来沿海城市最新流行的一种。
0.15
b
(二)DIY手工艺品的“热卖化”下列说法正确的是( )
可是创业不是一朝一夕的事,在创业过程中会遇到很多令人难以想象的疑难杂症,对我们这些80年代出生的温室小花朵来说,更是难上加难。
A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
3、你是否购买过DIY手工艺制品?
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
2.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)=NaNO3(s)+ClNO(g) K1ΔH1<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=________________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡。
测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)=________mol,NO的转化率α1=________。
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。
若要使K2减小,可采取的措施是
________________________________________________________________________。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。
含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol·L-1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO
)、c(NO
)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为
________________________________________________________________________。
(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol·L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5mol·L-1)
可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是________。
a.向溶液A中加适量水b.向溶液A中加适量NaOH
c.向溶液B中加适量水d.向溶液B中加适量NaOH
四、 看图识图 借图破解
1.图像类型
(1)浓度—时间如A(g)+B(g)=AB(g)
(2)含量—时间—温度(压强)(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
(3)恒压(或恒温)线
(c表示反应物的平衡浓度,α表示反应物的转化率)
图①,若p1>p2>p3则正反应为气体体积减小的反应,ΔH<0;
图②,若T1>T2,则正反应为放热反应。
2.分析方法
(1)认清坐标系,弄清纵、横坐标所代表的意义,并与有关原理相结合。
(2)看清起点,分清反应物、生成物。
浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点。
(3)看清曲线的变化趋势,注意渐变和突变,分清正、逆反应,从而判断反应特点。
(4)注意终点。
例如,在浓度—时间图像上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。
(5)先拐先平。
例如,在转化率—时间图像上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。
(6)定一议二。
当图像中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
3.绘图要领
一标:
标原点,标横、纵坐标的物理量及单位。
二比:
比照原图像,画出新图像,并标明。
【对点训练】
题组一 识别图像、联系规律、判断正误
1.臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)=N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
A
升高温度,平衡常数减小
B
0~3s内,反应速率为v(NO2)=0.2mol·L-1
C
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
D
达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
2.在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
c(N2O)/mol·L-1
0.100
0.090
0.080
0.070
0.060
0.050
反应时间/min
60
70
80
90
100
c(N2O)/mol·L-1
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
下图能正确表示该反应有关