化学平衡移动一、选择题1.压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是( )A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g) B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) D.C(s)+CO2(g)2CO(g)【解析】对于气体体积不变的反应,改变压强时化学平衡不移动。
【答案】A2.对于平衡CO2(g)CO2(aq) ΔH=-19.75 kJ/mol,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【解析】正反应放热,要使平衡右移,应该降低温度;另外正反应为气体分子数减少的反应,所以为了增加CO2在水中的溶解度,应该增大压强,故选D。
【答案】D3.在常温常压下,向5 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中滴加0.5 mL 0.01 mol·L-1的NH4SCN溶液,发生如下反应:FeCl3+3NH4SCN Fe(SCN)3+3NH4Cl,所得溶液呈红色,改变下列条件,能使溶液颜色变浅的是( )A.向溶液中加入少量的NH4Cl晶体B.向溶液中加入少量的水C.向溶液中加少量无水CuSO4,变蓝后立即取出D.向溶液中滴加2滴2 mol·L-1的FeCl3【解析】从反应实质看,溶液中存在的化学平衡是:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,Fe(SCN)3溶液显红色,加入NH4Cl晶体,因为在反应中NH4+、Cl-未参与上述平衡,故对此平衡无影响;加水稀释各微粒浓度都变小,且上述平衡逆向移动,颜色变浅;CuSO4粉末结合水,使各微粒浓度变大,颜色加深;加2滴2 mol·L-1FeCl3,增大c(Fe3+),平衡正向移动,颜色加深(注意,若加入FeCl3的浓度≤0.1 mol·L-1,则不是增加反应物浓度,相当于稀释)。
【答案】B4.合成氨工业上采用了循环操作,主要原因是( )A.加快反应速率B.提高NH3的平衡浓度C.降低NH3的沸点D.提高N2和H2的利用率【解析】合成氨工业上采用循环压缩操作,将N2、H2压缩到合成塔中循环利用于合成氨,提高了N2、H2的利用率。
【答案】D5.(2008年全国Ⅰ)已知:4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1 025 kJ/mol,该反应是一个可逆反应。
若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )【解析】该反应的正方向为放热反应,温度越高,NO含量越低,到达平衡所用时间越短,故A项正确,C项错误;该反应的正反应是一个气体体积增大的反应,压强越大,到达平衡所用时间越短,NO含量越低,故B项正确;催化剂只能改变反应的速率,不能改变平衡时各物质含量,故D项正确。
【答案】C6.在一定温度下的可逆反应:m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),生成物C的体积分数与压强p1和p2,时间t1和t2的关系如下图所示,则在下列关系中正确的是(多选)( )A.p1>p2B.p1<p2C.m+n>p+q D.m+n<p+q【解析】由图象可知:本题是起始反应物为A、B,生成物为C、D的可逆反应(注意起点),从反应开始到平衡的反应过程。
图象显示,在压强为p1时,在t2达到平衡,生成物C的体积分数为c1;在压强为p2时,在t1达到平衡,生成物C的体积分数为c2。
从横坐标看,t2>t1,说明p2时化学反应速率快,先达到平衡,所以压强p2>p1;从纵坐标看,c1>c2,说明加压将使平衡向逆反应方向移动,即p+q>m+n。
【答案】BD7.有一处于平衡状态的反应X(s)+3Y(g)2Z(g)(正反应是放热反应)。
为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是( )①升高温度②降低温度③增大压强④降低压强⑤加入正催化剂⑥分离出ZA.①③⑤ B.②③⑤C.②③⑥ D.②④⑥【解析】本题全面考查了影响平衡的条件,所以正确理解勒夏特列原理中的“减弱”两字,是解决问题的关键,所以对化学反应原理的学习要深入理解,既要掌握它的内涵也要掌握外延。
对于正反应是放热、气体分子总数减小的可逆反应来说,降温、加压均能使平衡向正反应方向移动;分离出Z,就是减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动。
【答案】C8.合成氨反应达到平衡时NH3的体积分数与温度、压强的关系如下图所示。
根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是( )A.提高分离技术B.研制耐高压的合成塔C.研制低温催化剂D.探索不用N2和H2合成氨的新途径【解析】由图可知:NH3%随着温度的升高而显著下降,故要提高NH3%,必须降低温度、但目前所用催化剂铁触媒活性最好时的温度为500 ℃。
故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
【答案】C9.下图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。
图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。
下列叙述正确的是( )A.上述可逆反应的正反应为放热反应B.X、Y、Z均为气态C.X和Y中只有一种为气态,Z为气态D.上述反应的逆反应的ΔH>0【解析】依图可知,压强一定时,温度越高,Z的体积分数增大,则温度升高,向正反应方向移动,正反应为吸热反应,则A、D选项错。
温度一定时,压强越大,Z的体积分数越小,则平衡向逆反应方向移动,逆反应为气体减小的反应,则B错误,答案为C。
【答案】C10.将1 mol CO 和1 mol H 2O(g)充入某固定容积的反应器中,在某条件下达到平衡:CO(g)+H 2O(g)CO 2(g)+H 2(g),此时有23的CO 转化为CO 2。
若在相同条件下,向容器中充入1 mol CO 2、1 mol H 2和1 mol H 2O(g),达到平衡时,混合物中CO 2的体积分数可能是下列中的( )A .22.22%B .28.18%C .33.33%D .36.86%【解析】 本题用极限法:当充入1 mol CO 2、1 mol H 2和1 mol H 2O ,假设不反应,CO 2的体积分数为33.33%。
据等效平衡规律,充入1 mol CO 2、1 mol H 2和1 mol H 2O ,相当于加入1 mol CO 和2 mol H 2O ,假设CO 亦有23转化为CO 2,则CO 2的体积分数为22.22%,所以CO 2的体积分数介于22.22%和33.33%之间。
【答案】 B二、非选择题11.反应m A(g)+n B(g)p C(g)在一定温度和不同压强下达到平衡时,分别得到A 的物质的量浓度如下表所示:压强/Pa 2×1055×105 1×106 c (A)/mol·L -10.08 0.2 0.44 分析表中数据,回答:(1)当压强从2×105 Pa 增加到5×105 Pa 时,平衡________(填“向左”、“向右”或“不”)移动,理由是____________________________________。
(2)当压强从5×105 Pa 增加到1×106 Pa 时,该反应的化学平衡________(填“向左”、“向右”或“不”)移动,判断的依据是________,可能的原因是___________________ _____________________________。
【解析】 若m +n =p 时,当压强加倍,则体积减半,即p 2=2p 1时,V 2=12V 1,各组分浓度加倍。
若c (A)增大倍数比压强增大倍数小,则平衡右移,反之左移。
中学化学中往往通过改变容器体积来增大或减小体系的压强。
为什么一个平衡,加压平衡不移动,即m +n =p ,再增大压强,逆向移动呢?只能说明左边气体数目比右边小,只能是B 的状态发生了改变,压强增大,气体可能变成液态甚至固态。
有时,等倍数的增加各组分浓度也看作压强增大。
【答案】 (1)不 当压强增大到原来2.5倍时,c (A)也增大到原来的2.5倍,说明平衡没有移动,即m +n =p(2)向左 当压强增大到原来的2倍,c (A)却增大到原来的2.2倍,说明平衡向生成A 的方向移动了 增大压强时,B 转化为液体或固体12.合成氨的反应:N 2+3H 22NH 3,在一定条件下已达到平衡状态。
(1)此时________相等,________保持不变,而________却仍在进行,因此化学平衡是________平衡。
(2)若降低温度,会使上述化学平衡向生成氨的方向移动,则正反应是________反应,生成每摩尔氨的反应热是46.2 kJ,则该反应的热化学方程式为______________ ______________。
(3)合成氨时,选择700 K高温的目的是_____________________________________。
(4)若反应容器的体积不变,原反应温度不变,而将平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍,则上述平衡向________移动;若在平衡体系中加入氦气,则上述平衡______移动。
【解析】(1)根据化学平衡的定义及特点可知,反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,各反应物和生成物的浓度保持不变,而正、逆反应却仍在进行,因此化学平衡是动态平衡。
(2)由温度对化学平衡的影响可知,降低温度使化学平衡向正反应方向移动,则正反应一定是放热反应。
由题意知,生成2 mol氨的反应热是46.2 kJ×2,即92.4 kJ,则合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(3)升高温度和加入催化剂都能加快反应速率,但是工业上用的催化剂在该温度时活性最大。
(4)若保持反应容器的体积和反应温度不变,将平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍,其效果相当于增大体系的压强,根据压强对化学平衡的影响原则,可判断上述平衡应该向正反应方向移动。
若在平衡体系中加入氦气,氦气不参与反应,由于反应容器的体积和反应温度都不变,氦气的加入只是增大了容器内总的压强并未改变反应体系的压强,因此氦气的加入对上述平衡没有影响即化学平衡不移动。
【答案】(1)正、逆反应速率各反应物和生成物的浓度正、逆反应动态(2)放热N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1(3)加快反应速率,工业上用的催化剂在该温度时活性最大(4)正反应方向不13.在某一容积为V L的密闭容器内,加入等物质的量的X和Y,在一定的条件下发生如下反应:X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0(1)该反应的化学平衡常数表达式为______________。