一、化学平衡移动
1.含义
在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态,如果改变影响平衡的条件(如______、_______、______等),化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再_________),直至正、逆反应速率再次_______,在新的条件下达到新的化学平衡状态,这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。
2.图示
二、化学平衡状态的影响因素
1.浓度
规律:______反应物浓度或_____生成物浓度,平衡向正反应方向移动;______
反应物浓度或_____生成物浓度,平衡向逆反应方向移动。
2.温度
规律:其他条件不变时,升高温度,平衡向着________方向移动;降低温度,平衡向着_________方向移动。
3.压强(针对有气体参加的反应)
规律:增大压强,平衡向气体总体积减小的方向移动;减小压强,平衡向气体总体积增大的方向移动。
4.催化剂
规律:由于催化剂能够________程度地改变正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动_________影响,但是使用催化剂,能改变反应达到平衡所需的__________。
三、勒夏特列原理
如果改变影响平衡的条件之一(如_______、________以及参加反应的化学物质的__________),平衡将向着能够________这种改变的方向移动。
【答案】一、1.浓度 压强 温度 相等 相等
二、1.增大 减小 减小 增大 2.吸热反应 放热反应 4.同等 没有 时间
三、温度 压强 浓度 减弱
1.外界条件的变化对速率的影响和平衡移动的方向的判断
在一定条件下,浓度、压强、温度、催化剂等外界因素会影响可逆反应的速率,但平衡不一定发生移动,只有当v正≠v逆时,平衡才会发生移动。
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)。
条件改变的时刻
v正的变化
v逆的变化
v正与v逆的比较
平衡移动方向
浓度
增大反应物的浓度
增大
不变
v正>v逆
向正反应方向移动
减小反应物的浓度
减小
不变
v正<v逆
向逆反应方向移动
增大生成物的浓度
不变
增大
v正<v逆
向逆反应方向移动
减小生成物的浓度
不变
减小
v正>v逆
向正反应方向移动
压强(通过改变体积使压强变化)
m+n>p+q
增大压强
增大
增大
v正>v逆
向正反应方向移动
减小压强
减小
减小
v正<v逆
向逆反应方向移动
m+n
v逆
向正反应方向移动
m+n=p+q
增大
增大
v正=v逆
平衡不移动
增大压强
减小压强
减小
减小
v正=v逆
平衡不移动
容积不变充入He
不变
不变
v正=v逆
平衡不移动
压强不变充入He
m+n>p+q
减小
减小
v正<v逆
向逆反应方向移动
m+n=p+q
减小
减小
v正=v逆
平衡不移动
m+n<p+q
减小
减小
v正>v逆
向正反应方向移动
温度
ΔH<0
升高温度
增大
增大
v正<v逆
向逆反应方向移动
降低温度
减小
减小
v正>v逆
向正反应方向移动
ΔH>0
升高温度
增大
增大
v正>v逆
向正反应方向移动
降低温度
减小
减小
v正<v逆
向逆反应方向移动
催化剂
使用正催化剂
增大
增大
v正=v逆
平衡不移动
使用负催化剂
减小
减小
v正=v逆
平衡不移动
浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况
(1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)+I2(g)2HI(g),压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。
已知2A(g)2B(g)+C(g) ΔH<0,在未用催化剂的条件下已达平衡,现要使正反应速率降低,c(B)减小,应采取的措施是
A.升温 B.增大反应器的体积 C.增大c(A) D.降温
【答案】B
2.化学平衡图像的理解
(1)速率−时间图像
根据v−t图像,可以很快地判断出反应进行的方向,根据v正、v逆的变化情况,可以推断出外界条件的改变情况。
以合成氨反应为例:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。
条件
c(N2)增大
c(H2)减小
c(NH3)增大
v-t图像
平衡移动方向
正反应方向移动
逆反应方向移动
逆反应方向移动
条件
C(NH3)减小
增大压强
减小压强
v-t图像
平衡移动方向
正反应方向移动
正反应方向移动
逆反应方向移动
条件
升高温度
降低温度
使用催化剂
v-t图像
平衡移动方向
逆反应方向移动
正反应方向移动
不移动
(2)其他常见的化学平衡图像
①浓度−时间图
此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如A+BAB的反应情况如图。
②总反应速率−时间图像
Zn与足量盐酸的反应,反应速率随时间变化的曲线如图所示。ab段(v渐增),因该反应为放热反应,随反应的进行,温度增高,导致反应速率增大;bc段(v渐小),主要原因是随反应的进行,溶液中c(H+)渐小,导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的反应特点,认真分析。
③含量−时间−温度图像
④含量−时间−压强图像
⑤含量−时间−有无催化剂
[双选]某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量):
根据以上规律判断,下列结论正确的是
A.反应Ⅰ:ΔH >0,p2>p1
B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2
C.反应Ⅲ:ΔH >0,T2>T1;或ΔH<0,T2T1
【答案】BC
1.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)(正反应为放热反应),下列说法中正确的是
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.升高温度有利于反应速率的增大,从而缩短达到平衡的时间
C.增大压强,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.达到平衡时,正反应速率大于逆反应速率
2.对可逆反应2A(s)+3B(g)C(g)+ 2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是
①增加A的量,平衡向逆反方向移动 ②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小 ③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变 ④增大B的浓度v正>v逆 ⑤加入催化剂,B的转化率提高
A.①② B.④ C.③ D.④⑤
3.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g) ΔH<0。反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是
A.增大压强 B.降低温度 C.增大CO的浓度 D.更换催化剂
4.氢气可通过下列反应制得:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,为了提高氢气在平衡体系中所占的比例,可采取的措施是
A.减小压强 B.降低温度 C.更换催化剂 D.减小CO的浓度
5.一定温度下某容积固定的密闭容器中,对可逆反应A(g)+B(g)2C(g),下列叙述能说明反应已达到平衡的是
A.容器内的压强不再变化
B.混合气体的密度不再变化
C.消耗B的速率是生成C的速率的
D.单位时间内生成a mol B,同时生成2a mol C
6.如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]
下列叙述正确的是
A.2NO2N2O4是放热反应
B.NH4Cl溶于水时放出热量
C.烧瓶(1)中平衡混合气体的相对分子质量增大
D.烧瓶(3)中气体的压强增大
7.[2018天津]室温下,向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应;C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间
8.[2016江苏]一定温度下,在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) 达到平衡。下列说法正确的是
A.该反应的正反应放热
B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
9.[2016四川] 一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小
1.【答案】B
正逆反应速率都增大,C项错;达到平衡时,正逆反应速率相等,D项错。
2.【答案】B
【解析】A是固体,其量的变化对平衡无影响;增大B的浓度,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动,v正>v逆;升温,v正、v逆均应增大,但v逆增大的程度大,平衡向逆反应方向移动;压强增大,平衡不移动,但v正、v逆都增大;催化剂不能使化学平衡发生移动,B的转化率不变。
3.【答案】B
【解析】因为该反应为反应前后气体体积不变的反应,增大压强只能增大反应速率,平衡不移动,由此判断A项与题意不符;因为该正反应为放热反应,降温使平衡向正反应方向移动,从而增大CO的转化率,B项正确;增大CO的浓度,平衡虽然向正反应方向移动但CO的转化率会降低,因此C项与题意不符;D项催化剂对化学平衡无影响,因此D项也不符合要求。
4.【答案】B
【解析】A、根据勒夏特列原理,减小压强,平衡向体积增大方向移动,但此反应方程式中气体系数之和相等,平衡不移动,故错误;B、根据勒夏特列原理,降低温度,平衡向放热反应进行,此反应正反应方向为放热反应,故正确;C、催化剂对化学平衡无影响,故错误;D、减小CO的浓度,平衡向逆反应方向移动,故错误。
5.【答案】D
【解析】该反应为等体反应,且容积固定,故p、ρ不变不能说明达到平衡,A、B错;消耗B与生成C均为正向,C错。
6.【答案】A
【解析】加CaO放热,加NH4Cl吸热,温度高颜色深,说明2NO2N2O4的ΔH<0。
7.【答案】D
【解析】A.加入NaOH,中和HBr,平衡逆向移动,可增大乙醇的物质的量。选项A正确。
B.增大HBr浓度,平衡正向移动,有利于生成C2H5Br。选B正确。
C.若反应物增大至2
mol,实际上就是将反应的浓度都增大至原来的2倍,比例不变(两次实验反应物的比例都是1:1,等于方程式中的系数比),这里有一个可以直接使用的结论:只要反应物的投料比等于系数比,达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1:1。选项C正确。
D.若起始温度提高至60℃,考虑到HBr是挥发性酸,在此温度下会挥发出去,降低HBr的浓度减慢速率,增加了反应时间。选项D错误。
8.【答案】AD
9.【答案】A
【解析】A、从图分析,随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应,故正确;B、的比值越大,则甲烷的体积分数越小,故a<3