1、第22讲 化学平衡状态 化学平衡的移动1勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。下列事实能用勒夏特列原理解释的是()ANO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅B对2HI(g)H2(g)I2(g)平衡体系加压，颜色迅速变深C合成氨工业采用高温、高压工艺提高氨的产率D配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑以防止Fe2被氧化解析：2NO2(g)N2O4(g)的反应体系中，加压时平衡向正反应方向移动，但加压的瞬间c(NO2)浓度增大，颜色变深，然后浓度再逐渐减小，颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释，故A正确；反应2HI(g)H2(g)I2(g)是气体体积不变的反应，加压时平衡不移动，但因体积减小，c(I
2、2)增大，颜色加深，不能用勒夏特列原理来解释，故B错误；N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，加压有利于反应正向进行，但升温却抑制反应的正向进行，不能用勒夏特列原理解释，故C错误；配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑来防止Fe2的氧化，发生的反应是不可逆过程，故D错误。答案：A2一定温度下，反应：N2O4(g)2NO2(g)的焓变为H。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()ABCD解析：因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合气可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，符合
3、题意；无论是否平衡，若温度不变，则反应的H都不变，不符合题意；反应开始时，加入1 mol N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正逐渐变小，直至达到平衡，不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，符合题意，故选D。答案：D3一定温度下，在恒容的密闭容器中建立下列平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是()A混合气体的平均密度不再发生变化Bv正(CO)v逆(H2O)C生成n mol CO的同时生成n mol H2D1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键解析：A项，碳
4、是固体，混合气体的平均密度总质量/体积，体积一定，气体的总质量可变，密度可变，所以混合气体的平均密度不再发生变化，能说明已达到化学平衡状态；B项，根据反应可知，v正(CO)v正(H2O)，若v正(CO)v逆(H2O)，则v正(H2O)v逆(H2O)，说明反应达到平衡状态；C项，生成n mol CO的同时生成n mol H2，不能说明反应达到平衡状态，故选C；D项，1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键，断裂2 mol HO键同时生成1 mol HH键，说明反应达到平衡状态。答案：C4合成氨所需的氢气可用煤和水做原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)H2O(g)CO2(g)H
5、2(g)H0，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更换催化剂解析：该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响，A错误；该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向正反应方向移动，提高CO的转化率，B正确；增大CO的浓度会降低CO的转化率，C错误；更换催化剂不能使化学平衡发生移动，D错误。答案：B5.如图是关于反应：A2(g)3B2(g)2C(g)HzB平衡向逆反应方向移动CB的转化率降低DA的体积分数减小解析：新平衡时C的浓度大于原来的0.5倍，说明平衡向正反应方向移动，所以xy0，达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达
6、到乙平衡，对此过程的分析正确的是()A图是升高温度的变化情况B图是扩大容器体积的变化情况C图是增大压强的变化情况D图是升高温度的变化情况解析：升高温度，正、逆反应速率均增大，从平衡右移可知，正反应速率更大，A项正确；扩大容器体积，即减小体系压强，正、逆反应速率均减小，因是气体分子数不变的反应，故平衡不移动，B项错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，但平衡不移动，C项错误；升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，平衡右移，新平衡时XY%应增大，D项错误。答案：A8.I2在KI溶液中存在平衡I2(aq)I(aq)I(aq)，某I2、KI混合溶液中，c(I)与温度T的关系如图所示(曲
7、线上任何一点都表示平衡状态)，下列说法不正确的是()A反应I2(aq)I(aq)I(aq)Hv逆D温度为T1 时，向该平衡体系中加入KI固体，平衡正向移动解析：根据图示，温度升高，c(I)减小，平衡左移，说明正反应为放热反应，A正确；由于升温平衡左移，状态b比状态a的I2的转化率低，B错误；T1 时d状态未达到平衡，向a状态转变时，c(I)增大，说明平衡正向移动，即v正v逆，C正确；增大c(I)，平衡正向移动，D正确。答案：B9向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4，建立了平衡：N2O4(g)2NO2(g)，测知N2O4的转化率为a%，在其他条件不变时再通入1 mol N2O4，待重
8、新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a与b的大小关系为()AabCabD无法确定解析：不少同学认为，增加反应物的量，能提高反应物的转化率，故选择A项导致错误。若在新、旧平衡之间设置一个中间过程，则有利于问题的分析与解决。假设将状态的容器的容积扩大为原来的2倍，再加入1 mol N2O4，即构成其他条件不变时与之等效的中间状态，N2O4的转化率相同。将状态压缩到状态，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小。答案：B10对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。(1)PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)再充入PCl5(g)，平衡向_方向移动，达到平衡后
9、，PCl5(g)的转化率_，PCl5(g)的百分含量_。(2)2HI(g)I2(g)H2(g)再充入HI(g)，平衡向_方向移动，达到平衡后，HI的分解率_，HI的百分含量_。(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入NO2(g)，平衡向_方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率_，NO2(g)的百分含量_。答案：(1)正反应减小增大(2)正反应不变不变(3)正反应增大减小11乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19)，控制反应温度600 ，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙
10、烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_。(2)控制反应温度为600 的理由是_。答案：(1)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果(2)600 ，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大12用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如图：则总反应的H_0
11、(填“”“”或“”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是_。(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图中画出相应HClT曲线的示意图，并简要说明理由：_。(3)下列措施中，有利于提高HCl的有_。(填字母)A增大n(HCl)B增大n(O2)C使用更好的催化剂D移去H2O解析：(1)结合题中HClT图像可知，随着温度升高，HCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即H0；A、B两点A点温度低，平衡常数K(A)大。(2)结合可逆反应：2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，HCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比
12、增压前的大，曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高HCl，则采取的措施应使平衡2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)正向移动。增大n(HCl)，则c(HCl)增大，平衡虽正向移动，但HCl减小，A错误；增大n(O2)即增大反应物的浓度，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，B、D两项都正确；使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，C错误。答案：(1)K(A)(2)如图温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，(HCl)增大，因此曲线应在原曲线上方(3)BDB组提升题组13相同容积的甲、乙、丙、丁四个密闭容器中，进行同样的可逆反应：2A(g)B(g)3C(g)2D(
13、g)，起始时四个容器中所装A、B的量分别见下表。一定温度下反应达到平衡后，下列说法正确的是()甲乙丙丁A/mol2121B/mol1122A.A的转化率为甲丙丁丙乙丁CA的转化率为甲乙丙丙乙甲解析：以乙为基准，丙相当于增大压强，平衡逆向移动，A的转化率降低；丁相当于在乙的基础上增加B的浓度，平衡正向移动，A的转化率升高；甲相当于在丙的基础上降低B的浓度，平衡逆向移动，A的转化率降低。因此，A的转化率关系为甲丙乙丙乙甲。答案：D14乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。如图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2OnC2H411)。(1)图中压
14、强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_，理由是_。(2)气相直接水合法常用的工艺条件是：以磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度为290 ，压强为6.9 MPa，nH2OnC2H40.61，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_、_。解析：(1)C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，C2H4的转化率提高，所以p4p3p2p1。(2)依据反应特点及平衡移动原理，提高乙烯转化率还可以增大H2O与C2H4的比例，将乙醇及时分离出去等。答案：(1)p4p3p2p1反应分
15、子数减少，相同温度下，压强增大，乙烯转化率提高(2)将产物乙醇液化移去增大nH2OnC2H4的值15肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。(1)800 时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)H0，若开始向容器中加入1 molL1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图曲线所示。反应相对于反应而言，改变的条件可能是_。请在图中绘制出其他条件与反应相同，反应在820 时进行，NO的产率随时间的变化曲线。(2)已知N2O4(g)2NO2(g)H57.20 kJmol1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：时间/min051015202530c(X)/(molL1)0.2c0.60.61.0c1c1c(Y)/(molL1)0.6c0.40.40.4c2c2c(X)代表_(填化学式)的浓度。前10 min内用NO2表示的反应速率为_；20 min时改变的条件是_；重新达到平衡时，NO2的百分含量_(填字母)。a增大 b减小 c不变d无法判断答案：(1)使用催化剂如图(2)NO20.04 molL1min1向容器中加入0.8 mol NO2(其他合理答案也可) b
