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文檔簡介
第二節(jié)化學(xué)平衡與化學(xué)平衡移動(dòng)原理課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。2.掌握化學(xué)平衡的特征。3.能運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律,推測平衡移動(dòng)方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化,能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。4.認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:了解平衡圖像及應(yīng)用。2.變化觀念與平衡思想:從可逆的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化及其化學(xué)變化的特征和規(guī)律,從動(dòng)態(tài)平衡的觀點(diǎn)考察、分析化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。明確化學(xué)平衡移動(dòng)的概念,會(huì)根據(jù)速率變化判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)方向。理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)等)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:了解催化劑在生活、生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域中的重要作用,了解化學(xué)平衡的調(diào)控在化工生產(chǎn)中的重要作用。[目標(biāo)導(dǎo)航][自主測評(píng)]1.易錯(cuò)易混辨析(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)鉛蓄電池的充、放電反應(yīng)為可逆反應(yīng)。()(2)在化學(xué)平衡的建立過程中,v正一定大于v逆。()(3)對(duì)于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),當(dāng)v正(N2)=v逆(NH3)時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。()(4)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的最大限度。()(5)催化劑改變反應(yīng)歷程,既可以加快反應(yīng)速率,也可以使平衡移動(dòng)。()(6)對(duì)于有氣體參與或生成的可逆反應(yīng),增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)。()(7)對(duì)于反應(yīng)FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,向混合溶液中加入KCl固體,平衡逆向移動(dòng)。()(8)向合成氨的恒容密閉體系中加入稀有氣體增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng)。()錯(cuò)因:放電是自發(fā)的,充電過程是非自發(fā)的,
答案:(1)×條件不同。(2)×錯(cuò)因:可逆反應(yīng)從正向建立平衡時(shí),v正一定大于v逆;從逆向建立平衡時(shí),v正則小于v逆。(3)×錯(cuò)因:當(dāng)v正(N2)與v逆(NH3)之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),即2v正(N2)=v逆(NH3)。 (4)√響。(5)×(6)×錯(cuò)因:催化劑只能加快反應(yīng)速率,對(duì)化學(xué)平衡沒有影錯(cuò)因:對(duì)于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡不發(fā)生移動(dòng)。
(7)×平衡移動(dòng)。 (8)×錯(cuò)因:KCl沒有參加離子反應(yīng),加入KCl固體不影響錯(cuò)因:若往恒容密閉容器中充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體,盡管壓強(qiáng)增大,但各物質(zhì)的濃度不變,平衡不發(fā)生移動(dòng)。2.一定溫度下,反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)棣?,F(xiàn)將1molN2O4
充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()①②③A.①②B.②④C.③④
④D.①④答案:D3.一定條件下:2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。在測定NO2的)相對(duì)分子質(zhì)量時(shí),下列條件中,測定結(jié)果誤差最小的是( A.溫度0℃、壓強(qiáng)50kPa B.溫度130℃、壓強(qiáng)300kPa C.溫度25℃、壓強(qiáng)100kPa D.溫度130℃、壓強(qiáng)50kPa答案:D4.在一定溫度下的容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X(g)+2Y(g)3Z(g)。下列敘述能說明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(
)A.X的消耗速率與Z的生成速率之比為1∶3B.單位時(shí)間內(nèi)消耗amolX,同時(shí)消耗3amolZC.容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量不變D.混合氣體的密度不變
解析:X的消耗速率與Z的生成速率均代表正反應(yīng)速率,不能判斷是否平衡,A錯(cuò)誤;單位時(shí)間內(nèi)消耗amolX,必然生成3amolZ,若同時(shí)消耗3amolZ,則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B正確;該反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變,反應(yīng)過程中氣體的總物質(zhì)的量始終不變,C錯(cuò)誤;混合氣體總質(zhì)量不變,容器的容積不變,則混合氣體的密度始終不變,不能判斷是否平衡,D錯(cuò)誤。答案:B考點(diǎn)一化學(xué)平衡狀態(tài)1.可逆反應(yīng)2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念相等不變
在一定條件下的可逆反應(yīng)體系中,當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率_____時(shí),反應(yīng)物和生成物的濃度均保持_______,即體系的組成不隨時(shí)間而改變,這表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”,這時(shí)的狀態(tài)我們稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。(2)建立過程(3)平衡特征可逆v正=v逆濃度或百分含量考點(diǎn)二影響化學(xué)平衡的因素1.化學(xué)平衡移動(dòng)的過程正反應(yīng)不發(fā)生逆反應(yīng)2.化學(xué)平衡移動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系(1)v正>v逆:平衡向_________方向移動(dòng)。(2)v正=v逆:反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),_________平衡移動(dòng)。(3)v正<v逆:平衡向__________方向移動(dòng)。改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向_________方向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向_________方向移動(dòng)3.影響化學(xué)平衡的因素正反應(yīng)逆反應(yīng)改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向壓強(qiáng)(對(duì) 有氣體 參加的 反應(yīng))反應(yīng)前后氣體體積改變?cè)龃髩簭?qiáng)向氣體體積減小的方向移動(dòng)減小壓強(qiáng)向氣體體積__________的方向移動(dòng)反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強(qiáng)平衡____移動(dòng)(續(xù)表)增大不改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向溫度升高溫度向_______________方向移動(dòng)降低溫度向_______________方向移動(dòng)催化劑同等程度改變v正、v逆,平衡不移動(dòng)(續(xù)表)吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)[歸納提升]壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響及分析(1)“惰性氣體”(非反應(yīng)氣體)對(duì)化學(xué)平衡的影響
①恒溫恒容條件:原平衡體系→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng) ②恒溫恒壓條件:原平衡體系體系總壓強(qiáng)增大容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小―→體系中各組分的濃度同等倍數(shù)減小
(2)固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積受壓強(qiáng)影響很小,可以忽略不計(jì)。當(dāng)平衡混合物中都是固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)時(shí),改變壓強(qiáng),化學(xué)平衡一般不發(fā)生移動(dòng)。4.勒夏特列原理溫度壓強(qiáng)
如果改變影響平衡的一個(gè)因素(如________、________以及參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。這就是勒夏特列原理,也稱化學(xué)平衡移動(dòng)原理。
注意:化學(xué)平衡移動(dòng)的結(jié)果是減弱這種改變,但不能消除改變??键c(diǎn)三化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1.控制反應(yīng)條件的目的
(1)促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng):通過控制反應(yīng)條件,可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,從而促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。 (2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng):通過控制反應(yīng)條件,也可以減緩化學(xué)反應(yīng)速率,減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應(yīng)的發(fā)生,從而抑制有害的化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。2.控制反應(yīng)條件的基本措施(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施通過改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等改變可逆反應(yīng)的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。例如,以工業(yè)合成氨為例,理解運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)中的適宜條件。放熱減少2NH3(g)①反應(yīng)原理:N2(g)+3H2(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。②升高增大催化劑增大降低③從反應(yīng)快慢和反應(yīng)限度兩個(gè)角度選擇反應(yīng)條件④綜合考慮——選擇適宜的生產(chǎn)條件a.溫度:400~500℃b.壓強(qiáng):10MPa~30MPad.以鐵觸媒作催化劑e.采用循環(huán)操作,提高原料利用率考向1化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷1.(2023年全國專題練習(xí))在兩個(gè)恒容密閉容器中進(jìn)行下列兩個(gè)可逆反應(yīng):(甲)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);(乙)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)?,F(xiàn)有下列狀態(tài):①混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變;②恒溫時(shí),氣體壓強(qiáng)不再改變;③各氣體組分濃度相等;④斷裂氫氧鍵的速率為斷裂氫氫鍵速率的2倍;⑤混合氣體的密度不變;⑥單位時(shí)間內(nèi),消耗水蒸氣的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量比為9∶1;⑦同一時(shí)間內(nèi),水蒸氣消耗的物質(zhì)的量等于氫氣消耗的物質(zhì)的量。其中能表明(甲)、(乙)容器中反應(yīng)都達(dá))到平衡狀態(tài)的是( A.①②⑤ C.①⑥⑦
B.③④⑥D(zhuǎn).④⑦
解析:①(乙)容器氣體的質(zhì)量、物質(zhì)的量不變,混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,故①不能表明(乙)容器中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);②恒溫時(shí),(乙)容器氣體的物質(zhì)的量不變,氣體壓強(qiáng)不變,故②不能表明(乙)容器中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);③各氣體組分濃度相等與平衡狀態(tài)之間沒有一定關(guān)系,故③不能表明(甲)、(乙)容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài);④水分子含有兩個(gè)氫氧鍵,氫分子含有一個(gè)氫氫鍵,斷裂氫氧鍵的速率為斷裂氫氫鍵速率的2倍,說明水的消耗速率等于氫氣的消耗速率,正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,故④能表明(甲)、(乙)容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài);⑤(乙)容器氣體的質(zhì)量、體積不變,混合氣體密度不變,故⑤不能表明(乙)容器中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);⑥單位時(shí)間內(nèi),消耗水蒸氣的物質(zhì)的量等于生成氫氣的物質(zhì)的量,都是正反應(yīng)速率,故⑥不能表明(甲)、(乙)容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài);⑦同一時(shí)間內(nèi),水蒸氣消耗的物質(zhì)的量等于氫氣消耗的物質(zhì)的量,正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,故⑦能表明(甲)、(乙)容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)。綜上所述,D正確。答案:D
2.(2023年全國模擬預(yù)測)在一個(gè)體積恒為1L的恒溫密閉容器中充入2molCO2
和4molNH3,發(fā)生反應(yīng)①2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)ΔH1<0和反應(yīng)②NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH2>0,混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)及氣體總濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.混合氣體的密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B.升高溫度,反應(yīng)①的平衡常數(shù)減小C.A點(diǎn)正反應(yīng)速率與B點(diǎn)逆反應(yīng)速率大小關(guān)系是vA(正)<vB(逆)D.在B點(diǎn)時(shí)氨氣的轉(zhuǎn)化率為50%
解析:容器體積始終不變,氣體質(zhì)量隨著反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生改變,則混合氣體的密度不變,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤;反應(yīng)①是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,B正確;由圖可知,A點(diǎn)時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行,v正>v逆,B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),v正=v逆,A點(diǎn)到B點(diǎn)過程中正反應(yīng)速率逐漸減小,則vA(正)>vB(正)=vB(逆),C錯(cuò)誤;由圖可知,B點(diǎn)時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為50%,氣體總濃度為2mol·L-1,則平衡時(shí)氨氣的濃度為50%×2mol·L-1=1mol·L-1,消耗氨氣的濃度為答案:B[方法技巧]“三步法”判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)(1)分析反應(yīng)條件,看清反應(yīng)體系是恒溫恒容、恒溫恒壓還是絕熱容器。(2)分析反應(yīng)特點(diǎn),看清反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)是否發(fā)生變化,確定反應(yīng)過程中氣體總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)是否變化。(3)巧用“正逆相等,變量不變”做出判斷。
考向2化學(xué)平衡的移動(dòng)及分析3.(2023年江蘇模擬)工業(yè)上利用兩種溫室氣體CH4和CO2催化重整制取H2和CO,主要反應(yīng)為反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+247.4kJ·mol-1
K1過程中還發(fā)生三個(gè)副反應(yīng):反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
ΔH=+41.2kJ·mol-1
K2反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)
CO2(g)+C(s)
ΔH=-171.0kJ·mol-1
K3反應(yīng)Ⅳ:CH4(g)
2H2(g)+C(s)
ΔH
K4
將CH4
與CO2(體積比為1∶1)的混合氣體以一定流速通過催化劑,產(chǎn)物中H2與CO的物質(zhì)的量之比、CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.升高溫度,CO2
的轉(zhuǎn)化率增大,一定是因?yàn)榉磻?yīng)Ⅰ、Ⅱ平衡正向移動(dòng)B.反應(yīng)Ⅳ的平衡常數(shù)K4=K1·K3C.升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,一定因?yàn)榉磻?yīng)Ⅲ的速率減慢D.升高溫度,產(chǎn)物中H2
與CO的物質(zhì)的量之比增大,是由于升溫有利于反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行、反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行
解析:升高溫度,CO2
的轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移動(dòng),但是反應(yīng)Ⅲ逆向移動(dòng),也增大了二氧化碳的轉(zhuǎn)化率,A錯(cuò)誤;反應(yīng)Ⅳ可由反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅲ得到,則反應(yīng)Ⅳ的平衡常數(shù)K4=K1·K3,B正確;升高溫度,反應(yīng)速率加快,C錯(cuò)誤;升高溫度,產(chǎn)物中H2
與CO的物質(zhì)的量之比增大,除了升溫有利于反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行、反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行外,反應(yīng)Ⅳ正向進(jìn)行,也會(huì)使得產(chǎn)物中H2
與CO的物質(zhì)的量之比增大,D錯(cuò)誤。答案:B
4.(2023年河北三模)乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)都是基礎(chǔ)化工原料,這三種烯烴之間存在下列三個(gè)反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ:3C4H8(g)反應(yīng)Ⅱ:2C3H6(g)反應(yīng)Ⅲ:C4H8(g)
4C3H6(g)ΔH1=+78kJ·mol-1
3C2H4(g)ΔH2=+117kJ·mol-12C2H4(g)ΔH3在恒壓密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),三種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度T的變化關(guān)系如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.反應(yīng)Ⅲ的ΔH3=+104kJ·mol-1B.700K時(shí),反應(yīng)Ⅱ的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)K≈2.22×10-2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度)C.提高C4H8
的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑D.超過700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)解析:根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅲ=(反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ×2)÷3,得到C4H8(g)2C2H4(g)ΔH3=+104kJ·mol-1,A正確;550K反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),升高溫度,反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡均正向移動(dòng),即丁烯(C4H8)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷減少,丙烯(C3H6)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)先增加后減少,乙烯(C2H4)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷增加,故曲線a代表丙烯,曲線b代表丁烯,曲線c代表乙烯,700K時(shí),丁烯和乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.2,丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6,反應(yīng)Ⅱ的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)K=2.22×10-2,B正確;降低溫度或增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡均逆向移動(dòng),C4H8
的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,故提高C4H8
的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑,C正確;根據(jù)圖中信息丁烯在不斷減小,則超過700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng)的程度,D錯(cuò)誤。
答案:D[方法技巧]判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向的基本思路考向3化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控5.(2023年海南中學(xué)一模改編)已知:(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0,平衡體系的總質(zhì)量m(總)與總物質(zhì)的量n(總)之比在不同溫)度下隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是( A.溫度:T1<T2
B.反應(yīng)速率:v(b)<v(a) C.平衡常數(shù):K(a)<K(b)<K(c) D.欲測定HF的相對(duì)分子質(zhì)量,宜在高溫低壓下進(jìn)行解析:該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動(dòng),n(總)應(yīng)速率:v(b)>v(a),B錯(cuò)誤;該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度越高,K值越大,T1>T2,所以平衡常數(shù):K(a)=K(c)<K(b),C錯(cuò)誤;該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),欲測定HF的相對(duì)分子質(zhì)量,應(yīng)在高溫低壓下,平衡正向移動(dòng),盡可能多地生成HF,D正確。答案:D)6.(2023年徐匯一模)不符合硫酸工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的是(A.沸騰爐中加入碾碎的硫鐵礦B.接觸室中的反應(yīng)條件為高溫高壓C.催化氧化時(shí)通過熱交換器充分利用能量D.吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3
解析:沸騰爐中加入碾碎的硫鐵礦可以增大固體的表面積,使反應(yīng)物的接觸面積增大,反應(yīng)更加充分,A正確;接觸室中二氧化硫的催化氧化反應(yīng)在常壓下轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,加壓對(duì)轉(zhuǎn)化率影響不大,但對(duì)設(shè)備材料要求較高,會(huì)導(dǎo)致成本增大,故接觸室中的反應(yīng)條件為高溫常壓,B錯(cuò)誤;二氧化硫在接觸室內(nèi)催化氧化生成三氧化硫的反應(yīng)為放熱反應(yīng),催化氧化時(shí)通過熱交換器可以預(yù)熱反應(yīng)物,同時(shí)降低容器中的溫度,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率,C正確;SO3溶解于水放熱易形成酸霧,導(dǎo)致吸收效率低,若吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3,可以防止吸收過程中形成酸霧,提高SO3
的吸收效率,D正確。答案:B[思維建模]化學(xué)反應(yīng)適宜條件選擇的思維流程考向4化學(xué)反應(yīng)速率圖像及分析7.(2023年江門一模)一定量的CO2
與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng):C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡時(shí),體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示:已知:氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分?jǐn)?shù)。下列說法錯(cuò)誤的是()
A.該反應(yīng)ΔH>0 B.550℃時(shí),充入惰性氣體將使v正>v逆
C.650℃時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡后CO2
的轉(zhuǎn)化率為25.0% D.925℃時(shí),用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=24.0Pa
解析:隨著溫度的升高,CO2的體積分?jǐn)?shù)降低,即升溫該平衡正向移動(dòng),所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,A正確;恒壓充入惰性氣體,容器容積變大,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),即平衡正向移動(dòng),v正>v逆,B正確;設(shè)CO2
為1mol,該條件下轉(zhuǎn)化率為x,根據(jù)已知信息建立三段式:答案:D
8.反應(yīng)X===2Z經(jīng)歷兩步:①X→Y;②Y→2Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的濃度c隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A.a為c(X)隨t的變化曲線B.t1
時(shí),c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2
時(shí),Y的消耗速率大于生成速率D.t3
后,c(Z)=2c0-c(Y)
解析:X是唯一的反應(yīng)物,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,其濃度不斷減小,因此a為c(X)隨t的變化曲線,A正確;由圖可知,分別代表3種不同物質(zhì)的曲線相交于t1
時(shí)刻,因此t1
時(shí),c(X)=c(Y)=c(Z),B正確;由圖中信息可知,t2
時(shí)刻以后,Y的濃度仍在不斷減小,說明t2
時(shí)Y的消耗速率大于生成速率,C正確;由圖可知,t3
時(shí)刻反應(yīng)①完成,X完全轉(zhuǎn)化為Y,若無反應(yīng)②發(fā)生,則Y的濃度為c0,由于反應(yīng)②Y→2Z的發(fā)生,t3
時(shí)刻后Y的濃度的變化量為c0-c(Y),則c(Z)=2c0-2c(Y),D錯(cuò)誤。答案:D[方法突破]“四步法”突破化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像題
解題時(shí),要先分析反應(yīng)特點(diǎn)(反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、前后氣體體積的變化、ΔH的正負(fù)),再分析化學(xué)反應(yīng)速率或化學(xué)平衡圖像,并聯(lián)想規(guī)律,得出結(jié)論。
考向5化學(xué)平衡圖像及分析
9.(2022年廣東卷)恒容密閉容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同溫度下達(dá)平衡時(shí),各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的ΔH<0B.a為n(H2O)隨溫度的變化曲線C.向平衡體系中充入惰性氣體,平衡不移動(dòng)D.向平衡體系中加入BaSO4,H2
的平衡轉(zhuǎn)化率增大
解析:從圖示可以看出,平衡時(shí)升高溫度,氫氣的物質(zhì)的量減少,則平衡正向移動(dòng),說明該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),即ΔH>0,A錯(cuò)誤;溫度升高平衡正向移動(dòng),水蒸氣的物質(zhì)的量增加,而a曲線表示的是物質(zhì)的量不隨溫度變化而變化,B錯(cuò)誤;容器體積固定,向容器中充入惰性氣體,沒有改變各物質(zhì)的濃度,平衡不移動(dòng),C正確;BaSO4
是固體,向平衡體系中加入BaSO4,不能改變其濃度,因此平衡不移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率不變,D錯(cuò)誤。答案:C10.(2022年岳陽一中開學(xué)考)在四個(gè)恒容密閉容器中按表中相應(yīng)量充入氣體,發(fā)生反應(yīng)2N2O(g)2N2(g)+O2(g),容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。下列說法正確的是()容器容積/L起始物質(zhì)的量/molN2ON2O2ⅠV10.100Ⅱ1.00.100ⅢV20.100Ⅳ1.00.060.060.04A.該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱B.相同溫度下反應(yīng)相同時(shí)間,平均反應(yīng)速率:v(Ⅰ)>v(Ⅲ)C.圖中A、B、C三點(diǎn)處容器內(nèi)總壓強(qiáng):p(A)<p(B)<p(C)D.容器Ⅳ在470℃進(jìn)行反應(yīng)時(shí),起始速率:v正(N2O)<v逆(N2O)
解析:由圖像可知,溫度升高,N2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大,即平衡正向移動(dòng),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;根據(jù)反應(yīng)速率的計(jì)算公式v(N2O)=|Δc(N2O)| Δt可知,由于Ⅰ和Ⅲ中反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間和容器容積均未知,則無法判斷v(Ⅰ)和v(Ⅲ)的大小,B錯(cuò)誤;正反應(yīng)為反應(yīng)后氣體體積增大的反應(yīng),相同溫度下,壓強(qiáng)減小,N2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大,故V1>1.0>V2,A、B、C三點(diǎn)處N2O的平衡轉(zhuǎn)化率相同,此時(shí)容器中壓強(qiáng)大小關(guān)系為p(A)<p(B)<p(C),C正確;由圖像可知,470℃時(shí)容器Ⅱ中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,則平衡時(shí),c(N2O)=0.04mol·L-1,c(N2)=答案:C1.(2023年北京卷)下列事實(shí)能用平衡移動(dòng)原理解釋的是()
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固體,促進(jìn)H2O2
分解 B.密閉燒瓶內(nèi)的NO2
和N2O4
的混合氣體,受熱后顏色加深 C.鐵釘放入濃HNO3中,待不再變化后,加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體 D.鋅片與稀H2SO4
反應(yīng)過程中,加入少量CuSO4固體,促進(jìn)H2的產(chǎn)生
解析:MnO2
會(huì)催化H2O2
分解,與平衡移動(dòng)無關(guān),A錯(cuò)誤;NO2
轉(zhuǎn)化為N2O4
的反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向移動(dòng),NO2濃度增大,混合氣體顏色加深,B正確;鐵在濃硝酸中鈍化,加熱會(huì)使表面的氧化膜溶解,鐵與濃硝酸反應(yīng)生成大量紅棕色氣體,與平衡移動(dòng)無關(guān),C錯(cuò)誤;加入硫酸銅以后,鋅置換出銅,構(gòu)成原電池,從而使反應(yīng)速率加快,與平衡移動(dòng)無關(guān),D錯(cuò)誤。答案:B2.(2022年天津卷)向恒溫恒容密閉容器中通入2molSO2
和1molO2,反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡后,再通入一)定量O2,達(dá)到新平衡時(shí),下列有關(guān)判斷錯(cuò)誤的是( A.SO3
的平衡濃度增大 B.反應(yīng)平衡常數(shù)增大 C.
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