高中化学选修四绝热容器中的化学平衡

所谓绝热就是指反应体系与外界没有热量交换 即热传递交换为 0 实际上 绝热条件在化学平衡中的主要影响因素就是温度 因为几乎所有的化学反应均 伴随着热能的释放与吸收 反应的吸 放热没有与外界交换 就影响着平衡体 系中的温度变化 从而促使平衡发生移动 例例 1 1 2013 江苏卷 15 一定条件下存在反应 CO g H2O g CO2 g H2 g 其正反应放热 现有三个相同的 2L 恒容绝热 与外界没有热量交换 密闭容器 I II III 在 I 中充入 1molCO 和 1molH2O 在 II 中充入 1molCO2和 1mol H2 在 III 中充入 2molCO 和 2molH2O 700 条件下开始反应 达到平衡时 下列说 法正确的是 A 容器 I II 中正反应速率相同 B 容器 I III 中反应的平衡常数相同 C 容器 I 中 CO 的物质的量比容器 II 中的多 D 容器 I 中 CO 的转化率与容器 II 中 CO2的转化率之和小于 1 解析 解析 这是一道考查学生对速率与平衡常数等概念的理解 对平衡移动和转化 率等知识理解的难题 容器是恒容的绝热体系 与外界没有热量交换 容器 I III 从正向开始反应达平衡 正反应是放热的 容器温度会升高 同时 容 器 III 起始投料是容器 I 的两倍 故 T3 T1 700 容器 I III 中反应的平衡常 数不相同 K1 K3 选项 B 错 容器 II 中从逆向开始反应达平衡 反应要吸热 容器温度会降低 即 T1 700 T2 若是恒温 容器 I 和容器 II 完全等效 容器 I 中 CO 的转化率与容器 II 中 CO2的转化率之和等于 1 但由于是绝热体系 容 器 I 升温 平衡左移 容器 I 中 CO 的转化率减小 CO 的物质的量增多 而容器 II 降温 平衡右移 容器 II 中 CO2的转化率减小 CO 的物质的量减少 显然 容器 I 中 CO 的转化率与容器 II 中 CO2的转化率之和小于 1 选项 D 正确 容器 I 中 CO 的物质的量比容器 II 中的多 选项 C 正确 容器 I II 中的温度不同 正反应速率也不同 容器 I 的反应速率要快 选项 A 错 正确答案正确答案 CD 点评 点评 绝热体系与外界没有热量交换 对化学平衡的影响就是温度的影响 只 要化为改变温度使平衡移动 即可解决相关问题 例例 2 2 2011 天津卷 6 向绝热恒容密闭容器中通入 SO2和 NO2 一定条件下使反 应 SO2 g NO2 g SO3 g NO g 达到平衡 正反应速率随时间变化的示意图 如图所示 由图可得出的正确结论是 A 反应在 c 点达到平衡状态 B 反应物浓度 a 点小于 b 点 C 反应物的总能量低于生成物的总能量 D t1 t2时 SO2的转化率 a b 段小于 b c 段 解析 解析 这是一个反应前后体积不变的可逆反应 由于容器恒容并绝热 因此压 强不影响反应速率 只考虑温度和浓度的影响 由图示信息可以看出随着反应 的进行 c 点前的v 正 逐渐增大 而 c 点后v 正 反而减小 c 点前随反应物 浓度的减小 v 正 应该降低 但此时v 正 还升高 说明此时温度的影响是主 要的 由于容器是绝热的 因此只能是放热反应 从而导致容器内温度升高 v 正 加快 选项 C 错 c 点后v 正 反而降低 说明此时反应物浓度的影响是 主要的 随着反应物浓度越来越小 v 正 逐渐减小 但 c 点v 正 最大 c 点 后v 正 还在降低 说明 c 点未达平衡状态 选项 A B 均错 v 正 越快 消耗 的二氧化硫就越多 选项 D 正确 正确答案 正确答案 D 例例 3 3 2012 福建卷 23 节选 在恒容绝热 不与外界交换能量 条件下进行 2A g B g 2C g D s 反应 按下表数据投料 反应达到平衡状态 测得体 系压强升高 简述该反应的平衡常数与温度的变化关系 物 质 ABCD 起始投料 mol 2120 解析 解析 这是一个反应前后体积有变化的可逆反应 注意 D 为固态 恒容绝热反 应达到平衡后 体系压强升高 说明气体体积变大 反应向左进行达到平衡 由于温度与压强成正比 压强升高 温度升高 说明逆反应是吸热反应 正反 应是放热反应 因此 可推知该反应的平衡常数与温度成反比关系或平衡常数 随温度升高而减小 现场体验 现场体验 1 2014 凉山州三模 在绝热 恒容的密闭容器中进行反应 2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g 下列示意图正确且能说明反应在进行到 t1时刻达到平衡状 态是 A ab B bd C bc D ad 2 2008 广东卷 8 将 H2 g 和 Br2 g 充入恒容密闭容器 恒温下发生反应 H2 g Br2 g 2HBr g Hb B a b C a b 3 2012 重庆卷 13 在一个不导热的密闭反应器中 只发生两个反应 a g b g 2c g H10 进行相关操作且达到平衡后 忽略体积改变所做的功 下列叙述错误的是 A 等