第三节 影响化学平衡条件mei

2020年4月15日星期三 化学平衡的移动 一 定义 可逆反应中 旧化学平衡的破坏 新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动 二 影响化学平衡的因素 浓度对化学平衡的影响 在达到平衡的可逆反应里 增大反应物浓度或减小生成物的浓度平衡会向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物的浓度平衡会向逆反应方向移动 注意 增加或减小固体的量 化学反应速率和化学平衡均不改变 二 温度对化学平衡的影响 结论 在其它条件不变的情况下 A 温度升高 会使化学平衡向着吸热反应的方向移动 B 温度降低 会使化学平衡向着放热反应的方向移动 练习1 对于已达化学平衡的下列反应2X g Y g 2Z g 正反应放热 降低温度时 对反应产生的影响是A 逆反应速率增大 正反应速率减小 平衡向逆反应方向移动B 逆反应速率减小 正反应速率增大 平衡向正反应方向移动C 正 逆反应速率都减小 平衡向正反应方向移动D 正 逆反应速率都增大 平衡向逆反应方向移动 C 2NO2 气 N2O4 气 现象 红棕色 无色 讨论 对已处于平衡状态的下列反应 改变压强时有何现象 为什么 讨论 A 当加压气体体积缩小时 混和气体颜色先变深是由于 后又逐渐变浅是由于 B 当减压气体体积增大时 混和气体颜色先变浅是由于 后又逐渐变深是由于 2NO2 气 N2O4 气 NO2浓度增大 平衡向正反应方向移动 NO2浓度减小 平衡向逆反应方向移动 三 压强对化学平衡的影响 结论 在其它条件不变的情况下 增大压强 会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动 减小压强 会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动 注意 平衡混合物都是固体或液体的 改变压强不能使平衡移动 对于反应前后气体总体积相等的反应 改变压强平衡不移动 改变压强对逆反应速率均有影响 但对体积减小方向速率影响更大 压强的变化必须改变混合物浓度 即容器体积有变化 才能使平衡移动 在平衡体系中通入惰性气体 对平衡有何影响 1 若恒容恒温充入惰性气体 反应速率不变 平衡不移动 2 若恒压恒温充入惰性气体 气体体积增大 相当于减压对平衡移动的影响 平衡向气体体积增大的方向移动 练习 分析下列两个可逆反应达到平衡后 当改变压强平衡是否移动 怎样移动 H2 I2 气 2HI CO2 C 固 2CO 不移动 不移动 向逆反应方向移动 向正反应方向移动 催化剂对化学平衡的影响 催化剂能同等程度地改变正 逆反应速率 因此对平衡无影响 但能增大反应速率 缩短达到平衡的时间 提高单位时间内产量 三 列夏特列原理 化学平衡移动原理 如果改变影响化学平衡的一个条件 如浓度 压强 温度 平衡就向能减弱这种改变的方向移动 总结 改变反应条件时平衡移动的方向 增大反应物浓度 正向移动 减小反应物浓度 增大压强 向气体体积缩小的方向移动 减小压强 向气体体积增大的方向移动 升高温度 向吸热方向移动 向放热方向移动 降低温度 反应物浓度减少 逆向移动 反应物浓度增大 压强减小 压强增大 温度升高 温度降低 练习2 在一定条件下 xA yBzC达到平衡 1 已知A B C都是气体 在减压后化学平衡向逆反应方向移动 则x y z的关系是 2 已知C是气体 并且x y z 在加压时化学平衡如发生移动 则平衡必向 方向移动 3 如加热后 C的百分含量减小 则正反应是 热反应 4 已知B C是气态物质 现在增加A物质的量 平衡不移动 说明A是 态物质 5 已知A B C均为气态物质 并且x y z 保持温度和压强不变 充入惰性气体 平衡 移动 x y z 逆 放 固或液 正向 3 在密闭容器中 有可逆反应2A 气 B 气 2C 气 正反应吸热 处于平衡状态 则下列说法中正确的是 1 升温时c B c C 的值减小 2 降压时体系内混合气体的平均相对分子质量减小 3 加入B A的转化率变大 4 加入催化剂 气体的总物质的量不变 5 充入C 则A B C的物质的量均比原平衡时多A 4 5 B 1 2 4 C 2 3 5 D 全部 D 练习4 一定量的混合气体在密闭容器中发生反应 mA g nB g pC g 达到平衡后 温度一定时 将气体体积缩小到原来的1 2 当达到新平衡时 C的浓度为原来的1 9倍 若压缩过程温度不变 下列说法正确的是 A m n pB A的转化率降低C 平衡正向移动D 新平衡时C的体积分数减小 BD 分析化学平衡移动的一般思路 改变条件 速率不变 速率改变 程度相同v正 v逆 使用催化剂或对气体体积无变化的反应改变压强 平衡不移动 浓度温度压强 平衡移动 如容器体积不变时充入惰性气体或增加固体反应物的量 小结 反应特点 放热总体积缩小可逆反应 高温 500 低温 高压 高压 高压 使用 无影响 催化剂 讨论 利用化学反应速率和化学平衡理论选择合适的生产条件例 合成氨适宜条件的选择 反应原理 N2 3H22NH3 正反应放热 练习 1 二氧化氮存在下列平衡 2NO2N2O4 g 正反应放热 在测定NO2的相对分子质量时 下列条件较为适宜的是 A 温度130 压强3 03 105PaB 温度25 压强1 01 105PaC 温度0 压强5 05 104PaD 温度130 压强5 05 104Pa D 2 下列事实中 能用勒夏特列原理来解释的是 A 加入催化剂有利于合成氨的反应B 在氢硫酸中加碱有利于S2 离子增多C 500 左右比室温更有利于合成氨反应D 对2HI g H2 g I2 g 平衡体系 增大平衡体系的压强可使颜色变深 B 拓展 勒夏特列原理又称平衡移动原理 它不适用的情况 加入催化剂不能使化学平衡发生移动 对于方程式中左 右两边气体总计量系数相等的可逆反应 改变压强不能使化学平衡发生移动 平衡移动的方向与生产要求不一致如合成氨时 仅从平衡角度考虑应低温有利 但综合反应速率及催化剂的活性等 选择500 的温度 未达到平衡的体系 例 对于反应2A B2C 在反应过程中C的百分含量随温度变化如图 则 1 T0对应的V正与V逆的关系是 2 正反应为热反应 3 a b两点正反应速率的关系是 4 温度T T0时 C 增大的原因是 C 0T0T a b 相等 放 b a 反应未达到平衡 正反应速率大于逆反应速率 六 等效平衡1 等效平衡原理相同条件下 同一可逆反应 不管从正反应开始 还是从逆反应开始 只要达到平衡时各物质百分含量完全相同 则可形成等效平衡 2 几种情况 1 定温定容条件下对于反应前后气体分子数不等的可逆反应 只改变起始加入物质的情况 如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边物质的量与原平衡相同 则两平衡等效 特点 平衡时各组分的物质的量 浓度 百分含量相同 即两平衡完全等同 例题 在一个固定体积的密闭容器中 保持一定浓度 进行以下反应 4A g 5B g 4C g 6D g 已知加入4molA和5molB时 反应进行到一定程度时 反应混合物就处于化学平衡状态 现在该容器中 保持温度不变 令a b c d分别代表初始加入的A B C D的物质的量 mol 如果a b c d取不同的数值 它们必须满足一定关系 才能保证达到平衡时反应混合物中几种物质的百分含量仍与上述平衡时完全相同 请填写下列空白 1 若a 0 b 0 则c d 2 若a 1 则c b d 3 a b c d取值必须满足的一般条件是 请用方程式表示 其中一个只含a和c 另一个只含b和c 4 6 1 25 4 5 3 a c 4b 5c 4 5 2 在定温定压条件下 改变起始时加入物质的物质的量 只要按化学计量数换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同时 则达到平衡后与原平衡等效 特点 平衡时各组分的浓度 百分含量相同 物质的量不同 与原用量成比例 例 在一密闭容器中 保持一定温度和压强 进行以下反应 N2 3H22NH3已知加入2molN2和4molH2时 达到平衡后生成amolNH3 见附表已知项 在相同条件下 且保持平衡时组分的体积分数不变 填写表中的空白 0 5a 3 5 4m 2g 3m g a 2 3 在定温定容条件下 对反应前后气体体积不变的可逆反应 只要反应物 或生成物 的物质的量的比例与原平衡相同 则两平衡等效 特点 平衡时各组分的百分含量相同 浓度 物质的量不同 与原用量成比例 例题 在一个固定体积的密闭容器中 加入2molA 1molB 发生反应 A g B g 2C g 达到平衡时 C的质量分数为w 在相同条件下按下列情况充入物质 达到平衡时C的质量分数仍为w 的是 A 2molCB 3molCC 4molA 2molBD 1molA 2molC C D 练习1 在一固定容积的密闭容器中 充入3molA和1molB 发生反应3A g B g xC g 达到平衡后 C的质量分数为 若在另一相同的容器和相同的温度下 按0 9molA 0 3molB和1 4molC反应达到平衡后 C的质量分数也为 则x的值可能是 A 4B 3C 2D 1 AC BD 3 某温度下 在1L密闭容器中加入1molN2和3molH2 发生反应N2 3H22NH3达到平衡 如果温度不变 只改变初始物质的加入量 而要求平衡时各成分的百分含量保持不变 则N2 H2 NH3的加入量用x y z表示时 应满足的条件是 若x 0 y 0 则z 若x 0 75mol 则y z x y z取值必须满足的条件是 用含x y z的方程表示 其中一个含x z 另一个含y z 若将上述条件改为恒温 恒压 其它均不变 则 1 若x 0 y 0 则z 若x 0 75mol 则y z x y z取值必须满足的条件是 小结 等效平衡问题 七 反应物用量改变对平衡时转化率的影响 1 当反应物只有一种时对反应aA g bB g cC g 等温等容的条件下增加A的用量 如果a b c A的转化率增大a b c A的转化率减小a b c A的转化率不变 2 当反应物不止一种时对反应aA g bB g cC g dD g a 当反应达到平衡后 只增加A的物质的量 则B的转化率增大 而A的转化率减小 b 等温等容的条件下按原反应的比例增加反应物的用量如果a b c d 则A B的转化率增大a b c d 则A B的转化率减小a b c d 则A B的转化率不变 讨论1 在一定温度下 有甲 乙两个容积相同的密闭容器 分别放入1molNO2和2molNO2 当反应2NO2 气 N2O4 气 达到平衡时 平衡混合物中NO2的体积分数哪个大 甲大 讨论2 在一密闭容器中 进行下列反应 2SO2 O22SO3 正反应放热 当条件变化时 下列各项分别怎么变化 正向 逆向 增大 减小 逆向 正向 正向 逆向 增大 减小 减小 减小 增大 增大 减小 减小 减小 增大 减小 减小 减小 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 1 2004北京 在一定温度下 一定体积的密闭容器中有如下平衡 H2 气 I2 气 2HI 气 已知H2和I2的起始浓度均为0 10mol L 1时 达平衡时HI的浓度为0 16mol L 1 若H2和I2的起始浓度均为0 20mol L 1时 则平衡时H2的浓度 mol L 1 是 A 0 16B 0 08C 0 04D 0 02 C 2 某温度下 在固定容积的密闭容器中 可逆反应A g 3B g 2C g 达到平衡 测得平衡时A B C物质的量之比n A n B n C 2 2 1 若保持温度不变 以2 2 1的物质的量之比再充入A B和C 下列判断中正确的是 A 平衡向正反应方向移动B 平衡不会发生移动C C的质量分数增大D C的质量分数可能减少 AC 3 某温度下 在一容积可变的变器中 反应2A g B g 2C g 达到平衡时 A B和C的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是 A 均减半B 均加倍C 均增加1molD 均减少1mol C 4 在容积相同的A B两个密闭容器中 分别充入amolN2和bmolH2 使它们在同温度下反应 并达到平衡 若A容器保持体积不变 B容器保持压强不变 当A中NH3的体积分数为25 时 则B中NH3的体积分数为A 12 5 B 25 C 25 D 5 在一定温度下 向密闭容器中充入1molN2和3molH2 反应达到平衡时 测得NH3的物质的量为0 6mol 若在该容器中开始时N2的物质的量为2mol H2为6mol 则平衡时NH3的物质的量为 A 若为定容容器 n NH3 1 2molB 若为定容容器 n NH3 1 2molC 若为定压容器 n NH3 1 2molD 若为定压容器 n NH3 1 2mol C 6 下列事实中 不能用勒夏特列原理解释的是 A 溴水中有下列平衡Br2 H2OHBr HBrO 当加入AgNO3溶液后 溶液颜色变浅B 对2HI g H2 g I2 g 平衡体系 增大平衡体系的压强可使颜色变深C 反应CO NO2CO2 NO 正反应放热 升高温度可使平衡向逆反应方向移动D 合成NH3反应 为提高NH3的产率 理论上应采取低温度的措施 B 7 在一定温度下将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中 发生如下反应 3A g B g C g 2D g 2分钟末反应达到平衡状态 生成了0 8molD 请填写下面空白 1 B的平衡浓度为 A的转化率为 2 平衡时与起始时压强之比为 3 用D表示的平均反应速率为 4 如果缩小容器容积 温度不变 则平衡体系中混合气体的密度 平均相对分子质量 两空均填 增大 减少 或 不变 5 如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行 开始加C和D分别为2 3和4 3mol 要使平衡时各物质的体积分数与原平衡相等 则还应加入 molB物质 7 0 8mol L 160 0 9 0 2mol L min 1 增大 增大 4 3 8 1 25 101kPa时 2克甲醇完全燃烧生成CO2和液态水 同时放出45 36kJ热量 该反应的热化学方程式是 解答 CH4O l 3 2O2 g CO2 g 2H2O l H 725 8kJ mol 1 2 在101KPa时 4 0gH2在O2中完全燃烧生成液态水 放出571 6kJ的热量 表示H2燃烧热的热化学方程式为 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 9 07年重庆 13 已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ 且氧气中1molO O键完全断裂时吸收热量496kJ 水蒸气中1molH O键形成时放出热量463kJ 则氢气中1molH H键断裂时吸收热量为A 920kJB 557kJC 436kJD 188kJ C 10 在同温同压下 下列各组热化学方程式中Q2 Q1的是 A H2 g Cl2 g 2HCl g H Q1kJ mol1 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g H Q2kJ molB C s 1 2O2 g CO g H Q1kJ molC s O2 g CO2 g H Q2kJ molC 2H2 g O2 g 2H2O l H Q1kJ mol2H2 g O2 g 2H2O g H Q2kJ molD S g O2 g SO2 g H Q1kJ molS s O2 g SO2 g H Q2kJ mol B 11 1 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 67 7kJ molN2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534kJ mol发射卫星用肼 即N2H4 的气体为原料 以NO2为氧化剂 两种物质反应生成氮气和水蒸气 试写出该反应的热化学方程式 2 设在 1 问答案中的反应热为 H1 如果是生成液体水 对应的反应热为 H2 保持各物质的化学计量数不变 则 H2的绝对值比 H1的绝对值 填 大 小 相等 1 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O g H 1135 7kJ mol 2 大 4 在一定条件下