1、第二节第二节 化学平衡化学平衡 第 4 课时 温度、催化剂对化学平衡移动的影响 基础过关基础过关 1某小组进行如图实验。欲使溶液红色加深，下列操作或分析正确的是( ) A再滴加 35 滴饱和 FeCl3溶液 B再滴加 35 滴 0.01 mol L 1 NaOH 溶液 C加入少量 KCl 固体 D 对溶液降温， 也可观察到溶液红色加深， 说明反应为 FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl H0 2在容积可变的密闭容器中存在如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H0，下 列分析中正确的是( ) A图研究的是 t0时升高温度对反应速率的影响 B图研究的是 t0时增大压强(缩
2、小容积)气体对反应速率的影响 C图研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂 D图研究的是温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高 3 对于反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92 kJ mol 1， 若只改变下列一个条件， 一定能增大正反应速率且使平衡向正反应方向移动的是 ( ) A升高温度 B增大容器容积 C降低 c(NH3) D将三种物质的浓度均增大到原来的 2 倍 4下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是( ) A在含有 Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去 B对于平衡体系 2HI(g)H2(g)I2(g)，增大压强(缩小容积)可使颜色变深 C反
3、应 CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g) H0，达平衡后，升高温度体系颜色变深 D反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0 起初甲、乙均达到反应平衡后隔板位于正中间，然后进行相关操作后，下列叙述错误的是 ( ) A在反应器恒温下，向乙中通入 z 气体，y 的物质的量浓度增大 B在反应器恒温下，向甲中通入惰性气体，乙中 x、y 的转化率增大 C在反应器绝热下，向乙中通入 z 气体，反应器中温度升高 D在反应器绝热下，向甲中通入惰性气体，c 的物质的量不变 10已知反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0。某温度下，将 2 mol SO2和 1 mol O2 置于 10
4、 L 密闭容器中，反应到达平衡后，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图 甲所示。则下列说法正确的是( ) A由图甲推断，A 点 SO2的平衡浓度为 0.3 mol L 1 B由图甲推断，A 点对应温度下的平衡常数为 80 C到达平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示 D压强为 0.50 MPa 时，不同温度下 SO2转化率与温度关系如图丙所示，则 T2T1 11在一定温度下，把 2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的 一端与大气相通(如图)。容器中发生以下反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H0。若反应 达平衡后，测得混合
5、气体为 7 体积。据此回答下列问题： (1)保持上述反应温度不变，设 a、b、c 分别代表起始加入的 N2、H2和 NH3的体积。如果反 应达平衡后混合气体中各物质的百分含量仍与上述平衡时完全相同，那么： 若 a1、c2，则 b_。在此情况下，反应起始时将向_方向进行(填“正 反应”或“逆反应”)。 若需规定起始时反应向逆反应方向进行，则 c 的范围是_。 (2)在上述装置中，若需控制平衡后，混合气体为 6.5 体积，则可采取的措施是_。 12向一容积不变的密闭容器中充入一定量 A 和 B，发生如下反应：xA(g)2B(s)yC(g) H0，在一定条件下，容器中 A、C 的物质的量浓度随时间变
6、化的曲线如图。请回答下列 问题： (1)010 min 容器内压强_(填“变大”“不变”或“变小”)。 (2)推测第 10 min 引起曲线变化的反应条件可能是_；(填序号，下同)第 16 min 引起 曲线变化的反应条件可能是_。 减压；增大 A 的浓度；增大 C 的量；升温；降温；加催化剂 (3)若平衡的平衡常数为 K1， 平衡平衡常数为 K2， 则 K1_K2(填“”“”或“”)。 13在容积为 1.00 L 的容器中，通入一定量的 N2O4，发生反应 N2O4(g)2NO2(g)，随温 度升高，混合气体的颜色变深。 回答下列问题： (1)反应的 H_0(填“大于”或“小于”)；100
7、时，体系中各物质浓度随时间变化如图 所示。在 060 s 时段，反应速率 v(N2O4)为_mol L 1 s1；反应的平衡常数 K 1为 _。 (2)100 时达平衡后， 改变反应温度为T， c(N2O4)以0.002 0 mol mol 1 s1的平均速率降低， 经 10 s 又达到平衡。 T_100 (填“大于”或“小于”)，判断理由是_。 列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2_。 (3)温度 T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向_(填“正反应”或“逆 反 应 ”) 方 向 移 动 ， 判 断 理 由 是 _ _。 14(1)T1时，密闭容器中，通入一定量的 CO 和
8、 H2O，发生如下反应：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) HT1)，在相同条件下发生上述反应，达到平衡时，CO 的浓度_c1(填“”“” 或“”)。 (2)工业上常用 CO、CO2和 H2合成甲醇燃料，其原理为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H0 当混合气体的组成固定时，CO 平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。 图中的压强由大到小顺序为_，判断理由是_ _； 试解释 CO 平衡转化率随温度升高而减小的原因：_ _。 参考答案 基础过关基础过关 1 【答案】A 【解析】KSCN 溶液与 FeCl3溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3，再滴加
9、35 滴饱和 FeCl3溶液，溶液中 Fe3 的浓度增大，平衡向正反应方向移动，Fe(SCN) 3的浓 度增大， 溶液红色加深， 故A正确； KSCN溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为Fe3 3SCN Fe(SCN)3， 再滴加 35 滴 0.01 mol L 1 NaOH 溶液， 氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应， 溶液中 Fe3 的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，Fe(SCN) 3的浓度减小，溶液红色变浅， 故 B 错误；KSCN 溶液与 FeCl3溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3，加入 少量 KCl 固体，溶液中 Fe3 和 SCN的浓度不变，平衡不移动，溶液红
10、色不变，故 C 错误； KSCN 溶液与 FeCl3溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3，对溶液降温，也 可观察到溶液红色加深，说明平衡向正反应方向移动，H0，故 D 错误。 2 【答案】A 【解析】若 t0时刻升温，则正、逆反应速率都加快，由于正反应为放热反应，故此时平衡逆 向移动，所以 v(逆)v(正)，A 正确；t0时刻条件改变后，正、逆反应速率同等程度加快， 即平衡没有发生移动，此时改变的条件可能为增大压强或加入催化剂，B 错误；催化剂对平 衡移动无影响，而图改变的条件使平衡发生了移动，故不可能是加入催化剂，C 错误；由 图知，乙先达平衡，说明乙条件下反应速率比甲
11、快，若研究的是温度对平衡的影响，则乙 对应的温度比甲高，D 错误。 3 【答案】D 【解析】该反应放热，升温平衡逆向移动，A 项错误；增大容器容积，压强减小，平衡向气 体体积增大的逆反应方向移动，B 项错误；降低 c(NH3)，平衡正向移动，正反应速率逐渐 减小，C 项错误；将三种物质的浓度均增大到原来的 2 倍，化学反应速率加快，同时压强增 大，平衡正向移动，D 项正确。 4 【答案】B 【解析】铁粉消耗溶液中的 Fe3 ，使 Fe3浓度降低，使平衡 Fe(SCN) 3 Fe3 3SCN正 向移动， 可以用勒夏特列原理解释， A 项不符合题意； 增大压强， 平衡不移动， 但体积减小， I2浓
12、度增大， 体系颜色变深， B 项符合题意； 该反应为放热反应， 温度升高， 平衡逆向移动， NO2浓度增大，体系颜色加深，C 项不符合题意；增大压强，使平衡正向移动，同时反应速 率加快，可以提高 SO3的产量，D 项不符合题意。 5 【答案】D 【解析】 反应 2X(g)Y(s)Z(g)W(g)中， Y 为固体， 则反应前后气体总物质的量不变， 增大压强平衡不移动， A 错误； K 只受温度的影响， 和物质的量的增加没关系， 即温度不变， 增加 X 的用量，K 不变，B 错误；达到平衡后，加入催化剂，平衡不移动，反应物转化率 不变，C 错误；根据表格数据知：温度越高，反应的 K 越大，说明正反
13、应是吸热反应，D 正确。 6 【答案】A 【解析】根据 K 的表达式知该反应的化学方程式为 2Z(g)2W(g)X(g)2Y(g)，升高温 度化学平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，升高温度平衡向吸热反应的方向移动， 则正反应为吸热反应，故 A 正确；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，增大压强 平衡正向移动，则 W 的质量分数减小，故 B 错误；增大 X 浓度，平衡向 X 减小的方向移 动，平衡逆向移动，故 C 错误；升高温度，混合气体的平均相对分子质量变大，说明平衡 正向移动，升高温度平衡向吸热反应的方向移动，则正反应为吸热反应，故 D 错误。 能力提升能力提升 7 【答案】B 【
14、解析】中红棕色变深，则平衡向逆反应方向移动，而 CaO 和水反应放出热量，说明升 高温度，平衡逆向移动，即逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故 A 错误；中红 棕色变浅，说明平衡正向移动，因正反应是放热反应，则氯化铵溶于水时吸收热量，故 B 正确；中平衡逆向移动，气体的总质量不变，而平衡时混合气体的物质的量增大，则体系 中平衡时混合气体的平均相对分子质量减小，故 C 错误；中红棕色变浅，说明平衡正向 移动，气体的物质的量减小，则烧瓶中的压强必然减小，故 D 错误。 8 【答案】B 【解析】温度越高，反应速率越快，因此 T2T1，升高温度，CO 的转化率降低，则平衡逆 向移动，因此正反应为放
15、热反应，H0。根据上述分析，H0，故 A 正确；T1 K 下， 10 min 时，CO 的转化率为 80%，则反应的 CO 为 2 mol 80%1.6 mol，因此 010 min 内 的平均反应速率 v(CO) 1.6 mol 2 L 10 min0.08 mol L 1 min1，故 B 错误；该反应为放热反应，升 高温度，平衡逆向移动，反应的平衡常数减小，故 C 正确；T2T1，E 点 CO 的浓度大于 H 点，因此在 E、F、G、H 四点中，E 点的 v正最大，故 D 正确。 9 【答案】D 【解析】恒温下向乙中通入 z 气体，平衡逆向进行，y 的物质的量浓度增大，A 正确；恒温 下
16、向甲中通入惰性气体，甲体积增大，隔板右移，导致乙体积缩小，压强增大，乙中平衡正 向移动，故 x、y 的转化率增大，B 正确；绝热条件下向乙中通入 z 气体，平衡逆向进行， 逆向是放热反应，反应器中温度升高，C 正确；绝热条件下向甲中通入惰性气体，乙中反应 应正向移动，吸热，中间隔板是导热的，导致甲中反应也会移动，c 的物质的量会改变，D 错误。 10 【答案】C 【解析】由图甲推断，A 点转化率为 0.80，则平衡时 SO2的浓度为 2 mol 0.20 10 L 0.04 mol L 1，A 错误；由图甲， 2SO2 O22SO3 起始/(mol L 1) 0.2 0.1 0 转化/(mol
17、 L 1) 0.16 0.08 0.16 平衡/(mol L 1) 0.04 0.02 0.16 A 点对应温度下的平衡常数为 800，B 错误；达到平衡后，缩小容器容积，体系压强增大， 正、逆反应速率都增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡向正反应方向移动，故 v(正)v(逆)， C 正确； 压强为 0.50 MPa 时， 不同温度下， T1先达到平衡， 则 T1T2， D 错误。 11 【答案】(1)3 逆反应 11；4 体积的 NH3 可转化为 2 体积 N2、6 体积 H2，所以 c 的最大值为 4，故 1 【解析】(1)10 min 时 A 的浓度减少 0.45 mol L 10
18、.25 mol L10.20 mol L1，C 的浓度增 加 0.40 mol L 1，则 A 与 C 的浓度变化之比是 12，故 xy12；B 是固体，则该反应 是气体体积增大的反应，则随着反应的进行，容器内压强变大； (2)根据图像知 10 min 时反应速率加快，可知 10 min 时改变的条件可能是升温或加催化剂， 故选；1216 min，反应处于平衡状态，16 min 后 A 的浓度逐渐增大，C 的浓度逐渐减 小，20 min 时达到新平衡，又因该反应是放热反应，升温平衡逆向移动，则可知 16 min 时 改变的条件可能是升温，故选； (3)由(2)分析知，第 16 min 时改变的
19、条件是升高温度，而该反应是放热反应，所以升高温度 平衡逆向移动，则平衡常数减小，故 K1K2。 13 【答案】(1)大于 0.001 0 0.36 (2)大于 正反应方向吸热， 平衡向吸热方向移动， 故温度升高 平衡时， c(NO2)0.120 mol L 10.002 0 mol L1 s1 10 s 20.160 mol L1，c(N 2O4)0.040 mol L 10.002 0 mol L 1 s1 10 s0.020 mol L1，K 20.160 2 0.0201.28 (3)逆反应 对气态物质体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动 【解析】(1)由于 NO2为红棕色气体
20、，N2O4为无色气体，温度升高，混合气体的颜色加深， 说明 NO2气体浓度增大，即升高温度平衡向生成二氧化氮气体的方向移动，升高温度平衡 向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，即 H 大于 0；根据反应速率的定 义可求出 N2O4的反应速率；由题中图像可知平衡时 NO2和 N2O4的浓度，将数据代入平衡 常数表达式计算即可。 (2)温度改变， N2O4的浓度减小， 则应是升高温度， T 大于 100 ； 根据反应速率和时间，求出减少的 N2O4的浓度为 0.020 mol L 1，则平衡时 N 2O4的浓度 为 0.020 mol L 1，NO 2的浓度为 0.160 mol L
21、1，由平衡常数表达式可得 K 2。(3)缩小体积， 即增大压强，使平衡向气态物质体积减小的方向移动，所以平衡向逆反应方向移动。 14 【答案】(1)34 min 向右移动 a (2)p1p2p3 相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提高 CO 的转 化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生 CO 的量不受压强影响，故增大压强时，有 利于 CO 的转化率升高 升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中 CO 的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，又使产生的 CO 的量增大；最终结果是随温 度升高，CO 的转化率降低 【解析】(1)由表格数据分析，34 min 时间段
22、内，体系中各物质的浓度不变，处于平衡 状态。56 min 时间段内，反应物 CO 的浓度减小，但 H2O(g)的浓度增大，产物 CO2的 浓度增大，则平衡向右移动，移动的原因是增加了 H2O(g)的量。正反应放热，温度升高， 平衡逆向移动，故 T2下，达平衡时 CO 的浓度大于 c1。 (2)相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提高 CO 的转化率；而 反应为气体分子数不变的反应，产生 CO 的量不受压强影响，故增大压强时，有利于 CO 的转化率升高，所以图中的压强由大到小的顺序为 p1p2p3。反应为放热反应，升高温度 时，平衡向左移动，使得体系中 CO 的量增大；反应为吸热反应，升高温度，平衡向右移 动，又使产生的 CO 的量增大；最终结果是随温度升高，CO 的转化率降低。