[例1] 某溫度下,反應(yīng)N2O4=2NO2-Q在密閉容器中達(dá)到平衡,下列說(shuō)法不正確的是( ) A. 體積減小時(shí)將使反應(yīng)速率增大
B. 體積不變時(shí)加入少許NO2,將使正反應(yīng)速率減小
C. 體積不變時(shí)加入少許N2O4,再度平衡時(shí)顏色變深
D. 體積不變時(shí)升高溫度,再度平衡時(shí)顏色變深
解析:A、B是結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率變化判斷而設(shè)置的選項(xiàng),C、D是結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)判斷而設(shè)置的選項(xiàng),速率變化與平衡移動(dòng)是測(cè)試中的兩個(gè)不同的側(cè)面在分析中要加以區(qū)分。A、體積減小使反應(yīng)物濃度及生成物濃度都增大,所以無(wú)論正反應(yīng)還是逆反應(yīng)速率都增大。B、體積不變時(shí)增加NO2的瞬間反應(yīng)物的濃度不變,生成物的濃度增大,正反應(yīng)速率不變,逆反應(yīng)速率增大。C、體積不變時(shí)加入少許N2O4再度平衡,無(wú)論平衡如何移動(dòng)各物質(zhì)濃度均增大,顏色一定加深。D、體積不變升高溫度,平衡向吸熱(正反應(yīng))方向移動(dòng),顏色一定加深。 答案:B
[例2] 下圖是可逆反應(yīng)A+2B=2C+3D的化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡隨外界條件改變(先降壓后加壓)而變化的情況,由此可推斷( )
A. 正反應(yīng)是放熱反應(yīng) B. 若A、B是氣體,則D是液體或固體
C. 逆反應(yīng)是放熱反應(yīng) D. A、B、C、D均為氣體
解析:通過(guò)降溫線處V正>V逆可知化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),進(jìn)而得知正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)。通過(guò)加壓線處V正>V逆可知化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),進(jìn)而得知正反應(yīng)方向?yàn)轶w積減小方向,而且通過(guò)改變壓強(qiáng)的瞬間V正、V逆均發(fā)生了明顯變化這一事實(shí)說(shuō)明反應(yīng)物與生成物中都一定有氣體參加。 答案:A、B
(二)化學(xué)平衡移動(dòng)的運(yùn)用
[例3] 在A+B(固)
C反應(yīng)中,若增加壓強(qiáng)或降低溫度,B的轉(zhuǎn)化率均增大,則反應(yīng)體系應(yīng)是( )
A. A是固體,C是氣體,正反應(yīng)吸熱 B. A是氣體,C是液體,正反應(yīng)吸熱
C. A是氣體,C是固體,正反應(yīng)放熱 D. A是氣體,C是氣體,正反應(yīng)吸熱
解析:增加壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng),降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng),結(jié)合B的轉(zhuǎn)化率的變化可以判斷出上述反應(yīng)的特點(diǎn),即:正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小、放熱反應(yīng),由于A與C的反應(yīng)系數(shù)相等,A必為氣體C必為固體,否則壓強(qiáng)變化將對(duì)本反應(yīng)無(wú)影響。 答案:C
[例4] 在一個(gè)固定體積的密閉容器中,放入3 L X(氣)和2 L Y(氣),在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng):4X(氣)+3Y(氣)
2Q(氣)+nR(氣),達(dá)到平衡后,容器內(nèi)溫度不變,混合氣體的壓強(qiáng)比原來(lái)增加5%,X的濃度減少1/3,則該反應(yīng)方程式中的n值是( )
A. 3
B. 4 C. 5 D. 6
解析:通過(guò)X的濃度變化,可以知道化學(xué)平衡移動(dòng)的方向,結(jié)合壓強(qiáng)的變化可以判斷出建立平衡前后氣體物質(zhì)的量的變化趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)是增大的,因而選擇出答案。 答案:D
[例5] 在密閉容器中,下列可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,升高溫度可以使混合氣體平均分子量減小的是( )
A. H2(氣)+Br2(氣)=2HBr(氣)+Q B. N2(氣)+3H2(氣)=2NH3(氣)+Q
C. N2O4=
D.
4NH3(氣)+5O2(氣)=4NO(氣)+6H2O(氣)+Q
解析:根據(jù)質(zhì)量守恒定律,反應(yīng)前后質(zhì)量不變,由于上述反應(yīng)參加者均是氣體,平均分子量的減小是由于氣體物質(zhì)的量增大。升高溫度化學(xué)平衡應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。應(yīng)選擇吸熱方向也是體積增加方向的答案。答案:B、C
[例6] 密閉容器中一定量的混合氣體發(fā)生反應(yīng):
,平衡時(shí),測(cè)得A的濃度為0.50mol·L-1,在溫度不變時(shí),把容器容積擴(kuò)大到原來(lái)的2倍,使其重新達(dá)到平衡,A的濃度為0.30mol·L-1,有關(guān)敘述不正確的是( )
A. 平衡一定向右移動(dòng) B. B的轉(zhuǎn)化率降低 C.
D. C的體積分?jǐn)?shù)降低
解析:本題可采用虛擬的方法來(lái)解答。假設(shè)把容器擴(kuò)大到原來(lái)的2倍時(shí),平衡不移動(dòng)(虛擬),則這時(shí)A的濃度由
0.50 mol·L-l變?yōu)?. 25 mol·L-l,而事實(shí)上A的濃度為 0.30 mol·L-1,然后再由虛擬狀態(tài)回到事實(shí).A的濃度由0.25 mol·L-1變?yōu)?.30 mol·L-1,平衡向生成A的方向即本反應(yīng)逆反應(yīng)方向移動(dòng)。與備選選項(xiàng)對(duì)照,只有A項(xiàng)不正確。答案:A
[例7](1997年全國(guó))反應(yīng)2X(g)+Y(g)
2Z(g)(正反應(yīng)放熱),在不同溫度(T1和T2)及壓強(qiáng)(p1和p2)下,產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量[n(Z)]與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如下圖所示,下述判斷正確的是( )
A. T1<T2,p1<p2 B. T1<T2,p1>p2
C. T1>T2,p1>p2 D. T1>T2,p1<p2
解析:將標(biāo)為T2、p2和T1、p2的兩條曲線對(duì)比,明顯看出當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)溫度為T2時(shí),生成Z的物質(zhì)的量(在曲線成為水平狀態(tài),即已建立平衡)比T1時(shí)生成的Z的物質(zhì)的量大,由此可判斷溫度T1必然大于T2,這樣選項(xiàng)A、B可排除.同樣,將標(biāo)為T2、p1和T2、p2的兩條曲線對(duì)比,可判斷p1>p2。答案:C
[例8] 一體積恒定密閉容器中盛有1
mol PCl5-
,加熱到200℃時(shí)發(fā)生反應(yīng):PCl5(g)
PCl3
(g)+Cl2(g),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),PCl5所占體積百分?jǐn)?shù)為M%,若在同一溫度和同一容器中,最初投入的是2 mol PCl5,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),PCl5所占體積百分?jǐn)?shù)為N%,則M和N的正確關(guān)系是( )A. M>N B. M<N C. M=N
D. 無(wú)法比較
解析:兩個(gè)體積相同的容器各裝有1molPCl5,建立完全相同的平衡狀態(tài),PCl5所占體積百分?jǐn)?shù)為M%;以M%的兩個(gè)狀態(tài)(I)合并成過(guò)渡狀態(tài)(II),因外界條件不變,狀態(tài)(II)中PCl5的體積百分?jǐn)?shù)仍為M%; 恒溫下加壓,使?fàn)顟B(tài)(II)體積縮小一半,則構(gòu)成狀態(tài)(III),它相當(dāng)于在原容器中加入2 mol PCl5后達(dá)到平衡狀態(tài)。在(II)—(III)的過(guò)程中,因壓強(qiáng)增加,(II)中化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),PCl5的積體百分?jǐn)?shù)增大,N%>M%。其思路可
用上圖示意:答案:B
點(diǎn)評(píng):“過(guò)程假設(shè)法”解題思路:對(duì)于一個(gè)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g),(a+b≠c+d),增大壓強(qiáng)(壓縮體積),相當(dāng)于同等程度的增大反應(yīng)物和生成物的濃度,根據(jù)勒沙特列原理,平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)。若濃度的改變,也能造成“同等程度的增大反應(yīng)物和生成物的濃度”,根據(jù)“分散疊加”的解題思路,考慮新平衡的最終狀態(tài)(如轉(zhuǎn)化率、某組分的體積分?jǐn)?shù))時(shí),按加壓處理。
(三)其它因素與平衡
[例9] 在密閉容器中進(jìn)行H2(氣)+Br2(氣)=2HBr(氣)+Q反應(yīng)達(dá)到平衡后,欲使顏色加深,應(yīng)采取的措施是( )
A.
升溫 B. 降溫 C. 增壓
D. 減壓
解析:要想使容器內(nèi)氣體的顏色加深,就需要加大Br2的濃度,加大Br2濃度的方法結(jié)合選項(xiàng)有兩種,1、利用平衡移動(dòng)原理升高溫度反應(yīng)向吸熱的方向移動(dòng),Br2濃度增大,顏色加深;2、減小容器的體積即加大容器的壓強(qiáng),本反應(yīng)由于反應(yīng)前后系數(shù)相等,壓強(qiáng)變化不會(huì)帶來(lái)平衡的移動(dòng),但體積減小,Br2濃度增大,顏色加深。答案:A、C
[例10] 在N2O4=2NO2平衡體系中,增大N2O4的濃度,則NO2和N2O4的物質(zhì)的量比值,應(yīng)( )A. 增大 B. 減小 C. 不變
D. 可能增大也可能減小
解析:在判斷比值的變化時(shí),不僅要注意化學(xué)平衡移動(dòng)的方向,還要將反應(yīng)容器的特點(diǎn)納入分析的范圍。若上述反應(yīng)是在一個(gè)定容容器中進(jìn)行的反應(yīng),加入N2O4后達(dá)到新的平衡狀態(tài),新的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相比壓強(qiáng)應(yīng)當(dāng)增大,壓強(qiáng)增大將不利于N2O4的分解,進(jìn)而選定B答案。問(wèn)題是否到此為止呢?若上述反應(yīng)是在一個(gè)恒壓容器中進(jìn)行的反應(yīng),加入N2O4后達(dá)到新的平衡狀態(tài),新的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相比壓強(qiáng)相同,恒壓容器中只要加入的物質(zhì)物質(zhì)的量之比不變,新的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相同,進(jìn)而選定C答案。答案:B或C
[例11](2002年廣東、河南)將2 mol H2O和2 mol CO置于1 L容器中,在一定條件下,加熱至高溫,發(fā)生如下可逆反應(yīng):
2H2O(g)
2H2
(g)+O2(g)2CO(g)+O2(g)
2CO2(g)
(1)當(dāng)上述系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí),欲求其混合氣體的平衡組成,則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度,但這兩種氣體不能同時(shí)是______和___________,或___________和___________(填它們的分子式)。
(2)若平衡時(shí)O2和CO2的物質(zhì)的量分別為n(O2)平=a mol,n(CO2)平=b mol。試求n(H2O)平=_____________(用含a、b的代數(shù)式表示)。
解析:H2O和CO作為起始反應(yīng)物,其物質(zhì)的量已知;O2是第一個(gè)反應(yīng)的生成物,同時(shí)又是第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物.所以,只要已知O2和另一種氣體的平衡濃度,即可求得其他氣體的平衡濃度。
(2)由n(CO2)平=b mol可求得第二個(gè)反應(yīng)消耗O2為1/2b mol,所以,第一個(gè)反應(yīng)共生成O2:(a+1/2b)mol,分解的水為:2(a+1/2b)mol。
n(H2O)平=2-2(a+1/2b)mol=(2-2a-b)mol。
答案:(1)H2 H2O CO CO2 (2)2-2a-b
[例12] 在一個(gè)容積固定的反應(yīng)器中,有一可左右滑動(dòng)的密封隔板,兩側(cè)分別進(jìn)行如圖所示的可逆反應(yīng)。
各物質(zhì)的起始加入量如下:A、B和C均為4.0摩、D為6.5摩、F為2.0摩,設(shè)E為x摩。當(dāng)x在一定范圍內(nèi)變化時(shí),均可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度,使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡,并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置。請(qǐng)?zhí)顚懸韵驴瞻祝?br>
(1)若
,則右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)向___________________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行。欲使起始反應(yīng)維持向該方向進(jìn)行,則x的最大取值應(yīng)小于_______________。
(2)若x分別為4.5和5.0,則在這兩種情況下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),A的物質(zhì)的量是否相等?_______________(填“相等”、“不相等”或“不能確定”)。其理由是:___________。
解析:題中給出一個(gè)容積固定的反應(yīng)器,雖然中間有一個(gè)移動(dòng)隔板,但題中要求隔板處于反應(yīng)器的正中位置,也就要求反應(yīng)器左右兩側(cè)反應(yīng)的物質(zhì)的量始終相等。要滿足這一條件:①
可通過(guò)投入E的物質(zhì)的量即x值的大小來(lái)控制;② 可調(diào)節(jié)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(1)左側(cè)反應(yīng)為等體積反應(yīng),總物質(zhì)的量始終為4+4+4=12mol,這就要求右側(cè)也為12mol,當(dāng)x=4.5時(shí)右側(cè)總的物質(zhì)的量為6.5+4.5+2=13mol>12mol,反應(yīng)應(yīng)向體積減小的方向進(jìn)行,即正向進(jìn)行。設(shè)轉(zhuǎn)化的D的物質(zhì)的量為amol,則:
起始量(mol):6.5 x
2.0
轉(zhuǎn)化量(mol): a 2a 2a
平衡量(mol):6.5-a x-2a 2.0+2a
根據(jù)題意及不為0原則,可得:
(2)略。
綜上所述,解此類題常用方法為極端假設(shè)法和不為0原則。
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