濃度商、溫度對化學平衡的影響(學生版)

2.2.2濃度商、溫度對化學平衡的影響同學們，平衡是一種思想，是一種超越化學的普遍存在的狀態(tài)，請看下面的幾種平衡：當影響平衡的因素發(fā)生改變時，平衡將會發(fā)生變化，直到建立新的平衡，這就是化學平衡移動。那么，哪些因素會使化學平衡發(fā)生移動？化學平衡移動有什么規(guī)律？我們先從濃度商和溫度兩個方面研究這些規(guī)律。學習聚焦學習聚焦知識精講知識精講知識點01利用濃度商和化學平衡常數(shù)判斷平衡移動的方向1.濃度商（Q）：對于可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在任意時刻，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，稱為濃度商，常用Q表示。即Q＝__________________2.判斷正在進行的可逆反應進行的方向（1）Q<K：反應向方向進行；（2）Q=K：反應處于狀態(tài)；（3）Q>K：反應向方向進行?！炯磳W即練1】已知800℃時，化學反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)達到平衡，K=1。試推斷在下列情況下該平衡移動的方向，填入下表：序號CO/mol·L?1H2O/mol·L?1CO2/mol·L?1H2/mol·L?1平衡移動的方向10.30.50.40.421.00.30.50.630.81.60.71.7知識點02化學平衡移動當可逆反應達到化學平衡狀態(tài)后，若反應條件（如溫度、濃度等）改變了，原來的平衡狀態(tài)就會被打破，正、逆反應速率不再相等，平衡混合物里也就隨之改變，直至達到新的平衡狀態(tài)，這個過程叫做化學平衡移動。平衡移動就是“原平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新的平衡狀態(tài)”的過程?！炯磳W即練2】反應3H2(g)+N2(g)2NH3(g)+Q（Q>0）達到平衡后，升高溫度，則A．v逆增大、v正減小B．H2的物質(zhì)的量可能不變C．重新平衡后v逆與原來的相等D．v正持續(xù)增大至不變知識點03溫度對化學平衡移動的影響1．實驗研究：NO2和N2O4存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-56.9kJmol-1，混合氣體的顏色為。①如果加熱混合氣體，則顏色會，說明了NO2濃度，平衡向（填“放熱”或“吸熱”）方向移動。②如果冷卻混合氣體，則顏色會，說明NO2濃度，平衡向（填“放熱”或“吸熱”）方向移動。結(jié)論：升高溫度，平衡向方向移動；降低溫度，平衡向方向移動。2．溫度對化學平衡移動影響的規(guī)律條件變化吸熱反應（ΔH>0）放熱反應（ΔH<0）升高溫度降低溫度升高溫度降低溫度平衡常數(shù)（K）Q與K的關系平衡移動方向【即學即練3】在一定條件下，恒容密閉容器中反應2A(g)2B(g)+C(g)ΔH>0達到平衡后，能使B的濃度增大的措施是A．降溫B．升溫C．使用催化劑D．減少A的濃度常見考法常見考法一利用濃度商和化學平衡常數(shù)判斷平衡移動的方向常見考法【例1】對于CO+H2O(g)CO2+H2，已知700℃時，平衡常數(shù)K=1.67。若在反應中加入CO、H2O(g)、CO2、H2的濃度均為1mol/L，試判斷該反應進行的方向。必殺技可利用濃度商（Q）與K的相對大小判斷可逆反應進行的方向（1）Q<K：反應向正反應方向進行；（2）Q=K：反應處于化學平衡狀態(tài)；（3）Q>K：反應向逆反應方向進行。【同步練習1-1】一定溫度下，在體積固定的密閉容器中發(fā)生如下反應：H2(g)+I2(g)2HI(g)。達到平衡時，H2(g)、I2(g)的物質(zhì)的量濃度均為0.01mol·L-1，HI(g)的物質(zhì)的量濃度為0.06mol·L-1。現(xiàn)分別對平衡混合物進行下列操作，計算操作后反應的濃度商，并判斷平衡移動的方向。（1）保持其他條件不變，向容器中通入H2(g)，使其濃度達到0.02mol·L-1；（2）保持其他條件不變，向容器中通入HI(g)，使其濃度達到0.08mol·L-1；（3）保持其他條件不變，向容器中通入Ar(g)，使其濃度達到0.01mol·L-1?！就骄毩?-2】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應之一如下：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)ΔH>0其平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c（CO2）,c（CO）)，已知1100℃時K＝0.263?；瘜W平衡常數(shù)只與溫度有關，不隨濃度和壓強的變化而變化。(1)溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比________，平衡常數(shù)K________。(以上均填“增大”“減小”或“不變”)(2)1100℃時測得高爐中c(CO2)＝0.025mol·L－1、c(CO)＝0.1mol·L－1，在這種情況下，該反應是否處于化學平衡狀態(tài)：_______(填“是”或“否”，若填“是”，則后面問題可不答)，此時反應向_________(填“正反應”或“逆反應”)方向進行，其原因是_______________________________________________。常見考法二溫度對化學平衡常數(shù)的影響【例2】測得某反應A＋B2C在不同溫度下的平衡常數(shù)：溫度50℃80℃K100400又測得溫度t時，反應2CA＋B的平衡常數(shù)為0.06，可推知t的范圍是A．t<50℃B．t>80℃C．50℃<t<80℃D．無法確定必殺技（1）如果改變的是濃度或壓強，只要溫度不改變，K總是不變的。（2）如果溫度變化，K一定會變化，變化規(guī)律是：對于正反應放熱的反應，溫度升高，平衡逆向移動，K變??；對于正反應吸熱的反應，溫度升高，平衡正向移動，K增大?！就骄毩?-1】一定溫度下，在2L密閉容器中發(fā)生下列反應：4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)；已知該反應的平衡常數(shù)：K300℃>K350℃，且體系中n(NO2)（單位：mol）隨時間變化如下表：時間(s)050010001500t1℃2013.9610.0810.08t2℃20abc下列說法一定正確的是A．正反應為吸熱反應B．如果t2℃<t1℃，那么a>b=c，且a=10+0.5bC．如果t2℃<t1℃，那么t2℃達到平衡的時間介于1000s至1500s之間D．如果t2℃>t1℃，那么b>10.08【同步練習2-2】在一定體積的密閉容器中，進行化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度T的關系如表所示：T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6請回答下列問題：(1)該反應的正反應為(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)某溫度下，在2L的密閉容器中，加入1molCO2和1molH2，充分反應達平衡時，CO的平衡濃度為0.25mol·L－1，試判斷此時的反應溫度為。常見考法三溫度對化學平衡的影響【例3】將H2(g)和Br2(g)充入恒容密閉容器，恒溫下發(fā)生反應：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)ΔH<0，平衡時Br2(g)的轉(zhuǎn)化率為a；若初始條件相同，絕熱下進行上述反應，平衡時Br2(g)的轉(zhuǎn)化率為b。a與b的關系是()A．a(chǎn)>b B．a(chǎn)＝bC．a(chǎn)<b D．無法確定必殺技當其他條件不變時，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，降低溫度，平衡向放熱方向移動?！就骄毩?-1】尿素和氨氣對于提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)有重要作用。合成尿素的反應為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為________________。（2）合成尿素時不同溫度下CO2轉(zhuǎn)化率變化曲線如圖。該反應正方向為_______熱反應(選填“吸熱”或“放熱”)。a、b、c三點對應溫度下的平衡常數(shù)大小關系如何：______________(用Ka、Kb、Kc表示)，理由為________________________________?！就骄毩?-2】將4molN2O4放入2L恒容密閉容器中發(fā)生反應N2O4(g)2NO2(g)，平衡體系中N2O4的體積分數(shù)(φ)隨溫度(T)的變化如圖所示。(1)D點v(正)(填“>”“＝”或“<”)v(逆)。(2)A、B、C三點中平衡常數(shù)K的值最大的是點。(3)若其他條件不變，在T3原平衡基礎上，再加入一定量的NO2，達到新平衡時，與原平衡相比，NO2的體積分數(shù)(填“增大”“不變”或“減小”)。分層提分分層提分題組A基礎過關練1．下列關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是A．濃度商Q<K時，平衡逆向移動B．化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，與溫度無關C．化學平衡發(fā)生移動，化學平衡平衡常數(shù)一定發(fā)生改變D．溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)2．若只改變溫度，平衡常數(shù)K增大，則以下敘述正確的是A．溫度一定升高B．溫度一定降低C．平衡一定向左移動D．平衡一定向右移動3．只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學平衡移動的關系敘述錯誤的是A．K值不變，平衡可能移動B．K值變化，平衡一定移動C．平衡移動，K值可能不變D．平衡移動，K值一定變化4.反應3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH<0，達到平衡后，將體系的溫度降低，下列敘述中正確的是A．正反應速率增大，逆反應速率減小，平衡向正反應方向移動B．正反應速率減小，逆反應速率增大，平衡向逆反應方向移動C．正反應速率和逆反應速率都減小，平衡向逆反應方向移動D．正反應速率和逆反應速率都減小，平衡向正反應方向移動5．反應3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH<0，達到平衡后，升高溫度，則A．化學反應速率不變B．平衡常數(shù)增大C．化學平衡逆向移動D．NH3的含量增大6.在密閉容器中將CO和水蒸氣的混合物加熱到800℃時，有下列平衡：CO＋H2OCO2＋H2，且K＝1。若用2molCO和10molH2O相互混合并加熱到800℃，則CO的轉(zhuǎn)化率為A．16.7%B．50%C．66.7%D．83.3%7．下列說法正確的是()A．對于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)達到平衡，在溫度不變、容積不變的密閉容器中充入N2，化學平衡常數(shù)變大B．對某一可逆反應，升高溫度則化學平衡常數(shù)一定變大C．化學平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學平衡必定發(fā)生移動達到新的平衡D．改變條件，使反應物的平衡轉(zhuǎn)化率都增大，該可逆反應的平衡常數(shù)一定增大8．反應N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH>0，在2000℃時K=6.6×10-4。2000℃時，向10L密閉容器中充入2.9×10-3molNO、2.5×10-1molN2和4.0×10-2molO2，通過計算下列問題：（1）此反應的初始狀態(tài)是否為化學平衡狀態(tài)？（2）若非化學平衡狀態(tài)，反應將向哪個方向進行以達到化學平衡狀態(tài)？9．將2molA和1molB混合置于一容積可變的密閉容器中，在溫度T下發(fā)生如下反應：2A(g)+B(g)2C(g)+Q，反應進行tmin后達到平衡，測得混合氣體的總物質(zhì)的量為2.1mol。試回答：（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為；（2）下列有關化學平衡常數(shù)K的說法正確的是（填字母）A．在任何情況下，化學平衡常數(shù)K均為一個定值B．改變氣體A或C的濃度，都會改變平衡常數(shù)KC．平衡常數(shù)K只與溫度有關，與反應物的濃度無關D．從平衡常數(shù)K的大小可以推斷一個反應進行的限度（3）若降低溫度，則該反應的K值（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），A的轉(zhuǎn)化率，化學反應速率；（4）反應進行tmin后，C的體積分數(shù)為。題組B能力提升練10．如圖所示，三個燒瓶中分別充滿NO2氣體并分別裝在盛有水的三個燒杯中，在①燒杯中加入CaO，在②燒杯中不加其他任何物質(zhì)，在③燒杯中加入NH4Cl晶體，發(fā)現(xiàn)①中紅棕色變深，③中紅棕色變淺。已知：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)，下列敘述正確的是A．2NO2N2O4是吸熱反應B．NH4Cl溶于水時吸收熱量C．①燒瓶中平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大D．③燒瓶中氣體的壓強增大11．在一密閉容器中，發(fā)生可逆反應：3A(g)3B＋CΔH>0，平衡時，升高溫度，氣體的平均相對分子質(zhì)量有變小的趨勢，則下列判斷中正確的是A．B和C可能都是固體B．B和C一定都是氣體C．若C為固體，則B一定是氣體D．B和C不可能都是氣體12．在一定溫度下，改變起始時n(SO2)對反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0的影響如圖所示，下列說法正確的是（）A．b、c點均為平衡點，a點未達平衡且向正反應方向進行B．a(chǎn)、b、c三點中，a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最大C．a(chǎn)、b、c點均為平衡點，b點時SO2的轉(zhuǎn)化率最大D．a(chǎn)、b、c三點的平衡常數(shù)：Kb>Kc>Ka13．反應2NO2(g)N2O4(g)△H=-57kJ·mol-1，在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是A．T1>T2 B．X、Y兩點的反應速率：X>YC．X、Z兩點氣體的顏色：X深，Z淺 D．X、Z兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：X>Z14．在溫度T1時，向一體積固定為2L的密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

△H<0，5min后反應達到平衡，CO2的轉(zhuǎn)化率為20%。下列說法正確的是A．前5min，平均反應速率v(H2)=0.06mol(L·min)B．該溫度下反應平衡常數(shù)的值為C．當v正(CO2)=3v逆(H2)時，說明反應已達到平衡狀態(tài)D．若平衡后升溫，正反應速率減小，逆反應速率增大，平衡左移15．溫度為T1時，將氣體X和氣體Y各1.6mol充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反應X(g)+Y(g)2Z(g)，一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數(shù)據(jù)如表所示，下列說法正確的是()t/min2479n(Y)/mol1.21.11.01.0A．0～4min，反應速率v(Z)＝0.25mol·L－1·min－1B．T1時，反應的平衡常數(shù)K1＝1.2C．其他條件不變時，9min后，向容器中再充入1.6molX，平衡向正反應方向移動，再次達到平衡時X的濃度比原平衡時的小，Y的轉(zhuǎn)化率增大D．其他條件不變時，若降溫到T2達到平衡時，平衡常數(shù)K2＝4，則此反應的ΔH<016．已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下圖為不同溫度（T1、T2）下SO2的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線。（1）T1______（選填“>”“<”或“=”）T2，判斷依據(jù)是_____________________________________；該反應為_____（選填“放”或“吸”）熱反應，判斷依據(jù)是_________________________________。（2）在相同溫度下：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1=a；NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)K2=b；則2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)K=__________（用a、b表示）。題組C培優(yōu)拔尖練17．在一真空密閉容器中，充入10molN2和30molH2，發(fā)生N2+3H22NH3反應，在一定溫度下達到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為25%。若在同一容器中相同溫度下充入NH3，欲達到平衡時各成分的百分含量與上述平衡相同，則起始時充入NH3的物質(zhì)的量和達到平衡時NH3的轉(zhuǎn)化率分別是A．15mol、25%B．20mol、50%C．20mol、75%D．40mol、80%18.在恒容密閉容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在其他條件不變的情況下，研究溫度對反應的影響，實驗結(jié)果如圖所示，下列說法正確的是A．CO合成甲醇的反應為吸熱反應B．平衡常數(shù)C．該反應在T1時的平衡常數(shù)比T2時的小D．處于A點的反應體系從T1變到T2，達到平衡時eq\f(nH2,nCH3OH)增大19．下表所列是2個反應在不同溫度時的化學平衡常數(shù)(K)值。反應①N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH1②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH2溫度/℃27200025400450K0.10.5070.152關于反應①、②的下列說法正確的是A．反應①、②均為吸熱反應B．反應①不適合用于大規(guī)模人工固氮C．可求算反應4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)的ΔHD．一定溫度下，①、②分別達到平衡，壓縮容器體積均可使N2的轉(zhuǎn)化率增大20．已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反應的平衡常數(shù)和溫度的關系如下：溫度/℃70080083010001200平衡常數(shù)1.71.11.00.60.4完成下列填空：（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=，該反應為________反應(選填“吸熱”、“放熱”)。當反應達到平衡時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率________（選填“增大”、“減小”或“不變”）（2）830℃時，向一個5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反應初始6s內(nèi)A的平均反應速率v(A)=0.003mol·L-1·s-1，則6s時c(A)=mol·L-1，C的物質(zhì)的量為mol。（3）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1molA(g)和3molB(g)，判斷該反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是________。a.c(A)＝c(C)