对于化学平衡移动问题的分析可建立以下思维模式:
条件改变 平衡移动 各种量变
由外界条件的改变结合反应的特点(正反应为吸热还是放热反应、正反应是气体体积增大还是缩小的反应)可以判断平衡移动的方向,平衡移动必然导致各种量变;反过来,由题目告知的量变信息,可以反过来判断平衡移动的方向,再由平衡移动的方向结合反应特点(或条件的改变)可以判断条件的改变(或反应特点)。那么,在具体解题时,我们所要做的是由题中信息分析“条件的改变”、“反应的特点”、“各种量变”等内容,然后根据它们的联系作答。
例2.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应
mX(g)
nY(g) △H= QkJ·mol-1。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示:
|
温度 |
1 |
2 |
3 |
|
100℃ |
1.00
mol·L-1 |
0.75
mol·L-1 |
0.53
mol·L-1 |
|
200℃ |
1.20
mol·L-1 |
0.09
mol·L-1 |
0.63
mol·L-1 |
|
300℃ |
1.30
mol·L-1 |
1.00
mol·L-1 |
0.70
mol·L-1 |
下列说法正确的是( )
A.m>n
B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
解析:本题根据表格数据考查化学平衡移动问题。由表中数据可得出条件改变和各种量变间的关系,从而可以分析得出该反应的特点。根据表中数据,若温度恒定为100℃,当气体体积由1变为2时,c(Y) 由1.00mol·L-1变为0.75mol·L-1,根据过程假设的思想,把这个过程假设为两个阶段,第一个阶段为气体体积由1变为2,但平衡未移动,则压强变为原来的一半,c(Y)变为0.50mol·L-1,第二个过程为压强变为原来的一半后,平衡发生移动,使c(Y)由0.50mol·L-1变为0.75mol·L-1,则可以看出减压使c(Y)增大,平衡正向移动,所以正反应为气体体积增大的反应,∴m<n,A选项错;若气体体积为1不变时,从表中数据可看出,升温使c(Y)增大,即升温使平衡正向移动,说明正反应为吸热反应,∴Q>0,B、D选项均错;压强增大,平衡逆向移动,则Y的质量分数减少,C选项对,答案为C。
例3.某温度时,在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如下表所示
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(1)体系中发生反应的化学方程式是 。
(2)如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线①、②、③(如右图所示)则曲线①、②、③所对应的实验条件改变分别是:① ,② ,③ 。
解析:(1)由参加反应的各物质的物质的量之比等于其化学计量数之比不难得出该反应的方程式为:X+2Y
2Z;(2)本小题通过图像考查平衡移动问题,从图像中我们可以分析得出各种量变情况,再结合反应特点可反推出条件的改变。由表格可看出,改变条件前,反应在第9min时达平衡,平衡时Z的物质的量为0.9mol,改变实验条件后,曲线①、②、③达平衡所需时间均缩短(小于9min),即反应速率均加快,则外界条件的改变为升高温度、增大压强或加入催化剂,其中①平衡时Z的物质的量减小为0.6mol,说明平衡逆向移动,结合正反应为放热反应,可知条件改变为升高温度;②平衡时Z的物质的量仍为0.9mol,说明平衡状态未改变,则为加入催化剂;③平衡时Z的物质的量增大为0.95mol,说明平衡正向移动,结合正反应为气体体积缩小的反应,可知条件改变为增大压强。
答案:(1)X+2Y
2Z (2)升高温度
加入催化剂 增大压强