鲁科版选修4《化学反应原理》教案2.4《化学反应条件的优化

动；选项 B 中，加水稀释后， A 、C、 D 三种物质的浓度均减小，但水并未变，所以
C和D
的有效碰撞几率显著下降， A 与水的却不显著。 （对于该反应，也可作如下分析，加水后，
水在混合体系中的百分含量增加，相当于水的“浓度”增加，所以平衡向右移动）
；同理，
选项 C 中，加水后平衡应左移。选项 D 中是一个非可逆反应，加水后平衡不移动。
度如下表：
温度／℃
压强／ Pa
C 平衡浓度／ mol ?L －１
C 的浓
２５
1 105
1.0
２５
2 105
1.8
２５
4 105
3.2
２５
5 105
6.0
(1) 可逆反应中化学计量数 n 的取值范围是
，理由是
。
(2) 在 1 105Pa 时， D 的状态为
。
【解析】增加压强，平衡向逆反应方向移动，则气体分子数为
气体的平衡浓度，均可求出混合气体的平衡组成。分析可知，当知道了
H 2O 和 H 2 或 CO 和
CO2 的平衡浓度时，由于两个方程无法通过
O2 建立反应量的关系，所以均不能够求出混合
气体的平衡组成。因而不能同时是这两组。
因 n 平(CO 2)＝ b mol ，由２ CO ＋O2
2CO2 可知，达平衡时反应掉的 O2是 b/2 mol ，则反
1.25＝
4.0
mol
－１
?L
，然而却变为
6.0 mol ?L－１ ，说明此时平衡
向正反应方向移动，进一步推知此时 D 物质在加压条件下变为液态或固态。
之和（反应物和生成物中各至少有一种气体） ，物质 C 为固体，则物质 D 必为气体。其计量
数为 2，则反应物中气体计量数之和为２， 则物质 A 必定是气体物质， B 必定为固体和液体。
升温一段时间后， 四种物质的物质的量又达相等， 则说明平衡向左移动， 逆反应为吸热反应，
正反应则是放热反应。
【题 0】反应 2SO2＋ O2
N2O4 的物质的量是 1 mol － 1.6mol/2 ＝ 0.2 mol 。
【题 18】右图中的曲线是表示其他条件一定时， 2NO ＋ O2
2NO 2（该反应放热）反应中
NO 的转化率与温度的关系曲线，图中标有 且 v( 正 )>v( 逆 )的点是（）
a、 b、c、 d 四点，其中表示未达到平衡状态，
（第五课时）
【题 15】 A 、 B、 C、D 四种物质皆易溶于水，且在水溶液中存在如下化学平衡，加入水稀
释后，平衡向正反应方向移动的是（ B）
A.A ＋ B
C＋ D
B.A ＋ H2O
C＋ D
C.A ＋ B
C＋ H2O
D.A ＋ 2B ＋ H2O
C
【解析】选项 A 中：加水稀释后， A 、 B、 C、 D 四种物质被同等程度稀释，所以平衡不移
由 c 点向上引垂直线到曲线的一点） ，必须使 n(NO) 增大，即平衡应向右移动，这时
v(正 )>v( 逆) ；同理，在曲线上方的任意一点， v( 逆 )>v( 正 )。 【题 19】将等物质的量的 A 、B 、C、D 四种物质混合，发生如下反应
aA ＋bB
cC(s) ＋
dD 。当反应进行一定时间后，测得 A 减少了 n mol ，B 减少了 n/2 mol ，C 增加了３ n/２mol ， D 增加了 n mol ，此时达到平衡。 （１） 该化学方程式中各物质的化学计量数为：
SO3 的物质的量应为（）
A.1.8 mol 【解析】
B.2 mol
C.2.2 mol
D.2.4 mol
【题 17】某温度时， 把 1 mol N 2O4气体通入体积为 10 L 的真空密闭容器中， 立即出现棕色，
－１
反应进行 4 s 时 NO 2 的浓度为 0.04 mol ·L ，再经过一定时间后，反应达到平衡，这时容 器内压强为开始时的 1.8 倍。则下列说法正确的是（ BD ）
改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：
（１）增加 C，平衡
， c(CO)
。
（２）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡 （３）通入 N 2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡
， c(CO 2) ， c(CO 2)
。 。
（４）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡
， c(CO)
。
【解析】 C 为固体，增加 C，其浓度并不改变，平衡不发生移动；减少容器体积，相当于增
平衡浓度，但这两种气体不能同时是
和
，
或和
。（填它们
的分子式）
（２）若平衡时 O2 和 CO2 的物质的量分别为 n 平 (O2)＝a mol ， n 平 (CO 2)＝b mol，试求 n
平(H 2O)＝
。（用含 a、 b 的代数式表示）
【解析】 由两个方程式可知， 两个可逆反应靠 O2 联系起来， 只要知道了 O2 和另外任意一种
NO 2 气体。 2NO 2
N2O4， 4s 时，生成的 NO2
10L ＝ 0.4 mol ，则消耗的 N2O4是 0.2 mol ，剩余的
N2O4 是 0.8 mol ，这时混合气体的总物质的量是 0.4 mol ＋ 0.8 mol ＝ 1.2 mol 。由压强之比等 于 物 质 的 量 之 比 可 知 ， 4s 时 容 器 压 强 为 开 始 时 1.2 倍 ， 前 4s 中 ， v(N 2O4) ＝
【题 16 】在一定条件下，某密闭容器中发生了如下反应：
2SO 2(g) ＋ O2 (g)
2SO3(g)
(正反应为放热反应 )，反应达到平衡后 SO2、O2、SO3 的物质的量之比为３ :２ :５。保持其他 条件不变，升温后达到平衡时， SO2、O2 的物质的量分别为 1.4 mol 和 0.9 mol ，此时容器内
1＋ 1<１＋ n，则 n>１。压强
从1
105 Pa 变为 2
105 Pa 时， C 浓度应为
2.0
mol
?
－１
L
，然而由于平衡移动，使
C 的浓度
减小为 1.8 mol ?L－１，说明此时平衡向逆反应方向移动。 压强从 4 105 Pa 变到 5 105 Pa 时，
C 的浓度应变为
－１
3.2 mol ?L
n(N 2O 4 ) V 4s
0.2mol 10L 4s
0.005mol ? L 1 ? s 1 =0.005 mol ?L－１?s－１ ；平衡时，
混合气体总物质的量＝ 1 mol 1.8＝ 1.8 mol ，设这时容器中共有 NO2 的物质的量为 x，则
剩余 N 2O4 的物质的量应是 1 mol－ x/2，则（ 1 mol － x/2 ）＋ x＝ 1.8 mol ， x=1.6 mol ，则剩余
2SO3 进行的时间（ t）和反应混合气中 SO3 的质量分数的关系
如图所示。曲线 P 表示使用了催化剂，曲线 Q 表示未使用催化剂。由图可知，催化剂可
以
，但不能
。
【解析】由图中可以看出，使用了催化剂后平衡拐点向前移动（即由
Q 点到 P 点），说明到
达平衡所用时间缩短了，反应速率加快了；图中
P 点与 Q 点中 SO3 的质量分数未变，说明
大压强，向气体体积减小的方向移动；通入
N 2 不参加反应，并且密闭容器体积和温度不变
时，各物质的浓度并不变，平衡不发生移动；其他条件相同，升高温度，平衡向吸热方向移
动。
【题 22】常温、常压下， A 、 B 、C、 D 均为气态。 A 和 B 可发生可逆反应 A ＋ B
C＋
nD 。若 2 mol A 和 2 mol B 混合充入体积可变的密闭容器中， 在不同条件下达平衡时
a＝
， b＝
，c＝
， d＝
。
（２）若只改变压强， 反应速率发生变化， 但平衡不发生移动， 该反应中各物质的聚集状态。
A:
B:
C:
（３） 若只升高温度，反应一段时间后，
反应（填“吸热”或“放热” ）。
D: 测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为
【解析】各物质的变化量之比等于方程式中对应的计量数之比，所以
使用催化剂不能改变达到平衡时 SO3 的质量分数。
【题 21】将２ mol H 2O 和 2 mol CO 置于 1 L 密闭容器中， 加热至高温， 发生如下可逆反应：
２H 2O
２ H 2＋ O2， ２ CO＋ O2
2CO 2
（１） 当上述系统达到平衡时， 欲求其混合气体的平衡组成， 则至少还需要知道两种气体的
A.a 点
B,.b 点
C.c 点
【解析】做图形题一定要先弄明白坐标轴及曲线的含义：
D.d 点 在曲线上， 当温度一定时 （横坐标），
n(NO) 也一定（纵坐标） ，所以说，曲线上任意一点均是达平衡状态的点，而曲线外的任一
点均表示未达平衡状态。在曲线下方的任意一点，如
c 点，要想达到同温下的平衡状态（即
应２ H2O
２ H2＋O2 中生成的 O2 的量为 （a＋ b/2），消耗的水是 2(a＋ b/2)mol ＝（ 2a＋ b）
mol ，所以 n 平(H 2O)＝ 2 mol － (2a＋ b)mol ＝（ 2－2a－ b） mol 。 【题 22】在密闭容器中进行下列反应 CO2(g)＋ C(s) 高温 2CO(g) Δ H>0 ，达到平衡后，
a： b： c：d＝ n mol ：
n/2 mol ：3n/2 mol ：n mol ＝２：１：３：２。一般情况下，各物质的计量数之比等于最简整 数比，所以 a＝ 2，b＝１， c＝ 3，d＝ 2。若只改变压强，而反应速率发生变化，则说明可逆