化学平衡是化学反应中一个重要的概念,它描述的是在一定条件下,正反应和逆反应速率相等,系统中各物质的浓度或分压保持恒定的状态。以下是对文档中涉及的知识点的详细解释:
1. **化学平衡的判断**:
- 化学平衡的标志是正逆反应速率相等,可以通过比较反应物和产物浓度变化速率的关系来判断。例如题目中的选项,B选项`v 正(N2)=v 逆(NH3)`表明N2和NH3的生成和消耗速率相等,可能处于平衡状态。
2. **平衡时的物质浓度**:
- 平衡时,物质的浓度受起始浓度和反应系数的影响。如题目中的X2和Y2的起始浓度以及平衡时Z的浓度范围,不能超过由反应系数决定的极限值。例如,Z的最大浓度不能超过0.4mol·L^-1(因为根据反应X2(g)+Y2(g) 2Z(g),Z的生成量不能超过X2和Y2的起始浓度之和的一半)。
3. **平衡状态的特征**:
- 平衡状态的标志包括:反应速率比例符合化学计量数、颜色不变(有色物质参与反应)、压强不变(气体体积变化的反应)、密度不变(总质量不变,体积不变)和平均摩尔质量不变。例如,2NO22NO+O2的平衡标志是①④⑥,因为这些情况表明正逆反应速率相等,系统性质稳定。
4. **反应物浓度改变对平衡的影响**:
- 增加反应物浓度通常会使平衡向消耗该物质的方向移动。如题目中,CO和H2O(g)反应生成CO2,增加H2O(g)的量,平衡会向右移动,但生成的CO2物质的量不会线性增加,因为平衡会重新调整。
5. **气体压强与反应平衡**:
- 在恒温条件下,反应后气体分子总数减少的反应(如2R+5Q→4X+nY),若平衡后压强降低,说明平衡向生成更多气体分子的方向移动,因此n必须小于5,答案为A或B。
6. **影响气体溶解度的因素**:
- 对于CO2在水中的溶解度,根据勒夏特列原理,降低温度和增加压力可以促使更多的气体溶解,因此正确答案是D(降温增压)。
7. **平衡移动原理**:
- 平衡向正反应方向移动并不意味着所有参数都必然增加。例如,③反应物的转化率增加不一定成立,若增大反应物的初始浓度,虽然平衡向正向移动,但转化率可能降低;④反应物浓度不一定降低,如增大压强,平衡向体积减小的方向移动,但反应物浓度可能增加。
8. **平衡体系中加入惰性物质**:
- 加入KCl晶体,由于KCl是反应物KSCN的盐,不影响平衡反应本身,所以平衡不移动,红色不变。
9. **温度和压强对平衡的影响**:
- 升温和降压都能使平衡向吸热反应方向移动,只有B选项满足这一条件,即C(s)+CO2(g) 2CO(g);△H>0。
10. **反应温度、压强对平衡的影响**:
- (1)升高温度,Z的量增加,说明正反应吸热(B)。
- (2)减小压强,如果X、Y、Z都是气体,平衡向体积增大的方向移动,即逆反应方向(C)。
- (3)增大压强,平衡逆向移动,说明X、Y是气体,Z不是(可能是固体或液体,A和C不完全正确,D错误,因为Y是气体,Z不可能同时是固体)。
以上内容详细解析了化学平衡的相关知识,包括平衡状态的判断、平衡移动的影响因素以及如何通过改变条件来调控平衡。这些知识点是化学学习的重要组成部分,适用于高中化学及更高级别的化学课程。