高三化学总复习-专题攻略-之化学反应速率和化学平衡下五-等效平衡含解析.doc

等效平衡【高考预测】1.（）等效平衡概念的建立,理解常见的等效平衡类型,掌握分析平衡问题的几种方法2.（）通过对等效平衡的概念和类型的分析，培养学生的分析问题、归纳规律和应用规律的能力。1. 一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB，达到平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是 ( )A. 2molC B. 2molA、1molB和1molHe（不参加反应） C. 1molB和1molC D. 2molA、3molB和3 molC【答案】AB【解析】本题考查了上述“定温、定容”条件下的等效平衡规律中的第2类等效平衡问题。首先把各选项中的C都折算成A和B，再与题干相比较。选项A中把“2molC”完全转化为“4/3molA和2/3molB”，可设想分两步进行，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与题干中比例一致，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再移走2/3molB，会使平衡逆向移动，A的物质的量增加（但总物质的量减小），故平衡后A的体积分数大于a%；选项B中所充入的“1molHe”不能改变各组分分压，对平衡无影响，只需分析加入“2molA、1molB”的情况即可，其分析原理与选项A类似，故平衡后A的体积分数也大于a%；选项C中把“1molB和1molC” 完全转化为“4/3molA和5/3molB”，也可假设分批加入，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再加入1/3molB，会使平衡正向移动，A的物质的量减小（但总物质的量增加），故平衡后A的体积分数小于a%；选项D中把“2molA、3molB和3 molC” 完全转化为“4molA和4molB”，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%。2. 向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应：COH2O(g)CO2H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是()A0.5 mol CO2 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2B1 mol CO1 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2C0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.4 mol CO204 mol H2D0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.5 mol CO205 mol H2【答案】B【解析】这是一个气体体积不变的反应，加入CO和H2O的物质的量之比为12时，即为等效平衡，CO的体积分数为x，由此可知A、D中CO的体积分数为x；B中相当于加入2 mol CO和2 mol H2O(g)，即相当于在原平衡的基础上再加1 mol CO，所以CO体积分数大于x；C相当于加入0.9 mol CO和1.9 mol H2O(g)，即相当于在0.9 mol CO和1.8 mol H2O(g)的基础上(与原平衡等效)再加入0.1 mol H2O(g)，所以CO的体积分数小于x。【典例探究】1在一定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2O22SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：(1) 若a0，b0，则c_mol。(2)若a0.5 mol，则b_mol和c_mol。(3) a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)_。【知识梳理】一. 等效平衡概念化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，以不同投料方式（即从正反应、逆反应或从中间状态开始）进行反应，只要达到平衡时相同组分在各混合物中的百分数（体积、物质的量或质量分数）相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。切记的是组分的百分数相同，包括体积分数、物质的量分数或质量百分数，而不仅仅是指浓度相同，因为同一组分百分数相同时其浓度不一定相等。二、等效平衡规律规律：恒温恒容条件下1. 恒温恒容时，对一般的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。此时一般不考虑反应本身的特点，计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。2在一恒温、恒容的密闭容器中有如下平衡：H2(g)I2(g) 2HI(g)，已知H2和I2的起始浓度均是0.10 molL1，达到平衡时HI的浓度为0.16 molL1。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 molL1，则平衡时H2的浓度是()A0.16 molL1B0.08 molL1C0.04 molL1 D0.02 molL13. . 恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g) C(g) 若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为 mol。 若开始时放入3molA和3 molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol。 若开始时放入xmolA、2 molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x = mol，y = mol平衡时，B的物质的量 （选填一个编号）。（甲）大于2mol （乙）等于2mol （丙）小于2mol （丁）可能大于，等于或小于2mol作出判断的理由是 。 若在的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是 。. 若维持温度不变，在一个与反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。 开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与小题中的a进行比较 （选填一个编号）。（甲）ab （乙）ab （丙）a=b （丁）不能比较a和b的大小作出此判断的理由是 。2. 恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时的反应特点是无体积变化，计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量之比相同即可。如：规律：恒温恒压条件下：在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可，并对反应特点没有要求。在具体分析中亦有两种情况需要注意： 如：1. 【答案】(1)2(2)0.251.5(3)ac2，bc1【解析】 解析：2SO2O22SO3是一个反应前后气体分子数不等的可逆反应，它在定温、定容下由2 mol SO2、1 mol O2、0 mol SO3建立起了化学平衡状态。若要在同温、同容且容积固定、n(SO2)为a mol、n(O2)为b mol、n(SO3)为c mol的条件下，建立起与上述相同的化学平衡状态，也就是下述五种不同情况均能建立起相同的化学平衡状态：2SO2O22SO32SO2O22SO3 2 mol1 mol 0(ac)(b) 02SO2O22SO32SO2O22SO3 0 0 2 mol00(ca)或 (c2b)2SO2O22SO3(ab21)abc由知，a0、b0、c2；由知ac2、b1，若a0.5，则c1.5，b0.25。2.【答案】C3. 【答案】（1a） 3a 2 33a (丁)理由若3a1，B的物质的量小于2mol；若3a=1，则B的物质的量等于2mol；若3a1，则B的物质的量大于2mol。 a/(2a) （乙）因为小题中容器的容积不变，而中容器的容积缩小，所以小题的容器中的压力小于小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后ab。【解析】本题综合考查了恒容和恒压两种情况下的等效平衡。中的后三问都是考查恒温、恒压下的等效平衡。、由反应A(g)+B(g) C(g)知，反应到达平衡后，若有amol的C生成，则必有amol的A消耗，此时剩余A的物质的量为（1a）mol。起始量改为3molA和3 molB，相当于3个1molA和1molB，或理解为需将容器扩大为原来的3倍，才可保持恒温、恒压。根据第问答案，C的物质的量为3amol。因而可确定，在定温定压的条件下起始量为3molA、 3molB和0molC与1molA 、1molB和0molC为等效平衡。所以这两种状态达到平衡时C的体积分数一定相同，因而状态下，A、B、C的物质的量都是状态下的3倍。将状态与状态看成是等效平衡，把xmolA、2 molB和1molC全部转换成反应物，为(x+1)molA、3molB、0molC，故可求出x=2mol，平衡时A、B、C的物质的量与状态相同，故反应后A的物质的量y=(33a)mol，B的物质的量为(33a)mol，而(33a)与2大小比较，完全取决于a的数值。若a1/3，则n(B)2mol；若a=1/3，则n(B)=2mol；若a1/3，则n(B) 2mol，故答案为“丁”。根据化学方程式，状态中，2molA、2molB和1molC等效于3molA、 3molB和0molC，在此平衡混合气体中再加入3molC，相当于6molA、 6molB和0molC，达到平衡时C的物质的量分数是多少，根据上述规律，应与1molA、1molB和0molC中的C的物质的量分数相同。 A(g) + B(g) C(g)起始量： 1mol 1mol 0mol平衡量： 1amol 1amol amol故C的物质的量分数为a/(2a)。是考查恒温、恒容下的等效平衡。因此时容器的容积不变，而中容器的容积缩小，小题中容器相当于在的基础上减小压力，使所给平衡向逆反应方向移动，故反应达到平衡后ab，故答案为（乙）。1. 在体积、温度都相同的条件下，反应2A(g)2B(g)C(g)3D(g)分别从下列两条途径建立平衡：. A、B的起始物质的量均为2 mol；. C、D的起始物质的量分别为2 mol和6 mol。以下叙述中不正确的是()A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的平均相对分子质量相同C达平衡时，途径的反应速率vA等于途径的反应速率vAD达平衡时，途径所得混合气体的密度为途径所得混合气体密度的2某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是()A均减半 B均加倍C均增加1 mol D均减小1 mol3. 将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)CO2(g)，在不同温度下，该反应达平衡状态时的部分数据如表所示。下列说法正确的是()温度平衡浓度(molL1)c(NH3)c(CO2)T10.1T20.1A.若T2T1，则该反应的H197 kJmol16. 在相同温度下，体积均为1 L的四个密闭容器中，保持温度和容积不变，以四种不同的投料方式进行反应。平衡时有关数据如下(已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H196.6 kJmol1)。容器甲乙丙丁起始投料量2 mol SO21 mol O21 mol SO20.5 mol O22 mol SO32 mol SO22 mol O2反应放出或吸收的热量(kJ)abcd平衡时c(SO3) (molL1)efgh下列关系正确的是()Aac；eg Ba2b；e2fCad；eh Dc98.3e196.67. 某温度下向1L密闭容器中充入1mol N2和3 mol H2，使反应N2+3H22NH3达平衡，平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为M、N、G(molL)如果温度不变，只改变初始物质的加入量，要求M、N、G保持不变，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时应满足的条件是： 若x=0，y=0，则z= ； 若x=0.75 mol，则y= ，z= ； x、y、z取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z方程表示，其中一个含x、z，另一个含y、z) 。 若将上述条件改为恒温、恒压，其它均不变，则 a若x=0，y=0，则z= ； b若x=0.75 mol，则y= ，z= ； cx、y、z取值必须满足的一般条件是 。8在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。(1) 达到平衡时，C在反应混合气体中的体积分数是_(用字母a表示)。(2) 在相同的实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为_ mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3) 在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中质量分数不变，则还应加入C_ mol。9. 在T 条件下，向1 L固定体积的密闭容器M中加入2 mol X和1 mol Y，发生如下反应：2X(g)Y(g)a Z(g)W(g)HQ kJmol1(Q0，a为正整数)。当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q1 kJ，物质X的转化率为；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，则(1) 化学计量数a的值为_。(2)下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是_。A容器内压强一定B容器内气体的密度一定C容器内Z分子数一定 D容器内气体的质量一定(3) 温度维持T 不变，若起始时向容器M中加入的物质的量如下列各项，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1 kJ的是_(稀有气体不参与反应)。A2 mol X、1 mol Y、1 mol ArBa mol Z、1 mol WC1 mol X、0.5 mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol WD2 mol X、1 mol Y、1 mol Z(4) 温度维持T 不变，若起始时向容器M中加入4 mol X和6 mol Y，若达到平衡时容器内的压强减小了10%，则反应中放出的热量为_kJ。(5) 温度维持T 不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N 中，加入2 mol X和1 mol Y发生如上反应并达平衡，则_(选填M或N)容器中的反应先达到平衡状态，容器中X的质量分数M_N(选填、符号)。(6) 已知：该反应的平衡常数随温度的变化如下表：温度/200250300350平衡常数K9.945.210.5若在某温度下，2 mol X和1 mol Y在容器M中反应达平衡， X的平衡转化率为50%，则该温_。1. 【答案】C【解析】途径中2 mol C和6 mol D按方程式转化为A、B，相当于4 mol A和4 mol B，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故在恒温、恒容条件下，途径和途径将建立等效平衡，A、B均正确；因为途径达平衡时各组分的浓度为途径的两倍，达平衡时途径的反应速率vA小于途径的反应速率vA，C错误。2. 【答案】C3.【答案】D【解析】无论反应是否达到平衡状态，NH3的体积分数都是，故C错误；T2时c(NH3)、c(CO2)都是T1时的2倍，容器的容积又恒定不变，所以T2时转化的H2NCOONH4是T1时的2倍，D正确。4.【答案】AB【解析】本题考查了上述“定温、定容”条件下的等效平衡规律中的第2类等效平衡问题。首先把各选项中的C都折算成A和B，再与题干相比较。选项A中把“2molC”完全转化为“4/3molA和2/3molB”，可设想分两步进行，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与题干中比例一致，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再移走2/3molB，会使平衡逆向移动，A的物质的量增加（但总物质的量减小），故平衡后A的体积分数大于a%；选项B中所充入的“1molHe”不能改变各组分分压，对平衡无影响，只需分析加入“2molA、1molB”的情况即可，其分析原理与选项A类似，故平衡后A的体积分数也大于a%；选项C中把“1molB和1molC” 完全转化为“4/3molA和5/3molB”，也可假设分批加入，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再加入1/3molB，会使平衡正向移动，A的物质的量减小（但总物质的量增加），故平衡后A的体积分数小于a%；选项D中把“2molA、3molB和3 molC” 完全转化为“4molA和4molB”，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%。故符合题意的为AB。5. 【答案】C【解析】A项，Q1Q2Q3，错误；B项，甲、乙、丙等效平衡，SO2的体积分数相等，错误；C项，由于温度一样，甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等，正确；D项，SO3(g)SO3(s)放出热量，所以H1197 kJmol1，错误。6. 【答案】B 2SO2O22SO3H196.6 kJmol1 2 196.6 e a 解得a98.3e，由选项A解析可知，ac196.6，即98.3ec196.6，不正确。7. 【答案】z=2 mol y=2.25( mol)，z=0.5 mol 【解析】因2 mol NH3完全分解时可得到1 mol N2、3 mol H2，故向同一容器中加入2 mol NH3与加入l mol N2、3 mol H2的混合气的起始浓度状态完全相同。 z=0，y=0时，N2、H2的物质的量为0，z=2 mol z=0.75 mol可认为是N2有0.25 mol已反应掉，同时消耗H2为0.75 mol，生成NH3为0.5 mol，故而y=3-0.75=2.25( mol)，z=0.5 mol。 依上述思路知，生成z mol NH3时必消耗mol N2， mol H2，故而 如上述条件改为恒温、恒压，其它均不变时，只要n(N2)n(H2)=13，n(NH3)为任意值，均是同一平衡状态，故而 az=0，y=0时，z为任意值 b z=0.75(mol)时，y=0.75 3=2.25(mol)，z为任意值。cxy=13，即y=3x时z为任意值8. 【答案】：(1)(2)2a不变(3)6【解析】(1)由于该反应是等体积反应，n总n平4 mol，。(2)物质按比例增多，相当于对体系加压，平衡不移动，故质量分数不变。(3)根据等效平衡原理，设还应加入C x mol，则(2)(8x)13，解得x6。9. 【答案】(1)1(2)AC(3)A(4)Q(5)N(6)350【解析】(1)由于反应物和生成物均为气体，气体的总质量不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，说明平衡向气体体积增大的方向移动，因此a等于1。(2)恒容，且是反应前后气体体积不等的反应，故压强不变，可以作为平衡的标志，A正确；由于反应物和生成物均为气体，气体的总质量固定，容器体积固定，所以密度一定，B、D错误；C项中Z分子数一定，说明平衡不移动，正确。(3)A项，充入“惰性气体”，不影响平衡的移动，符合，正确；B项，从逆反应方向建立平衡，需要吸收能量，错误；C项，不能确定平衡建立的方向，若逆向建立平衡，则吸热，若正向建立平衡，则Q2Q1，错误；D项，增加Z的量，相当于平衡逆向移动，放出热量少，错误。(4)压强减少10%，说明气体的总物质的量减少10%，即1 mol，由2X(g)Y(g)Z(g)W(g)，可知当有2 mol X反应时，气体的总物质的量减少1 mol，说明有2 mol X参加反应，则放出热量为Q kJ。(5)由于这是气体体积减小的反应，所以恒压条件下，气体的体积减小，相对于原平衡，相当于加压，平衡正向移动，X的体积分数减小。化学反应速率加快，先达到平衡。(6)由题X的平衡转化率为50%，则平衡时c(X)1 mol L1，c(Y)0.5 molL1，c(Z)c(W)0.5 molL1，K0.5，则温度为350 。