化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版高考热点突破微课等效平衡

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。高考热点突破微课等效平衡1.等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,或是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。2.等效平衡的类型和特征类型等同平衡等比平衡条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压适用对象任何可逆反应反应前后气体分子数相同的可逆反应所有可逆反应起始投料(折算后)相同组分的物质的量相同相同组分的物质的量之比相同相同组分的物质的量之比相同等效特征(相同组分的物理量比较)物质的量分数相等相等相等物质的量相等等比等比物质的量浓度相等等比相等3.虚拟“中间态”法构建等效平衡(1)构建恒温恒容平衡思维模式。新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)。新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。【典例】(2018·江苏高考改编)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:容器1容器2容器3反应温度T/K700700800反应物投入量2molSO2、1molO24molSO32molSO2、1molO2平衡v正(SO2)/mol·L1·s1v1v2v3平衡c(SO3)/mol·L1c1c2c3平衡体系总压强p/Pap1p2p3物质的平衡转化率αα1(SO2)α2(SO3)α3(SO2)平衡常数KK1KK3下列说法正确的是 ()1<v2,c2<2c11>K3,p2>2p31<v3,α1(SO2)>α3(SO2)2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)>1【审题流程】解答本类试题时通常采用如下流程:【解析】选C。A项,容器2中投入量相当于容器1中投入量的2倍,平衡时,容器2中SO2的速率大,容器2相当于两个容器1加压,平衡正向移动,则平衡时SO3的量比容器1中2倍还大,错误;B项,平衡常数仅与温度有关,容器3中温度高,而该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,即K1>K3,容器2中投入量相当于容器3的两倍,两个容器3加压时,平衡正向移动,压强减小,即p2<2p3,并且容器3中温度高于容器2,则两倍容器3中的压强更大,错误;C项,容器1和3中起始投入量相等,但是容器3中温度高,则反应速率快,即v3>v1,升高温度,平衡逆向移动,SO2的转化率减小,即α1(SO2)>α3(SO2),正确;D项,容器2相当于两个容器3加压且降温,平衡会正向移动,容器2平衡时c(SO3)的量比容器3平衡时c(SO3)的量两倍还要多,若容器2中投入2molSO3且两容器的温度相等,则两容器为完全等效,故有α2(SO3)+α3(SO2)=1,对于容器2而言,相当于两个容器3加压且降温,使得反应向生成SO3方向进行,则α2(SO3)减小,又容器2中温度低,也会使得反应向SO3方向进行,即α2(SO3)减小,所以α2(SO3)+α3(SO2)<1,错误。【延伸探究】(1)若将容器2改为恒压密闭容器,其余不变。判断容器1和容器2中表格所涉及物理量的关系。提示:v1>v2,c1>c2,p1>p2,K1=K2,α1(SO2)+α2(SO3)>1。由于容器2为恒压密闭容器,且有4mol的SO3,根据等效平衡的原理,因此容器2相当于2个容器堆积在一起,随反应进行,容器体积增大。(2)若将容器2中的“4molSO3”改为“2molSO3”,其余不变。判断容器1和容器提示:v1=v2,c1=c2,p1=p2,K1=K2,α1(SO2)+α2(SO3)=1。此时两容器均为恒温恒容的密闭容器,且两容器中的起始投料相当,因此两容器中达到的平衡是完全相同的。1.(双选)一定温度下,在3个体积均为1LH2S(g)COS(g)+H2(g)ΔH=akJ·mol1达到平衡。下列说法正确的是 ()容器编号温度/K物质的起始浓度/mol·L1物质的平衡浓度/mol·L1CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)COS(g)1T1002T1003T20A.若T1<T2,则a<01K时,该反应的平衡常数C.容器1中CO的平衡转化率比容器2小D.容器3中反应达到平衡后,再充入molH2S(g)和molH2(g),平衡向右移动【解析】选A、B。T1时CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)开始(mol·L1) 10 7 0 0转化(mol·L1) 2 2 2 2平衡(mol·L1) 8 5 2 2K1=2×25×8容器1、2比较,温度相同,1看成2体积减小一半,压强增大,平衡不移动,二者为等效平衡;T2时CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)开始mol·L1 3 0 7 7转化mol·L1 平衡mol·L1 K2=1.5×1.A.若T1<T2,由上述分析可知,升高温度K减小,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,则a<0,故A正确;B.由上述计算可知,T1K时,该反应的平衡常数K=0.1,故B正确;C.容器1、2比较,温度相同,1看成2体积减小一半,压强增大,平衡不移动,二者为等效平衡,转化率相同,故C错误;D.容器3中反应达到平衡后,再充入molH2S(g)和molH2(g),Qc=1.5×1.88.5×6.2.在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g)ΔH=QkJ·mol1。相关条件和数据见下表实验编号实验Ⅰ实验Ⅱ实验Ⅲ反应温度/℃700700750达平衡时间/min40530n(D)平衡/mol1化学平衡常数K1KK3下列说法正确的是 ()A.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1molA和1molD,平衡不移动B.升高温度能加快反应速率的原理是降低了活化能,使活化分子百分数提高C.实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的倍3>K2>K【解析】选A。容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g),实验Ⅲ中,平衡时n(D)=1mol,则n(A)=1mol,因此mol·L1mol·L1mol·L-1,750℃的平衡常数K=c2(D)c2(A)c(B)=0.520.25×0.52=4,L1mol·L1,c(D)=1mol·L1,此时浓度商QC=1212×0.25=4=K,则平衡不发生移动,故A正确;升高温度不能降低反应的活化能,但能使部分非活化分子吸收热量而变为活化分子,即增大了活化分子百分数,增大活化分子的有效碰撞机会,化学反应速率加快,故B错误;根据理想气体状态方程PV=nRT可知,在相同体积的容器中,PⅢ∶PⅠ=(nⅢTⅢ)∶(nⅠTⅠ)。反应起始时向容器中充入2molA和1molB,实验Ⅲ达平衡时,n(D)=1mol,mol。实验Ⅰ达平衡时mol,根据反应方程式mol,mol,则实验Ⅲ达平衡后容器内的压强与实验Ⅰ达平衡后容器内的压强之比=(1+0.5+1)×(750+273.15)2D(g),比较实验Ⅰ和Ⅲ,温度升高,平衡时D的量减少,化学平衡向逆反应方向移动,则K3<K1,温度相同,平衡常数相同,则K1=K2,综上,则平衡常数的关系为K3<K2=K1,故D错误。3.某温度下,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=1。该温度下在体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中,投入CO(g)和H2O(g)的起始浓度及5min甲乙起始浓度5min时浓度起始浓度5min时浓度c(CO)/mol·L1xc(H2O)/mol·L1y下列判断不正确的是 ()B.反应开始时,乙中反应速率比甲快C.甲中0～5min的平均反应速率:mol·L1·min1D.平衡时,乙中H2O的转化率是50%,c(CO)是甲中的2倍【解析】选A。A、乙容器中反应物的起始浓度是甲容器中起始浓度的2倍,反应速率快但不一定是甲容器中速率的2倍,故x=y不一定为0.16,错误;B、乙容器中反应物的浓度是甲容器中反应物浓度的2倍,反应开始时,乙中反应速率比甲快,正确;C、根据表中数据计算,甲中0～5min的平均反应速率:v(CO)=Δc(mol·L1·min1,正确;D、设平衡时乙中H2O的转化浓度为x,则K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(4.恒温恒压下,在一个容积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(g),若开始时通入1molA和1molB,达到平衡时生成amolC。则下列说法错误的是 ()A.若开始时通入3molA和3molB,达到平衡时,生成的C的物质的量为3amolB.若开始时通入4molA、4molB和2molC,达到平衡时,B的物质的量一定大于4molC.若开始时通入2molA、2molB和1molC,达到平衡时,再通入3molC,则再次达到平衡后,C的物质的量分数为aD.若在原平衡体系中,再通入1molA和1molB,混合气体的平均相对分子质量不变【解析】选B。A项,开始时通入3molA和3molB,由于容器体积膨胀,保持恒压,相当于将三个原容器叠加,各物质的含量与原平衡中的相同,C的物质的量为3amol;B项,无法确定平衡移动的方向,不能确定平衡时B的物质的量一定大于4mol;C项,根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为a2-a;D5.有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可变。一定温度下,在甲中加入2molN2、3molH2,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。(1)相同温度下,在乙中加入4molN2、6molH2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选填序号,下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol。

A.小于m B.等于mC.在m～2m之间 D.等于2mE.大于2m(2)相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1molNH3,要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同,则起始时应加入________molN2和_