【步步高】2021-2021学年高中化学 第2章 第2节 第4课时 等效平衡对点训练 鲁科版选修4.doc

第4课时等效平衡 目标要求1.了解等效平衡的含义。2.掌握等效平衡的运用。一、等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对_可逆反应体系，起始时加入物质的_，而达到化学平衡时，同种物质的_，这样的平衡称为等效平衡。二、等效平衡的分类1对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应如果按方程式中的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量_，则建立的化学平衡状态是等效的。结果：达到平衡后，各组分的_及各组分的_都是相等的。例如，一定条件下的可逆反应：2SO2O2催化剂2SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol、O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。2对于恒温、恒容条件下的体积不变反应以及恒温、恒压的可逆反应(无论体积可变或不变)如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其_与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。结果：达到平衡后，各组分的_，但各组分的浓度_。例如：H2(g)I2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量比均为11，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的。知识点一恒温、恒容下体积可变反应的等效平衡1在恒温、恒容的条件下，有反应2A(g)2B(g)C(g)3D(g)，现从两条途径分别建立平衡，途径：A、B的起始浓度均为2 mol·L1；途径：C、D的起始浓度分别为2 mol·L1和6 mol·L1，以下叙述正确的是()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，体系内混合气体的百分组成不同C达到平衡时，途径的反应速率v(A)等于途径的反应速率v(A)D达到平衡时，途径所得混合气体的密度等于途径所得混合气体的密度2在一定温度下，把1 mol N2和3 mol H2通入一个固定容积的密闭容器里，发生如下反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)当此反应进行到一定程度时，反应中的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分别代表初始时加入的N2、H2和NH3的物质的量(mol)。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_。(2)若a0.5，则b_、c_。(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)：_、_。知识点二恒温、恒容下体积不变反应的等效平衡3已知H2(g)I2(g)2HI(g)H<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡浓度。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是()A甲、乙提高相同温度B甲中加入0.1 mol He，乙不变C甲降低温度，乙不变D甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I24一定温度下，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2 mol A和2 mol B，达平衡后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()2 mol C2 mol A、1 mol B和1 mol He(不参加反应)1 mol B和1 mol C2 mol A、3 mol B和3 mol CA B C D知识点三恒温、恒压下等效平衡5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，对平行混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是()A均减半 B均加倍C均增加1 mol D均减少1 mol6某温度下，密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，使之反应合成NH3，平衡后，测得NH3的体积分数为n0，如果温度不变，只改变起始加入量，使反应平衡后NH3的体积分数为n0，若N2、H2、NH3的物质的量分别用x、y、z表示。()恒温恒容条件下若x0，y0，则z_。若x0.75 mol，则y_，z_。x、y、z满足的一般条件是_。()恒温恒压条件下，上述结论又如何？练基础落实1已知一定温度下，X(g)2Y(g)mZ(g)Ha kJ·mol1(a>0)。现有甲、乙两容积相等且固定的密闭容器，在保持该温度下，向密闭容器甲中通入1 mol X和2 mol Y，达平衡状态时，放出热量b kJ；向密闭容器乙中通入2 mol X和4 mol Y，达平衡状态时，放出热量c kJ，且2b<c，则下列各值关系正确的是()Aab B2a<c Cm>3 Dm<32在一真空密闭容器中盛有1 mol PCl5，加热到200，发生反应：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%，若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2 mol PCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是()Am>n Bm<n Cmn D无法比较3在1 L密闭容器中通入2 mol NH3，在一定温度下发生反应：2NH3高温、高压催化剂N23H2，达平衡时，N2的物质的量分数为a%，维持容器的体积和温度不变，分别通入下列几组物质，达到平衡时，容器内N2的物质的量分数仍为a%的是()A3 mol H2和1 mol NH3B2 mol NH3和1 mol N2C2 mol N2和3 mol H2D0.1 mol NH3、0.95 mol N2、2.85 mol H24某温度下，在密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)2C(g)，若开始时充入2 mol C气体，达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2 mol A和1 mol B的混合气体，达到平衡时A的转化率为()A20% B40% C60% D80%练方法技巧5在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6 mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为()A只能为2 B只能为3C可能为2，也可能为3 D无法确定6一定温度下，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2 mol A和2 mol B，达平衡后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的体积分数小于a%的是()A2 mol CB2 mol A和1 mol BC1 mol B和1 mol CD2 mol A、3 mol B和3 mol C7在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1：容器甲乙丙反应物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol NH34 mol NH3NH3的浓度(mol·L1)c1c2c3反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率123下列说法正确的是()A2c1>c3Bab92.4C2p2<p3 D13>1题号1234567答案练综合拓展8某温度下，把1 mol N2和3 mol H2通入一个容积可变的密闭容器里，发生反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)，反应达到平衡状态，测得NH3为s mol。若保持温度和压强不变，用m、n、p代表初始加入N2、H2、NH3的物质的量，只改变m、n数值，达到平衡时各组分的质量分数不变，请填写表中编号为(1)(3)各状态空格内数据。编号初始状态/mol平衡状态NH3的物质的量/ molN2H2NH3已知130s(1)004(2)03s(3)0.10.25s9.在一定温度下，4 mol A和5 mol B通入一个定容的密闭容器里，发生反应4A(g)5B(g)6C(g)，当此反应进行到一定程度时，达到平衡状态。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A、B、C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关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种物质的质量分数仍跟上述平衡时完全相同，请填写下列空白：(1)若a0 mol，b0 mol，则c_。(2)若a1 mol，则b_，c_。基础落实一、同一物质的量不同百分含量相同二、1.相同百分含量浓度2物质的量比百分含量相同并不一定相同对点训练1A该反应前后化学计量数之和相等，则途径、极值等比，符合等效平衡的特征，但的浓度较大，相当于4 mol·L1的A和4 mol·L1的B。故中速率大，密度大。2(1)2(2)1.51(3)0.5ca11.5cb3解析(1)1 mol N2和3 mol H2折算成NH3为2 mol，故c2。(2)a0.5，与题干中1 mol N2相比还差0.5 mol，则c mol NH3折算后应该生成0.5 mol N2(同时生成1.5 mol H2)故c1，要求H2折算后为3 mol，还缺1.5 mol，故b1.5。(3)将c mol NH3折算为N2和H2分别是0.5c mol N2和1.5c mol H2，则0.5ca1,1.5cb3。3C在相同体积和温度的条件下，甲、乙两容器是等效体系，平衡时两容器中各组分的浓度相同；若提高相同的温度，甲、乙两体系平衡移动的情况相同；若向甲中加入一定量的He，平衡不移动；若向甲中加0.1 mol H2和向乙中加0.1 mol I2，甲、乙两体系平衡移动的效果相同；而降低甲的温度会使平衡向正向移动，HI的平衡浓度增大。4A将选项中的各种配比全部转化为起始时A和B的物质的量并与题给平衡进行对比分析：2A(g)B(g)3C(g)已知 2 2 0 a% 0 >a% 2 1 0 >a% 0 <a% 4 4 0 a%由于是在恒容条件下，所以B选项中的1 mol He对平衡无影响。由于反应2A(g)B(g)3C(g)是一个气体体积不变的反应，因此当n(A)n(B)11时即与“已知”构成等效平衡，平衡时(A)a%，如选项；当n(A)n(B)>1时，必然A的体积分数增加，(A)>a%，如选项、；当n(A)n(B)<1时，B的体积分数增加，(A)<a%，如选项。5C由题意可知，本题为恒温、恒压的等效平衡，要求投料时为等比。由于A、B等比例加入或移去各物质，则平衡不移动。将C、D拆解分析。若按比例增加、减少投料：C增加：2A(g)B(g)2C(g) 1 mol 0.5 mol 1 mol再加0.5 mol B平衡右移。D减少：2A(g)B(g)2C(g) 1 mol 0.5 mol 1 mol再减少0.5 mol B平衡左移。6()2 mol2.25 mol0.5 mol2xz2；2y3z6()z为大于0的任意值2.25 molz为任意值xy13，z为任意值，或x与y均等于0，z为大于0的任意值解析本题起始状态不同，但最终NH3的百分含量相同，即最终各平衡是等效的。恒温、恒容条件下，“一边倒”后，对应的各物质的物质的量相等即可，例如“左倒”后，都是1 mol N2和3 mol H2，故x0，y0，则z2 mol；若x0.75 mol，则y2.25 mol，z0.5 mol；“左倒”后，生成的N2为 mol，生成的H2为 mol，所以x1，y3。还可以用原子守恒：2xz2(N守恒)；2y3z6(H守恒)。恒温恒压下，“一边倒”后，求得N2、H2物质的量之比为13即可。因为N2、H2、NH3的计量数之比为132，所以x0，y0，则z为大于0的任意值；x0.75 mol，则y2.25 mol，z为任意值；xy13，z为任意值；若x与y均等于0，z为大于0的任意值。课时作业1D2B解析设计如下等效平衡模型：在上述模型中，和互为等效平衡，平衡混合气体中PCl5的体积分数为m%。达到平衡时，PCl5体积分数为n%，从到，由于增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以，PCl5在平衡混合气体中的体积分数增大，即：n>m，B选项正确。3D由题意可知，是在恒温、恒容下的等效平衡，应满足投料相等，利用极限转化法可将各项中物质转化成第一种情况中NH3的物质的量来比较：A.1 mol NH33 mol H2；B.2 mol NH31 mol N2；C.2 mol NH31 mol N2；D.2 mol NH3，故答案为D。4C5C这是一道关于在恒温、恒容条件下的等效平衡问题，应该包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式中通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相同，才能使两平衡等效。6C由于压强改变对平衡移动无影响，故平衡后A的体积分数只与起始加入的A、B物质的量之比有关。假设反应都向逆反应进行到底，按四种配比加入起始物质，可等效转换成起始加入A、B的物质的量之比为：An(A)n(B)21Bn(A)n(B)21Cn(A)n(B)12Dn(A)n(B)11平衡后A的体积分数为a%时，起始加入的A、B物质的量之比为11。若平衡后A的体积分数小于a%，则起始加入A、B的物质的量之比应小于11。点拨等效平衡问题一般涉及的是气体参加的反应。解决问题时同学们容易出现下面两个错误：(1)忽略了反应条件对等效平衡的限制作用。(2)不注意反应类型的特殊性，即等体积反应和非等体积反应的等效平衡建立的限制条件是不同的。7B采用“一边倒”的方法知甲、乙是两个相同的装置，且甲中生成的NH3与乙中分解的NH3的和为2 mol，则B项正确；此时c1c2，121。而丙中加入的NH3是乙中的两倍，开始时c32c2，但丙中压强亦是乙中的两倍，增大压强，平衡正向移动，则平衡时2c1<c3,2p2>p3，A、C错误；增大压强，不利于NH3的分解，则2>3，故13<1，D错误。8(1)2s(2)39(3)0.30.3解析本题为恒温、恒压条件下达成等效平衡的问题，必须按照恒温、恒压等比例的规律进行求算，即把所加入的物质进行换算，如换算为N2、H2的物质的量后只要再符合即符合题意。具体计算可参考下列方法进行。N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)初始： m n p换算： m np 0(1)m0，n0，p4得：m2，np6，n(N2)、n(H2)均为已知的2倍，所以平衡时，n(NH3)2s mol。(2)平衡时n(NH3)3s mol，n(N2)、n(H2)均为已知的3倍，则有：m3，np9，代入p0，得：m3，n9。(3)平衡时n(NH3)0.25s mol，n(N2)、n(H2)均为已知的0.25倍，则有：m，np，代入m0.1，得p0.3，n0.3。9(1)6 mol(2)1.25 mol4.5 mol解析初始加入物质(换算成A、B)的物质的量必须与原来的加入量相等，即为4 mol A和5 mol B。4A(g)5B(g)6C(g)初始：ab c换算：ab 0 mol加入物质应满足条件：ac4 mol式bc5 mol式(1)a0 mol，b0 mol代入式得c6 mol。(2)a1 mol，代入、式得b1.25 mol，c4.5 mol。8