高考化学一轮复习微专题强化提升课等效平衡学案新人教版

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这是一份高考化学一轮复习微专题强化提升课等效平衡学案新人教版，共7页。

命题角度1：等温等容条件下的等效平衡
【典例1】(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：
下列说法正确的是( )
A．v1B．K1>K3，p2>2p3
C．v1>v3，α1(SO2)<α3(SO2)
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1
【解析】选D。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2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)，错误；D项，容器2相当于2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2倍还要多，若容器2中投入2 ml SO3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2个容器3加压且降温，使得反应向生成SO3的方向进行，则α2(SO3)减小，又因为容器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，正确。
命题角度2.等温等压条件下的等效平衡
【典例2】(2021·重庆模拟)在一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 ml SO2和1 ml O2，发生下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下述条件，再次平衡后SO3气体浓度不变的是( )
A．保持温度和容器体积不变，充入1 ml SO3(g)
B．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3(g)
C．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2(g)
D．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar(g)
【解析】选B。保持温度和容器体积不变，充入1 ml SO3，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，故A错误；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3，处于等效平衡状态，浓度不变，故B正确；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2，平衡向正反应方向移动，则SO3气体物质的量增大，但平衡浓度都比原来减小，故C错误；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来减小，故D错误。
1．等效平衡：
在相同条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均相同，这样的化学平衡称为等效平衡。
2．等效平衡的类型和特征：
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。
1．(等温等容条件下的等效平衡)(2021·湖北模拟)图1是两个容积均为1 L的恒容容器，现向甲中充入2 ml A、2 ml B，乙中充入1 ml A、1 ml B，相同温度下发生反应：A(g)＋B(g)C(g) ΔH＜0。实验测得容器乙中c(A)随时间t的变化曲线如图2所示。下列说法正确的是( )
A.平衡时甲容器中A的转化率为50%
B．反应达到平衡时，两容器中平衡常数：K甲＞K乙
C．将乙容器升温可使两容器内各物质的体积分数相同
D．平衡时甲中0.5 ml·L－1＜c(A)＜1 ml·L－1
【解析】选D。平衡时乙容器内A的转化率为 eq \f(0.5 ml,1 ml) ×100%＝50%，而甲容器相当于乙容器的体积压缩一半，即增大压强，化学平衡右移，A的转化率增大，所以平衡时A的转化率大于50%，故A错误；化学平衡常数只随温度的改变而改变，两容器中的反应是在相同温度下达到的化学平衡状态，所以平衡常数K甲＝K乙，故B错误；该反应为放热反应，将乙容器单独升温，平衡向吸热方向移动，即逆反应方向，不可能使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同，故C错误；A的转化率增大，平衡时A的转化率大于50%，即平衡时甲容器中
0.5 ml·L－1＜c(A)＜1 ml·L－1，故D正确。
2．(等温等容条件下的等效平衡)(2021·德州模拟)某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2 ml HI，②3 ml HI，③1 ml H2与1 ml I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是( )
A．平衡时，各容器的压强：②＝①＝③
B．平衡时，I2的浓度：②＞①＞③
C．平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③
D．从反应开始到达平衡的时间：①＞②＝③
【解析】选C。根据等效平衡原理：若1 ml H2与1 ml I2完全转化为HI，则HI为2 ml，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以压强最大，故A错误；由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以②中I2的浓度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的浓度相同，所以平衡时，I2的浓度：②＞①＝③，故B错误；①②③都是等效平衡，所以三者中I2的体积分数相同，故C正确；由于②中初始的量大，反应浓度大，反应速率快，所以到达平衡所用时间最短，所以②＜③，故D错误。
3．(等温等容条件下的等效平衡)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表[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1]，下列说法正确的是( )
A.2c1＞c3 B．α1＋α3＜1
C．2p2＜p3 D．a＋b＞92.4
【解析】选B。投入1 ml N2、3 ml H2相当于投入2 ml NH3，如果投入4 ml NH3，如果丙的压强是甲的2倍，则2c1＝c3，实际上平衡向生成氨反应方向移动，所以2c1＜c3，故A错误；丙容器反应物投入4 ml NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α1＋α3＝1，实际上丙相当于增大压强，导致平衡向正反应方向移动，抑制氨气转化，所以a1＋a3＜1，故B正确；1 ml N2、3 ml H2相当于投入2 ml NH3，则甲、乙是等效平衡，平衡时压强相等；丙中相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，导致丙中物质的量之和小于甲、乙的二倍，所以其压强存在p3＜2p2＝2p1，故C错误；1 ml N2、3 ml H2相当于投入2 ml NH3，则甲、乙是等效平衡，则甲放出的热量与乙吸收的热量之和为92.4 kJ·ml－1，故D错误。
4．(等温等容条件下的等效平衡)(2021·日照模拟)温度T℃时，在3个体积相同的恒容密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·ml－1，其起始时投料、各物质的量及其达到平衡过程体系热量的变化如表所示：
下列说法中不正确的是( )
A．容器②中热量变化：Q1＝65.6 kJ
B．平衡后容器①②中各组分体积分数相同
C．三个容器达到平衡时，①中的CO、②中的H2O(g)、③中的CO2的转化率相等
D．保持相同条件，向平衡后的容器①中再加入0.1 ml CO和0.4 ml CO2(g)，平衡不移动
【解析】选B。开始加入1 ml CO＋4 ml H2O(g)与开始加入4 ml CO＋1 ml H2O(g)为等效平衡，放热相等、均为32.8 kJ，反应CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)是体积不变化的反应，压缩气体，平衡不移动，所以开始加入4 ml CO＋1 ml H2O(g)与开始加入8 ml CO＋2 ml H2O(g)也是等效平衡，但开始加入8 ml CO＋2 ml H2O(g)为开始加入4 ml CO＋1 ml H2O(g)的2倍，放热也为2倍，即Q1＝65.6 kJ，故A正确；由反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)可知容器①中CO和H2O的变化量相等，若变化量为a ml，则CO、H2O的体积分数分别为 eq \f(1－a,5) ×100%、 eq \f(4－a,5) ×100%，不可能相同，同理容器②中CO和H2O的变化量相等，CO、H2O的体积分数也不可能相同，故B错误；①中平衡时参加反应的CO的物质的量为0.8 ml，则：
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
起始量(ml): 1 4 0 0
变化量(ml): 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡量(ml): 0.2 3.2 0.8 0.8
由于反应是体积不变化的反应，平衡体系中各物质的浓度之比等于各物质的物质的量之比，所以平衡常数K＝ eq \f(c（CO2）·c（H2）,c（CO）·c（H2O）) ＝ eq \f(0.8×0.8,3.2×0.2) ＝1，①中CO的转化率＝ eq \f(0.8,1) ×100%＝80%，设②中平衡时，转化的CO为x ml，则：
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
起始量(ml): 8 2 0 0
变化量(ml): x x x x
平衡量(ml): 8－x 2－x x x
所以 eq \f(x×x,（8－x）·（2－x）) ＝1，解得x＝1.6，故放出热量Q1＝1.6 ml×
41 kJ·ml－1＝65.6 kJ，②中的H2O的转化率＝ eq \f(1.6,2) ×100%＝80%，设③中平衡时，转化的CO2为y ml，则：
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
起始量(ml): 0 0 1 4
变化量(ml): y y y y
平衡量(ml): y y 1－y 4－y
所以 eq \f(（1－y）·（4－y）,y×y) ＝1，解得y＝0.8，③中的CO2的转化率＝ eq \f(0.8,1) ×100%＝80%，故C正确；①中平衡时参加反应的CO的物质的量为0.8 ml，则：
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
起始量(ml): 1 4 0 0
变化量(ml): 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡量(ml): 0.2 3.2 0.8 0.8
由于反应是体积不变化的反应，平衡体系中各物质的浓度之比等于各物质的物质的量之比，所以平衡常数K＝ eq \f(c（CO2）·c（H2）,c（CO）·c（H2O）) ＝ eq \f(0.8×0.8,3.2×0.2) ＝1，向平衡后的容器①中再加入0.1 ml CO和0.4 ml CO2(g)，则此时n(CO)＝0.3 ml、n(H2O)＝3.2 ml、n(CO2)＝1.2 ml、n(H2)＝0.8 ml，此时浓度商Qc＝ eq \f(c（CO2）·c（H2）,c（CO）·c（H2O）) ＝ eq \f(1.2×0.8,0.3×3.2) ＝1＝K，故处于平衡状态，平衡不发生改变，故D正确。容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 ml SO2、
1 ml O2
4 ml SO3
2 ml SO2、
1 ml O2
平衡v正(SO2)/
ml·L－1·s－1
v1
v2
v3
平衡c(SO3)
/ml·L－1
c1
c2
c3
平衡体系
总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡
转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 ml N2、
3 ml H2
2 ml NH3
4 ml NH3
NH3的浓度/ml·L－1
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3