2024版新教材高考化学全程一轮总复习第七章化学反应速率与化学平衡微专题大素养18“等效平衡”的判断学生用书

微专题·大素养 eq \o(○,\s\up1(18)) “等效平衡”的判断【知识基础】1．等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，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，还是正、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．等效平衡的类型及判断方法(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等量即等效。例如：2SO2(g)　＋　O2(g)　⇌　2SO3(g)①2 mol 1 mol 0②0 0 2 mol③0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol④a mol b mol c mol上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等比即等效。例如：2SO2(g)　＋　O2(g)　⇌　2SO3(g)①2 mol 3 mol 0②1 mol 3.5 mol 2 mol③a mol b mol c mol按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如：H2(g)　＋　I2(g)　⇌　2HI(g)①1 mol 1 mol 0②2 mol 2 mol 1 mol③a mol b mol c mol①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。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。【专题精练】1．已知2SO2 (g)＋O2 (g)⇌2SO3 (g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(　　)A.容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙B.SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比为k∶k甲＝k丙>k乙D.反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙2．一定温度下，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.v1＜v2，c2＜2c1B.K1＞K3，p2＞2p3C.v1＜v3，α1(SO2)，则2p乙>p甲＝p丙，SO3的质量，m甲＝m丙>2m乙，A错、B对；当甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1，这与开始两者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1不变，C错；甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错。答案：B2．解析：比较容器1、2，容器2中投料相当于容器1中的2倍，相当于容器2中起始压强是1中的2倍，所以平衡时用2中各物质表示的反应速率均大于1中；由于2中压强大，更有利于反应正向移动，故平衡时c2＞2c1，A错误。比较容器1、3，3中温度高，由正反应放热可知，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，所以K1＞K3；比较容器2、3中投料，2中投料相当于3中2倍，3中温度高，且平衡逆向移动，所以一定有p2＜2p3，B错误。比较容器1、3，只有温度不同，3中温度高，反应速率快，则有v1＜v3；3中更有利于反应逆向进行，SO2的转化率低，则有α1(SO2)＞α3(SO2)，C错误。比较容器2、3，2中投料相当于3中2倍，若建立相同平衡，则c2＝2c3，但2中压强大，温度低，有利于反应向生成SO3的方向进行，则c2＞2c3；容器2、3分别从不同方向建立平衡，若建立相同平衡则有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，但由于2中温度低、压强大，更利于反应向生成SO3的方向进行，α2(SO3)减小，故α2(SO3)＋α3(SO2)＜1，D正确。答案：D3．答案：B4．解析：(1)由反应A(g)＋B(g)⇌C(g)可知，生成a mol C必消耗a mol A，则n(A)＝(1－a) mol。(2)因(2)与(1)为恒温恒压条件下的等效平衡，且(2)开始时A和B的物质的量为(1)开始时A和B物质的量的3倍，则达到平衡后(2)生成C的物质的量为(1)生成C的物质的量的3倍，故生成C的物质的量为3a mol。(3)因(3)与(2)为恒温恒压条件下的等效平衡，若1 mol C全部生成A和B，则可得到1 mol A和1 mol B，则x mol＋1 mol＝3 mol，解得x＝2。　　　　　　　　A(g)＋B(g) ⇌C(g)开始物质的量(mol) 2 2 1转化物质的量(mol) 3a－1 3a－1 3a－1平衡物质的量(mol) 3－3a 3－3a 3a从而可得y＝3－3a，n(B)平＝(3－3a) mol。由此可知，若3a>1，则B的物质的量小于2 mol；若3a＝1，则B的物质的量等于2 mol；若3ab。答案：(1)(1－a)　(2)3a　(3)2　(3－3a)　D若3a>1，B的物质的量小于2 mol；若3a＝1，B的物质的量等于2 mol；若3ab容器1容器2容器3反应温度T/K700700800反应物投入量2 mol SO2、1 mol O24 mol SO32 mol SO2、1 mol O2平衡v正(SO2)/(mol·L－1·s－1)v1v2v3平衡c(SO3)/(mol·L－1)c1c2c3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KK1K2K3