2020版新一线高考化学（鲁科版）一轮复习教学案：专项突破17　“等效平衡”在平衡状态比较中的应用

专项突破(十七)　“等效平衡”在平衡状态比较中的应用1．等效平衡的概念在相同条件下(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，这样的化学平衡互称为等效平衡。2．等效平衡的类型等效类型①②③条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压反应的特点任何可逆反应反应前后气体分子数相等任何可逆反应起始投料换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例平衡特点质量分数(w%)相同相同相同浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例3.实例在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g) 　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，起始物质的量如表所示：序号ABCD①2 mol1 mol00②4 mol2 mol00③1 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol④01 mol3 mol1 mol⑤003 mol1 mol(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？①③⑤。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q1 kJ，⑤吸收的热量为Q5 kJ，则Q、Q1、Q5的定量关系为Q1＋Q5＝Q。(3)其他条件不变，当D为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？①②③⑤。(4)将“恒温恒容”改为“恒温恒压”，a.上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？①②③⑤。b.达平衡后①②放出的热量分别为Q1和Q2，则Q1与Q2的关系Q2＝2Q1。4．平衡状态比较的三种思维模板(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。   (3)恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式(起始量相同)1．(2019·石家庄模拟)同温度下，体积均为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ·mol－1。测得数据如表：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化N2H2NH3①23027.78 kJ②1.61.80.8Q下列叙述不正确的是(　　)A．容器①、②中反应达平衡时压强相等B．容器②中反应开始时v(正)>v(逆)C．容器②中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26 kJD．若条件为“绝热恒容”，容器①中反应达平衡时n(NH3)<0.6 molB　[根据容器①中反应达到平衡时能量的变化可知，该反应中转化的N2为＝0.3 mol，因此根据三段式法可得　　    　　N2(g)＋　3H2(g)2NH3(g)起始/(mol)   2   3    0转化/(mol)   0.3   0.9    0.6平衡/(mol)   1.7   2.1    0.6故平衡常数K＝≈0.023<≈0.069，因此容器②中反应向逆反应方向进行，v(正)<v(逆)，B项错误；容器①和容器②中平衡为等效平衡，A项正确；容器②中反应达到平衡时生成0.1 mol N2，因此吸收的热量为92.6 kJ/mol×0.1 mol＝9.26 kJ，C项正确；若条件改为“绝热恒容”，容器①中反应放热，达平衡时比原来①中温度高，升高温度平衡逆向移动，故容器①中反应达到平衡时，NH3的物质的量小于0.6 mol，D项正确。]2．将4.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)。达到平衡时，PCl5为0.8 mol，如果此时移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量是(　　)A．0.8 mol　　　 B．0.4 molC．小于0.4 mol D．大于0.4 mol，小于0.8 molC　[已知：3．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1 mol A和1 mol B，达到平衡时生成a mol C。则下列说法错误的是(　　)A．若开始时通入3 mol A和3 mol B，达到平衡时，生成的C的物质的量为3a molB．若开始时通入4 mol A、4 mol B和2 mol C，达到平衡时，B的物质的量一定大于4 molC．若开始时通入2 mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡时，再通入3 mol C，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为D．若在原平衡体系中，再通入1 mol A和1 mol B，混合气体的平均相对分子质量不变B　[选项A，开始时通入3 mol A和3 mol B，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3a mol；选项B，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4 mol；选项C，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为；选项D，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。]4．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2 mol N2、3 mol H2，反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。(1)相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，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(从下列各项中选择，只填字母，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m　　C．在m～2m之间D．等于2m　　E．大于2m(2)若开始时甲、乙两容器的容积相同，甲保持恒温恒容达到平衡，乙保持恒温恒压通入2 mol N2和3 mol H2达到平衡，两容器平衡时，转化率α(N2)，甲________乙(填“>”“<”或“＝”)。解析：(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，当它们的压强相等达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。(2)起始加入量相同，平衡时乙中的压强大，反应程度大，α(N2)大。答案：(1)D　E　(2)<