一輪學案微專題強化提升課等效平衡

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。微專題強化提升課等效平衡本部分知識在高考中更多是以填空題形式考查，考查學生分析數(shù)據(jù)的能力，能從數(shù)據(jù)中找到容器特征、可逆反應(yīng)特征，能正確分析投料量關(guān)系，從而比較濃度、轉(zhuǎn)化率、熱量、百分含量等物理量的相對大小等?？疾榱嘶瘜W平衡原理，考查了宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想的學科素養(yǎng)。命題角度1：等溫等容條件下的等效平衡【典例1】(2018·江蘇高考，改編)一定溫度下，在三個容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應(yīng)物，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)放熱)，測得反應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：容器1容器2容器3反應(yīng)溫度T/K700700800反應(yīng)物投入量2molSO2、1molO24molSO32molSO2、1molO2平衡v正(SO2)/mol·L－1·s－1v1v2v3平衡c(SO3)/mol·L－1c1c2c3平衡體系總壓強p/Pap1p2p3物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率αα1(SO2)α2(SO3)α3(SO2)平衡常數(shù)KK1KK3下列說法正確的是()A．v1<v2，c2<2cB．K1>K3，p2>2p3C．v1>v3，α1(SO2)<α3(SO2)D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2【解析】選D。A項，容器2中投入量相當于容器1中投入量的2倍，平衡時，容器2中SO2的速率大，容器2相當于2個容器1加壓，平衡正向移動，則平衡時SO3的量比容器1中2倍還大，錯誤；B項，平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，容器3中溫度高，而該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，即K1>K3，容器2中投入量相當于容器3的兩倍，兩個容器3加壓時，平衡正向移動，壓強減小，即p2<2p3，并且容器3中溫度高于容器2，則兩倍容器3中的壓強更大，錯誤；C項，容器1和3中起始投入量相等，但是容器3中溫度高，則反應(yīng)速率快，即v3>v1，升高溫度，平衡逆向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率減小，即α1(SO2)>α3(SO2)，錯誤；D項，容器2相當于2個容器3加壓且降溫，平衡會正向移動，容器2平衡時c(SO3)的量比容器3平衡時c(SO3)的量2倍還要多，若容器2中投入2molSO3且兩容器的溫度相等，則兩容器為完全等效，故有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，對于容器2而言，相當于2個容器3加壓且降溫，使得反應(yīng)向生成SO3的方向進行，則α2(SO3)減小，又因為容器2中溫度低，也會使得反應(yīng)向SO3方向進行，即α2(SO3)減小，所以α2(SO3)＋α3(SO2)<1，正確。命題角度2.等溫等壓條件下的等效平衡【典例2】(2021·重慶模擬)在一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO2和1molO2，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，達到平衡后改變下述條件，再次平衡后SO3氣體濃度不變的是()A．保持溫度和容器體積不變，充入1molSO3(g)B．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1molSO3(g)C．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1molO2(g)D．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1molAr(g)【解析】選B。保持溫度和容器體積不變，充入1molSO3，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則SO2、O2、SO3氣體平衡濃度都比原來增大，故A錯誤；保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1molSO3，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故B正確；保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1molO2，平衡向正反應(yīng)方向移動，則SO3氣體物質(zhì)的量增大，但平衡濃度都比原來減小，故C錯誤；保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1molAr，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則SO2、O2、SO3氣體平衡濃度都比原來減小，故D錯誤。1．等效平衡：在相同條件下(恒溫、恒容或恒溫、恒壓)，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始，在達到化學平衡狀態(tài)時，任何相同組分的百分含量(體積分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)等)均相同，這樣的化學平衡稱為等效平衡。2．等效平衡的類型和特征：3.虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡：(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式。新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例，見圖示)。新平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。1．(等溫等容條件下的等效平衡)(2021·湖北模擬)圖1是兩個容積均為1L的恒容容器，現(xiàn)向甲中充入2molA、2molB，乙中充入1molA、1molB，相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋B(g)C(g)ΔH＜0。實驗測得容器乙中c(A)隨時間t的變化曲線如圖2所示。下列說法正確的是()A.平衡時甲容器中A的轉(zhuǎn)化率為50%B．反應(yīng)達到平衡時，兩容器中平衡常數(shù)：K甲＞K乙C．將乙容器升溫可使兩容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分數(shù)相同D．平衡時甲中0.5mol·L－1＜c(A)＜1mol·L－1【解析】選D。平衡時乙容器內(nèi)A的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.5mol,1mol)×100%＝50%，而甲容器相當于乙容器的體積壓縮一半，即增大壓強，化學平衡右移，A的轉(zhuǎn)化率增大，所以平衡時A的轉(zhuǎn)化率大于50%，故A錯誤；化學平衡常數(shù)只隨溫度的改變而改變，兩容器中的反應(yīng)是在相同溫度下達到的化學平衡狀態(tài)，所以平衡常數(shù)K甲＝K乙，故B錯誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，將乙容器單獨升溫，平衡向吸熱方向移動，即逆反應(yīng)方向，不可能使乙容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分數(shù)與甲容器內(nèi)的相同，故C錯誤；A的轉(zhuǎn)化率增大，平衡時A的轉(zhuǎn)化率大于50%，即平衡時甲容器中0.5mol·L－1＜c(A)＜1mol·L－1，故D正確。2．(等溫等容條件下的等效平衡)(2021·德州模擬)某溫度時，發(fā)生反應(yīng)2HI(g)H2(g)＋I2(g)，向三個體積相等的恒容密閉容器A、B、C中，分別加入①2molHI，②3molHI，③1molH2與1molI2，分別達到平衡時，以下關(guān)系正確的是()A．平衡時，各容器的壓強：②＝①＝③B．平衡時，I2的濃度：②＞①＞③C．平衡時，I2的體積分數(shù)：②＝①＝③D．從反應(yīng)開始到達平衡的時間：①＞②＝③【解析】選C。根據(jù)等效平衡原理：若1molH2與1molI2完全轉(zhuǎn)化為HI，則HI為2mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的濃度、百分含量、壓強、轉(zhuǎn)化率等都一樣；②與①相比增大了HI的量，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，增大HI的量，達到平衡時新平衡與原平衡相同，所以各物質(zhì)的百分含量不變，但是濃度增大。由于是恒容密閉容器，②中初始的量大，所以壓強最大，故A錯誤；由于是恒容密閉容器，②中初始的量大，所以②中I2的濃度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的濃度相同，所以平衡時，I2的濃度：②＞①＝③，故B錯誤；①②③都是等效平衡，所以三者中I2的體積分數(shù)相同，故C正確；由于②中初始的量大，反應(yīng)濃度大，反應(yīng)速率快，所以到達平衡所用時間最短，所以②＜③，故D錯誤。3．(等溫等容條件下的等效平衡)在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如表[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1]，下列說法正確的是()容器甲乙丙反應(yīng)物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的濃度/mol·L－1c1c2c3反應(yīng)的能量變化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ體系壓強(Pa)p1p2p3反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率α1α2α3A.2c1＞c3B．α1＋α3C．2p2＜p3D．a(chǎn)＋b＞92.4【解析】選B。投入1molN2、3molH2相當于投入2molNH3，如果投入4molNH3，如果丙的壓強是甲的2倍，則2c1＝c3，實際上平衡向生成氨反應(yīng)方向移動，所以2c1＜c3，故A錯誤；丙容器反應(yīng)物投入4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移動，轉(zhuǎn)化率α1＋α3＝1，實際上丙相當于增大壓強，導致平衡向正反應(yīng)方向移動，抑制氨氣轉(zhuǎn)化，所以a1＋a3＜1，故B正確；1molN2、3molH2相當于投入2molNH3，則甲、乙是等效平衡，平衡時壓強相等；丙中相當于增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，導致丙中物質(zhì)的量之和小于甲、乙的二倍，所以其壓強存在p3＜2p2＝2p1，故C錯誤；1molN2、3molH2相當于投入2molNH3，則甲、乙是等效平衡，則甲放出的熱量與乙吸收的熱量之和為92.4kJ·mol4．(等溫等容條件下的等效平衡)(2021·日照模擬)溫度T℃時，在3個體積相同的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1，其起始時投料、各物質(zhì)的量及其達到平衡過程體系熱量的變化如表所示：下列說法中不正確的是()A．容器②中熱量變化：Q1＝65.6kJB．平衡后容器①②中各組分體積分數(shù)相同C．三個容器達到平衡時，①中的CO、②中的H2O(g)、③中的CO2的轉(zhuǎn)化率相等D．保持相同條件，向平衡后的容器①中再加入0.1molCO和0.4molCO2(g)，平衡不移動【解析】選B。開始加入1molCO＋4molH2O(g)與開始加入4molCO＋1molH2O(g)為等效平衡，放熱相等、均為32.8kJ，反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)是體積不變化的反應(yīng)，壓縮氣體，平衡不移動，所以開始加入4molCO＋1molH2O(g)與開始加入8molCO＋2molH2O(g)也是等效平衡，但開始加入8molCO＋2molH2O(g)為開始加入4molCO＋1molH2O(g)的2倍，放熱也為2倍，即Q1＝65.6kJ，故A正確；由反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)可知容器①中CO和H2O的變化量相等，若變化量為amol，則CO、H2O的體積分數(shù)分別為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的變化量相等，CO、H2O的體積分數(shù)也不可能相同，故B錯誤；①中平衡時參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.8mol，則：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)起始量(mol):1400變化量(mol):0.80.80.80.8平衡量(mol):0.23.20.80.8由于反應(yīng)是體積不變化的反應(yīng)，平衡體系中各物質(zhì)的濃度之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，所以平衡常數(shù)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的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(0.8,1)×100%＝80%，設(shè)②中平衡時，轉(zhuǎn)化的CO為xmol，則：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)起始量(mol):8200變化量(mol):xxxx平衡量(mol):8－x2－xxx所以eq\f(x×x,（8－x）·（2－x）)＝1，解得x＝1.6，故放出熱量Q1＝1.6mol×41kJ·mol－1＝65.6kJ，②中的H2O的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(1.6,2)×100%＝80%，設(shè)③中平衡時，轉(zhuǎn)化的CO2為ymol，則：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)起始量(mol):0014變化量(mol):yyyy平衡量(mol): yy 1－y4－y所以eq\f(（1－y）·（4－y）,y×y)＝1，解得y＝0.8，③中的CO2的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(0.8,1)×100%＝80%，故C正確；①中平衡時參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.8mol，則：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)起始量(mol):1400變化量(mol): 0.80.80.80.8平衡量(mol): 0.23.20.80.8由于反應(yīng)是體積不變化的反應(yīng)，平衡體系中各物質(zhì)的濃度之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的