第36講等效平衡及其應(yīng)用（原卷版）-2023年高考化學(xué)復(fù)習(xí)

備戰(zhàn)2023年高考化學(xué)【一輪·夯實(shí)基礎(chǔ)】復(fù)習(xí)精講精練第36講等效平衡及其應(yīng)用【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1．了解等效平衡的含義；2．掌握利用等效平衡來(lái)解決平衡問(wèn)題?！局R(shí)精講】1．等效平衡的含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，還是正、逆反應(yīng)同時(shí)投料，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)均相同。2．等效平衡的判斷方法(1)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法：極值等量即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②002mol③0.5mol0.25mol1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三種配比，按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則SO2均為2mol，O2均為1mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中a、b、c三者的關(guān)系滿足c＋a＝2，eq\f(c,2)＋b＝1，即與上述平衡等效。(2)恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法：極值等比即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol3mol0②1mol1.5mol2mol③amolbmolcmol按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則①②中eq\f(n（SO2）,n（O2）)＝eq\f(2,3)，故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足：eq\f(c＋a,\f(c,2)＋b)＝eq\f(2,3)，即與①②平衡等效。(3)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)判斷方法：無(wú)論是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，只要極值等比即等效，因?yàn)閴簭?qiáng)改變對(duì)該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無(wú)影響。例如：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)①1mol1mol0②2mol2mol1mol③amolbmolcmol①②兩種情況下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋a))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋b))＝1∶1或以a∶b＝1∶1，c≥0，即與①②平衡等效。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(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加并壓縮而成，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。(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(jiàn)圖示)新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加，壓強(qiáng)不變，平衡不移動(dòng)。4．等效平衡判斷“四步曲”eq\x(第一步，看)觀察可逆反應(yīng)特點(diǎn)(物質(zhì)狀態(tài)、氣體分子數(shù))，判斷反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)還是反應(yīng)前后氣體體積改變的可逆反應(yīng)；eq\x(第二步，挖)挖掘反應(yīng)條件，是恒溫恒容還是恒溫恒壓，注意密閉容器不等于恒容容器；eq\x(第三步，倒)采用一邊倒法，將起始物質(zhì)按可逆反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化成同一邊的物質(zhì)；eq\x(第四步，聯(lián))聯(lián)系等效平衡判斷依據(jù)，結(jié)合題目條件判斷是否為等效平衡?！纠}1】已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1。向同溫、同體積的三個(gè)密閉容器中分別充入氣體：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3。恒溫、恒容下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，下列關(guān)系一定正確的是()A．容器內(nèi)壓強(qiáng)p：p甲＝p丙>2p乙B．SO3的質(zhì)量m：m甲＝m丙>2m乙C．c(SO2)與c(O2)之比為k：k甲＝k丙>k乙D．反應(yīng)放出或吸收熱量的數(shù)值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙【例題2】在一個(gè)固定體積的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)，達(dá)到平衡時(shí)，C的物質(zhì)的量濃度為kmol/L，若維持容器體積和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)：①4molA＋2molB②2molA＋1molB＋2molC③2molC＋1molB④2molC⑤1molA＋0.5molB＋1molC(1)達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量濃度仍是kmol/L的是________。(2)若令a、b、c分別代表初始加入的A、B、C的物質(zhì)的量，如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)完全相同，填寫：Ⅰ.若a＝0，b＝0，則c＝________。Ⅱ.若a＝0.5，則b＝________，c＝________。Ⅲ.a、b、c的取值必須滿足的一般條件是________，________。(用兩個(gè)方程式表示，一個(gè)只含a、c，另一個(gè)只含b、c)【課后精練】第I卷（選擇題）1．（2022·浙江·舟山中學(xué)練習(xí)）在恒溫恒壓下，向密閉容器中充入4molSO2和2molO2，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

ΔH＜0，2min后，反應(yīng)達(dá)到平衡，生成SO3為1.4mol，同時(shí)放出熱量QkJ。則下列分析正確的是（）A．若把條件“恒溫恒壓”改為“恒溫恒容”，則平衡時(shí)放出熱量小于QkJB．2min后，向容器中再通入一定量的SO3氣體，重新達(dá)到平衡時(shí)，SO2的含量不變C．若把條件“恒溫恒壓”改為“恒壓絕熱”，則平衡后n(SO3)大于1.4molD．若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)容器體積為2L，則v(SO3)=0.7mol·L1·min12．（2022·湖南師大附中開(kāi)學(xué)考試）在恒定的某溫度下，三個(gè)容積均為2.0L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：，各容器中起始物質(zhì)的量濃度與反應(yīng)溫度(已知)如表所示：容器溫度/℃起始物質(zhì)的量濃度甲0.100.1000乙000.100.20丙0.100.1000反應(yīng)過(guò)程中甲、丙容器中的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是（）A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)B．達(dá)到平衡時(shí)，乙容器中的壓強(qiáng)一定小于甲容器的2倍C．乙容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，的轉(zhuǎn)化率大于40%D．丙容器中反應(yīng)達(dá)到平衡后，再充入0.10molNO和0.10mol，此時(shí)v(正)>v(逆)3．（2022·河北·石家莊二中期末）三個(gè)恒容密閉容器中(容積均相等)按不同方式投料，發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

△H<0，相關(guān)數(shù)據(jù)如下，下列說(shuō)法正確的是（）容器1容器2容器3反應(yīng)溫度T/K770770800反應(yīng)物投入量1molN2、3molH24molNH31molN2、3molH2平衡v正(H2)mol/(L·min)v1v2v3平衡c(NH3)mol/Lc1c2c3平衡轉(zhuǎn)化率αα1(N2)α2(NH3)α3(N2)A．v1>v3 B．c2<2c1 C．c2>2c3 D．α1+α2>14．（2022·湖北武漢期末）如圖所示，甲、乙之間的隔板K可以左右移動(dòng)，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此時(shí)K停在0處。在一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng)：，反應(yīng)達(dá)到平衡后，恢復(fù)到反應(yīng)發(fā)生前時(shí)的溫度。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．根據(jù)隔板K滑動(dòng)與否可判斷左右兩邊的反應(yīng)是否達(dá)到平衡B．達(dá)到平衡后，隔板K最終停留在左側(cè)刻度02之間C．若一開(kāi)始就將K和可移動(dòng)活塞都固定，其他條件均不變，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得甲中A的轉(zhuǎn)化率為a，則乙中C的轉(zhuǎn)化率也為aD．若平衡時(shí)K停留在左側(cè)1刻度處，則活塞停留在6刻度右側(cè)5．（2022·江西贛州期末）已知反應(yīng)，在三個(gè)不同容積的容器中分別充入1molCO與2mol，恒溫恒容，測(cè)得平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率如表：序號(hào)溫度/℃容器體積CO轉(zhuǎn)化率平衡壓強(qiáng)/Pa①20050%②20070%③35050%下列說(shuō)法正確的是（）A．平衡時(shí)反應(yīng)速率；③>①>②B．平衡時(shí)體系壓強(qiáng)：C．若容器體積，則D．若實(shí)驗(yàn)②中CO和用量均加倍，則CO轉(zhuǎn)化率小于70%6．（2022·四川達(dá)州·高二期末）將2.00molX和1.00molY充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2x(g)+Y(g)2Z(g)，達(dá)到平衡時(shí)X為1.40mol，如果此時(shí)移走1.00molX和0.50molY，保持溫度和體積不變，再次達(dá)到平衡時(shí)，X的物質(zhì)的量可能為（）A． B． C． D．7．（2022·江蘇·南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三階段練習(xí)）氮元素廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，、、NO、、等是氮的重要化合物，具有較強(qiáng)的還原性；與能相互轉(zhuǎn)化，熱化學(xué)方程式為

。在恒溫恒壓條件下，對(duì)于反應(yīng)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．該反應(yīng)的，B．當(dāng)氣體密度不變時(shí)能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)C．其他條件不變，向平衡后的容器中再加入少量達(dá)新的平衡，與原平衡相比的值減小D．使用高效催化劑能增大反應(yīng)的平衡常數(shù)8．（2022·江蘇省灌云高級(jí)中學(xué)）T℃時(shí)，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0molSO3氣體，發(fā)生反應(yīng)：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)。測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：t/s050150250350n(SO2)/mol00.160.190.200.20下列說(shuō)法正確的是（）A．反應(yīng)在前50s的平均速率v(SO2)=0.0032mol·L1·s1B．平衡后向容器中充入1.0molHe，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)不變C．相同溫度下，起始時(shí)向容器中充入0.8molSO3、0.20molSO2和0.15molO2，反應(yīng)達(dá)到平衡前v(正)＞v(逆)D．相同溫度下，若起始時(shí)向容器中充入2.0molSO2和1.0molO2，達(dá)到平衡時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率大于80%9．（2022·湖北宜昌階段練習(xí)）在催化劑作用下，向體積不變的密閉容器中按物質(zhì)的量比1∶1充入甲醇和異丁烯(用R表示)，分別在T1和T2兩個(gè)溫度下發(fā)生反應(yīng)生成有機(jī)物W：。異丁烯的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．，B．C．維持不變，再向容器中充入1molW，新平衡時(shí)W的百分含量增大D．當(dāng)時(shí)，說(shuō)明該化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡10．（2022·遼寧·大連二十四中三模）—定溫度下，在三個(gè)體積均為2.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：。容器編號(hào)溫度/℃起始物質(zhì)的量/mol平衡物質(zhì)的量/molⅠ0.200.0800.080Ⅱ0.40Ⅲ0.200.0900.090已知：，則下列敘述中正確的是（）A．該反應(yīng)的B．起始時(shí)，C．達(dá)到平衡時(shí)，D．達(dá)到平衡時(shí)，容器I、Ⅱ中的體積分?jǐn)?shù)：11．（2022·甘肅·玉門市教育局教育研究室）某密閉容器中充入1molN2、3molH2，在溫度恒定時(shí)達(dá)平衡，測(cè)得NH3為0.6mol。若該容器起始時(shí)充入2molN2、6molH2，同溫下達(dá)到平衡，對(duì)容器內(nèi)NH3物質(zhì)的量的說(shuō)法正確的是（）A．若為恒容容器，n(NH3)<1.2mol B．若為恒壓容器，n(NH3)=0.6molC．若為恒容容器，n(NH3)=1.2mol D．若為恒壓容器，n(NH3)=1.2mol12．（2022·甘肅張掖期末）和分別為A、B在兩個(gè)恒容容器中平衡體系A(chǔ)(g)2B(g)和2A(g)B(g)的轉(zhuǎn)化率，在溫度不變的情況下，均增加A的物質(zhì)的量，下列判斷正確的是（）A．、均減小 B．、均增大C．減小，增大 D．增大，減小13．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）某溫度下，在密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：，若開(kāi)始時(shí)充入2molC氣體，達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的壓強(qiáng)比起始時(shí)增大了10％；若開(kāi)始時(shí)只充入2molA和1molB的混合氣體，達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為（）A．20％ B．40％ C．60％ D．80％14．（2022·安徽省宣城中學(xué)開(kāi)學(xué)考試）相同溫度下，有體積相同的甲、乙兩個(gè)容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2，分別進(jìn)行合成氨反應(yīng)。下列敘述中錯(cuò)誤的是（）A．化學(xué)反應(yīng)速率：乙＞甲 B．平衡后N2的濃度：乙＞甲C．H2的平衡轉(zhuǎn)化率：乙＞甲 D．平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙＞甲15．（2022·寧夏·青銅峽市寧朔中學(xué)）完全相同的兩個(gè)恒容容器甲和乙，已知甲中裝有SO2、O2各1g，乙中裝有SO2、O2各2g，在同一溫度下反應(yīng)，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)平衡后，甲中SO2的轉(zhuǎn)化率為a%，乙中SO2的轉(zhuǎn)化率為b%，則（）A．a(chǎn)%＞b% B．a(chǎn)%＜b% C．a(chǎn)%＝b% D．無(wú)法判斷16．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）有兩個(gè)相同帶活塞的容器，向容器a中充入NO2(g)待顏色不再變化，再向容器b中充入溴蒸汽，使兩容器的顏色和體積相等〔注意：同濃度的NO2和Br2蒸汽顏色相同，2NO2(g)N2O4(g)(無(wú)色)，迅速將兩容器同時(shí)壓縮(假設(shè)氣體不液化)，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)→a′過(guò)程中，顏色突然加深，然后逐漸變淺，最終顏色比原來(lái)的淺B．若對(duì)a和b以極慢的速度緩緩壓縮，則a和b的顏色均慢慢加深，但在每一個(gè)相同的時(shí)間點(diǎn)，b的顏色總比a的深C．假設(shè)容器和活塞均為無(wú)色，從容器左側(cè)觀察a和a′，a′的顏色比a淺D．氣體的物質(zhì)的量：na′一定大于nb′第II卷（非選擇題）17．（2022·河北·石家莊市第二十四中學(xué)）將CO2轉(zhuǎn)化為有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物，可以推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善，實(shí)現(xiàn)“碳中和”。請(qǐng)回答：(1)CO2轉(zhuǎn)化為甲醇有利于實(shí)現(xiàn)碳中和，該過(guò)程經(jīng)歷以下兩步：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/molCO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=90kJ/mol①寫出CO2(g)合成CH3OH(g)總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_____________________。②能說(shuō)明反應(yīng)CO(g)合成CH3OH(g)總反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是_______(填字母)。A．CO2、H2、CH3OH分子數(shù)之比為1：3：1的狀態(tài)B．在恒溫恒容的容器中，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變C．在絕熱恒容的容器中，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化D．在恒溫恒壓的容器中，氣體的密度不再變化③在一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生CO2合成CH3OH的總反應(yīng)，測(cè)得10min達(dá)到平衡時(shí)氫氣的平均速率為0.12mol/(L·min)，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)______(保留一位小數(shù))。該反應(yīng)中v正=k正c(CO2)·c3(H2)，v逆=k逆c(CH3OH)·c(H2O)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，僅與溫度有關(guān)，則當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中CO2的物質(zhì)的量為0.5mol時(shí)，v正：v逆=_______。(2)CO2催化加氫生成乙烯也是CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H＜0。①達(dá)到平衡后，欲增加乙烯的產(chǎn)率，并提高反應(yīng)的速率，可采取的措施_______(寫出其中符合條件的一種)。②如圖所示，關(guān)閉活塞，向甲乙兩個(gè)密閉容器分別充入lmolCO2和3molH2，發(fā)生反應(yīng)CO2催化加氫生成乙烯，起始溫度體積相同(T1℃、4L密閉容器)。達(dá)到平衡時(shí)，乙的容器容積為2.8L，則平衡時(shí)甲容器中CO2的物質(zhì)的量_______0.2mol(填“大于、小于、等于、無(wú)法確定”)。18．（2022·上海交大附中階段練習(xí)）乙酸是基本的有機(jī)化工原料，乙酸制氫具有重要意義，制氫過(guò)程發(fā)生如下反應(yīng)：熱裂解反應(yīng)I：脫羧基反應(yīng)II：(1)由如圖可知，△H1=___________(用有關(guān)E的代數(shù)式表示)。(產(chǎn)率：某種生成物的實(shí)際產(chǎn)量與該生成物的理論最大產(chǎn)量的比值)(2)在容積相同的密閉容器中，加入等量乙酸蒸氣制氫，在相同時(shí)間測(cè)得溫度與氣體產(chǎn)率的關(guān)系如圖。①之前，氫氣產(chǎn)率低于甲烷的原因是___________。②分析圖像發(fā)現(xiàn)，該容器內(nèi)還發(fā)生了其他的副反應(yīng)，分析理由是___________。③若保持其他條件不變，在乙酸蒸氣中摻雜一定量水，氫氣的產(chǎn)率顯著提高而的產(chǎn)率下降，請(qǐng)用化學(xué)方程式表示可能發(fā)生的反應(yīng)：___________。(3)按照符合“綠色化學(xué)”要求(原子利用率)，可采用光催化反應(yīng)技術(shù)直接合成乙酸。下列原料組合符合要求的是___________(填標(biāo)號(hào))。A． B． C． D．(4)目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇與反應(yīng)來(lái)制備。反應(yīng)如下：。在恒壓密閉容器中通入的和的氣體，測(cè)得甲醇的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示。①溫度為時(shí)，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率：___________(填“＞”，“=”或“＜”)。②溫度為時(shí)，在恒壓容器中，上述反應(yīng)已達(dá)到平衡，再通入和的混合氣體，再次達(dá)到平衡，甲醇的轉(zhuǎn)化率___________80%(填“＞”，“=”或“＜”)。19．（2022·山東·模擬預(yù)測(cè)）我國(guó)承諾2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。采取高效經(jīng)濟(jì)性的捕集及利用具有重要意義。在傳統(tǒng)釘配合物催化作用下加氫合成甲酸發(fā)生反應(yīng)I，同時(shí)還伴有反應(yīng)II發(fā)生。I．

II．

回答下列問(wèn)題：(1)①相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：則___________?；瘜W(xué)鍵HHCOHOCHE/()436343465413745a②已知：298K時(shí)，(g)、(g)、(g)和CO(g)相對(duì)能量分別為393、0、242和110，則___________。(2)向容積均為1L的三個(gè)恒容密閉容器(I、II、III)中，均投入2mol和2mol，在不同溫度下發(fā)生上述反應(yīng)。反應(yīng)10min時(shí)測(cè)得各容器內(nèi)的物質(zhì)的量如圖所示。①I、II、III容器中反應(yīng)I的平衡常數(shù)分別表示為、、，則、、之間的大小關(guān)系為_(kāi)__________。②容器III中n()高于容器II的原因是___________。③若容器III起始?jí)簭?qiáng)為200kPa，10min時(shí)還測(cè)得容器II中，則10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率___________，反應(yīng)Ⅰ的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)___________。(已知：分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，對(duì)于反應(yīng)，其中，、、、為各組分的平衡分壓)。(3)向一恒溫恒容的密閉容器中充入1mol和2mol，若只發(fā)生反應(yīng)II，達(dá)到平衡時(shí)，的體積分?jǐn)?shù)為A，再充入1molCO和1mol(g)，一段時(shí)間后再次平衡，的體積