1718版235化学平衡图像 等效平衡创新设计Word格式文档下载.docx

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【练一练】

对于可逆反应mA（g）＋nB（g）qC（g）

ΔH＝QkJ·

mol－1

（1）若增大压强或升高温度，v正、v逆的变化过程如下图所示：

则Q________0，m＋n________q（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（2）若m∶n∶q＝3∶1∶2，向固定体积的密闭容器中充入3molA和1molB，一定条件下发生反应，则下列对v正、v逆随时间的变化描述正确的是（　　）

答案　

（1）＜　＜　

（2）AB

二、等效平衡

1．等效平衡的概念

在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，对同一可逆反应，只有起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，任何相同组分的质量分数或体积分数或物质的量分数均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。

如常温常压下的可逆反应：

2SO2　＋　O2　　2SO3

12mol1mol0mol

20mol0mol2mol

30.5mol0.25mol1.5mol

①从正反应开始，②从逆反应开始，③正、逆反应同时开始。

由于①、②、③三种情况如果按化学方程式中的计量数关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等（如将②、③折算为①），因此三者可建立等效平衡。

2．等效平衡规律

（1）在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，当改变起始时加入物质的物质的量时，如果通过可逆反应中的化学计量数之比换算成化学方程式同一侧的物质后，各物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

（2）在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。

（3）在恒温、恒压条件下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成化学方程式同一侧的物质后各物质的量之比与原平衡相同，则达到的平衡与原平衡等效。

将3molA和1molB混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：

3A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g），达到平衡时C的浓度为wmol·

L－1。

（1）保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中有关物质，平衡后C的浓度仍为wmol·

L－1的是（　　）

A．6molA＋2molB

B．3molA＋1molB＋2molC

C．2molC＋1molB＋1molD

D．1molC＋2molD

（2）保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为wmol·

L－1，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质（　　）

A．3molA＋1molB

B．4molC＋2molD

C．1.5molA＋0.5molB＋1molC＋0.5molD

D．无法判断

（3）保持原起始温度和体积不变，若仍按3molA和1molB的配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和wmol·

L－1的关系是（　　）

A．大于wmol·

L－1B．小于wmol·

L－1

C．等于wmol·

L－1D．无法比较

（4）将2molC和2molD按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为vmol·

L－1，则v和w的关系是（　　）

A．v＞wB．v＜w

C．v＝wD．无法比较

（5）维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为

vmol·

L－1（　　）

A．1molC＋0.5molD

B．3molA＋2molB

C．3molA＋1molB＋1molD

D．以上均不能满足条件

答案　

（1）A　

（2）D　（3）B　（4）B　（5）C

解析　

（1）在恒温恒压下，只要按化学计量数换算成化学方程式同一侧的物质后n（A）∶n（B）＝3∶1或n（C）∶n（D）＝2∶1，则达到的平衡就是等效平衡，故正确答案为A。

（2）因为容器P的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压，而现在容器Q体积不变，条件不同了，能否建立等效平衡无法判断，故正确答案为D。

（3）本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低，故正确答案为B。

（4）温度、体积不变时，2molC和1molD反应与3molA和1molB反应相当，建立的平衡属等效平衡，再加1molD时，平衡将向左移动，故v＜w，故正确答案为B。

（5）恒温恒容时，n（A）＝3mol和n（B）＝1mol时与n（C）＝2mol和n（D）＝1mol时达到的平衡属等效平衡，故正确答案为C。

一、化学平衡图像题的解题方法

【例1】　对于可逆反应mA（g）＋nB（g）===qC（g）

（1）由①可知T1________T2，Q________0（填“＞”、“＜”或“＝”，下同）。

（2）由②可知p1________p2，m＋m________q。

答案　

（1）＜　＜　

（2）＜　＜

【归纳总结】　化学平衡图像题的分析方法

（1）无论是反应速率图像还是平衡图像，都要清楚纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。

（2）三步分析法：

一看反应速率是增大还是减小；

二看v正、v逆的相对大小；

三看化学平衡移动的方向。

（3）先拐先平：

可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在转化率—时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。

（4）定一议二：

图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。

变式训练1　在密闭容器中进行下列反应：

M（g）＋N（g）R（g）＋2L，此反应符合下图。

下列叙述正确的是（　　）

A．正反应吸热，L是气体B．正反应吸热，L是固体

C．正反应放热，L是气体D．正反应放热，L是液体

答案　C

解析　由“先拐先平，温度或压强大”可推知，T1＞T2，p1＜p2，结合图像，升高温度，R的含量减小，正反应为放热反应；

增大压强，R的含量减小，平衡向逆反应方向移动，故反应物中气态物质计量数之和小于生成物中气态物质计量数之和，故L为气体。

【例2】　对于可逆反应mA（g）＋nB（g）qC（g）

（1）根据图①回答问题：

①m＋n________q（填“＞”、“＜”或“＝”，下同）；

②若Q＞0，则T1________T2；

③若T1＜T2，则Q________0。

（2）根据图②回答问题：

①Q________0；

②若p1＞p2，则m＋n________q；

③若m＋n＜q，则p1________p2。

答案　

（1）①＜　②＞　③＜　

（2）①＞　②＞　③＜

【解题模型】

变式训练2　已知反应N2O4（g）2NO2（g）　ΔH＝＋57kJ·

mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．A、C两点的反应速率：

A＞C

B．A、C两点气体的颜色：

A深，C浅

C．由状态B到状态A，可以用加热的方法

D．A、C两点气体的平均相对分子质量：

解析　A、C两点温度相同而压强不同，加压平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，但加压也会增大浓度，反应速率：

A＜C，颜色还是C点深（浓度大）；

由于平衡逆向移动，气体分子数减少，根据M＝

，气体的平均相对分子质量A＜C；

故A、B、D均错；

加热，平衡正向移动，NO2的体积分数增大，故由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确。

二、等效平衡的解题方法

【例3】　

（1）在恒温恒容条件下，按下列四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是①②③。

N2（g）　＋　3H2（g）2NH3

①1mol3mol0mol

②0mol0mol2mol

③0.5mol1.5mol1mol

④1mol3mol2mol

解析　恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，转换后（按计量系数换算成方程式同一边的物质），反应物或生成物的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的量相同。

因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不同的可逆反应有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡会移动，必须极值等量平衡才等效。

（2）若在恒温恒压条件下，按题1中四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是①②③④。

解析　恒温恒压条件下，若转换后（按计量系数换算成方程式同一边的物质），反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。

因为这种情况下压强不变，不管反应前后气体分子数是否改变，对可逆反应的平衡都没有影响，而成比例的增加反应物后体积膨胀，压强不变，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。

（3）在恒温恒容条件下，按下列四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是①②③。

　CO（g）　＋　H2O（g）　　CO2（g）＋　H2（g）

①2mol2mol0mol0mol

②0mol0mol4mol4mol

③4mol4mol2mol2mol

41mol2mol1mol2mol

解析　恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，转换后（按计量系数换算成方程式同一边的物质），反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。

因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不变的可逆反应没有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。

【归纳总结】　等效平衡解题方法

解答等效平衡问题时，先看条件（恒温恒容或恒温恒压），再看方程式反应前后气体分子数（相同或不同），按“一边倒”转换比较。

（1）恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，要求极值等比。

（2）恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，要求极值等量。

（3）恒温恒压条件下，不管反应前后气体分子数是否改变，都只要求极值等比。

变式训练3　T℃时，将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应：

3A（g）＋B（g）xC（g），2min时反应达到平衡状态（温度不变），剩余0.8molB，并测得C的浓度为0.4mol·

L－1，请回答下列问题：

（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为________。

（2）x＝________。

（3）若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气（假设氦气和A、B、C都不反应）后，化学平衡________（填字母）。

A．向正反应方向移动

B．向逆反应方向移动

C．不移动

（4）若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，在T℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为n（B）＝________mol。

（5）如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n（A）、n（B）、n（C）之间应该满足的关系式为________________________________________________________________________。

答案　

（1）0.2mol·

L－1·

min－1　

（2）4　（3）C

（4）（0.8＋0.2a）　（5）n（A）＝3n（B），n（C）≥0[或n（A）＝n（B）＝0，n（C）＞0]

解析　

（1）v（C）＝

＝0.2mol·

min－1。

（2）Δn（C）∶Δn（B）＝（0.4mol·

L－1×

2L）∶（1－0.8）mol＝4∶1＝x∶1，x＝4。

（3）体积不变，各成分的浓度不变，平衡不移动。

（4）压强对此平衡移动不影响，3molA和1molB等效于4molC。

n（B）＝0.8mol×

＝（0.8＋0.2a）mol。

（5）此反应为等体积反应，所以压强对平衡移动不影响；

等效平衡的条件是：

把起始加入物质的物质的量按化学计量数换算成方程式同一边的物质，只要反应物或生成物的物质的量比例相同即可。

原平衡的起始配比恰好符合A、B的化学计量数关系，其等效配比有：

①n（A）∶n（B）＝3∶1，n（C）＝0，

②n（A）∶n（B）＝3∶1，n（C）＞0，

③n（A）＝n（B）＝0，n（C）＞0。

变式训练4　一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：

2A（g）＋B（g）3C（g），若反应开始时充入2molA和1molB，达平衡后A的体积分数为a%。

其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，则平衡后A的体积分数大于a%的是（　　）

A．2molC

B．3molA、1molB和1molHe（不参加反应）

C．1molB和1molC

D．2molA、1molB和3molC

答案　B

解析　该反应为反应前后气体分子数不变的反应。

A项，投入2molC相当于投入

molA和

molB，n（A）∶n（B）等于2∶1，平衡后A的体积分数为a%。

B项，1molHe对平衡移动没影响，投入3molA和1molB相当于先投入2molA和1molB，平衡后A的体积分数为a%，然后再投入1molA，达到新平衡后A的体积分数大于a%。

C项，投入1molB和1molC相当于投入

molB，n（A）∶n（B）小于2∶1，平衡后A的体积分数小于a%。

D项，投入2molA、1molB和3molC相当于投入4molA和2molB，n（A）∶n（B）等于2∶1，平衡后A的体积分数等于a%。

1．下列各图是温度（或压强）对2A（s）＋2B（g）2C（g）＋D（g）　ΔH<

0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（　　）

解析　A项，升温，v正、v逆都增大，且v逆>

v正，错误；

B项，升温，v正、v逆都增大，而图像所示v正、v逆都减小，错误；

C项，加压，v正、v逆都增大，且v正<

v逆，正确；

D项，加压，v正、v逆都增大且v逆>

v正，而图像所示v正、v逆都减小，v正>

v逆，错误。

2．在容积可变的密闭容器中存在如下反应：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH<

0，下列分析中不正确的是（　　）

A．图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响

B．图Ⅱ研究的是t0时增大压强（缩小容积）或使用催化剂对反应速率的影响

C．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂

D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高

解析　本题考查的是对化学反应速率及化学平衡图像的认识。

由于这是一个体积不变的放热反应，所以t0时温度升高，平衡向左移动，此时逆反应速率大于正反应速率，A正确；

该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，可同等程度地加快正、逆反应速率，平衡不移动，使用催化剂，不影响平衡，但反应速率加快，B正确；

如果图Ⅲ中考虑的是使用催化剂的话，则由图可知乙条件下先达到平衡，所以应该是乙使用了催化剂且平衡时甲、乙两条件下的CO转化率应相等，C错误；

如果图Ⅲ研究的是温度对平衡的影响，同样应该是乙条件下温度高于甲条件，那么从甲升温到乙，平衡向左移动，CO的转化率下降，D正确。

3．一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图。

下列叙述中正确的是（　　）

A．反应的化学方程式为5YX

B．t1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍

C．t2时，正、逆反应速率相等

D．t3时，逆反应速率大于正反应速率

解析　从图像可以看出，t2时刻X、Y两物质的物质的量相等，而不是反应速率相等，故C不正确；

t3时，反应达到平衡状态，所以正反应速率等于逆反应速率，故D不正确；

反应开始时Y物质为10mol，X物质为2mol，达到平衡时Y减少了7mol，X增多了3mol，因此反应方程式应该是7Y（g）

3X（g），故A不正确。

4．由某可逆反应绘

出图像如图所示，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量，下列对该反应的判断不正确的是（　　）

A．反应物中可能含有气体

B．生成物中一定有气体

C．正反应一定是放热反应

D．正反应一定是吸热反应

解析　由图示可知，随着温度的升高，生成物的含量增加，即升高温度，平衡右移，所以该反应一定为吸热反应；

压强增大，生成物的含量减小，说明化学方程式中气体生成物的计量数之和大于气体反应物的计量数之和。